本發(fā)明主要屬于機械加工領(lǐng)域，利用粉末冶金技術(shù)，依靠超聲波或其他高頻率振動模式，借助高頻或激光焊接方式，尤其涉及金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片及其制作工藝。
背景技術(shù)：
常規(guī)金剛石鋸片制作中存在用材多，金剛石在鋸片上隨機分布，導(dǎo)致金剛石不能完全發(fā)揮功效，常規(guī)鋸片在工作時，切割阻力大、耗能高、效率低且精度差等，從而限制了金剛石鋸片的正常使用，也限制了金剛石鋸片的使用范圍，阻礙了切割加工技術(shù)的發(fā)展。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片及其制作工藝。
一種金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片，由厚度為0.1～1.0mm的工作層超薄片和厚度為0.1～1.0mm隔離層超薄片復(fù)合成鋸片節(jié)塊，超薄層復(fù)合鋸片由多塊鋸片節(jié)塊疊成；節(jié)塊工作層超薄片胎體采用金屬粉末和金剛石為原料，節(jié)塊隔離層超薄片采用石墨粉、碳化硅粉、氧化鋁粉和陶瓷粉為原料；金剛石顆粒采用螺旋狀定位分布結(jié)構(gòu)，埋植在胎體預(yù)定位置。
金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片直徑為100～2500mm，工作層超薄片植入的金剛石顆粒呈螺旋狀定位分布結(jié)構(gòu)，即以鋸片中心點為圓心在工作層作出若干切削線；以鋸片平均半徑的1/2為半徑作基圓，將基圓分成若干等份，形成若干個等分點，然后以鋸片平均半徑的2/3為半徑、以等份點為圓心畫圓，形成若干螺旋線，金剛石布置在切削線和螺旋線的交點上。切削線和螺旋線的數(shù)量由鋸片大小及工作層金剛石濃度決定，一般為2～20條/mm2。
金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片的制作工藝，包括以下步驟：
第一步：模具準(zhǔn)備
根據(jù)鋸片尺寸，選用優(yōu)質(zhì)合金鋼設(shè)計和加工冷壓模具，其中鋼壓頭是保證金剛石呈螺旋狀定位分布結(jié)構(gòu)，利用激光雕刻法或電火花法加工；選體積密度大于1.85g/cm3，抗壓強度大于45mpa的用高強度高純度高密度的石墨設(shè)計和加工燒結(jié)模具；
第二步：胎體粉末混合
稱取質(zhì)量合格的所需金屬粉末，加入體積分?jǐn)?shù)為30％至80％的潤濕劑混合均勻，得到混合均勻的胎體金屬粉末混合料；
第三步：隔離層混料
稱取質(zhì)量合格的石墨粉、碳化硅粉、氧化鋁粉、陶瓷粉等隔離層原料，加入體積分?jǐn)?shù)為30％至80％的潤濕劑混合均勻，得到混合均勻的隔離層粉末混合料；
第四步：振動布料裝模
稱取混合均勻的胎體金屬粉末混合料，裝入放置在超聲波或其他高頻率振動平臺上的冷壓模具中，開動超聲波或其他高頻率振動平臺振動0.5～10分鐘，振動頻率為800hz至100000hz，組裝好鋼壓頭后，移至壓力機上加壓成型得到胎體工作層超薄片壓坯；稱取充分混合均勻的隔離層粉料裝入冷壓模具中，開動超聲波或其他高頻率振動平臺振動0.5～10分鐘，振動頻率為800hz至100000hz，然后移至壓力機上加壓成型得到隔離層超薄片壓坯；
第五步：金剛石定位分布
使用鋼壓頭冷壓成型得到的工作層超薄片壓坯，壓坯留有滿足金剛石呈螺旋狀定位分布結(jié)構(gòu)的放置坑，將工作層超薄片壓坯從鋼模取出，采用涂抹粘貼法將金剛石顆粒植入坑內(nèi)，制得含金剛石顆粒的工作層超薄片壓坯；
第六步：粉末冶金法制造節(jié)塊
將植入金剛石顆粒的工作層超薄片壓坯和隔離層超薄片壓坯，按照工作層超薄片壓坯—隔離層超薄片壓坯—工作層超薄片壓坯—隔離層超薄片壓坯—……工作層超薄片壓坯的順序和規(guī)定數(shù)量組裝安置在石墨模具中，置于鋸片節(jié)塊燒結(jié)爐中，先通過加溫加壓，溫度逐步提升至900℃至980℃，壓力逐步加至25kn至40kn，然后降溫至700℃至790℃，降壓至15kn至25kn，進行保溫保壓2分鐘至8分鐘，完成熱壓制作流程；
第七步：冷卻脫模
將置于燒結(jié)爐的石墨模具組件，待燒結(jié)過程結(jié)束和冷卻后從石墨模中取出得到金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片節(jié)塊毛坯；
第八步：修磨拋光
將金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片節(jié)塊毛坯，加工磨光其焊接面及拋光其它各表面；
第九步：焊接開刃
將修磨拋光后節(jié)塊，利用高頻焊接或激光焊接技術(shù)，焊接在直徑為100～2500mm的鋸片基體上，即制成金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片。
步驟二所述的胎體金屬粉末是鈷粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉、鉻粉、銅粉和錫粉；其中：鈷粉、鎳粉、鐵粉、鈦粉和鉻粉各占總質(zhì)量的2％～65％；銅粉和錫粉各占總質(zhì)量的3％～65％；所用粉末粒徑為0.075mm以下。
步驟三所述的隔離層粉料配方是石墨粉、碳化硅粉、氧化鋁粉和陶瓷粉；其中石墨粉占總質(zhì)量的3％～90％，粒徑為0.075mm以細(xì)；碳化硅粉、氧化鋁粉、陶瓷粉各占總質(zhì)量的5％～50％，粒徑為0.075mm以細(xì)。
步驟四中所述的振動布料裝模，布料裝模時將合金鋼磨具放置在超聲波或其他高頻率振動平臺上振動1～8分鐘，振動頻率為20000hz至80000hz，振動平臺采用超聲波或其他高頻率振動源提供激振力。
步驟五中所述的金剛石螺旋狀定位分布，使用的金剛石體積濃度為2％～60％，顆粒度為0.04～0.60mm。金剛石顆粒螺旋狀定位分布結(jié)構(gòu)植于超薄工作層胎體中的預(yù)定位置，預(yù)定位置是利用激光雕刻法或電火花法加工冷壓成型的鋼壓頭，用鋼壓頭表面的凹凸坑位置來確定預(yù)定位置，冷壓成型的超薄工作層壓坯中凹坑即為金剛石顆粒植入處，采用涂抹粘貼法將金剛石顆粒置于坑內(nèi)。
本發(fā)明金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片的主要特點在于：使用超聲波或其他高頻率振動布粉手段利于粉料的均勻化；金剛石植入位置擯棄常規(guī)的隨機分布形式，而執(zhí)行螺旋狀定位結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了金剛石的功效；利用粉末冶金熱壓法在本發(fā)明所述的溫度和壓力工藝下制作超薄層復(fù)合鋸片，能達(dá)到超薄層復(fù)合鋸片的性能指標(biāo)，鋸片節(jié)塊由若干厚度0.1～1.0mm的工作層超薄片和隔離層超薄片復(fù)合而成，經(jīng)高頻或激光焊接方法焊接在基體100～2500mm上制得鋸片。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的金剛石螺旋狀定位分布示意圖。
具體實施方式
實施例1
金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片，鋸片直徑φ500mm，其節(jié)塊中工作層超薄片尺寸：長×高×厚＝40mm×10mm×0.3mm；隔離層超薄片尺寸：長×高×厚＝40mm×10mm×0.2mm，每節(jié)塊含7層工作層超薄片和6層隔離層超薄片，組成鋸片節(jié)塊尺寸為長×高×厚＝40mm×10mm×3.3mm。
工作層超薄片胎體配方質(zhì)量比例：鈷粉-55％、鎳粉-10％、鐵粉-5％、鈦粉-2％、鉻粉-3％、銅粉-20％、錫粉-5％，粉末粒度均為325目(45微米)以細(xì)；金剛石體積濃度為8％，粒度為80/100目(150-178微米)。
隔離層超薄片配方質(zhì)量比例：石墨粉-70％、碳化硅粉-10％、氧化鋁粉-10％、陶瓷粉-10％，粉末顆粒直徑均為325目(45微米)以細(xì)。
其制作工藝流程為：
①合金鋼模具和石墨模具加工。
②工作層超薄片胎體金屬粉末混料；隔離層粉末混料；體積分?jǐn)?shù)為55％的潤濕劑。
③混合好的胎體金屬粉末裝入合金鋼模具內(nèi)，放置在超聲波振動平臺上振動0.5分鐘，振動頻率為25000hz；將振動均勻后的合金鋼模具移至壓力機上加壓，取出壓坯，涂抹粘貼金剛石顆粒于呈螺旋狀定位分布結(jié)構(gòu)的相應(yīng)坑內(nèi)，得到工作層超薄片壓坯備用，金剛石螺旋狀定位分布如圖1所示。
④混合好的隔離層粉末裝入合金鋼模具內(nèi)，放置在超聲波振動平臺上振動0.5分鐘，振動頻率為25000hz；將振動均勻后的合金鋼模具移至壓力機上加壓，得到并取出隔離層超薄片壓坯備用。
⑤按照7片工作層超薄片壓坯和6片隔離層超薄片壓坯間隔交叉組裝于石墨模具中，將裝好鋸片節(jié)塊冷壓坯的石墨模具放入中頻爐中加熱加壓燒結(jié)，，溫度加熱至970℃，加壓至35kn，然后進行保溫保壓工作，保溫溫度為790℃，保壓壓力為25kn，保溫時間為3分鐘，達(dá)到保溫要求，隨爐冷去后取出脫模。
⑥將燒結(jié)完成的鋸片節(jié)塊，置于砂輪機上加工磨平焊接面，并在拋光機上拋光其它各表面。
⑦將修整拋磨好的節(jié)塊，使用高頻焊接機將節(jié)塊牢固焊接在直徑φ500mm的標(biāo)準(zhǔn)合金鋼基體上，開刃完成后的鋸片即可進行清潔包裝處理和待用。
實施例2
金剛石螺旋狀定位分布超薄層復(fù)合鋸片，鋸片直徑φ1600mm，其節(jié)塊中工作層超薄片尺寸：長×高×厚＝24mm×12mm×0.4mm；隔離層超薄片尺寸：長×高×厚＝24mm×10mm×0.2mm，每節(jié)塊含17層工作層超薄片和16層隔離層超薄片，組成鋸片節(jié)塊尺寸為長×高×厚＝24mm×12mm×10mm。
工作層超薄片胎體配方質(zhì)量比例：鈷粉-45％、鎳粉-15％、鐵粉-10％、鈦粉-2％、鉻粉-3％、銅粉-20％、錫粉-5％，粉末粒度均為325目(45微米)以細(xì)；金剛石體積濃度為8％，粒度為40/60目(380-250微米)。
隔離層超薄片配方質(zhì)量比例：石墨粉-85％、碳化硅粉-5％、氧化鋁粉-5％、陶瓷粉-5％，粉末顆粒直徑均為325目(45微米)以細(xì)。
其制作工藝流程為：
①合金鋼模具和石墨模具加工。
②工作層超薄片胎體金屬粉末混料；隔離層粉末混料，體積分?jǐn)?shù)為60％的潤濕劑。
③混合好的胎體金屬粉末裝入合金鋼模具內(nèi)，放置在超聲波振動平臺上振動1分鐘振動頻率為30000hz；將振動均勻后的合金鋼模具移至壓力機上加壓，取出壓坯，涂抹粘貼金剛石顆粒于螺旋狀定位分布結(jié)構(gòu)的相應(yīng)坑內(nèi)，得到工作層超薄片壓坯備用。
④混合好的隔離層粉末裝入合金鋼模具內(nèi)，放置在超聲波振動平臺上振動1分鐘振動頻率為30000hz；將振動均勻后的合金鋼模具移至壓力機上加壓，得到并取出隔離層超薄片壓坯備用。
⑤按照17片工作層超薄片壓坯和16片隔離層超薄片壓坯間隔交叉組裝于石墨模具中，將裝好鋸片節(jié)塊冷壓坯的石墨模具放入中頻爐中加熱加壓燒結(jié)，溫度加熱至970℃，加壓至35kn，然后進行保溫保壓工作，保溫溫度為790℃，保壓壓力為25kn，保溫時間為5分鐘，達(dá)到保溫要求，隨爐冷去后取出脫模。
⑥將燒結(jié)完成的鋸片節(jié)塊，置于砂輪機上加工磨平焊接面，并在拋光機上拋光其它各表面。
⑦將修整拋磨好的節(jié)塊，使用高頻焊接機將節(jié)塊牢固焊接在直徑φ1600mm的標(biāo)準(zhǔn)合金鋼基體上，開刃完成后的鋸片即可進行清潔包裝處理和待用。