CN105562825B - 金属结合剂复杂型面金刚石锯片及其3d打印制作工艺 - Google Patents
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Abstract
一种金属结合剂复杂型面金刚石锯片及其3D打印制作工艺，本发明网格状节块工作层是由实体与空白体沿径向与周向分布构成，网格状节块工作层、节块焊接层、锯片基体共同构成锯片整体。在节块焊接层面采用激光烧结工艺3D打印网格状节块工作层。本发明在进行工作时，因为存在空隙，能有效地排除磨削时产生的碎屑，起到清洁磨削面的作用，防止锯片对碎屑进行二次磨削，提高工作效率。同时，空隙能更快地将磨削时产生的热量散发出去，防止高温引起的工作面失效，提高了锯片的使用寿命。采用3D打印的方式，只需在计算机上设置好参数即可打印，保证了精度和尺寸要求，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明主要属于机械加工领域，利用3D打印技术，尤其涉及金属结合剂复杂型面金刚石锯片及其3D打印制作工艺。
背景技术
智能3D打印技术，无需制作模具，不仅可得到复杂的异形结构产品，且生产速度快、精度高。常规制作金属结合剂金刚石锯片的方法全过程使用模具制作，难以制造结构复杂的节块，特别是本发明提到的复杂网格状节块；在传统的模具装料烧结的过程中，没有采用先进的制造技术，依赖人工操作，精确度非常有限；劳动强度大，易造成材料浪费，生产效率较低，限制了金刚石锯片优质高量生产加工，也阻碍了切割加工技术的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属结合剂复杂型面金刚石锯片及其3D打印制作工艺。
金属结合剂复杂型面金刚石锯片包括网格状节块工作层、节块焊接层和锯片基体三部分，网格状节块工作层是由实体与空白体沿径向与周向分布构成，沿径向的实体厚度为0.05～0.80mm，空白体厚度为0.01～0.10mm；沿周向的实体厚度为0.05～0.80mm，空白体厚度为0.01～0.10mm；网格状节块工作层中的内外径方向，实体厚度比中间实体厚度宽0.05～0.40mm；网格状节块工作层中的两端面方向，实体厚度比中间实体厚度宽0.05～0.40mm；网格状节块工作层与节块焊接层、锯片基体共同构成锯片整体。
3D打印金属结合剂复杂型面金刚石锯片的具体工艺流程如下：
第一步：锯片基体和模具的准备；第二步：节块焊接层结合剂粉末混合；第三步：节块焊接层粉末冶金热压法制造；第四步：冷却脱模；第五步：修整抛磨节块焊接层表面；第六步：节块工作层结合剂粉末和金刚石混合；
第七步：节块焊接层打印面利用激光烧结等工艺3D打印网格状节块工作层；具体步骤为：
①选用合适的3D打印设备，以激光烧结熔融技术进行打印；
②利用3D打印设备的电脑数控系统设计好需要打印的网格状节块工作层形状和尺寸，选择好其他相关工艺参数，激光功率200～500W、扫描速率0.01～0.06m/s、工作层结合剂粉层厚度0.02～0.50mm；
③首先，将激光烧结过程中的激光功率、扫描速率、工作层结合剂粉层厚度等参数输入到计算机控制系统中；然后，铺粉滚筒将供粉缸中的工作层结合剂粉末均匀地铺放于成形缸中的基板上，粉层的厚度为0.02～0.50mm，激光束根据计算机中的数据信息烧结粉层，完成第一个层面的烧结；然后成形缸活塞下降一个粉层厚度的距离，供粉缸活塞上升相同的距离，铺粉滚筒再次将粉末铺平，激光束依照计算机中的数据信息烧结第二层；重复上述工艺步骤，直至网格状节块工作层制造完毕。
第八步：钎焊或激光焊接网格状节块至锯片基体上；第九步：开刃修磨。
步骤二所述的节块焊接层结合剂含钴粉、镍粉、铁粉、钛粉、铬粉、铜粉、锡粉和钨粉；其中：钴粉、镍粉、铁粉、钛粉和铬粉粉末质量各占总质量的3％～70％；铜粉和锡粉粉末质量各占总质量的5％～40％；钨粉末质量占总质量的5％～60％，所用焊接层结合剂粉末颗粒直径为0.04～0.25mm。
步骤六中所述的网格状节块工作层结合剂中有粉末和金刚石，粉末含钴粉、镍粉、铁粉、钛粉、铬粉、钼粉、铜粉和钨粉，其中：钴粉、镍粉、铁粉、钛粉、铬粉和钼粉粉末质量各占总质量的3％～80％；铜粉质量占总质量的5％～60％，钨粉粉末质量占总质量的5％～50％，节块网格状工作层结合剂粉末颗粒直径为0.04～0.25mm；金刚石体积浓度为2％～60％，颗粒度为0.04～0.25mm。
网格状节块工作层在节块焊接层表面3D打印，打印完成后将网格状节块中的焊接面与锯片基体接触，采用钎焊或激光焊接工艺，将网格状节块牢固地焊接在锯片基体上，制得金属结合剂复杂型面金刚石锯片。本发明在进行工作时，因为存在空隙，能有效地排除磨削时产生的碎屑，起到清洁磨削面的作用，防止锯片对碎屑进行二次磨削，起到提高工作效率的作用。同时，空隙能更快地将磨削时产生的热量散发出去，防止高温引起的工作面失效，在一定程度上提高了锯片的使用寿命。用常规的加工方式进行网格的加工困难较大，难以达到所需的精度和尺寸要求。采用3D打印的方式克服了这个难点，只需在计算机上设置好参数便可进行打印加工，保证精度和尺寸要求下还能提高锯片的生产效率，是生产这种产品的最佳选择。
附图说明
图1是本发明锯片示意图；
图2是本发明工作面示意图；
图3是本发明节块示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2和图3所示，金属结合剂复杂型面金刚石锯片由网格状节块工作层1、节块焊接层2和锯片基体3三部分，网格状节块工作层是由实体4与空白体5沿径向与周向分布构成，沿径向的实体厚度为0.5mm，空白体厚度为0.05mm；沿周向的实体厚度为0.05mm，空白体厚度为0.05mm；网格状节块工作层中的内外径方向，实体厚度比中间实体厚度宽0.2mm；网格状节块工作层中的两端面方向，实体厚度比中间实体厚度宽0.2mm；网格状节块工作层与节块焊接层、锯片基体共同构成锯片整体。
其制作工艺流程为：
(1)锯片基体和模具的准备；
(2)节块焊接层结合剂粉末混合；
(3)节块焊接层粉末冶金热压法制造；
(4)冷却脱模；
(5)修整抛磨节块焊接层表面；
(6)节块工作层结合剂粉末和金刚石混料；
(7)节块焊接层面利用激光烧结等工艺3D打印网格状节块工作层；
首先，在洁净的节块焊接层表面3D打印网格状节块工作层，选用合适的激光烧结熔融技术和3D打印设备；利用3D打印设备的电脑数控系统设计好需要打印的网格状节块工作层形状和尺寸，如下所示：网格状工作层中，沿径向的实体(有效体)厚度为0.5mm，空白体厚度为0.05mm；沿周向的实体(有效体)厚度为0.5mm，空白体厚度为0.05mm；网格状节块工作层中的内外径方向，实体(有效体)厚度比中间实体(有效体)厚度宽0.2mm；网格状节块工作层中的两端面方向，实体(有效体)厚度比中间实体(有效体)厚度宽0.2mm。
然后，将激光烧结过程中的相关参数输入到计算机控制系统中，其中，激光功率为200W，扫描速率为0.02m/s，粉层厚度为0.05mm；然后，铺粉滚筒将供粉缸中的工作层结合剂粉末(含金刚石)均匀地铺放于成形缸中的基板上，将其铺设成0.05mm的粉层，激光束根据计算机中的数据信息烧结粉层，完成某一层面的烧结；然后成形缸活塞下降一个粉层厚度的距离，供粉缸活塞上升相同的距离，铺粉滚筒再次将粉末铺平，激光束依照计算机中的数据信息烧结第二层；重复上述工艺步骤，直至网格状节块工作层制造完毕。
(8)钎焊或激光焊接网格状节块至锯片基体上；
(9)开刃打磨。
Claims (4)
1.一种金属结合剂复杂型面金刚石锯片，其特征在于：由网格状节块工作层、节块焊接层和锯片基体三部分组成，网格状节块工作层是由实体与空白体沿径向与周向分布构成，沿径向的实体厚度为0.05～0.80mm，空白体厚度为0.01～0.10mm；沿周向的实体厚度为0.05～0.80mm，空白体厚度为0.01～0.10mm；网格状节块工作层中的内外径方向的实体厚度比中间实体厚度宽0.05～0.40mm；网格状节块工作层中的两端面方向的实体厚度比中间实体厚度宽0.05～0.40mm；网格状节块工作层与节块焊接层、锯片基体共同构成锯片整体。
2.根据权利要求1所述的金属结合剂复杂型面金刚石锯片的3D打印制作工艺，其特征在于：
第一步：锯片基体和模具的准备；第二步：节块焊接层结合剂粉末混合；第三步：节块焊接层粉末冶金热压法制造；第四步：冷却脱模；第五步：修整抛磨节块焊接层表面；第六步：节块工作层结合剂粉末和金刚石混合；第七步：节块焊接层打印面利用激光烧结工艺3D打印网格状节块工作层；具体步骤为：
①选用合适的3D打印设备，以激光烧结熔融技术进行打印；
②利用3D打印设备的电脑数控系统设计好需要打印的网格状节块工作层形状和尺寸，选择好其他相关工艺参数，激光功率200～500W、扫描速率0.01～0.06m/s、工作层结合剂粉层厚度0.02～0.50mm；
③首先，将激光烧结过程中的激光功率、扫描速率、工作层结合剂粉层厚度参数输入到计算机控制系统中；然后，铺粉滚筒将供粉缸中的工作层结合剂粉末均匀地铺放于成形缸中的基板上，粉层的厚度为0.02～0.50mm，激光束根据计算机中的数据信息烧结粉层，完成第一个层面的烧结；然后成形缸活塞下降一个粉层厚度的距离，供粉缸活塞上升相同的距离，铺粉滚筒再次将粉末铺平，激光束依照计算机中的数据信息烧结第二层；重复上述工艺步骤，直至网格状节块工作层制造完毕；
第八步：钎焊或激光焊接网格状节块至锯片基体上；第九步：开刃修磨。
3.根据权利要求2所述的金属结合剂复杂型面金刚石锯片的3D打印制作工艺，其特征在于：
步骤二所述的节块焊接层结合剂含钴粉、镍粉、铁粉、钛粉、铬粉、铜粉、锡粉和钨粉；其中：钴粉、镍粉、铁粉、钛粉和铬粉粉末质量各占总质量的3％～70％；铜粉和锡粉粉末质量各占总质量的5％～40％；钨粉粉末质量占总质量的5％～60％，所用焊接层结合剂粉末颗粒直径为0.04～0.25mm。
4.根据权利要求2所述的金属结合剂复杂型面金刚石锯片的3D打印制作工艺，其特征在于：步骤六中所述的网格状节块工作层结合剂中有粉末和金刚石，粉末含钴粉、镍粉、铁粉、钛粉、铬粉、钼粉、铜粉和钨粉，其中：钴粉、镍粉、铁粉、钛粉、铬粉和钼粉粉末质量各占总质量的3％～80％；铜粉质量占总质量的5％～60％，钨粉粉末质量占总质量的5％～50％，网格状节块工作层结合剂粉末颗粒直径为0.04～0.25mm；金刚石体积浓度为2％～60％，颗粒度为0.04～0.25mm。
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