CN100562418C - 切割花岗岩的框锯以及提高切割花岗岩的框锯的性能的方法 - Google Patents
切割花岗岩的框锯以及提高切割花岗岩的框锯的性能的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种水平框锯配备多个用于切割花岗岩的一般为平行、间隔的锯片。每片锯片具有安装在其上的金刚石切割片段的边缘，用于切入花岗岩，用摆动运动来切割花岗岩，其中所述片段具有优化/控制的片段变量，用于在切割花岗岩的过程中使沿每片锯片的片段磨损均匀。片段变量包括以下一个或多个：沿锯片长度的片段间隔；在每个片段中的金刚石浓度；在每个片段中的金刚石等级(通过压缩断裂强度来测量)；片段成分(结合剂，第二研磨剂)；或片段尺寸。
Description
相关申请交叉参考：本申请要求2002年12月10日递交的、序列号为60/432,222的美国临时申请优先权。
技术领域
本发明涉及切割花岗岩板(slab)的装置和方法。
背景技术
摆动式(swing-type)框锯已经广泛用于将大块花岗岩切割成板。这些框锯采用多达250片钢锯片，这些钢锯片在张力(例如，80kN)下安装在框架上。框架一般绕两个枢轴点转动。为了切割花岗岩，钢锯片与含有钢丸(steel shot)和散布在水中的石灰的浆液一起工作。只有几cm/小时的切割速度使这种技术成为缓慢的技术。例如，以平均3cm/小时的向下走刀切割2m高的花岗岩块(block)，几乎要花费3天时间。用于切割花岗岩的钢丸处理和时间要求都是消耗大量对环境有害的钢丸/水/石灰浆液的原因。而且，钢锯片平均有效期限为2-3块(block)，这影响切割花岗岩所涉及的成本。
美国专利No.4,474,154描述了具有三角直棱柱形框的锯床，所述框被安装成带动两片锯片绕水平轴转动。在该现有技术的切割方法中(在图11中也有说明)，要向钢锯片喷水和研磨砂，例如，沙子、钢丸、碳化硅等。一般钢丸的尺寸范围是0.1-8mm，形状从近似球形到多角颗粒(参见http://www.wheelabrator.com/wha/weben，nsf/OfferProductsSummary/$First？opendocument)。一般用于框锯(frame sawing)花岗岩的钢丸为1-2mm级并且有角(angular)。
题为“切割花岗岩的方法和装置”的已公开国际申请WO0078517(所公开的内容特别在此引入作为参考)的申请人公开了花岗岩切割水平框锯的使用，该框锯相邻和间隔开的锯片包括安装在切割边缘(cutting edge)的含金刚石片段(segment)。
为了用一种采用含金刚石的片段的方法来取代使用摆动型框锯的花岗岩常规切割方法，必须满足两个主要要求。第一，操作成本应该与常规方法类似。第二，切割的花岗岩板应该具有最小厚度变化。在其他因素中，操作成本主要受片段寿命的影响。关于板厚度的均匀性/变化，期望厚度的变化小于10％的名义板厚度。
申请人惊讶地发现了有助于实现上述要求的金刚石成分(composition)和含磨料片段设计的组合，从而获得锯片上含金刚石片段的更好性能，沿给定锯片长度的片段磨损的更好均匀性，以及花岗岩板的更好成品。
发明内容
本发明涉及用于切割花岗岩、石材(stone)、大理石、砖及其复合材料的锯切装置，所述装置配备有多个一般为平行、间隔的锯片，用于切割花岗岩的，每片锯片具有多个安装在其上的切割片段，每个切割片段彼此以一个中心到中心(center-to-center)距离间隔开，其中切割片段中的每一个包括浸渗(impregnated)有选自天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼和其组合之一的超级研磨材料的连续相；并且其中切割片段最大中心到中心距离和最小中心到中心距离之间至少有10％的间隔变化。
本发明涉及用于切割花岗岩、石材、大理石、砖及其复合材料的锯切装置，所述装置配备多个一般为平行、间隔的锯片，每片锯片具有多个安装在其上的片段，每个切割片段包括浸渗有选自天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼和其组合之一的超级研磨材料的连续相，并且其中至少一个片段的抗磨损特性被优化，以获得在切割过程中沿每片锯片的片段的均匀磨损，而且其中优化的变量至少是下列变量之一a)沿锯片长度的中心到中心距离；b)在每个片段中的超级研磨材料的浓度；c)在每个片段中以压缩断裂强度测量的超级研磨材料等级d)在每个片段中超级研磨材料的成分(composition)；e)在每个片段中超级研磨材料的尺寸；f)片段结合材料的类型；g)片段结合(bond)材料的等级；h)片段的尺寸(dimension)。
本发明还涉及用于切割花岗岩、石材、大理石、砖及其复合材料的锯切装置，所述装置配备多个一般为平行、间隔的锯片，每片锯片具有多个安装在其上的片段，每个切割片段包括浸渗有选自天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼和其组合之一的超级研磨材料的连续相，并且其中所述研磨材料包括不同尺寸和等级特性的两种或更多种组分(component)。这些特性在本文的正文中描述。
附图说明
图1是本发明的水平框锯的截面图，所述框锯切割通过花岗岩块。
图2是锯片和不均匀间隔的金刚石片段的剖视图；
图3是针对于第一片段间隔分布测试，沿锯片的片段间隔相对于在锯片上的位置的曲线图；
图4是针对于第二片段间隔分布测试，沿锯片的片段间隔相对于在锯片上的位置的曲线图；
图5是针对于第三片段间隔分布测试，沿锯片的片段间隔相对于在锯片上的位置的曲线图；
图6是针对于第四片段间隔分布测试，沿锯片的片段间隔相对于在锯片上的位置的曲线图；
图7是片段中金刚石的等级差相对于金刚石的尺寸差的曲线图，用于确定磨损性能(m2/mm)；
图8是片段中金刚石的等级差相对于金刚石的尺寸差的曲线图，用于确定花岗岩板的厚度变化(mm)；
图9是本发明一个实施方案的曲线图，以获得满足磨损性能和板厚度变化标准的金刚石晶体。
具体实施方式
本发明涉及用于切割花岗岩的、具有金刚石片段的金属锯片的水平框锯，该框锯不需要现有技术中的钢丸浆液。花岗岩切割水平框锯使用的详细描述公开在本申请人已经公开的题为“切割花岗岩的方法和装置”的国际申请No.WO 0078517中，所述水平框锯采用含金刚石片段的切割边缘的。
申请人惊讶地发现很多在本领域不为知晓的金刚石片段变量大大影响锯片的使用寿命以及切割完成后的花岗岩板的质量。在本发明的一个实施方案中，如图1和2所示，水平框锯10配备有多个一般为平行、间隔的锯片88的锯片组件16，用于切割花岗岩12，其中锯片88中的每片具有在其上安装有金刚石切割片段90-104的切割边缘，用于随着摆动动作来与花岗岩接触，以切割花岗岩。
锯片88可以由各种钢制成，包括本领域已知的高性能钢合金。一般锯片可以由C70热轧钢制成。高性能合金的实施例可以是具有0.7-2.3％碳、0.08-2.0％铝和0.7-6.5％钒的钢。在另一实施例中，钢合金具有0.32％碳、0.35％硅、0.70％锰、1.00％铬、2.00％钼、0.6％镍、0.15％钒和0.05％钨、其余为铁。在第三实施例中，钢合金含有7％-20％钨、钼、钒和铌。
在一个实施方案中，每片锯片88具有大约50-500mm的高度范围。锯片可以具有本领域已知的各种形状，在大多数实施方案中的矩形，双凹(沙漏形)，凸/直，凹/直，、双凸，凸/凹及其它们的组合。
如PCT申请No.WO 0078517所公开的，申请人发现使用在锯片中包括金刚石的片段使得切割花岗岩不需要钢丸浆液。应该指出，在本发明中，在此使用的“金刚石”是指超级研磨材料，例如，天然金刚石、人造金刚石或立方氮化硼。
在一个实施方案中，切割片段90-104由包括超级研磨材料的硬连续相材料制成，即，天然金刚石、人造金刚石和立方氮化硼。在另一实施方案中，连续相材料包括金属碳化物、难熔金属合金(refractory metal alloy)、陶瓷、铜、铜基合金、镍、镍基合金、钴、钴基合金、锡、钨、钛、钛基合金、铁、铁基合金、银、或银基合金或它们的组合。
在另一实施方案中，超级研磨材料是天然或人造金刚石颗粒或其组合，尺寸范围从20目至400目。在另一实施方案中，超级研磨颗粒尺寸在25/30目-70/80目之间。
在片段中金刚石量的范围从10con至50con。单位“con.”是浓度的简写，在本领域定义为4倍体积百分比。例如，具有100con的刀具具有0.25cm3金刚石每cm3，或25vol％金刚石。
在一个实施方案中，在片段中的金刚石具有在大约26和88之间范围的韧度(toughness)指数(“TI”)。韧度指数用本领域已知的标准易碎性(friability)试验来测量。易碎性试验涉及在控制状态下球磨一定量的产品并筛选被磨的材料，以测量所述产品的破碎。所报告的“韧度指数”(“TI”)是指大于域值尺寸的金刚石的重量份。
在一个实施方案中，片段含有涂敷有一层MCxNy材料组分的金刚石颗粒，其中M是金属，C是具有第一化学当量计算系数x的碳，N是具有第二化学当量计算系数y的氮，并且0≤x，y≤2，其中M是一种或多种过渡金属，IIIA族金属或IVA族金属。已知这种金属涂层增加超级研磨材料与连续相材料结合的强度。
在一个实施方案中，片段中连续相材料可以浸渗有各种研磨材料的组合，即，第二(secondary)研磨材料例如陶瓷、氧化铝。连续相材料和超级研磨剂(即，金刚石或CBN)可以用已知方法聚集成最终的片段形状，所述已知方法将连续相材料和超级研磨剂/研磨剂颗粒结合在一起，诸如烧结、热均衡压制、激光熔化或离子束熔化。
在一个实施方案中，在锯片上的金刚石切割片段尺寸范围是大约长5-100mm×高5-30mm×4-8mm厚。
在本发明的一个实施方案中，金刚石片段的厚度大于锯片的厚度。在另一实施方案中，锯片包括多个凹槽结构，以容纳至少部分片段。
在一个实施方案中，金刚石片段间隔开(中心到中心)大约80mm-150mm。在另一实施方案中，中心到中心间隔是大约100-140mm。在另一实施方案中，中心到中心间隔是大约120-130mm。
片段可以是任何适宜的形状，例如，包括矩形、锥形、夹层结构、齿形、L形、半圆形等。片段可以用本领域已知技术来成形，例如烧结、铸造、锻造或机加工。
片段用本领域已知的方法安装到锯片边缘，包括铜焊、焊接、激光熔焊、粘接、机械连接等。
在PCT申请No.WO 0078517公开中的暗示是假定沿给定锯片的长度的片段都以相同的速率磨损，并且片段沿锯片长度等间隔，例如，根据特定摆动锯操作的行程(stroke)长度，为20mm(中心到中心)至约40mm(中心到中心)。在申请中还暗示片段具有相同的材料，也即，具有相同的性能。但是，申请人发现金刚石片段以不同速率磨损。因为第一片段消耗完时锯片的有效寿命就到期，现有技术中金刚石片段的均匀间隔和一致特性导致相对短的寿命以及更昂贵的框锯操作。
期望在框锯锯片上的金刚石片段尽可能以一致的速率磨损。申请人已经发现了改进的方法，该方法最小化沿锯片长度的片段磨损率的变化并延长采用金刚石片段的水平框锯锯片的使用寿命。
通常，片段寿命可以表示为用于切割花岗岩的这些片段的平均磨损性能。该磨损性能是通过将被切割花岗岩面积除以片段的高度降低来确定的，一般以m2/mm的单位来给出。
改变金刚石片段的间隔。申请人已经发现花岗岩块相对给定锯片的位置和框锯的运动导致片段-块(segment-block)相互作用，这种相互作用随沿锯片长度的位置不同而改变。例如，锯片长度中点附近的片段相对两端附近的片段有更多的摆动路径部分与块保持接触。另外，当接触石块时，这些在锯片端部附近的片段相对那些接近锯片长度中间的片段明显经受更高的冲击力。
有助于提高和沿长锯片的使用寿命，或具体地说，是提高锯片金刚石片段的使用寿命的令人吃惊的简单解决方法是优化沿锯片的金刚石片段的间隔。在本发明的水平框锯中，金刚石片段沿锯片长度以非均匀间隔分布。在沿长度倾向于较高磨损率的位置，每单位长度安装较多数量的片段。相反，在沿长度倾向于较低磨损率的位置，每单位长度安装较少数量的片段。
在此使用的“非均匀间隔”表示从最小中心到中心间距X1(锯片上两相邻金刚石片段之间)到从最大中心到中心间距X2(锯片上两相邻金刚石片段之间)至少有1mm的变化，即，X1比X2小1mm。
在此使用的中心或中心附近片段是指在中心或位于离锯片中心在25％锯片长度的距离内的片段。
而且，在此使用的端部或端部附近片段指的是位于端部或离锯片端部在25％或1/4锯片长度之内的片段。
在本发明的一个实施方案中，在锯片中心或中心部分附近片段的中心到中心间隔“X”至少小于在锯片两端或端部附近片段的中心到中心间隔1mm。在第二实施方案中，在锯片中心或中心部分附近片段的中心到中心间隔“X”至少小于在锯片两端或端部附近片段的中心到中心间隔2mm。在第三实施方案中，在锯片中心或中心部分附近片段的中心到中心间隔“X”至少小于在锯片两端或端部附近片段的中心到中心间隔3mm。在第四实施方案中，在锯片中心或中心部分附近片段的中心到中心间隔“X”至少小于在锯片两端或端部附近片段的中心到中心间隔5mm。
在本发明的另一实施方案中，片段间中心到中心间隔“X”从锯片中心部分到锯片端部逐渐变化，例如，位于锯片中心25％长度内的金刚石片段具有至少1mm间隔变化；位于离中心25-30％锯片长度距离的金刚石片段具有至少2mm间隔变化；位于离中心30-35％距离的金刚石片段具有至少3mm间隔变化；位于离中心35-50％距离的金刚石片段具有至少5mm间隔变化；
在本发明的一个实施方案中，在锯片中心或中心部分附近片段的中心到中心间隔“X”至少保持在锯片两端或端部附近片段的中心到中心间隔的50％。在本发明的另一实施方案中，片段间中心到中心间隔“X”从锯片中心部分到锯片端部逐渐变化，位于锯片中心25％长度内的金刚石片段具有“X”间隔距离；位于离中心25-30％锯片长度距离的金刚石片段具有“125％X”间隔距离；位于离中心30-35％距离的金刚石片段具有“150％X”间隔距离；并且位于离中心35-50％距离的金刚石片段具有“200％X”间隔距离。
改变金刚石片段的耐磨损性能。结合金刚石片段的间隔变化，或作为延长锯片使用寿命的独立方法，不同性能的金刚石片段沿锯片长度分布(具有均匀或非均匀间隔)。在沿长度倾向于较高磨损率的位置，安装具有较高耐磨损能力的片段。相反，在沿长度倾向于较低磨损率的位置，安装具有较低耐磨损能力的片段。
在此使用的“可变耐磨损性能“是指影响锯片上的金刚石片段的耐磨损能力的变量，从相同锯片上的一个金刚石片段到另一个金刚石片段，至少有10％的变化。由于金刚石的耐磨损取决于下列几个变量，这些变量中的至少一个可以在一个片段到另一片段(锯片上的所有片段)之间发生变化，以获得更均匀的磨损率。
金刚石浓度：通常，耐磨损能力随着结合的金刚石浓度增加而增加。在本发明的一个实施方案中，位于锯片中心或中心附近的片段至少具有比位于锯片端部或端部附近的片段多1vol％的金刚石晶体。在另一实施方案中，中心或中心附近的片段至少包括比端部或端部附近的片段多2vol％的金刚石晶体。
金刚石尺寸：通常，耐磨损能力随着结合的金刚石颗粒尺寸减小而增加。对于给定的金刚石浓度，每单位体积的金刚石颗粒数量随颗粒尺寸的减少而增加。这样导致在切割操作过程中单个颗粒的负荷降低。负荷降低导致更长的有效晶体寿命，从而提供增加了耐磨损能力的片段。
在本发明的一个实施方案中，位于经受相对高磨损率区域或附近的片段含有的金刚石平均颗粒尺寸至少比位于经受相对低磨损率区域或附近的那些片段小10％。
在本发明的另一实施方案中，位于锯片中心或附近的片段含有的金刚石平均颗粒尺寸至少比位于锯片端部或附近的那些片段小15％。
在本发明的又一实施方案中，位于锯片中心或附近的片段含有的金刚石平均颗粒尺寸至少比位于锯片端部或附近的那些片段小20％。
金刚石等级：通常，耐磨损能力随着金刚石等级增加而增加，例如，用压缩断裂强度“CFS”来测量。压缩断裂强度(CFS)是通过测量和记录使在两根碳化钨辊之间的晶体破损所要求的力来确定。在此使用的CFS值指的是至少600晶体样品的平均CFS。
晶体强度和形状一般表征金刚石的等级。尺寸和等级的混合可以用来影响金刚石的类型和其CFS。在一个实施方案中，锯片可以包括具有金刚石混合的一些片段，所述混和从80％粗颗粒(和20％非粗颗粒)至20％粗颗粒(和80％非粗颗粒)以及介于两者之间。。
在本发明的一个实施方案中，位于经受相对高磨损率的区域或附近的片段含有的金刚石平均CFS至少比位于经受相对低磨损率的区域或附近的那些片段高10％。
在本发明的另一实施方案中，位于锯片中心或附近的片段含有的金刚石平均CFS至少比位于锯片端部或附近的那些片段高15％。
片段长度：通常，耐磨损能力随着片段长度增加而增加，其中长度定义为在安装后平行于锯片长度的片段尺寸，如图2所示。在一个实施方案中，位于锯片中心或附近的片段具有至少比位于锯片端部或附近的片段长10％的片段长度。
结合剂(bond)耐磨损能力：通常，耐磨损能力随构成结合剂的材料的耐磨损能力增加而增加，即，包括金属碳化物、难熔金属合金等的连续相材料。
在本发明的一个实施方案中，构成位于锯片中心或附近的片段和位于锯片端部或附近的片段的结合剂材料的组成有差别，构成位于锯片中心或附近的片段和位于锯片端部或附近的片段的结合剂材料的耐磨损性能至少有10％的差别。
第二研磨剂的存在：通常，耐磨损能力随着第二研磨剂的浓度增加而增加。用于金刚石刀具的一般第二研磨剂包括碳化钨(WC)、碳化硅(SiC)和氧化铝(AL2O3)和其他物质。
在本发明的一个实施方案中，位于锯片中心或附近的片段至少比位于锯片端部或附近的片段多10wt.％的第二研磨剂。在本发明的第二实施方案中，位于锯片中心或附近的片段至少比位于锯片端部或附近的片段多15wt.％的第二研磨剂。
金刚石混合(blending)：在PCT申请No.WO 0078517公开中，假定片段含有单一尺寸和等级的金刚石。申请人已经发现基于金刚石的、用于切割花岗岩的框锯的整体性能可以利用包含不同平均尺寸和等级的两种或多余两种组分(component)的金刚石混合来优化。这些混合大致包括粗颗粒(coarse)和细颗粒(fine)组分，其中粗颗粒组分具有高于细颗粒组分的等级。另外，粗颗粒组成分包括在20％和80％之间的总金刚石重量。
在本发明的一个实施方案中，混合包括粗晶组分和细颗粒组分金刚石。在另一实施方案中，金刚石混合包括20-60wt.％粗颗粒组分，其平均颗粒尺寸至少大于细颗粒组分的300μm，平均CFS至少大于细颗粒组分的70N。在另一实施方案中，金刚石混合包括30-50wt.％粗颗粒组分，其平均颗粒尺寸至少大于细颗粒组分的200μm，平均CFS至少大于细颗粒组分的50N。
本发明框锯的应用。本发明的框锯可以方便地用于在较长时间周期中将大的花岗岩块切割成板(从而称为切板)。
应该注意刀，本发明的框锯还可以用于切割花岗岩以外的材料，包括但不限于石材，例如，混凝土、大理石、砂岩、烧结砖或类似材料，以及用于切割由石头或大理石碎片用结合材料结合在一起形成的复合材料块。
实施例。在此提供的实施例用于解释本发明，但不限制本发明的范围。
实施例1和2-改变片段间隔。为了证明改变片段间隔对沿锯片长度的磨损性能的影响，利用几种分布来做试验，在此详细描述其中两种。
在实施例1中，片段以几乎均匀的间隔分布安装在锯片上(如图3和5所示)。在实施例2中，片段在锯片中点附近的相互隔比较密而在端部附近的间隔比较疏(如图4和6所示)。
在每次试验中，实施例1和2的大约50片锯片用来在摆动型框锯上将Rose Beta花岗岩(III级)切割成板。切割的最小深度为50cm。然后，测量每个片段的高度并计算在整个锯片上每个片段位置的平均值。所有片段具有相同成分，在每次试验中，除了间隔，所有因素如下：
片段：对于每个实施例重复多次试验，其中每个试验的片段浓度在15-30金刚石晶体浓度之间变化，金刚石尺寸范围从20-40目，采用的钴基结合剂在商业上可从OMG，Eurotungstene或其他制造商获得。
每次试验使用相同尺寸的片段，其中各次试验改变片段尺寸，其范围是长度10-15mm、宽度4-8mm和高度10-30mm，每片锯片有20-30个片段。
锯片：碳合金钢锯片。
操作条件：30mm/h向下进刀速度；13l/min水输送到每片锯片。
图3和图4分别表示实施例1和实施例2两次试验的片段间隔分布。图5和图6分别表示实施例1和实施例2的测量的片段高度结果。
可以观察到对于具有均匀片段间隔的锯片(图3间隔)而言，与锯片的外端相比，接近锯片中心的片段的平均高度显著降低。这表明接近锯片中心的片段经历更多的磨损。
如果与锯片端部相比，片段向中心集中(图4的间隔)，接近锯片中心的片段的平均高度明显高于接近锯片端部的片段的平均高度。这些结果表明片段的磨损率可以仅仅受片段沿锯片长度的位置的影响。
实施例3-金刚石混合。在这个实施例中，申请人进行设计的试验(DOE)，以了解和量化改变金刚石片段性能对片段磨损率的影响。惊讶地发现花岗岩切板(切割)的性能改进通过在用于切板操作的锯片片的片段中混合不同尺寸和不同等级的金属结合的锯切金刚石来实现。性能改进导致锯片中的片段的更长操作/使用寿命。
根据混合不同金属结合的锯切金刚石的金刚石尺寸/等级，下列方案用来定义DOE。
对试验3进行三组试验，采用的混合在20-80的组分1比组分2，或在其之间的组合，例如，60-40和80-20的范围变化。
用相同尺寸并且在4-6m长、4mm-6mm厚、30-60mm高的范围变化的锯片进行试验；每次试验锯片张力从80-100kN变化。
在每次试验中片段保持相同尺寸，其中从一次试验到下一次试验时改变尺寸。片段尺寸从长度10-15mm、宽度4-8mm、高度10-30mm变化，片段采用上述因素来制备，并切被铜焊到钢锯片上。
组分包括20-80目大小以及CFS范围从75-300N的金刚石晶体。
组分2的等级和尺寸相对组分1的等级和尺寸来变化。
组分2的CFS总是比组分1的CFS低。
组分2总是比组分1更细。
固定所有其他变量来进行每次试验。在试验中，25个14片锯片的组每个根据DOE技术要求来准备。这些因素是：(1)等级差，是指“组分1的平均CFS-组分2的平均CFS”；(2)尺寸差，是指“组分1的平均尺寸-组分2的平均尺寸”；以及(3)粗颗粒百分比，或组分1的重量百分比。
被切割的花岗岩是III级Rose Beta(尺寸大约2.85m长×1.8m高×2.85m宽)。
使用的锯是摆动型、花岗岩排锯(gang saw)，其在行程500-700mm、每分钟60-80个周期的范围操作，以获得范围从大约从1-1.5m/s的试验切割速度。
每次试验开始用低速向下进刀(1-3cm/h)，直到所有片段进入岩块中(1-3hrs)。然后，向下进刀量增加到大约3cm/h，直到片段显示出可测量的磨损。通过测量每片锯片的典型数量的片段的磨损来进行估算。
在设计的试验中，CFS差变量设定为两个水平，在50-65N之间以及在70-90N之间。尺寸差变量设定在两个水平，在150-180μm之间以及在220-280μm之间。
表1表示片段的平均磨损性能和成品花岗岩板平均厚度变化。
| 试验 | 平均磨损性能(m<sup>2</sup>/mm) | 平均板厚度变化(mm) |
| 1 | 0.47 | 1.69 |
| 2 | 0.57 | 4.73 |
| 3 | 0.46 | 1.73 |
| 4 | 1.83 | 4.70 |
利用标准统计方法分析上面获得的结果，以确定每个参数如何影响磨损性能和板厚度变化。得到的磨损性能和板厚度变换函数也被推断以确定所述混合成分，所述成分同时实现大于或等于1.5m2/mm的磨损性能和小于或等于1mm的板厚度变化。
采用固定在20％的粗颗粒百分比，磨损性能和板厚度变化的响应表面(responsesurface)分别在图7和8中给定。特别是，图7表示如下几种磨损性能区：
区12 4.00-5.00m2/mm
区14 3.00-4.00m2/mm
区16 2.00-3.00m2/mm
区18 1.00-2.00m2/mm
区20 0.00-1.00m2/mm
图8表示如下板厚度变化区：
区22 3.00-4.00mm
区24 2.00-3.00mm
区26 1.00-2.00mm
区28 0.00-1.00mm
在粗颗粒百分比固定在20％的这个实施方案中，满足磨损性能和板厚度变化标准的区域在图9中图示和分析可以确定。区32表示通过混合金刚石等级和尺寸所获得的磨损性能和板厚度最优区域。但是，在区域26和28与区域16和18相交的边界区域之内，可以通过操作人员来实现可操作的磨损性能和板厚度。尽管没有明确地作为一个实施例而被包括进来，采用包括更高百分比例如40wt.％的粗颗粒组分已经获得了类似的性能结果。
如上述实施方案所示，申请人惊讶地发现a)混合不同尺寸和等级的锯金刚石可以是获得更高磨损性能和/或更低板厚度变化的途径；和b)利用不同混合的金刚石(粗颗粒材料等级高于细颗粒材料)是获得更高磨损性能和/或更低板厚度变化的另一种途径。
尽管参照优选实施方案描述了本发明，本领域的普通技术人员应该理解，不脱离本发明的范围，可以做出各种变化，并且可以构成对于其中元素的等同物。本文的所有引用在此明确被结合到本文作为参考。
Claims (20)
1.一种用于将块切割成板的装置，所述装置包括：
多个平行、间隔的锯片，其中
每片所述锯片具有锯片长度，每片所述锯片具有两个端和一个锯片中心，
每片所述锯片具有安装在其上的多个切割片段，所述切割片段彼此以所述切割片段的中心到中心距离间隔开，
每个所述切割片段包括浸渗有选自天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼和它们组合之一的超级研磨材料的连续相；以及
其中所述切割片段在最大所述切割片段的中心到中心距离和最小所述切割片段的中心到中心距离之间至少有1mm的间隔变化。
2.如权利要求1所述的装置，其中至少一个位于所述锯片每端或离所述锯片每端10％锯片长度之内的所述切割片段具有的所述切割片段的中心到中心间隔与至少一个位于所述锯片中心或离所述锯片中心10％锯片长度之内的所述切割片段的中心到中心间隔至少差1mm。
3.如权利要求2所述的装置，其中至少一个位于所述锯片每端或离所述锯片每端25％锯片长度之内的所述切割片段具有的所述切割片段的中心到中心间隔与至少一个位于所述锯片中心或离所述锯片中心25％锯片长度之内的所述切割片段的中心到中心间隔至少差2mm。
4.如权利要求2所述的装置，其中至少一个位于所述锯片每端或离所述锯片每端25％锯片长度之内的所述切割片段具有的所述切割片段的中心到中心间隔与至少一个位于所述锯片中心或离所述锯片中心25％锯片长度之内的所述切割片段的中心到中心间隔至少差5mm。
5.如权利要求1所述的装置，其中至少一个所述切割片段具有的耐磨损性能与安装在相同锯片上的至少一个其他切割片段的耐磨损性能至少差10％。
6.如权利要求1所述的装置，其中至少一个所述切割片段具有至少一个耐磨损变量，其不同于安装在相同锯片上的至少一个其他切割片段，其中所述至少一个耐磨损变量选自下列组：
所述超级研磨材料的浓度，
通过压缩断裂强度性能测量的所述超级研磨材料的等级；
至少一个所述片段的尺寸；
在所述片段中的第二研磨剂的量；
在所述片段中的第二研磨剂的浓度；和
所述超级研磨材料的颗粒尺寸。
7.一种用于将块切割成板的装置，所述装置包括：
多个平行、间隔的锯片，
每片所述锯片具有多个安装在其上的切割片段，所述切割片段彼此以所述切割片段的中心到中心距离间隔开，
每个所述切割片段包括浸渗有选自天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼和它们组合之一的超级研磨材料的连续相；
其中至少一个所述切割片段具有的耐磨损性能与安装在相同锯片上的至少一个其他切割片段的耐磨损性能至少差10％。
8.如权利要求7所述的装置，其中至少一个所述切割片段具有至少一个耐磨损变量，其不同于至少一个其他切割片段，所述至少一个耐磨损变量选自下列组：
所述超级研磨材料的浓度，
通过压缩断裂强度性能测量的所述超级研磨材料的等级；
至少一个所述片段的尺寸；
在所述片段中的第二研磨剂的量；
在所述片段中的第二研磨剂的浓度；和
所述超级研磨材料的颗粒尺寸。
9.如权利要求7所述的装置，其中至少两个所述切割片段包括具有不同尺寸和等级的超级研磨材料。
10.如权利要求7所述的装置，其中所述切割片段含有至少两种组分的混合：具有不同压缩断裂强度性能的粗颗粒金刚石晶体和细颗粒金刚石晶体，并且其中所述粗颗粒金刚石晶体具有的CFS至少大于所述细颗粒金刚石晶体70N。
11.如权利要求10所述的装置，其中在所述粗颗粒金刚石晶体和所述细颗粒金刚石晶体之间的所述CFS性能差在70N和100N之间。
12.如权利要求10所述的装置，其中所述粗颗粒金刚石晶体至少大于所述细颗粒金刚石晶体300μm。
13.如权利要求10所述的装置，其中所述粗颗粒金刚石晶体和细颗粒金刚石晶体之间的尺寸差在300μm和400μm之间。
14.一种切割块的方法，所述的方法包括：
提供包括多个平行、间隔的锯片的切割装置，每片所述锯片具有安装在其上的多个切割片段，所述切割片段彼此以所述切割片段的中心到中心距离间隔开，每个所述割片段包括浸渗有选自天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼和它们组合之一的超级研磨材料的连续相，其中至少一个所述切割片段具有高于安装在相同锯片上的至少一个其他切割片段的耐磨损性能；以及
用所述的切割装置切割块。
15.一种切割块的方法，包括：
提供包括多个平行、间隔的锯片的切割装置，每片所述锯片具有锯片长度，每片所述锯片具有两个端、一个锯片中心和安装在其上的多个切割片段，所述切割片段彼此以所述切割片段的中心到中心距离间隔开，每个所述切割片段包括浸渗有选自天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼和它们组合之一的超级研磨材料的连续相，其中所述切割片段在最大所述切割片段的中心到中心距离和最小所述切割片段的中心到中心距离之间至少有1mm的间隔变化；以及
用所述的切割装置切割块。
16.如权利要求15所述的方法，其中至少一个位于所述锯片每端或离所述锯片每端10％锯片长度之内的所述切割片段具有的所述切割片段的中心到中心间隔与至少一个位于所述锯片中心或离所述锯片中心10％锯片长度之内的所述切割片段的中心到中心间隔至少差2mm。
17.如权利要求15所述的方法，其中至少一个所述切割片段具有至少一个不同于所述至少一个其他切割片段的耐磨损变量，
所述至少一个耐磨损变量选自下列组：所述超级研磨材料的浓度，通过压缩断裂强度性能测量的所述超级研磨材料的等级；所述片段的尺寸；在所述片段中的第二研磨剂的量；在所述片段中的第二研磨剂的浓度；和所述超级研磨材料的颗粒尺寸。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述切割片段含有至少两种组分的混合：具有不同压缩断裂强度性能的粗颗粒金刚石晶体和细颗粒金刚石晶体，和其中粗颗粒金刚石晶体具有的压缩断裂强度至少大于细颗粒金刚石晶体70N。
19.用于将块切割成板的装置，包括：
多个平行、间隔的锯片，每片所述锯片具有安装在其上的多个切割片段，每个所述切割片段包括浸渗有选自天然金刚石、人造金刚石、立方氮化硼和它们组合之一的超级研磨材料的连续相；
其中位于经受相对高磨损率的区域内的片段具有比位于经受相对低磨损率的区域的片段更高的超级研磨材料的平均压缩断裂强度。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述更高的平均压缩断裂强度为至少10％。
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Owner name: EHWA DIAMOND IND. CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: DIAMOND INNOVATIONS INC. Effective date: 20110922 |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20110922 Address after: Gyeonggi Do, South Korea Patentee after: EHWA DIAMOND IND. CO.,LTD. Address before: Ohio, USA Patentee before: DIAMOND INNOVATIONS, Inc. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091125 |