通過金屬注射模制而獲得的用于鋸珠的套筒的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種金屬套筒，該金屬套筒專門適合用作在鋸珠中的磨料層的載體套 筒，本發明還涉及環繞該套筒建造的鋸珠以及使用該珠的鋸繩。所述套筒通過金屬注射模 制方法來制造，這使得鋸珠在它的使用和制造中特別有利。
【背景技術】
[0002] 鋸繩（有時也稱為鋸線）廣泛用于在采石場中和在靜止切塊機中鋸石頭。鋸繩的 應用目的已知是將鋸珠組件穿在鋼繩上并通過聚合物而間隔開，該聚合物環繞所述繩而注 射模制。
[0003] 鋸珠自身通常由套筒構成，磨料層附接在該套筒上。磨料層由金屬和磨料顆粒的 混合物來制造，該磨料顆粒通過粉末冶金而獲得。將金屬粉末和磨料顆粒的混合物按壓在 一起成環形形狀，以便形成壓緊件。該壓緊件自身在還原氣體中進行燒結。再將這樣致密 化的壓緊件銅焊至小金屬套筒上。
[0004] 近來已經發展了可選的制造方法，其中，磨料層通過激光鍍覆而直接施加在金屬 套筒上。見W02012/119946和W02012/119947。這種方法能夠與制造鋸繩的其它方法組合， 例如TO2011/061166中所述。
[0005] 盡管金屬套筒只是整個鋸繩中的次要部件，但是本發明人發現它對于鋸繩的總體 性能有較大的影響。
[0006] 因為套筒接近鋼繩，或者甚至與該鋼繩接觸，因此有鋼繩磨損的危險。實際上， 由于套筒與柔性繩相比而言更具剛性，因此所述繩在彎曲時可能接觸所述套筒的緣，從而 導致所述繩過早失效。因此，設想了不同的斜切的出口開口（見JP10006329、JP9314544、 GB2243094)。
[0007] 還有，在套筒和磨料層之間的結合以及在套筒和鋼繩之間的結合必須良好，因為 作用在磨料層上的全部力都通過這些結合媒介而傳遞給鋼繩。因此，已經提出使得套筒具 有多個孔（JP2000176737)，用于更好地錨固聚合物和磨料層。
[0008] 還提出在套筒的端部處制造凹口，用于更好地錨固聚合物和/或更好地除去碎肩 (DE19522655、EP0728552)。DE19522655 提出用塑料來制造套筒。
[0009] 每米鋸繩能夠存在多達40個珠。因此每節省一分將導致每米線的成本降低40分。 當前，通過由管進行機械加工和切割來制造套筒。當人們希望有可控的更復雜的形狀時，這 很昂貴。因此，本發明人研宄了其它方式來制造金屬套筒。
【發明內容】
[0010] 本發明的主要目的是提供一種套筒，該套筒能更便宜地大量制造。另一目的是提 供一種套筒，該套筒特別適用于通過激光鍍覆而將磨料層附接于其上。另一目的是提供一 種能夠在形狀和材料組分方面有較大自由度地制造金屬套筒的方法。本發明的最后目的是 提供一種鋸珠和一種包括鋸珠的鋸繩，它們通過其金屬套筒而特別優于當前已知的鋸繩。
[0011] 根據本發明的第一方面，限定了一種根據權利要求1的特征組合的金屬套筒，該 金屬套筒用作鋸珠的磨料層的載體。本發明的優選實施例的具體特征在從屬的產品權利要 求中提出。
[0012] 用作鋸珠的磨料層的載體的金屬套筒有軸向孔，該軸向孔有軸向中間部分和在各 端處的斜切的開口。關于該套筒的特征是，通過"金屬注射模制"來制造它。
[0013] 金屬注射模制的技術能夠以較低成本來制造大量（例如超過10萬）的較小金屬 物品（例如小于20克）。該技術包括以下步驟：
[0014] 使粘接劑與金屬粉末完全混合，以便獲得均勻的原料混合物或者獲得預制的原 料；
[0015] 將該混合物注射模制至模具內，從而形成"綠色"套筒；
[0016] 從模具中取出該綠色套筒；
[0017] 使粘接劑從綠色套筒中進行脫黏（debinding)，從而形成"棕色"套筒；
[0018] 燒結該棕色套筒直到最大致密化。
[0019] 顏色"綠色"和"棕色"是在金屬注射模制領域中使用的，但并不與部件的真正顏 色有任何關系。它們只是表示套筒的狀態："綠色"能夠由"新鮮"代替，"棕色"能夠由"焙 烤"代替。
[0020] 粘接劑是有機分子的混合物，例如固體石蠟、聚烯烴（例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯 乙烯、聚氯乙烯、聚乙二醇、聚甲醛等）和硬脂酸。
[0021] 粘接劑的組分確定了用于綠色套筒的脫黏模式。當前有三種主要系統：
[0022] 熱脫黏，其中，粘接劑包括隨著溫度增加而逐漸蒸發的成分（例如Advamet? 原料）。更耐溫度的成分只有當剩余的多孔粉末結構接近燒結溫度時才蒸發。熱脫黏的 優點是脫黏和燒結能夠在單個爐中（例如在Nabertherm爐中）通過可編程的加熱和析氣 (gassing)循環而進行。
[0023] 基于溶劑的脫黏，其中，粘接劑的一些成分很容易溶解在液體溶劑中，而剩余的不 可溶成分保證燒結時仍然粘接。盡管在過去使用易揮發的有機溶劑，但是由于環境原因，已 經朝著可水溶的成分（極性分子，例如聚乙二醇）轉變。后者明顯是優選的。市場上可獲 得的實例是PolyMIM?原料，它在LftMI水脫黏爐中脫黏。
[0024] 催化階段腐蝕。在這種脫黏系統中，一種成分通過與反應劑相互作用而被反應掉。 例如，所述成分能夠是聚甲醛，而反應劑是在氮氣中的硝酸蒸氣。產生的甲醛必須燒掉。公 知的催化原料是BASF的Catamold?,它能夠在具有燃燒設備的CM爐中脫黏。
[0025] 在與脫黏相同的爐中（在熱脫黏的情況下）或在專用爐中進行燒結。使用的溫度 取決于所使用的金屬粉末的種類，但是對于鋼，其通常高于1200°c。使用保護氣體例如氮 氣、氫氣或氬氣，以便防止金屬粉末氧化。燒結的目的是使得粉末熔化并且使得部件固結。 套筒通過金屬注射模制來制造，這將保持最終產品的可追蹤性，其中，微小的球形空腔在冶 金截面中保持可見。
[0026] 使用金屬注射模制能夠在較大形狀自由度的情況下以較低成本來制造金屬套筒。 人們只需要考慮在棕色套筒燒結成最終產品的過程中產生的相當大的收縮。能夠從原料 中的金屬粉末容積系數" γ "以及在燒結后獲得的金屬質量密度與它的理論最大值的比率 " α "來估計線性收縮系數"f "（即只沿一個方向的皺縮，而不是容積的皺縮）：f = ( α / γ)1/3。這是假設收縮為各向同性。通常，"α"必須高于95%，以便有足夠的致密化。
[0027] 使用的金屬粉末將在很大程度上確定所形成的套筒的機械和幾何特性。特別優選 的金屬粉末組分是鋼，基于它們的強度和耐溫性。優選的組分是這樣的鋼，該鋼包含直到 0. 8wt%的碳、小于0. 5wt%的硅以及從包括鎳、錳、鉬、鉻、銅的組中選出的一種或多種金 屬，其余為鐵。
[0028] 優選實例為：
[0029] 鐵鎳鋼（小于0· 2wt%的C ;1· 9至8. Owt%的Ni、其余為鐵）；
[0030] 不銹鋼，例如奧氏體 316L(C 彡 0· 03wt % ;16 至 18wt% 的 Cr ;10-14wt% 的 Ni ; Mn < wt2% ;2_3wt% 的 Mo ;Si < lwt% ;其余為鐵）。
[0031] 可沉淀硬化鋼 17-4PH(C 彡 0· 07wt% ;15-17· 5wt% 的 Cr ;3-5wt% 的 Ni ;3-5wt% 的 Cu ;0· 15-0. 45wt% 的 Nb ;Mn < lwt% ;Si < lwt% ;其余為鐵）。
[0032] 304L(C 彡 0· 08wt% ;18-20wt% 的 Cr ;8-10. 5wt% 的 Ni ;其余為鐵）。
[0033] 因為金屬套筒必須足夠堅固而不會在鋸的過程中被撕開，因此本發明人考慮最小 為250MPa的極限拉伸強度（UTS)。更優選的是大于500MPa的極限拉伸強度，或者甚至大于 lOOOMPa。另一方面，期望金屬套筒有一些延展性，因為它可能在使用過程中受到嚴重沖擊， 最好是，沖擊能量被塑性地吸收。因此，優選是，在屈服強度RpO. 2和UTS之間的比率大約 在50和85%之間。
[0034] 特別是，金屬套筒的金屬必須能夠經受超過1000°C的溫度（在珠的激光鍍覆過程 中產生這種溫度）。另一方面，熔化點不應當太高而在通過激光鍍覆來施加磨料層時形成粘 接層。因此，最好是，金屬粉末原料的燒結溫度大約與在激光鍍覆過程中產生的溫度相同。 因此，在從1200°C至1400°C之間的燒結溫度窗口被認為是在兩個要求之間的良好的平衡。
[0035] 優選是，以預混合的丸劑的形式獲得原料混合物。脫黏系統的類型對于本發明并 不重要。不過，在原料中的金屬粉末的量對于獲得適合用作磨料層的載體的金屬套筒而言