一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產工藝的製作方法

2023-09-16 14:43:55 2

專利名稱：一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種刀片及工藝，特別是一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切 片配方及生產工藝。
背景技術：
複合金剛石切片具有優良的耐磨性、耐高溫性、耐腐蝕性等特點，但同時存在強度 較低、韌性不足等缺點。在複合金剛石中加入添加劑是改善金剛石材料強度和韌性的有效 方法，採用該方法製取的複合金剛石切片具有較高的強度、韌性和緻密度。製造複合金剛石切片的傳統工藝方法是熱壓法(HP)，即在一定工藝條件下將金屬 粉料熱壓成餅狀燒結體，然後通過線切割或金剛石砂輪切割成需要的形狀，再按ISO標準 進行刃磨。雖然用該工藝生產金剛石切片質量穩定、緻密性好、晶粒細小，但存在以下缺點 ①刀片存在各向異性；②不能生產形狀複雜及帶孔的刀片；③生產周期長，生產效率低，生 產成本高。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產 工藝，該刀片強度高、韌性和緻密度好；刀片與被加工材料的摩擦較小，刀片使用壽命長； 並且製造方便，生產成本低，生產效率高。本發明的目的是通過下述技術方案實現的，一種用於光學平板玻璃切割的金剛石 超薄切片配方及生產工藝，其特徵是該切徵是由酚醛樹脂粘接劑，加輔助金屬填料之和為 100%配比混合，其中酚醛樹脂粘接劑是24%，平均粒徑為0. 46 i! m ；輔助填料銅粉32%，鋅 粉28%，矽粉12%，炭黑4%，按刀片尺寸的體積加入金剛石含量為0. 66G/CBM的金剛石磨 料與輔助金屬填料、粘接劑混合。所述金剛石粉平均粒徑為0. 46 u m。所述的刀片是圓環形狀，外觀尺寸外徑X內徑X厚度為98X40X0. 8，單位是 mmD該複合金剛石切片的生產工藝流程為1)混合配料；2)裝模投料；3)預壓及定模 熱壓；4)卸模硬化；5)氣氛保護冷卻；6)機械加工；7)產品檢驗；8)烙印及包裝入庫。所述該金剛石切片的具體工藝步驟如下1)混合配料a)按照上述重量百分配比將原料輔助調料、金剛石料混合均勻；然後將兩種原 料經球磨機進行球磨一振磨一球磨，再將上述重量百分比的粘接劑將球磨後的原料粘接均 勻，再加分散劑乙配將粉料分散均勻，80目過篩，混合料於真空箱內烘乾；b)混合造粒①將步驟a)粉料預壓成塊狀體，砸碎後分別用20目和40目的篩子 過篩，去除大於20目小於40目的粉體；②滾筒式造粒，用球磨桶和球磨機連續滾動而成；
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2)裝模投料將混合後的原料裝入預製的模具內，塗上硬脂酸鋅防粘劑，將料投入膜腔內攪勻、刮平；3)預壓及定模熱壓將上述經造粒後的原料通過複合金剛石切片模具進行壓制，然後在帶有加熱板的 壓機上熱壓到規定尺寸；4)卸模硬化保溫結束熱脫模，產品毛坯緩冷至室溫；鼓風電熱烘箱硬化；5)氣氛保護冷卻將坯體在真空狀態下升溫至1200°C，加入2MPa的氬氣保護；然後升溫至1850°C 時，保溫30分鐘，再加入8MPa的氬氣，隨爐冷卻；其真空溫度分別為400°C和1200°C ；6)機械加工用樹脂結合劑砂輪並通過C18WC磨削液對上述處理後的刀片進行刃磨；7)產品檢驗；8)烙印、包裝入庫。所述真空箱內烘烤溫度不高於80°C。所述滾筒式造粒連續滾動30 60分鐘。所述預壓壓機壓力為300-600kg/cm2 ；熱壓溫度為170_180°C，保溫10_30min。所述電熱烘箱185°C硬化8h。本發明的有益效果是由於這種複合金剛石切片的主要成分是在金剛石基料中 加入一定比例的各種不同成份金屬粉末，通過其混合料的配比及製造工藝使得該刀片強度 高、韌性和緻密度好；產品具有優異的韌性和耐磨性，刀片與被加工材料的摩擦較小，使用 壽命長大大降低生產成本，超薄刀口切削鋒利，提高切割效率。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明做進一步說明，需要說明的是下述實施例僅僅用於 說明本發明，但並不用於限制本發明的實施範圍。實施例1首先按照配比將金剛石含量為0.66G/CBM金剛石磨料按照刀片的體積計算出精 確的重量，再同下述重量百分比的酚醛粘接劑是24%，平均粒徑為0. 46 ym、輔助填料銅粉 32%，鋅粉28%，矽粉12%，炭黑4%進行配料，粘接劑加輔助金屬填料之和為100%，金剛 石粉平均粒徑為0. 46 u m。再按照該複合金剛石切片的生產工藝流程1)混合配料；2)裝模投料；3)預壓及 定模熱壓；4)卸模硬化；5)氣氛保護冷卻；6)機械加工；7)產品檢驗；8)烙印及包裝入庫。其製造工藝步驟如下1)混合配料a)按照上述重量百分比配原料和輔助填料，將酚醛樹脂24%，銅粉32%，鋅粉 28%，矽粉12%，炭黑4%金剛石料混合均勻；然後將兩類原料經球磨機進行球磨一振磨一 球磨，再將上述重量百分比的粘接劑酚醛樹脂將球磨後的原料粘接均勻，再加分散劑乙醇將粉料分散均勻，80目過篩，混合料於真空箱內烘乾，烘烤溫度不高於80°C。b)混合造粒①將步驟a)粉料預壓成塊狀體，砸碎後分別用20目和40目的篩子 過篩，去除大於20目小於40目的粉體；②滾筒式造粒，用球磨桶和球磨機經60分鐘連續滾 動而成；2)裝模投料將混合後的原料裝入預製的模具內，塗上硬脂酸鋅防粘劑，將料投入膜腔內攪勻、 刮平；其中，模具選材主要為高碳鋼、合金工具鋼或耐熱鋼。3)預壓及定模熱壓將上述經造粒後的原料通過複合金剛石切片模具進行壓制，預壓在規定噸位的壓 機上進行壓製成型，壓力為600kg/cm2。然後在帶有加熱板的壓機上，熱壓到規定尺寸，溫度 為180°C，保溫時間因產品尺寸大小而不同，通常為30min。4)卸模硬化保溫結束即可熱脫模，產品毛坯緩冷至室溫。然後進行硬化工序，從而消除成型時 產生的內應力，並使樹脂硬化反應進行完全，硬化工序通過鼓風電熱烘箱設備於185°C，保 溫時間8h。對升溫和降溫速度要嚴格控制，以免引起產品變形。5)氣氛保護冷卻將坯體在真空狀態下升溫至1200°C，加入2MPa的氬氣保護；然後升溫至1850°C 時，保溫30分鐘，再加入8MPa的氬氣，隨爐冷卻；其真空溫度分別為400°C和1200°C ；6)機械加工用樹脂結合劑砂輪並通過C18WC磨削液對上述處理後的刀片進行刃磨，機械加工 的外觀尺寸外觀尺寸 93%後，開口氣孔基本消除，燒 結動力明顯不足，此時升溫或延長保溫時間可使晶粒增大，從而消除閉口氣孔，增大坯體密 度。採用GPS方法燒結刀片時，若燒結保護氣壓93%時，開口氣孔已完全消除，可在坯體表面自然形成包套，因 此刀片坯體可不加任何包套裝置直接置於硬化爐內進行處理。在處理過程中，以氬氣作為 加壓介質，加壓150MPa，升溫至1760°C，保溫1小時，隨爐冷卻。經硬化處理後，刀片坯體密 度可達理論密度的99%以上，坯體強度在GPS燒結的基礎上可增加50 200MPa，刀片顯微 硬度可提高0. 5 lGPa。硬化處理前後複合金剛石切片的性能對比見表1 (表中數據為一 組12根試件的平均值)。
經硬化處理後，複合金剛石切片的顯微結構基本不會發生變化，這是由於刀片坯 體的閉口氣孔在高壓(150MPa)下被強行消除，晶粒由於溫度較低而發育較好，因此刀片的 整體性能顯著提高。本發明複合金剛石切片密度> 99. 2 %，硬度HV > 20. 5GPa,韌性Kic > 5. 5MPa ·πιν2，三點抗彎強度> 700MPa。材料組織中TiCN呈彌散分布，晶粒平均尺寸約2 μ m。 表2列出了幾種典型金剛石刀片的性能指標。
機械加工用樹脂結合劑砂輪對上述處理後的刀片進行刃磨，通過C18WC磨削液。機械加工 主要是內孔、外圓及端面的機械加工，須達到客戶或國標規定的尺寸、形位公差及外觀等要 求並通過檢驗確認。複合金剛石切片的機械加工質量對刀具使用性能影響很大，在刀片機械加工工序 應注意以下問題1)砂輪的選擇複合金剛石切片的刃磨應選用樹脂結合劑砂輪。雖然樹脂結合劑砂輪的自銳性較 差、刃磨效率較低，但不會破壞刀片強度；而金屬結合劑砂輪雖然自銳性好、刃磨效率高，但 會降低被刃磨刀片的強度，即砂輪越「軟」，刃磨刀片的表面質量越好。金剛石砂輪的磨料粒 度越細，磨削效率越低，但刀片表面缺陷越少；磨料粒度越粗，磨削效率越高，但刀片表面缺 陷也越多。為兼顧磨削效率和表面質量，可在粗磨時選用粒度較粗的砂輪，預留很小的加工 餘量；精磨時則選用粒度較細的砂輪。砂輪形狀的選擇也很重要，應儘量採用平面砂輪，碗 形砂輪和碟形砂輪加工的刀片表面質量稍差。2)磨削液的選用複合金剛石切片的刃磨難度較大，對磨削液的要求也較高。磨削液的作用除冷卻 夕卜，還要通過及時清洗粘在砂輪表面、具有較大粘性的複合金剛石切片磨屑來保證砂輪的 自銳性。美國Master化學公司的C18WC磨削液應用效果較好，如同時在該磨削液中添加清 洗劑，效果可進一步提高。刀片負倒稜的刃磨要求不同的加工場合、工件材料和切削參數對刀片的負倒稜 有不同要求。負倒稜的方式主要有單一倒稜和組合倒稜。一般情況下，要求保證刀片負倒 稜角度和寬度的一致性。為減小刀片的初期磨損，在負倒稜基礎上可增加「鈍化」工序。檢驗對於不同批次、不同時間生產的複合金剛石切片，除監控其性能指標外，在出廠前 還應進行試刀，以檢驗刀片的切削性能。試刀一般在工廠的工具機上完成。烙印根據要求再刀片上印上生產的批號及品牌。
權利要求
一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產工藝，其特徵是該切片是由酚醛樹脂粘接劑，加輔助金屬填料之和為100％配比混合，其中酚醛樹脂粘接劑是24％，平均粒徑為0.46μm；輔助填料銅粉32％，鋅粉28％，矽粉9％，鐵粉3％，炭黑4％，按刀片尺寸的體積加入金剛石含量為0.66G/CBM的金剛石磨料與輔助金屬填料、粘接劑混合。
2.根據權利要求1所述的一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方，其特徵 是所述金剛石粉平均粒徑為0. 46 u m。
3.根據權利要求1所述的一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片，其特徵是 所述的刀片是圓環形狀，外觀尺寸外徑X內徑X厚度為98X40X0. 8，單位是mm。
4.一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產工藝，其特徵是上述復 合金剛石切片的生產工藝流程為1)混合配料；2)裝模投料；3)預壓及定模熱壓；4)卸模 硬化；5)氣氛保護冷卻；6)機械加工；7)產品檢驗；8)烙印及包裝入庫。
5.根據權利要求4所述的一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產 工藝，其特徵是所述該金剛石切片的具體工藝步驟如下1)混合配料a)按照上述重量百分配比將原料輔助調料、金剛石料混合均勻；然後將兩種原料經 球磨機進行1)球磨、2)振磨、3)球磨，再將上述重量百分比的粘接劑將球磨後的原料粘接 均勻，再加分散劑乙醇將粉料分散均勻，80目過篩，混合料於真空箱內烘乾；b)混合造粒①將步驟a)粉料預壓成塊狀體，砸碎後分別用20目和40目的篩子過篩， 去除大於20目小於40目的粉體；②滾筒式造粒，用球磨桶和球磨機連續滾動而成；2)裝模投料將混合後的原料裝入預製的模具內，塗上硬脂酸鋅防粘劑，將料投入膜腔內攪勻、刮平；3)預壓及定模熱壓將上述經造料後的原料通過複合金剛石切片模具進行壓制，然後在帶有加熱板的壓機 上熱壓到規定尺寸；4)卸模硬化保溫結束熱脫模，產品毛坯緩冷至室溫；鼓風電熱烘箱硬化；5)氣氛保護冷卻將壞體在真空狀態下升溫至1200°C，加入2MPa的氬氣保護；然後升溫至1850°C時，保 溫30分鐘，再加入8MPa的氬氣，隨爐冷卻；其真空溫度分別為400°C和1200°C ；6)機械加工用樹脂結合劑砂輪並通過C18WC磨削液對上述處理後的刀片進行刃磨；7)產品檢驗；8)烙印包裝入庫。
6.根據權利要求5所述的一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產 工藝，其特徵是所述真空箱內烘烤溫度不高於80°C。
7.根據權利要求5所述的一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產 工藝，其特徵是所述滾筒式造粒連續滾動30 60分鐘。2
8.根據權利要求5所述的一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生 產工藝，其特徵是所述預壓壓機壓力為300-600kg/cm2 ；熱壓溫度為170_180°C，保溫 10-30mino
9.根據權利要求5所述的一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產 工藝，其特徵是所述電熱烘箱185°C硬化8h。
全文摘要
本發明涉及一種刀片及工藝，特別是一種用於光學平板玻璃切割的金剛石超薄切片配方及生產工藝，其特徵是該切片是由酚醛樹脂為粘接劑，加輔助金屬填料之和為100％配比混合，其中酚醛樹脂粘接劑是24％，平均粒徑為0.46μm；輔助填料銅粉32％，鋅粉28％，矽粉9％，鐵粉3％，炭黑4％，按刀片尺寸的體積加入金剛石含量為0.66G/CBM的金剛石磨料與輔助金屬填料、粘接劑混合。該複合金剛石切片的生產工藝流程為1)混合配料；2)裝模投料；3)預壓及定模熱壓；4)卸模硬化；5)氣氛保護冷卻；6)機械加工；7)產品檢驗；8)烙印及包裝入庫。該刀片對鋼類材料的親和性小，切削潤溼性好，刀片與被加工材料的摩擦較小，從而可延長刀片使用壽命。
文檔編號B24D3/28GK101844331SQ20091021870
公開日2010年9月29日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者張庚超 申請人:西安澤豪實業有限責任公司