CN108439988A - 一种高性能水刀陶瓷砂管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高性能水刀陶瓷砂管及其制备方法，其中，所述高性能水刀陶瓷砂管包括：管体，所述管体一端为锥形端，所述管体以无压烧结碳化硅、无压烧结碳化硼或无压烧结硼化钛造粒料为原料，通过冷等静压成型工艺压制成型，然后经过无压烧结工艺完成陶瓷致密烧结，冷却后得到陶瓷毛坯，再将陶瓷毛坯进行精磨加工，得到陶瓷砂管成品。本发明的高性能水刀陶瓷砂管采用碳化硅、碳化硼、硼化钛等高硬度、高耐磨性陶瓷材料，其开发硬度更高、耐磨性更好、使用寿命更长的水刀用耐磨砂管，并可进一步提升水刀的切割效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种水刀砂管，尤其涉及一种高性能水刀陶瓷砂管及其制备方法。
背景技术
水切割设备（又称为水刀）是应用广泛的高压水流切割设备，以水作为工作介质，工作压力可达50-800MPa，在高压水中加入石榴砂、金刚砂等磨料辅助切割，可以显著提高水刀的切割速度和切割厚度，目前已经广泛应用于陶瓷、石材、玻璃、金属、复合材料等众多行业。
砂管（又称为混砂管或喷砂管）是水刀中的必备关键部件，承受高压高速切割介质的剧烈磨损，是水刀设备中最主要的耗材，市场需求量较大。砂管要求具备较高的硬度和极好的耐磨性，目前市场上的砂管均是以硬质合金棒材为原料，经过钻孔加工和磨加工而成，使用寿命只有60-100小时。
为了进一步提高水刀的切割速度，可以采用提高工作压力和选用高硬度磨料等方法，但是硬质合金砂管的使用寿命都会大幅度缩短，更换更加频繁。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能水刀陶瓷砂管及其制备方法，以克服现有技术中存在的不足。
为实现上述发明目的，本发明提供一种高性能水刀陶瓷砂管，其包括：管体，所述管体一端为锥形端，所述管体以无压烧结碳化硅、无压烧结碳化硼或无压烧结硼化钛造粒料为原料，通过冷等静压成型工艺压制成型，然后经过无压烧结工艺完成陶瓷致密烧结，冷却后得到陶瓷毛坯，再将陶瓷毛坯进行精磨加工，得到陶瓷砂管成品。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的改进，所述冷等静压成型压制工艺包括湿式冷等静压或者干袋式冷等静压。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的改进，所述无压烧结工艺包括：无压烧结工艺。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的改进，所述管体的总长L为10-300mm。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的改进，所述管体的外缘直径D为3-30mm，管体内部居中位置的内孔直径d1为0.2-2.5mm。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的改进，所述管体的前部锥形端的倒角θ为1-180°，管体1的另一端的内锥夹角α为1-180°。
为实现上述发明目的，本发明提供一种高性能水刀陶瓷砂管的制备方法，其包括如下步骤：
S1、提供模具外套和芯棒，将无压烧结碳化硅、无压烧结碳化硼或无压烧结硼化钛造粒料装入所述模具外套和芯棒之间的空间中；
S2、将对模具外套中的混合料通过冷等静压工艺进行压制成型；
S3、将压制成型的料胚进行高温无压烧结，获得本发明的高性能水刀陶瓷砂管。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的制备方法的改进，所述模具外套的材质包括橡胶和聚氨酯。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的制备方法的改进，所述芯棒为直径为0.2-2.5mm的钢质芯棒。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的制备方法的改进，将对模具外套中的混合料通过冷等静压机进行压制成型，将压制成型的料胚在高温真空烧结炉中进行高温无压烧结。
作为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的制备方法的改进，所述制备方法还包括如下步骤：S4、对烧结后的毛坯分别进行外圆磨加工、端面磨加工、锥形面加工以及倒角加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的高性能水刀陶瓷砂管采用碳化硅、碳化硼、硼化钛等高硬度、高耐磨性陶瓷材料，其开发硬度更高、耐磨性更好、使用寿命更长的水刀用耐磨砂管，并可进一步提升水刀的切割效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的高性能水刀陶瓷砂管的一具体实施方式的主视图；
图2为图1中高性能水刀陶瓷砂管的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
如图1、2所示，本发明的高性能水刀陶瓷砂管包括：管体1，所述管体一端11为锥形端，另一端12具有内锥结构。其中，所述管体1以无压烧结碳化硅、无压烧结碳化硼或无压烧结硼化钛造粒料为原料，通过冷等静压成型工艺压制成型，然后经过无压烧结工艺完成陶瓷致密烧结，冷却后得到陶瓷毛坯，再将陶瓷毛坯进行精磨加工，得到陶瓷砂管成品。
优选地，所述管体1的总长L为10-300mm。所述管体1的外缘直径D为3-30mm，管体1内部居中位置的内孔直径d1为0.2-2.5mm。所述管体1的前部锥形端11端的倒角θ为1-180°，管体1的另一端12端的内锥夹角α为1-180°。
基于如上所述的高性能水刀陶瓷砂管，本发明还提供一种高性能水刀陶瓷砂管的制备方法，其包括如下步骤：
S1、提供模具外套和芯棒，将无压烧结碳化硅、无压烧结碳化硼或无压烧结硼化钛造粒料，装入所述模具外套和芯棒之间的空间中。
其中，所述模具外套的材质包括橡胶和聚氨酯。所述芯棒为直径为0.2-2.5mm的钢质芯棒，为了适应性地形成本发明的高性能水刀陶瓷砂管，所述芯棒尾部有锥形结构。
S2、将对模具外套中的混合料进行压制成型。
其中，优选采用冷等静压机压制进行压制成型。在一个实施方式中，将对模具外套中的混合料通过冷等静压机进行压制成型。
S3、将压制成型的料胚进行高温无压烧结，获得本发明的高性能水刀陶瓷砂管。
其中，优选采用无压烧结的方式进行烧结。在一个实施方式中，将压制成型的料胚在高温真空烧结炉中进行高温无压烧结，烧结后陶瓷致密率达到97%以上。
所述制备方法还包括如下步骤：
S4、对烧结后的毛坯分别进行外圆磨加工、端面磨加工、锥形面加工以及倒角加工。
综上所述，本发明的高性能水刀陶瓷砂管采用碳化硅、碳化硼、硼化钛等高硬度、高耐磨性陶瓷材料，其开发硬度更高、耐磨性更好、使用寿命更长的水刀用耐磨砂管，并可进一步提升水刀的切割效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (11)
1.一种高性能水刀陶瓷砂管，其特征在于，所述高性能水刀陶瓷砂管包括：管体，所述管体一端为锥形端，所述管体以无压烧结碳化硅、无压烧结碳化硼或无压烧结硼化钛造粒料为原料，通过冷等静压成型工艺压制成型，然后经过无压烧结工艺完成陶瓷致密烧结，冷却后得到陶瓷毛坯，再将陶瓷毛坯进行精磨加工，得到陶瓷砂管成品。
2.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管，其特征在于，所述冷等静压成型压制工艺包括湿式冷等静压或者干袋式冷等静压。
3.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管，其特征在于，所述无压烧结工艺包括：无压烧结工艺。
4.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管，其特征在于，所述管体的总长L为10-300mm。
5.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管，其特征在于，所述管体的外缘直径D为3-30mm，管体内部居中位置的内孔直径d1为0.2-2.5mm。
6.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管，其特征在于，所述管体的前部锥形端的倒角θ为1-180°，管体1的另一端的内锥夹角α为1-180°。
7.一种高性能水刀陶瓷砂管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、提供模具外套和芯棒，将无压烧结碳化硅、无压烧结碳化硼或无压烧结硼化钛造粒料装入所述模具外套和芯棒之间的空间中；
S2、将对模具外套中的混合料通过冷等静压工艺进行压制成型；
S3、将压制成型的料胚进行高温无压烧结，获得本发明的高性能水刀陶瓷砂管。
8.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管的制备方法，其特征在于，所述模具外套的材质包括橡胶和聚氨酯。
9.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管的制备方法，其特征在于，所述芯棒为直径为0.2-2.5mm的钢质芯棒。
10.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管的制备方法，其特征在于，将对模具外套中的混合料通过冷等静压机进行压制成型，将压制成型的料胚在高温真空烧结炉中进行高温无压烧结。
11.根据权利要求1所述的高性能水刀陶瓷砂管的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括如下步骤：S4、对烧结后的毛坯分别进行外圆磨加工、端面磨加工、锥形面加工以及倒角加工。
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