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六種金剛石在工具中均勻分布的實施方法
發表作者:華晶微鉆發布日期:2018-6-8 9:32:53

    經過長期的開發,目前國內外文獻介紹了以下幾種制備金剛石均勻分布并有序排列的工具的方法

1.模板法

    我國臺灣中國砂輪公司宋建民博士提出的專利技術(US Patent 6039641即用模板法實金剛石均勻分布,該技術已應用于釬焊技術排據和繩據中,通常稱這種有序排列為鉆石陣,見圖,這種鋸齒內的金剛石在三度空間內排列,因此可徹底解決金剛石工具業長年存在的磨料分布問題。

該方法的具體步驟如下,見圖:①將胎體粉末混合均勻,加上適當的有機粘結劑和溶劑等,通過液壓方法做成薄層100;②按金剛石分布與排列做成模板110,其孔徑114必須大于單顆金剛石尺寸、小于兩顆金剛石尺寸,保證有一顆金剛石進人模機孔中,模板厚度為金剛石平均粒徑的1/3~2/3;③將金剛石20布于模板上.并用鋼制平板120將金剛石通過模板110的孔114壓人胎體上;④移去模板上多余金剛石,并將模板移去用鋼平板將金剛石壓人胎體薄層110中,再重復上述步驟與方法將金剛石壓人另一面。然后用多層壓有金剛石薄層組合成工具,再裝入石墨模具中燒結,該方法可準確使金剛石按要求均布與排列,但效率低,用人工操作。批量生產,產業化有困難。

2.點膠法

    點膠法是由瑞士ETH機床與加工研究所G.Burkhard博士等提出的(EP1208345A)。

    該裝置由一個膠水貯槽和一個微計量頭構成,見圖。微計量頭由壓電驅動器、熱敏電阻、加熱線圈及電源組成,另有一個計量調控裝置,將膠水由膠水貯槽,經料管進人微計量器,當施加一個電壓脈沖,壓電驅動器即會收縮,從而排出一個膠滴,其最大排出頻率為2000Hz,噴嘯直徑最大為40μm,加熱器則可把黏度較大的膠水計量配料。根據工件位置,點膠器的運動,  可在工件上均勻有序地排列點膠,然后將金剛石撒在膠滴上,構成金剛石均勻排列。

3.ARIX自動排布系統

   ARIX自動排布系統是韓國新韓公司開發的ARIX自動排布系統,見圖41.12。該公司2001年攻關,至20036月能成功地在工具中均勻有序排列金剛石,但生產效率仍滿足不了要求經過年的努力,于200412月宣布完成ARIX自動排布系統,它可100%地控制刀頭中內部金剛石的間距,并能自動生產該自動排布系統可在金剛石刀頭生產中自動以最優間距均勻排布金剛石,克服了常規刀頭生產中金剛石隨機無序排列導致鋸片鋸切效率低、壽命短的難關。ARⅨ自動排列系統使用戶尋求長壽命工具和快速鋸切能力要求得到最優化,克服了金剛石壽命與其鋸切速率相互矛盾的問題。

4.機械均勻排列金剛石

    我國成都中豪超硬材料有限公司成功研制出預合金粉、金剛石均布、研磨體保護三重保護DC金剛石的刀頭,它有效克服了刀頭鋸切效率衰減快、金剛石濃度偏低、刀頭磨損快的缺陷,在鋸切效率與壽命兩個方面都取得成功突破。圖41.13為中豪公司三重保護的DC全剛石鋸片的使用效果。

5.負壓吸附裝置

    目前河南華晶工具有限公司是國內少有的在超硬磨料工具中實施有序排列,并實現超硬磨料擇優取向的企業,2006年研發成功的有序排列及擇優取向可廣泛用于樹脂、陶瓷、電鍍、金屬等結合劑超硬材料制品工具中,并通過專家團成員的評估及驗收。

    河南華晶工具公司采用了一種人工智能負壓吸附裝置及柵欄顆粒取向裝置,見圖。它很好地達到了顆粒有序排列及顆粒擇優取向的效果。其裝置核心是由微電腦、光譜儀、負壓風機、脈沖驅動器、選向柵欄、機械手、吸附盤、磨料儲存器等構成。其工作原理是:①由微電腦進行顆粒有序排布設計,調整有序顆粒間距。②微電腦下達指令給吸附盤,自動調整參數,包括負壓大小、負壓吸孔數量、吸附范圍與尺寸大小。③微電腦下達調整柵欄選向形態及尺寸。④電腦設計完畢后各裝置正常工作。超硬磨料被負壓吸附到選向柵欄進行擇優選向,由吸盤吸附后,田機械手定位轉移。⑤機械手與冷壓機配合裝模。⑥此裝置對紫粒吸附率達100%對顆粒晶面、晶棱擇優取向達85%以上,其裝置對其他結合劑工具制品也行之有效。

    同時,河南華晶工具公司進行了有序排列擇優取向金剛石工具的開發,見圖,目前開發的有切割花崗巖、大理石、混凝土等的鋸片系列以及周邊切磨片系列等。

6.真空布料機

    四川惠利工具有限公司于2006年研發出真空布料機,完成了對焊接金剛石制品的刀頭進行均布金剛石。2008年研發出真空布料機-3型,它既能對焊接金剛石制品進行均布金剛石,又能對冷壓燒結鋸片進行均布金剛石,開創了世界首家對冷壓燒結鋸片均布金剛石技術(已獲專利),于2009年初推向市場。目前在國內已有10家企業使用該項技術和專用設備生產焊接金剛石制品(切割片、磨盤、鉆具三大類金剛石制品)和冷壓燒結鋸片。該項多層均布金剛石技術的成功,既提高了金剛石制品的鋒利度,又能根據需要達到耐用,符合“節能減排”的政策;具備生產高品質金剛石制品的能力,能增強國際市場競爭力;具有工業化生產水平,產品質量得到提高,成本降低。

    該真空布料機-3型能夠快速調整金剛石濃度,而且不同于壓印法只能做到50/60粒度以粗的金剛石,真空布料機可以實現100/120粒度以粗的金剛石的均布排布,可以滿足大理石、陶瓷產品和磨盤均布金剛石的需要;其成本低,一分鐘可布六層金剛石刀頭4個,一般可布1920個刀頭(80張鋸片),月產115200個刀頭,可供4800張鋸片生產,生產效率能夠滿足工業化生產的需要,另外通過合理選擇橫向和縱向金剛石的數量,可以使制品做到既鋒利又耐磨,大大提高了切割效率,增加了其使用壽命。

 

 

 

 

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