一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，屬于金剛石工具的制造領域，包括：步驟A混料，將金屬粉料與金剛石顆粒按照比例裝入混料機混合均勻，混合完成后密封；步驟B壓制成型，根據需生產刀頭的數量，將一定量的粉料倒入刀頭冷壓機內進行壓制形成刀頭的形狀；步驟C燒結，將壓制成型的刀頭裝入石墨模具內，將裝好刀頭的石墨模具放入燒結機內燒制；步驟D冷卻，燒制完成后，將裝有金剛石刀頭的石墨模具放入保護氣氛冷卻裝置內冷卻至200℃以下；步驟E拆模，冷卻結束后將刀頭拆出。本發(fā)明將裝有金剛石刀頭的石墨模具放入保護氣氛冷卻裝置中進行冷卻后，金剛石刀頭的性能明顯提升，同時石墨模具的壽命也得到了延長。
【專利說明】
一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及金剛石工具制造領域，尤其涉及一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝。
【背景技術】
[0002]金剛石是自然界中最硬的一種材料，因此金剛石被廣泛的應用在各類切割工具上，例如金剛石鋸片、金剛石鉆頭、陶瓷切割刀、玻璃刀等。在這些工具中，金剛石刀頭是這些工具的主要工作部分，由于在切割過程中金剛石刀頭和物料直接接觸，所以金剛石刀頭的性能對于金剛石鋸片的質量有決定性的作用。想要提高金剛石刀頭的性能，首先要從它的生產工藝入手。
[0003]目前金剛石刀頭的生產工藝主要包括混料、壓制、燒結、冷卻四個步驟。由于石墨模具良好的導熱性以及在高溫下變形率低等優(yōu)點，所以金剛石刀頭的燒結與冷卻工序都是石墨模具的參與下進行的。在燒結和冷卻的過程中，一方面由于金剛石刀頭本身的組成成分多為具有還原性的金屬及碳等物質，另一方面石墨模具本身也具有還原性，所以二者在燒結與冷卻的過程中都非常容易被氧化，進而影響金剛石刀頭的性能和石墨模具的壽命。目前本領域內，針對金剛石刀頭的燒結環(huán)節(jié)有專用的燒結機進行控制并保證其不受氧化，而針對冷卻環(huán)節(jié)卻沒有專用的設備來保證金剛石刀頭和石墨模具不被氧化。
[0004]針對金剛石刀頭的冷卻環(huán)節(jié)，本領域內技術人員通常的做法是在空氣中或者沙土中將裝有金剛石刀頭的石墨模具進行冷卻。由于剛剛燒結的金剛石刀頭和石墨模具暴露在空氣中，在高溫的作用下，空氣中的氧氣會不斷的氧化金剛石刀頭和石墨模具。這樣的做法在很大程度上會降低金剛石刀頭的性能，也會影響石墨模具的壽命。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明想要解決的技術問題是提供一種可以使金剛石刀頭以及裝有刀頭的石墨模具在有保護氣氛的環(huán)境下進行冷卻生產工藝。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:
一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，按照下述步驟進行生產。
[0007]步驟A混料:將金屬粉料與金剛石顆粒按照比例裝入混料機混合均勻，將混合完成的粉料裝入容器內并進行密封，所述金屬粉料包括銅、錫、鐵、鎳、鈷。
[0008]步驟B壓制成型:打開裝粉料的容器，根據需生產刀頭的數量，將一定量的粉料倒入冷壓機內，并將粉料壓制成刀頭的形狀。
[0009]步驟C燒結:將壓制成型的刀頭裝入石墨模具內，并用螺栓將模具緊固，再將組裝好的石墨模具放入燒結機內進行燒制。
[0010]步驟D冷卻:燒制完成后，將裝有金剛石刀頭的石墨模具放入保護氣氛冷卻裝置內冷卻至冷卻至200 °C以下。
[0011 ]步驟E拆模:冷卻結束后，將冷卻完成刀頭從石墨模具內拆出。
[0012]進一步的，所述保護氣氛冷卻裝置包括一個冷卻箱，冷卻箱內貫穿設置有一個兩端分別安裝有密封蓋板和搭板的冷卻道，所述冷卻道的一端安裝有向冷卻道內通入保護氣體的進氣管，所述冷卻道與冷卻箱的外壁相連并使冷卻道與冷卻箱的外壁之間形成一個供冷卻液流動的圍繞在冷卻道周圍的空腔，所述空腔連通有進水管和出水管。
[0013]進一步的，所述冷卻箱及冷卻道采用一端高另一端低的方式傾斜放置，所述進水管連接在空腔的低端，所述出水管連接在空腔的高端，所述進氣管亦安裝在冷卻道的高端。
[0014]進一步的，所述密封蓋板的下沿通過銷軸與冷卻道高端的下沿鉸接，所述密封蓋板的上沿安裝有一個可在密封蓋板閉合時使密封蓋板與冷卻道鎖緊的卡扣，所述密封蓋板與冷卻道配合的一面或冷卻道與密封蓋板配合的一面安裝有密封墊，所述搭板的上沿通過銷軸與冷卻道的低端的上沿鉸接，所述冷卻道的低端設置有一個在搭板閉合時與搭板接觸的平面。
[0015]進一步的，所述進氣管上安裝有調節(jié)閥，所述進氣管與氫氣發(fā)生裝置或氮氣發(fā)生裝置或氨分解氣發(fā)生裝置相連。
[0016]進一步的，所述出水管上安裝有連通外部的截止閥和放氣閥。
[0017]進一步的，冷卻箱低端還安裝有探測冷卻道內溫度的工業(yè)溫度計。
[0018]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明取得的技術進步是:
本發(fā)明中的金剛石刀頭的生產工藝將金剛石刀頭生產過程中的冷卻環(huán)節(jié)置于有保護氣氛的裝置內進行，本裝置可以使金剛石刀頭以及裝有金剛石刀頭的石墨模具的整個冷卻過程始終處于惰性氣體或者還原性氣體的保護下。相對于傳統(tǒng)的將金剛石刀頭以及石墨模具放置于空氣中或者埋入沙土進行冷卻的做法，本工藝可以保證金剛石刀頭在冷卻的過程中不被氧化，采用本工藝制作完成的金剛石刀頭的性能得到明顯提升，其壽命更長、切削能力更強，同時，石墨模具的壽命也得到明顯的延長。經過實驗測定，本工藝可以使金剛石刀頭的使用壽命提高13%，同時可以使石墨模具的壽命延長3.2倍。
[0019]本發(fā)明中的冷卻箱放置在地面上時與水平面呈一定的角度，一端高而另一端低，同時進氣管設計在高端。由于保護氣體的密度小于大氣密度，這樣的設計可以在保證裝入冷卻道內的石墨模具不產生滑動的同時可以使保護氣體自上而下地逐漸充滿整個冷卻道，從而保證了整個冷卻道內氣氛的純凈度。同時，冷卻水路設計成進水管低出水管高，可以使冷卻液從低向高逐漸充滿整個空腔，而高溫的石墨模具和保護氣體的流向與水流方向相反，有利于冷卻液更好的吸收熱量。本裝置同時還具有操作簡便、堅固耐用、冷卻速度快、對環(huán)境無污染等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明中保護氣氛冷卻裝置的主視圖；
圖2是本發(fā)明中保護氣氛冷卻裝置的A-A向剖視圖；
圖3是本發(fā)明中保護氣氛冷卻裝置B部分的局部放大圖；
其中，I冷卻道、2空腔、3密封蓋板、4搭板、5進氣管、6出水管、7進水管、8截止閥、9放氣閥、10工業(yè)溫度計、11卡扣。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明:
本發(fā)明是一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，按照以下步驟進行生產:
步驟A，根據金剛石刀頭的用途，將包含有銅、錫、鐵、鎳、鈷的金屬粉料與金剛石顆粒按照比例裝入混料機混合均勻，并根據金剛石刀頭的不同用途添加不同的物料。將混合完成的粉料裝入不銹鋼容器內并進行密封。
[0022]步驟B，打開裝粉料的容器，根據需生產刀頭的數量，將一定量的粉料倒入刀頭冷壓機內進行壓制并將粉料壓制成刀頭的形狀。在壓制開始前應先清理冷壓機內的殘料，防止這些殘料影響刀頭的成分。并且，在正式生產前應先壓制3至5片進行試驗，如果壓制出的刀頭不符合要求應當調整冷壓過程中的各項參數直至壓制出的刀頭符合要求為止。
[0023]步驟C，將壓制成型的刀頭裝入石墨模具內，并用螺栓將模具緊固，再將裝好刀頭的石墨模具放入燒結機內進行燒制。在石墨模具內應當根據情況加裝石墨墊片，使刀頭在燒結過程中不受螺栓的影響。燒結過程中，裝有金剛石刀頭的石墨模具在燒結機的擠壓下進行，根據刀頭類型的不同設定的壓力值一般在110千牛至130千牛之間，燒結溫度為935°C至945°C，達到設定溫度后的保壓時間為100至170秒。
[0024]步驟D，燒制完成后，將石墨模具及刀頭放入保護氣氛冷卻裝置的冷卻道I內進行冷卻，當觀測到工業(yè)溫度計10的溫度低于200°C時冷卻結束。通常情況下，為了使石墨模具和金剛石刀頭充分冷卻，還應當再將裝有刀頭的石墨模具在冷卻道I內靜置10分鐘以上。
[0025]步驟E，冷卻結束后，將石墨模具及刀頭從保護氣氛冷卻裝置的冷卻道I內取出，將刀頭從石墨模具內拆出并碼放整齊，至此，整個金剛石刀頭的生產過程結束。
[0026]如圖1至圖3所示，本發(fā)明中的保護氣氛冷卻裝置包括一個長條形冷卻箱，其橫截面為“回”字型。冷卻箱內自頭至尾貫穿冷卻箱兩端設置有一個長條形的冷卻道I，冷卻道I的一端鉸接有密封蓋板3，另一端鉸接有搭板4，冷卻道I的寬高和安裝有金剛石刀頭的石墨模具的尺寸相適應。冷卻道I的壁體和冷卻箱的外壁相連接并形成一個空腔2，冷卻道I的兩端和冷卻箱的兩端密封連接在一起，使該空腔2成為封閉型結構。在空腔2的兩端分別安裝有進水管7和出水管6，并且該空腔2包裹在冷卻道I內壁周圍。冷卻液從進水管7進入空腔2內，充滿整個空腔2后從出水管6流出，同時帶走冷卻道I內散發(fā)出的熱量。
[0027]在使用時，利用推桿等工具，將剛剛燒結完成的裝有金剛石刀具的石墨模具從冷卻道I的裝卸料端依次推入冷卻道I內進行冷卻。冷卻道I內可以依次排開若干個石墨模具同時進行冷卻。冷卻至指定溫度后，再利用夾子、扒勾等工具將石墨模具逐一取出。冷卻道I的密封端還安裝有進氣管5，進氣管5的另一端和保護氣體發(fā)生裝置相連，此處的保護氣體可以是氫氣、氮氣或者氨分解氣?？紤]到設備使用時的安全性及經濟成本，優(yōu)先選用氮氣作為保護氣體。
[0028]由于本發(fā)明中采用的保護氣的密度均低于大氣密度，在初始階段將保護氣體充入冷卻道I內的時候，應該從冷卻道I內較高的一端通入冷卻道I內，這樣保護氣體才會自上而下地逐漸充滿冷卻道I，并且不會和冷卻道I內的空氣發(fā)生混合，保證冷卻道I內氣氛的純凈度。所以，本發(fā)明采用了一種傾斜的方式將冷卻箱放置在地面上，使冷卻道I和水平面呈一定的角度，其中較高的一端為冷卻道I的密封端，較低的一端是冷卻道I的裝卸料端。為了使冷卻箱傾斜的放置在地面上，本發(fā)明在冷卻箱的密封端安裝了兩個較長的支腿，裝卸料端安裝兩個較短的支腿。
[0029]密封蓋板3的下沿和冷卻道I密封端的下沿通過銷軸鉸接在一起，密封蓋板3可以繞銷軸轉動對冷卻道I的密封端進行開啟和關閉。密封蓋板3的上沿還安裝有一個卡扣裝置11，當密封蓋板3處于關閉狀態(tài)時，通過該卡扣裝置11可以將密封蓋板3和冷卻道I進行鎖緊，密封蓋板3上還安裝有密封墊，保證冷卻道I密封端的密封性，同時將進氣管5安裝在較高的密封端。這樣的設計可以達到使保護氣體自上而下地逐漸充滿整個冷卻道I的目的。
[0030]搭板4的上沿和冷卻道I裝卸料端的上沿通過一銷軸鉸接在一起，搭板4可以繞此銷軸進行轉動對冷卻道I的裝卸料端進行開啟和關閉。并且冷卻道I的裝卸料端設置有一平面，搭板4可以放在此平面上來關閉冷卻道I裝卸料端。當保護氣體充滿整個冷卻道I時還可以頂起搭板4，使搭板4和冷卻道I裝卸料端之間形成一個縫隙供保護氣體排出冷卻道I。并且，當需要采用還原性氣體作為保護氣體時，例如氫氣等可燃氣體，可以在搭板4處點燃溢出的氣體，并調節(jié)進氣管5的調節(jié)閥使縫隙處形成穩(wěn)定燃燒的火焰，避免可燃氣體擴散到大氣中與氧氣混合后發(fā)生爆炸。
[0031]在冷卻道I的裝卸料端的外部還安裝有一個可供石墨模具放置的托架，石墨模具冷卻完成后可以用推桿將石墨模具從冷卻道I內推到此托架上，方便工人拿走石墨模具。
[0032]本發(fā)明中的進水管7安裝在空腔2較低的一端，出水管6安裝在空腔2較高的一端。這樣的設計可以使冷卻液自下而上逐漸充滿整個空腔2，并且方便使吸收熱量后的冷卻液沿空腔2向上運動并排出空腔2外。進水管7和出水管6都和外部水源相連，此處的外部水源包括相互連接的水栗、儲水槽、散熱片等裝置。水栗和進水管7相連，用于向水路內充入冷卻液;儲水槽和出水管6相連，用于收集水路內排出的冷卻液;散熱片用于降低冷卻液的溫度。
[0033]本發(fā)明的出水管6上安裝有連通外界空氣的截止閥8和放氣閥9，截止閥8和放氣閥9串聯(lián)安裝，截止閥8安裝在放氣閥9的上游，放氣閥9安裝在水路的最高點。安裝放氣閥9的作用有兩方面:其一是在初始階段往空腔2中通入冷卻液時方便將空腔2內的空氣排出；其二是在冷卻液的循環(huán)過程中將冷卻液由于受熱而產生的少量水蒸氣排出設備外。安裝截止閥8的作用是防止冷卻液從放氣閥9中溢出。同時，冷卻箱的低端還安裝有一個工業(yè)溫度計10，可以隨時監(jiān)測冷卻道I內的溫度，確保所有石墨模具和金剛石刀頭都冷卻到指定溫度。
[0034]下面氮氣作為保護氣的情況為例，具體說明本發(fā)明中保護氣氛冷卻裝置的工作過程:
第一步，關閉截止閥8，鎖緊密封蓋板3，開啟外部水源電源，使冷卻液沿進水管7充入空腔2內部，觀測到出水管6內流出冷卻液以后證明整個空腔2已被充滿冷卻液；同時開啟進氣管5的調節(jié)閥，使氮氣充入冷卻道I內，然后用一個燃燒的小木棍放在搭板4和冷卻道I的縫隙處，當小木棍熄滅后證明冷卻道I內已經充滿氮氣。
[0035]第二步，打開搭板4，用夾子迅速地將裝有金剛石刀頭的石墨模具從燒結機內取出，放在冷卻道I裝卸料端的托架上，再用推桿將石墨模具由冷卻道I的裝卸料端推入冷卻道I內，然后關閉搭板4;重復上述過程直至冷卻道I內裝滿石墨模具。
[0036]第三步，觀測到工業(yè)溫度計10上顯示的溫度低于200°C后，關閉進氣管5上的調節(jié)閥，再等待10分鐘，打開搭板4和密封蓋板3，從冷卻道I的密封端伸入推桿，將石墨模具由裝卸料端推出冷卻道I，并碼放整齊等待拆模。
[0037]第四步，重復第二步和第三步，直至燒結機內所有燒結完成的石墨模具全部完成冷卻過程。
【主權項】
1.一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，包括以下步驟: 步驟A混料:將金屬粉料與金剛石顆粒按照比例裝入混料機混合均勻，將混合完成的粉料裝入容器內并進行密封，所述金屬粉料包括銅、錫、鐵、鎳、鈷； 步驟B壓制成型:打開裝粉料的容器，根據需生產刀頭的數量，將一定量的粉料倒入冷壓機內，并將粉料壓制成刀頭的形狀； 步驟C燒結:將壓制成型的刀頭裝入石墨模具內，并用螺栓將模具緊固，再將組裝好的石墨模具放入燒結機內進行燒制； 步驟D冷卻:燒制完成后，將裝有金剛石刀頭的石墨模具冷卻至冷卻至200°C以下； 步驟E拆模:冷卻結束后，將冷卻完成刀頭從石墨模具內拆出； 其特征在于:所述步驟D中裝有金剛石刀頭的石墨模具是在保護氣氛冷卻裝置內冷卻至200°C以下的。2.根據權利要求1所述的一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述保護氣氛冷卻裝置包括一個冷卻箱，冷卻箱內貫穿設置有一個兩端分別安裝有密封蓋板(3)和搭板(4)的冷卻道(I)，所述冷卻道(I)的一端安裝有向冷卻道(I)內通入保護氣體的進氣管(5)，所述冷卻道(I)與冷卻箱的外壁相連并使冷卻道(I)與冷卻箱的外壁之間形成一個供冷卻液流動的圍繞在冷卻道(I)周圍的空腔(2)，所述空腔(2)連通有進水管(7)和出水管(6)。3.根據權利要求2所述的一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述冷卻箱及冷卻道(I)采用一端高另一端低的方式傾斜放置，所述進水管(7)連接在空腔(2)的低端，所述出水管(6)連接在空腔(2)的高端，所述進氣管(5)亦安裝在冷卻道(I)的尚端。4.根據權利要求3所述的一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述密封蓋板(3)的下沿通過銷軸與冷卻道(I)高端的下沿鉸接，所述密封蓋板(3)的上沿安裝有一個可在密封蓋板(3)閉合時使密封蓋板(3)與冷卻道(I)鎖緊的卡扣(11)，所述密封蓋板(3)與冷卻道(I)配合的一面或冷卻道(I)與密封蓋板(3)配合的一面安裝有密封墊，所述搭板(4)的上沿通過銷軸與冷卻道(I)的低端的上沿鉸接，所述冷卻道(I)的低端設置有一個在搭板(4)閉合時與搭板(4)接觸的平面。5.根據權利要求2或4任一項所述的一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述進氣管(5)上安裝有調節(jié)閥，所述進氣管(5)與氫氣發(fā)生裝置或氮氣發(fā)生裝置或氨分解氣發(fā)生裝置相連。6.根據權利要求5所述的一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述出水管(6)上安裝有連通外部的截止閥(8)和放氣閥(9)。7.根據權利要求2或3任一項所述的一種基于保護氣氛冷卻裝置的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:冷卻箱低端還安裝有探測冷卻道(I)內溫度的工業(yè)溫度計(10)。
【文檔編號】B22F3/16GK105903971SQ201610269393
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】許文強
【申請人】石家莊藍海工具有限公司