一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，屬于工具制造領域。包括以下步驟：A，將金屬粉料與金剛石顆粒按照比例裝入混料機混合均勻后進行密封；B，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壓制成刀頭的形狀；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；D，燒制完成后，將裝有金剛石刀頭的石墨模具放入真空冷卻設備內進行冷卻；E，冷卻結束后，將刀頭從石墨模具內拆出。本工藝將刀頭的冷卻環節放入真空冷卻設備內進行，極大的提高了金剛石刀頭的性能和石墨模具的壽命。本發明同時還具有節省人力、節約能源、安全可靠等優點。
【專利說明】
一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝
技術領域
[0001]本發明涉及工具制造領域，尤其涉及一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工
-H-
O
【背景技術】
[0002]金剛石刀頭是金剛石鋸片的工作主體，金剛石刀頭和基體焊接在一起共同組成了金剛石鋸片。由于在切割過程中金剛石刀頭和被切物料直接接觸，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點，所以金剛石刀頭的燒結與冷卻工序都是在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節有專用的燒結機進行控制并保證其不受氧化，而針對冷卻環節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節，本領域內技術人員通常的做法是在空氣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。
【發明內容】
[0005]本發明想要解決的技術問題是提供一種可以使金剛石刀頭在真空環境中冷卻的生產工藝，以解決燒結后的金剛石刀頭在冷卻過程中石墨模具和刀頭被氧化的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，按照以下步驟進行生產:
步驟A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。
[0007]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壓制成刀頭的形狀。
[0008]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。
[0009]步驟D燒制完成后，將裝有金剛石刀頭的石墨模具放入真空冷卻設備內進行冷卻。
[0010]步驟E冷卻結束后，將刀頭從石墨模具內拆出。
[0011]進一步的，所述真空冷卻設備包括一冷卻柜，所述冷卻柜內設置有儲料格，儲料格與冷卻柜的內壁支撐連接并使儲料格與冷卻柜的內壁之間以及與相鄰的儲料格之間形成供冷卻液流動的與進水管和出水管連通的空腔，儲料格設有伸到冷卻柜外表面的開口，儲料格的開口處安裝有密封門，每個儲料格均通過一條分支氣路與總氣路相連，所述總氣路與抽真空設備相連。
[0012]進一步的，所述每條分支氣路上均安裝有一真空閥，所述冷卻柜上與每個儲料格相對應地安裝有向儲料格內充空氣的充氣閥。
[0013]進一步的，所述總氣路上串聯安裝有一個蓄勢罐，所述蓄勢罐上安裝有電接點真空表。
[0014]進一步的，所述真空閥和充氣閥均為電磁閥，所述密封門上均安裝有擋片，冷卻柜上對應每個擋片的位置安裝有傳感器，所述傳感器與控制同一儲料格的真空閥和充氣閥相連。
[0015]進一步的，所述冷卻柜上安裝有與每個儲料格相對應的計時器和運行指示燈，所述計時器和運行指示燈與相應儲料格的真空閥和充氣閥相連。
[0016]進一步的，所述冷卻柜上安裝有與每個儲料格相對應的連通儲料格內部的手動閥門。
[0017]進一步的，所述冷卻柜上安裝有與每個儲料格相對應的應急開關，所述應急開關與控制相同儲料格的真空閥和充氣閥相連。
[0018]進一步的，所述儲料格在冷卻柜內交錯布置，使相鄰的儲料格之間以及冷卻柜內壁之間的空腔形成曲折的冷卻液通道。
[0019]進一步的，將金剛石刀頭放入冷卻柜內進行冷卻時按照以下步驟進行:
步驟A打開所有冷卻柜上的密封門，接通抽真空設備電源，將電接點壓力表的壓力檢測范圍設定為-0.04MPa至-0.08MPa，接通與進水管和出水管相連的外部水源的電源，并打開與外部水源相關的所有閥門，設定計時器的倒計時時間為15分鐘。
[0020]步驟B將一個裝有金剛石刀頭的石墨模具放入儲料格內，手動關閉密封門，待密封門穩定吸附在冷卻柜上時松開手，其余儲料格也用同樣方法裝入石墨模具。
[0021]步驟C當某個儲料格的計時器的15分鐘倒計時結束后，相應的密封門被彈開，取出儲料格內的石墨模具，將另外一個待冷卻的石墨模具按照步驟B裝入儲料格內，用同樣的辦法將所有計時結束的儲料格內的石墨模具取出，并換上待冷卻的石墨模具，重復上述過程直至所有石墨模具完成冷卻過程。
[0022 ]由于采用了上述技術方案，本發明取得的技術進步是:
本發明將金剛石刀頭的冷卻環節置于真空冷卻設備內進行。相對于傳統的空氣冷卻的金剛石刀頭生產工藝，采用真空冷卻工藝的金剛石刀頭可以避免刀頭在冷卻時受到空氣的氧化，其性能相對于傳統的采用空氣冷卻的金剛石刀頭有明顯提升，同時石墨模具的使用壽命也得到了有效的延長。
[0023]本發明中的真空冷卻設備是應用于金剛石刀頭生產過程中冷卻環節的一種專用設備，可以精確控制其處于真空狀態的時間和真空環境的真空度。采用本設備生產出的金剛石刀頭性能明顯提升，同時可以有效延長石墨模具的壽命。本發明中的真空冷卻設備還具有節省人力、節約資源、安全可靠等優點。
[0024]本發明中的真空冷卻設備采用了雙層壁體的冷卻柜，冷卻柜內部通入冷卻液，冷卻柜上設置帶有密封門的真空儲料格，將金剛石刀頭和石墨模具放入儲料格內冷卻，在保證冷卻環境為真空的同時通過冷卻液的循環可以使金剛石刀頭的冷卻速度更快，從而節省大量的時間，降低生產周期。
[0025]本發明采用電接點真空表加蓄勢罐的形式來實現抽真空設備的自動化控制，電接點真空表通過檢測蓄勢罐內的真空度來控制抽真空設備的開啟與關閉，這樣可以避免手動控制抽真空設備時產生的提前開啟關閉、滯后開啟關閉甚至忘記關閉等不良后果。同時電接點真空表還能精確控制整個氣路內的真空度。另外，本發明的蓄勢罐可以增加整個氣路的體積，對真空度的降低起到緩沖作用，當氣路內進入少量空氣時，蓄勢罐可以起到稀釋氣路內空氣的作用，在進入的空氣量不足以影響整個真空冷卻設備的真空度時可以不必開啟抽真空設備，從而避免了不必要的能源浪費。
[0026]本發明采用電磁真空閥加傳感器的形式來單獨控制每個儲料格的氣路，省去了手動控制氣路的麻煩。同時，每個傳感器還對應的連接有計時器，可以精確地控制每個儲料格處于真空環境的時間，這對改進金剛石刀頭的生產工藝有極大的幫助。
[0027]本發明中對應每個儲料格還安裝有應急開關和手動閥門，當傳感器或計時器失效時可以手動控制每個儲物格的氣路，或者切斷電磁閥及傳感器的電源。為設備的使用提供雙重保障，最大限度的保證了設備在使用時的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明中真空冷卻設備的主視圖；
圖2是本發明中真空冷卻設備的左視圖；
圖3是本發明中真空冷卻設備的A-A向剖視圖；
其中，I冷卻柜、2空腔、3密封門、4分支氣路、5總氣路、6抽真空設備、7儲料格、8進水管、9出水管、10真空閥、11充氣閥、12蓄勢罐、13電接點真空表、14擋片、15傳感器、16計時器、17運行指示燈、18手動閥門、19應急開關。
【具體實施方式】
[0029]下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明:
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，將混合完成的粉料裝入容器內并進行密封;此處容器選用不易被氧化的不銹鋼密封容器。
[0030]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壓制成刀頭的形狀;在壓制開始前應先清理冷壓機上的殘料，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。
[0031]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。
[0032]步驟D，燒制完成后，將石墨模具及刀頭放入真空冷卻設備內進行冷卻;冷卻時間一般為15分鐘，真空度為-0.04MP至-0.08MP。
[0033]步驟E，冷卻結束后，將刀頭從石墨模具內拆出，至此，整個金剛石刀頭的生產過程結束。
[0034]如圖1至圖3所示，本發明中的真空冷卻設備包括一個擁有雙層壁體的立方體型冷卻柜I。冷卻柜I通過四個支腿放置在地面上。冷卻柜I上設置有若干個立方體型儲料格7，儲料格7的尺寸和生產金剛石刀具所用的石墨模具尺寸相適應。儲料格7均勻排列在冷卻柜7的表面。儲料格7通過鉸接在開口處的密封門3隔絕外部空氣，在密封門3上或冷卻柜I與密封門對應的位置上安裝有密封圈，密封門3關閉時，儲料格7被密封。儲料格7和冷卻柜I的壁體相連接，并且使儲料格7和冷卻柜I的壁體之間以及儲料格7和儲料格7之間形成一個供冷卻液流動的空腔2 ο空腔2內充滿冷卻液，冷卻液通過進水管8和出水管9與外部水源連通，在外部水源的帶動下空腔2內的冷卻液開始循環并帶走儲料格7散發出的熱量。冷卻柜I的出水管9設置在柜體上部，進水管8設置在柜體下部。
[0035]對應每個儲料格7都安裝有一個分支氣路4，分支氣路4的一端和儲料格7連接，所有分支氣路4的另一端在冷卻柜I外匯集成一個總氣路5，每個分支氣路4上都安裝有控制其開閉的真空閥10，用來控制儲料格7和總氣路5的連通。總氣路5上還串聯有一個蓄勢罐12，蓄勢罐12上安裝有一個電接點真空表13。電接點真空表13的電信號輸出端和抽真空設備6的電路相連，通過檢測蓄勢罐12內的真空度是否符合設定的真空度，繼而發出對應的信號控制抽真空設備6進行開啟或關閉。
[0036]另外，每個儲料格7上還安裝有連通儲料格7內部空氣和大氣的充氣閥11，開啟充氣閥11可以使外部空氣進入儲料格7內，使儲料格7內外大氣壓強相等，避免密封門3被大氣壓力壓在冷卻柜I上。
[0037]真空閥10和充氣閥11均采用電磁真空閥，利用電信號控制其開閉。每個儲料格7外的密封門3上均安裝有擋片14，冷卻柜I表面對應每個擋片14的位置安裝有傳感器15，傳感器15與對應的真空閥10和充氣閥11相連。通過傳感器15感應擋片14的位置來發出信號使真空閥10和充氣閥11進行開啟或關閉。
[0038]冷卻柜I表面還安裝有與每個儲料格7相對應的計時器16和運行指示燈17，每個儲料格7對應一個計時器16和一個運行指示燈17，每個計時器16和運行指示燈17都與控制相應儲料格7的真空閥1和充氣閥11相連。計時器16可以控制真空閥1和充氣閥11的開啟與關閉，運行指示燈17可以根據真空閥10與充氣閥11的開閉情況顯示出不同的信號。
[0039]本發明中冷卻柜I上與每個儲料格7相對應地安裝有可以使儲料格7連通外部大氣的手動閥門18和應急開關19，每個應急開關19都與控制相應儲料格7的真空閥10和充氣閥11相連。手動閥門18在正常情況下處于關閉狀態，當計時器16失效或電磁真空閥失效時，首先利用應急開關19切斷真空閥和傳感器15的電源，如果依然無法使外部空氣進入儲料格7內，再使用手動閥門18將外部大氣通入儲料格7內部，避免由于大氣壓力的作用而導致密封門3無法開啟的情況。
[0040]本發明的真空冷卻設備的具體工作過程為:
第一步，準備階段:此時設備所有的真空閥10均處于關閉狀態，氣路和儲料格7內的空氣被切斷;所有的充氣閥11均處于開啟狀態，儲料格7內空氣和大氣連通;所有密封門3處于開啟狀態;所有手動閥門18處于關閉狀態，并且在正常使用中該手動閥門18會一直處于關閉狀態，除非發生故障時才會開啟該手動閥門18。此時，開啟外部水源的水栗，使冷卻液沿進水管8進入冷卻柜I的空腔2內，當冷卻液充滿整個空腔2后沿設置在冷卻柜I上部的出水管9排出冷卻柜I。接下來設定電接點真空表13的壓力檢測范圍為-0.04MP到-0.08MP，設定計時器16的時間為15分鐘。然后接通抽真空設備6的電源，當電接點真空表13檢測到蓄勢罐12內的真空度未能達到設定范圍時會向抽真空設備6發送電信號并啟動抽真空設備6，當蓄勢罐12內真空度達到設定范圍時電接點真空表13會再次向抽真空設備6發送電信號關閉抽真空設備6。
[0041]第二步，裝入金剛石刀頭和石墨模具:此時設備處于第一步中所述的狀態，將燒結完成的裝有金剛石刀頭的石墨模具迅速放入冷卻柜I其中一個儲料格7內，隨后關閉密封門
3。此時，安裝在密封門3上的擋片14進入對應的傳感器15感應范圍之傳感器15被觸發后發送電信號至真空閥10和充氣閥11，使真空閥10開啟并接通儲料格7內空氣和氣路內空氣，同時使充氣閥11關閉并切斷儲料格7內空氣和外部大氣的連通。與此同時，傳感器15發送信號至對應的計時器16，計時器16被激活后開始進入15分鐘倒計時。當上述過程完畢后，儲料格7內存儲的少量空氣進入整個氣路以及蓄勢罐12內，此時電接點真空表13若檢測到蓄勢罐12內真空度超出設定范圍便會向抽真空設備6發送信號使抽真空設備6再次開始工作，當真空度達到設定范圍內時再次發送信號至抽真空設備6使其停止工作。此時，由于儲料格7及整個氣路內的大氣壓強小于外界大氣壓強，密封門3在大氣壓強的作用下被壓在冷卻柜I表面，并且在密封條的作用下將儲料格7和大空環境隔離開。其它儲料格7也是通過上述方式裝入金剛石刀頭和石墨模具。
[0042]第三步，取出金剛石刀頭和石墨模具:當某個儲料格7的計時器16的倒計時結束時，發送電信號至電磁閥和電磁閥B，使電磁閥切斷和該儲料格7連通的氣路，同時使電磁閥B開啟，使外部空氣進入該儲料格7內。此時儲料格7內大氣壓力和外界大氣壓力相同，密封門3在密封圈的彈力作用下被打開。工人使用夾子等工具將冷卻完成的金剛石刀頭和石墨模具取出。此時該儲料格7將再次處于第一步所述的狀態，并可以放入下一組待冷卻的金剛石刀頭和石墨模具。同樣，其它儲料格計時結束時也用同樣的方法取出金剛石刀頭的石墨模具。
【主權項】
1.一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，按照以下步驟進行生產: 步驟A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壓制成刀頭的形狀； 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； 步驟D燒制完成后，將裝有金剛石刀頭的石墨模具進行冷卻； 步驟E冷卻結束后，將刀頭從石墨模具內拆出； 其特征在于:步驟D中，燒制完成后，將裝有金剛石刀頭的石墨模具放入真空冷卻設備內進行冷卻。2.根據權利要求1所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述真空冷卻設備包括一冷卻柜(I)，所述冷卻柜(I)內設置有儲料格(7)，儲料格(7)與冷卻柜(I)的內壁支撐連接并使儲料格(7)與冷卻柜(I)的內壁之間以及與相鄰的儲料格(7)之間形成供冷卻液流動的與進水管(8)和出水管(9)連通的空腔(2)，儲料格(7)設有伸到冷卻柜(I)外表面的開口，儲料格(7)的開口處安裝有密封門(3)，每個儲料格(7)均通過一條分支氣路(4)與總氣路(5)相連，所述總氣路(5)與抽真空設備(6)相連。3.根據權利要求2所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述每條分支氣路(4)上均安裝有一真空閥(10)，所述冷卻柜(I)上與每個儲料格(7)相對應地安裝有向儲料格(7)內充空氣的充氣閥(11)。4.根據權利要求3所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述總氣路(5)上串聯安裝有一個蓄勢罐(12)，所述蓄勢罐(12)上安裝有電接點真空表(13)。5.根據權利要求3或4任一項所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述真空閥(10)和充氣閥(I I)均為電磁閥，所述密封門(3)上均安裝有擋片(14)，冷卻柜(I)上對應每個擋片(14)的位置安裝有傳感器(15)，所述傳感器(15)與控制同一儲料格(7 )的真空閥(1 )和充氣閥(11)相連。6.根據權利要求5所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述冷卻柜(I)上安裝有與每個儲料格(7)相對應的計時器(16)和運行指示燈(17)，所述計時器(16)和運行指示燈(17)與相應儲料格(7)的真空閥(10)和充氣閥(11)相連。7.根據權利要求6所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述冷卻柜(I)上安裝有與每個儲料格(7)相對應的連通儲料格(7)內部的手動閥門(18)。8.根據權利要求7所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述冷卻柜(I)上安裝有與每個儲料格(7)相對應的應急開關(19)，所述應急開關(19)與控制相同儲料格(7 )的真空閥(1 )和充氣閥(11)相連。9.根據權利要求8所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:所述儲料格(7)在冷卻柜(I)內交錯布置，使相鄰的儲料格(7)之間以及冷卻柜(I)內壁之間的空腔(2 )形成曲折的冷卻液通道。10.根據權利要求9所述的一種基于真空冷卻設備的金剛石刀頭生產工藝，其特征在于:將金剛石刀頭放入冷卻柜(I)內進行冷卻時按照以下步驟進行: 步驟A打開所有冷卻柜(I)上的密封門(3)，接通抽真空設備電源，將電接點壓力表的壓力檢測范圍設定為-0.04MPa至-0.08MPa，接通與進水管(8)和出水管(9)相連的外部水源的電源，并打開與外部水源相關的所有閥門，設定計時器的倒計時時間為15分鐘； 步驟B將一個裝有金剛石刀頭的石墨模具放入儲料格(7 )內，手動關閉密封門(3 )，待密封門穩定吸附在冷卻柜上時松開手，其余儲料格(7)也用同樣方法裝入石墨模具； 步驟C當某個儲料格(7)的計時器的15分鐘倒計時結束后，相應的密封門(3)被彈開，取出儲料格(7)內的石墨模具，將另外一個待冷卻的石墨模具按照步驟B裝入儲料格(7)內，用同樣的辦法將所有計時結束的儲料格(7)內的石墨模具取出，并換上待冷卻的石墨模具，重復上述過程直至所有石墨模具完成冷卻過程。
【文檔編號】B22F5/00GK105903955SQ201610269349
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】許文強
【申請人】石家莊藍海工具有限公司