关于金刚石工具制造的研究报告.doc

关于金刚石工具制造的研究报告：1. 单元素金属粉混合配方的缺陷 2. 预合金粉的优势 3. 被加工材料分类及意义 4. 佛刚预合金粉所适用的工具5. 工具的使用条件对选择预合金粉的影响 6. 生产工艺对选择预合金粉的影响7. 金刚石对选择预合金粉的影响1. 单元素金属粉混合配方胎体的缺陷1.1 通常单元素金属粉的沌度高(≥99%),活性较大,易氧化,易吸潮,保质期较短1.2 当金属粉混入其它杂质元素时,因混入的种类、数量的不同,而引起性质的变化非常 不确定,这是金刚是工具性能不稳定的原因之一1.3 大多数常用金属粉对金刚石表面在 980℃以下均难于亲合,而大多数金刚石工具的烧 结温度均低于 980℃1.4 纯铁粉对金刚石表面的碳化作用在 750℃就开始了,这种碳化的表面十分不利于胎体 对金刚石的包锒,也会降低金刚石的强度1.5 Co 、Ni 中易混入铁粉，而铜粉中易混入廉价的 Fe2O3, 锡粉中易混入铁粉,这些 混入的成份往往难于及时发现,等到发现工具性能突变时,造成的损失已无法挽回了1.6 单元素粉烧结温度较高, 而较高的温度对金刚石强度的损失也较大1.7 成分太多：常规配方中通常不少于 5 种成份,各成份的交互作用比较复杂,当某一种 成份产生变化时,工具的性能就会产生较大的变化,这种情形十分难于控制,这又是金刚石工 具性能不稳定的一大原因.单一元素的合金粉的生产过程复杂,影响质量稳定的因素较多,其 成品的性能难于稳定,如纯度从 98%提高到 99.9%,对大多数金属粉来说,大多数性能的差别 会达到一个数量级以上，并且生产成本急剧上升.A. 胎体配方设计必须考虑其烧成品的以下性能指标： 强度、 硬度 、耐磨性 、韧性.B. 工具配方设计时还必须考虑金刚石的： 品级 、粒度 、浓度.C. 工具的工作压力, 切割线速度, 沖洗冷却状况也是设计配方时必须考虑的因素.2. 预合金粉的优势佛刚预合金粉由添加了微量活化元素的纯合金粉和惰性金属粉末组成, 纯合金粉的烧结 温度较低, 对金刚石的亲和性较好, 隋性金属粉末用来调节胎体的综合性能, 纯合金粉是专 门为金刚石工具烧结制品研发的稳定不变的组分,通过二者的不同配比，使得佛刚预合金粉 可以调配出适合各种类型、用途、各种性能特点的预合金胎体粉,它的具体的优势体现如下:2.1 性质稳定, 不易氧化 ,保质期达一年之久.2.2 它只有一个来源、成份始终如一,不会混入其它成份.2.3 它与金刚石表面在 750℃即开始产生强力的亲和, 使胎体对金刚石产生良好的包锒, 因此可以适当降低金刚石的浓度, 而不会降低寿命, 同时也提高了工具的锋利度.2.4 佛刚预合金粉即使在 930℃下烧结也不会使金刚石表面碳化严重2.5 佛刚预合金粉在烧制相同硬度的胎体时,烧结温度比单元素混合粉胎体通常可低 20-50℃, 十分有利于节省模具、电耗、提高生产效率2.6 佛刚合金粉有着广大的各类工具的持久用户, 用户的成功经验又促进了佛刚预合金 粉的日趋完善、稳定和更有效的广泛应用2.7 成本：佛刚合金粉相对于同类效能的混合金属粉胎体的成本要低 20-60%.2.8 成型性：由于添加了合金纤维，佛刚预合金粉的冷压坯强度特别的高2.9 抗冲击韧性：同样因添加了合金纤维，佛刚预合金粉的烧成胎体的抗冲击韧性特 别好.3. 被加工材料的分类及意义根据佛刚的测试标准、和二十多年来的生产工艺经验以及客户使用结果的总结, 根据材 料的硬度,强度, 塑性, 耐磨性、韧性的综合指标,我们把被加工材料分成以下 10 级；1 级; 碳素，新混凝土，红砖，玻璃纤维，轻质耐火材料，人造石，松软大理石，如汉白 玉、雅士白2 级: 普通玻璃，莹石，多孔耐火材料，沉积岩，琉璃瓦，致密大理石，如莎安娜米黄， 玫瑰红3 级: 钢化玻璃，沥青路，板岩，陶质制品，坚硬耐磨大理石，如黑白根，大花绿4 级: 粗晶浅色、胶结不致密的花岗石，玄武岩，砂岩，板岩，马路，如 603、白麻5 级: 中晶深色、胶结致密的花岗石，多孔陶瓷，软玉，单晶硅，如 635、岑溪红、将军红6 级: 细晶红色、坚硬致密的花岗岩，硬玉，玛瑙，蛇纹岩，多晶硅，如印度红、巴西红7 级：玻化砖， 石英玻璃， 微晶玻璃，玛瑙，石英石，钢筋混凝土，硅化木8 级: 锆石，黄玉，硅碳棒，致密型耐火材料，工程陶瓷，轴承，汽缸，高速钢9 级:刚玉， 烧结碳化硅，微晶陶瓷，硬质合金， 红宝石， 蓝宝石， 石榴石10 级: 微晶刚玉， 烧结碳化硼，氮化硅，氮化硼分类的意义在于方便、有效、准确地设计出工具的配方, 而预合金粉则为配方设计提供了 快捷的通道，佛刚预合金粉建立在反复的测试和长期的应用基础之上，因此具有非常现实 的针对性.对降低工具成本, 提高工具寿命, 提高工具锋利度, 具有非常可靠的依据4. 佛刚预合金粉所适应的工具分类C. 切割类金刚石的工具C1. 圆锯片单锯刀头（6 00~%3000） C2. 组合式圆锯刀头（600-Φ1600C3. Φ300-Φ500 小锯片 C4. Φ105 系列小锯片(♀80-Φ200)C5. 往复式锯条, 排锯刀头 绳锯齿 C6. 金刚石刮刀/滚筒C7. 干切系列工具 C8. 磨边抡 M: 磨削类工具M1: 金刚石磨块（16#~3000#） M2: 平磨工具, 衍磨条、油石 M3: 环形、碗形、杯形磨轮 M4: 干磨系列磨具 M5: 树脂系列磨轮 M6: 水磨砂轮D: 钻进类工具D1: 地质钻头 D2: 工程钻头,薄壁钻头D3: 小型打孔钻头 D4: 干钻系列工具佛刚预合金粉在以上工具中均有直接或间接的成熟经验，如果客户能积极配合，通常只需 2~3 次的试用即能解决大多数问题5. 工具使用条件对预合金粉的要求5.1 压力: 工具的工作压力越高, 相应地佛刚预合金粉的强度要求也会越高,并且相应地 硬度也越高,反之亦然.5.2 速度: 工具的切、磨线速度越高, 产生的冲击力和热量就越大,佛刚预合金粉有相应 的强度、 韧性的预合金粉来匹配, 此时硬而脆的胎体就不会产生好的结果, 必须要有强韧 且红硬性好的胎体与之相适应.5.3 冷却状态: 冷却效果较好时工具胎体的耐热性、红硬性一般都能适应,，但在风冷、 或冷却状态不佳时，对胎体的散热性和红硬性有更严格的要求, 尤其是在干切,干磨的状态 下,工具的表面温度会达到 600℃以上, 此时如果胎体的红硬性不佳, 散热性不好，工具很快 就会失效，佛刚预合金粉充分考虑到了这些因素的变化,这也是佛刚预合金粉的优势之一.6.工具制造工艺对预合金粉的要求A: 烧结工艺: 从压制的角度来看, 金刚石工具的生产方式主要是：A1: 冷压成形——热压烧结 A2: 冷压成形——无压烧结 A3: 粉末松装——直接 热压这三种不同的压制工艺对合金粉的性能特点要求有所不同，为确保工具的最佳优性价 比, 合金粉必须要适应此不同的压制工艺.适用于 A1 的预合金粉必须易于成型适用于 A2 的预合金粉不仅要求易于成型，还必须烧结活性好, 液相含量高, 相互粘结 性好适用于 A3 的预合金粉只要求烧成品的综合性能满足要求即可B. 粉末冶金金刚石制品的烧制气氛通常有：B1. 石墨阻氧烧结 B2. 氨分解 N2+H2 混合烧结 B3. 真空烧结 B4. 纯 N2 保护烧结 B5. 纯 H2 还原烧结不同的气氛下对预合金粉的高温氧化性能的要求也不同, 同时必须考虑到成本: 镍、钴、 铬含量高的胎体的抗氧化性较好, 但成本偏高. 佛刚预合金粉粉末的抗氧化性能设计综合考 虑了这些因素，同时具备抗氧化性能好和低成本的优点.C. 焊结温度: 常规的银焊片的焊接温度在 630-780℃之间, 这对预合金粉的烧成品的软 化温度是有一定的限制，即成品的软化温度,必须高于焊接温度, 否则刀头会变形性或能下 降. 佛刚预合金粉充分考虑了这些情形, 希望广大客户在购置佛刚预合金粉时告知焊接温度.7. 金刚石性质对预合金粉选择的影响7.1 强度: 金刚的强度越高要求烧成预合金粉胎体的强度、硬度也相应地越高, 否则不能 充分发挥高强金刚石的应有的效能. 并且, 要求胎体的红硬性也较高, 因为高品级金刚石的负荷通常较大，平均工作时间也较长, 单位时间产生的热量也较高, 因此必须有适当红硬性 的胎体来适应.7.2 粒度: 粒度较粗的金刚石其单位比表面积较小, 要求预合金粉对金刚石的包锒性能 更好, 且强度和韧性要求也越高,否则就会造成金刚石的浪费. 反之亦然！金刚石工具配方设计的基本原理8.1 金刚石品级选择的主要依据8.2 金刚石粒度选择的主要依据8.3 金刚石浓度选择的主要依据为了准确地分析工具的使用结果, 以下情况供参考 影响工具寿命,锋利度的主要因素：a. 胎体的耐磨性, 硬度, 强度,韧性 是否适应所加工的材料b. 金刚石的粒度, 浓度, 品级的选择是否与预合金粉及被加工材 料的性质相适应c. 单位切割深度的大小d. 切割速度(切割冲击力的大小)e. 冲洗、冷却及排屑状态f. 加工的强度,硬度,耐磨性,韧性。