兩種潤滑劑對金剛石串珠冷壓坯質量、尺寸和成型性的影響

莫 睿

(1.桂林特邦新材料有限公司,廣西 桂林 541004;2.中國有色桂林礦產地質研究院有限公司 廣西超硬材料重點實驗室,國家特種礦物材料工程技術研究中心,廣西特種礦物材料技術創新中心,廣西 桂林 541004)

0 引言

金剛石串珠繩鋸是一種典型的柔性金剛石切割工具,在石材加工行業得到廣泛應用,因其同時具備金剛石超強的剛性和繩索的柔韌特性,非常適合于石材礦山開采、異形石板加工等,隨著社會進步與人民生活水平提高,金剛石繩鋸應用范圍與使用量不斷擴大與增長[1]。

在金剛石串珠繩鋸生產中,串珠的冷壓工序是非常重要的環節。串珠冷壓是指將金屬粉末與金剛石顆粒混合組成的粉末,在常溫下壓制為串珠冷壓坯的過程[2]。串珠冷壓生產過程對串珠的質量和金剛石分布有比較大的影響。其中串珠壓坯的外觀尺寸和質量穩定性影響后續燒結金剛石分布,也決定著最終產品的切割質量[3-4]。

由于金剛石串珠中需要串珠基體一體壓制,金剛石串珠結構復雜,全自動冷壓機在裝料環節使用不造粒的粉料進行金剛石串珠冷壓時,添加不同的添加劑對粉料的流動性有較大影響,進而對壓坯質量穩定性和壓坯成型性具有較大影響[5-6]。

本次實驗通過使用兩種潤滑劑對金剛石串珠冷壓坯質量穩定性、高度尺寸和成型性的影響,進一步探索全自動冷壓串珠質量的影響因素。

1 實驗

1.1 實驗原料

采用未經造粒的W60金剛石串珠結合劑配方粉料2份各5 kg,分別加入潤滑劑P與Y,質量分數均為0.8%,各采用18 L三維混料機混大料4 h,然后添加金剛石混合50 min。

1.2 串珠規格

實驗串珠規格:胎體外徑為Φ5.8 mm,基體外徑為Φ4 mm,胎體高為7.00 mm;

實驗串珠質量:0.70 g;

1.3 實驗方式

加入P與Y的結合劑粉料,使用同一臺設備同樣的壓制參數,分別連續壓制1000粒串珠,記錄串珠的連續壓制質量波動,并抽檢其冷壓坯的冷壓高度尺寸,并對這些數據進行特性對比。

2 結果與討論

2.1 串珠質量波動

測試在連續壓制時,P與Y的結合劑粉料冷壓的質量波動特性,分別連續記錄1000次,結果見圖1和圖2。圖1和圖2對比,可以看到使用P潤滑劑的串珠壓坯質量分散度顯著低于Y潤滑劑,質量波動振幅比Y潤滑劑小。

圖1 P潤滑劑冷壓質量波動圖波動曲線壓制次數

圖2 Y潤滑劑冷壓質量波動圖波動曲線

2.2 質量分布區間統計

統計P潤滑劑與Y潤滑劑的胎體質量分布特性,結果見圖3、表1和表2。通過表1和表2可以明顯看出,使用P潤滑劑的串珠胎體質量分布比使用Y潤滑劑方式集中,而且從兩種潤滑劑的質量方差看,使用P潤滑劑的串珠胎體質量與目標質量偏差顯著小于使用Y潤滑劑。

表1 兩種潤滑劑胎體質量區間數量分布數據

圖3 兩種潤滑劑胎體質量區間分布比較

2.3 冷壓胎體高度和致密度對比

通過表3可以看出,使用P潤滑劑的串珠高度7.07 mm明顯小于使用Y潤滑劑的7.19 mm,說明P潤滑劑可以顯著降低冷壓時的摩擦阻力,同樣,使用P潤滑劑的串珠致密度89.38%高于Y潤滑劑的串珠致密度87.47%,更有利于冷壓胎體的均勻性,以及長期使用后冷壓模具的壽命。

表3 兩種潤滑劑胎體高度與致密度對比數據

2.4 冷壓胎體外觀比較

通過圖4和圖5可以明顯看出,使用P潤滑劑的串珠胎體外表面比較光滑,部分Y潤滑劑的串珠胎體外表面折射率不同,這是冷壓胎體產生了輕微裂紋使得外表面不平滑所致,證明使用P潤滑劑的冷壓串珠壓坯壓制后不易破壞,成型性優于使用Y潤滑劑。

圖4 P潤滑劑冷壓胎體外觀

圖5 Y潤滑劑冷壓胎體外觀

3 結論

(1)使用P潤滑劑較使用Y潤滑劑在全自動壓制工藝中冷壓坯質量偏差小,整體質量波動范圍小。

(2)使用P潤滑劑壓制的串珠,其串珠質量集中度分布明顯優于使用Y潤滑劑,更有利于提高串珠自動化生產合格率。

(3)使用P潤滑劑的冷壓串珠壓坯成型性優于使用Y潤滑劑。

4 展望

近年來隨著制造業互聯網+的程度不斷提高,冷壓工藝的自動化、智能化生產是大勢所趨,今后金剛石串珠產品生產將會越來越多采用全自動冷壓方式,具有廣闊的發展空間和應用前景。研究其冷壓過程中冷壓參數對冷壓坯各種質量因子的影響,提高產品質量穩定、可控性,對金剛石串珠繩鋸工作性能穩定性提高具有積極意義。

當前全自動冷壓方式尚存在改進空間,需要摸索不同的工藝參數并進行人工微調保證產品穩定性,全自動冷壓金剛石串珠工藝中值得研究的課題很多,需要進一步探索影響全自動冷壓金剛石串珠性能的因素。