專利名稱：燒結爐用金剛石節塊模具的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于金剛石結合劑金剛石磨具制造領域，具體涉及一種模具。
背景技術：
目前，用鐘罩式燒結爐燒結金剛石砂輪與金剛石鋸片的技術已經比較完善，而用 鐘罩式燒結爐燒結金剛石節塊起步卻比較晚。目前用于鐘罩式燒結爐中燒結金剛石節塊的 模具結構如圖ι所示包括石墨板制備的模具本體9，在模具本體9中間加工出與所要燒結 金剛石節塊的形狀與尺寸相同的節塊槽10，采用這種模具每次可以燒結幾十個甚至上百個 金剛石節塊。但是，采用這種模具進行燒結時，常常因為金剛石節塊在燒結前尺寸的誤差， 導致在熱壓的過程中，由于壓力轉換為側向力而在石墨板中產生不均勻彎矩而將石墨板壓 裂，降低了石墨模具的壽命。這主要是因為，石墨在高溫下抗壓強度高，但抗拉強度低，因此 在高溫下壓制時會將石墨壓裂。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是金剛石節塊模具使用壽命短，提供一種使用壽命 長的燒結爐用金剛石節塊模具。本實用新型的技術方案是以下述方式實現的燒結爐用金剛石節塊模具，包括內套，內套外設有外環，內套的外壁是圓錐面，夕卜 環的內壁是與內套的外壁相配合的圓錐面；內套內設有調節板。上述內套外壁與外環內壁的錐度是81. 5° 88°。上述外環是耐熱鑄鋼制備的外環，內套是石墨制備的內套。本實用新型的外環與內套均帶有一定的錐度，并且模具的鎖緊是靠外環與內套接 觸面的摩擦力自鎖來完成的。由于依靠錐度來鎖緊，因此能夠實現快速的裝模與卸模，同 時還能夠保證在燒結的過程中模具與金剛石工具始終保持緊密的配合狀態，模具使用壽命 長。利用本實用新型的模具在燒結金剛石工具時還具有以下優點一是組裝簡單快捷；二 是一次燒結的金剛石工具的數量大，每模每次可燒結幾百個(根據燒結金剛石工具的形狀 與尺寸來確定)，提高了生產效率；三是組合模具采用定容燒壓成型，保證了燒結金剛石工 具的精度。
圖1是現有技術的結構示意圖；圖2是本實用新型的結構示意圖；圖3是圖1的俯視示意圖；圖4是本實用新型中內套、外環自鎖受力分析圖；圖5是本實用新型燒結梯形金剛石刀頭時熱壓前的結構示意圖；圖6是本實用新型燒結梯形金剛石刀頭時熱壓后的結構示意圖；[0015]圖7是圖6的俯視示意圖。
具體實施方式
如圖2和圖3所示，本實用新型包括內套1，內套1外設有外環2，內套1的外壁是 圓錐面，外環2的內壁是與內套1的外壁相配合的圓錐面；內套1內設有調節板3。所述外 環2是耐熱鑄鋼制備的外環，內套1是石墨制備的內套。本實用新型組裝過程如下外環2的內孔與內套1(被鋸為四份)的外圓面相接 觸，外環2與內套1組裝在一起后，四個調節板3緊靠著內套1，內套1的中間形成一個方 形的型腔。調節板3 —是為了保證模具外環2與內套1對于不同形狀與尺寸的金剛石節塊 的通用性，調節板3可以調節不同金剛石節塊之間的尺寸差；二是為了保護內套1，在燒結 時金剛石節塊可能與模具粘結，這樣，由于調節板3的存在，可以將金剛石節塊與內套1分 隔開，使其不直接接觸從而增加了內套1的壽命，另外，調節板3還可以保護內套1使其免 于在熱壓的過程中被壓壞。進行燒結的金剛石節塊最好先進行冷壓成型，然后再放到這個 模具中進行燒結。由于組合在一起的模具的型腔大，因此每次燒結的金剛石節塊的數量大 (依所燒金剛石節塊的尺寸可以達到幾百個到幾千個)，燒結的效率高。如圖5、圖6和圖7所示，在燒結爐中燒結一種梯形的金剛石刀頭。本燒結過程中， 為了燒結這一形狀與尺寸的刀頭，配作了用于這種刀頭的上壓頭4、豎隔板6、中間隔板7及 下壓頭8。在裝模時，將磨具組裝后，放一個下壓頭8，在下壓頭8上擺放 一排金剛石刀頭5， 將中間隔板7放在金剛石刀頭5上，依次擺放一排后，再擺放第二排至到最終完成。經過燒 結試驗，采用本實用新型燒結出來的金剛石工具在效率、質量及精度方面都達到了用戶的 要求，在本燒結過程中一次燒結金剛石工具的數量為360個，結合現有的燒結爐，每一爐一 次可以燒結五組，這樣一次可以燒結1800個金剛石工具，當然，由于金剛石節塊尺寸與形 狀各異，對于每種金剛石節塊，每次燒結的數量可能不一樣多，有時會有比較大的差別，但 是采用本實用新型燒結爐用金剛石模具，生產效率將得到大大提高。在模具的材料方面，選用在一定溫度下熱膨脹系數小的材料，這樣可以保證在燒 結的過程中模具自身對金剛石工具的質量、精度影響最小。對于一次燒結幾百個甚至上千 個的金剛石節塊采用的模具外環2為耐熱金屬、內套1為石墨，因為石墨在800°C左右的熱 膨脹系數是耐熱鑄鋼的1/6，采用耐熱鋼與石墨相結合可以保證在燒結大數量的金剛石節 塊時每一個金剛石節塊的尺寸精度，同時模具的外環2與內套1都帶有一定的錐度，這樣 可以保證整個模具在燒結的過程中都保持一種很緊湊的狀態，相互之間連接緊密就可以防 止金剛石工具在燒結的過程中從縫隙中流出，避免因金剛石節塊自身的重量和尺寸精度達 不到要求而形成廢品。另外，外環2采用高強度耐熱鋼可以保證高溫高壓下模具剛度和強 度，耐熱鋼在高溫下抗拉強度大于石墨抗拉強度，并且由耐熱鋼做成的外環在燒結爐中燒 結時主要承受拉力，基本上不承受壓力；內套1 一般情況下采用石墨，這主要是①利用石 墨較小的熱膨脹系數來保證模具型腔的尺寸，同時石墨在800度時其自身的剛度是常溫下 的2-4倍，增強了模具在高溫下的抗壓能力；②用石墨將金屬外環與金屬刀頭分開，可以有 效的防止在高溫下模具與刀頭的粘結，便于卸模；③石墨本身具有比較強的還原性，用石墨 做模具可以保護燒結的節塊在高溫下的氧化；④石墨硬度低，具有良好的切削性能，便于加 工成各種復雜的曲面。因此本模具主要采用耐熱鋼與石墨相結合的方式，將抗拉強度好的耐熱鋼與高溫下抗壓強度好的石墨結合在一起，可以實現模具整體具有優越的抗拉和抗壓 強度。利用本模具在燒結爐中燒結金剛石節塊時，每次可以燒結上千個(根據節塊的尺寸 而定)，因此在燒結爐中燒結金剛石節塊可以大大提高了節塊的產量，降低了金剛石工具的 成本，提高市場競爭能力。本實用新型所述內套1外壁與外環2內壁的錐度在81. 5° 88°。外環2和內 套1的錐度是一致配合的，比如說81. 5°、83°、85°、87°、88°等。在由于材料的熱脹冷縮的性質，燒結時，模具的尺寸會增大，但由于外環2與內套 1之間采用錐度配合，從而可以靠由于重力而產生的摩擦力來實現模具自身的鎖緊。這種鎖 緊方式也可以實現模具整體的快速組裝及燒結完成后的快速卸模。在本實用新型中，如圖4 所示，外環2的重量為G，模具所承受的壓力為F，為了實現自鎖，由壓力和外環重量所產生 的外環2與石墨內套1間的摩擦力應大于由壓力F所產生的向上的力H，由經驗公式可得， 模具外環2內圓的斜面與內套1的外圓斜面角度不應小于81. 5°，如果小于此值，在高溫高 壓；下，模具的外環2將 起不到自鎖的作用，而是向上運動而導致不能保持整個模具的緊密 性；在高溫的情況下，耐熱鋼的熱膨脹系數是石墨的6倍，為了保證在高溫的情況下，外環2 的大端直徑小于內套1的大端直徑，外環2內圓的斜面與內套1的外圓斜面角度不應大于 88°，這樣可以保證，在高溫下外環與內套膨脹但外環依然能夠確保外環2與內套1緊密配
I=I O
權利要求燒結爐用金剛石節塊模具，包括內套(1)，其特征在于內套(1)外設有外環(2)，內套(1)的外壁是圓錐面，外環(2)的內壁是與內套(1)的外壁相配合的圓錐面；內套(1)內設有調節板(3)。
2.根據權利要求1所述的燒結爐用金剛石節塊模具，其特征在于所述內套⑴外壁 與外環(2)內壁的錐度是81. 5° 88°。
3.根據權利要求1或2所述的燒結爐用金剛石節塊模具，其特征在于所述外環(2)是 耐熱鋼制備的外環，內套(1)是石墨制備的內套。
專利摘要本實用新型公開一種燒結爐用金剛石節塊模具，屬于金剛石結合劑金剛石磨具制造領域。包括內套，內套外設有外環，內套的外壁是圓錐面，外環的內壁是與內套的外壁相配合的圓錐面；內套內設有調節板。本實用新型的外環與內套均帶有一定的錐度，并且模具的鎖緊是靠外環與內套接觸面的摩擦力自鎖來完成的，能夠實現快速的裝模與卸模，同時還能夠保證在燒結的過程中模具與金剛石工具始終保持緊密的配合狀態，模具使用壽命長。利用本實用新型的模具在燒結金剛石工具時還具有以下優點一是組裝簡單快捷；二是一次燒結的金剛石工具的數量大，提高了生產效率；三是組合模具采用定容燒壓成型，保證了燒結金剛石工具的精度。
文檔編號B28D1/22GK201633139SQ20102004127
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月19日 優先權日2010年1月19日
發明者李學仁, 王孝琪 申請人:鄭州磨料磨具磨削研究所;鄭州三磨超硬材料有限公司