CN102259391A - 钎焊金刚石锯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钎焊金刚石锯片，包括锯片基体，锯片基体边缘均匀设置有4-12个锯齿段，相邻锯齿段之间设置有容屑槽，并且相邻的两个锯齿段之间具有倾斜角，倾斜角度为45-90°，每个锯齿段上均具有波浪形的锯齿结构，每个锯齿段上具有3-10个锯齿峰，并且所述的锯齿上以钎焊焊接的方式设置有金刚石磨粒层。本发明涉及的金刚石锯片具有切割效率高、稳定性高、使用寿命长的优点，可以应用于混凝土、沥青、石材、球磨铸铁、陶瓷、瓷砖、玻璃、不锈钢、铜材等传统材料的切割以及硅、功能陶瓷、功能陶瓷等材料的精密切割。

Description

钎焊金刚石锯片
技术领域
本发明涉及一种切割工具，更具体地说，本发明涉及一种钎焊金刚石锯片。
背景技术
金刚石具有高硬度、高耐磨性、高抗压强度以及优异的导热性，使得其在金属和硬脆材料加工领域具有非常广泛的应用。金属和金刚石复合制造的金刚石锯片主要用于混凝土、沥青、石材、球磨铸铁、陶瓷、瓷砖、玻璃、不锈钢、铜材等材料的切割。金刚石超薄锯片还可以应用于硅片、宝石、人工晶体、功能陶瓷等的精密切割。
钎焊法制作金刚石工具是借助高温钎焊使钎料中的活性元素在金刚石磨粒与金属基体界面上发生溶解、扩散、化合之类的相互作用，从而提高基体对金刚石磨粒的粘结力，改善磨料、结合剂(钎料合金)、基体三者之间的结合强度。
现有技术中通常使用钢材作为金刚石的基体，作为金刚石基体的钢材要求具有足够的淬透性、可焊接性和热稳定性，保证达到所要求的组织和稳定的性能；另外作为钢材还要求保持具有足够的韧性。现有技术中，作为金刚石锯片的钢材基体，经常使用的钢材有65M、80CrV；其特点是强度高、塑韧性低，耐冲击性能差；并且与金刚石磨粒层的粘结力也较差；从而导致使用寿命低、切割效果不理想的缺陷。
现有技术中的金刚石锯片结构一般包含金属基体和金刚石磨粒，金属基体的周沿开设有水槽，金刚石磨粒钎焊在金属基体与齿槽相对应的端面上，如CN201511179U、CN201712070U所公开的金刚石锯片。上述结构中，基体对金刚石磨粒的粘结力不够理想，使金刚石磨粒的裸露高度受到限制，从而影响效率，工具难以提供适度的压力行使有效的磨削，并且使用寿命相对较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中有关金刚石锯片基体所使用的材料以及结构设计方面的缺陷，从基体结构入手(必要地)、进一步的从基体结构和基体材料两方面(优选地，非必要地)对钎焊金刚石锯片进行改进并提供一种切割效率高、稳定性高、使用寿命长的钎焊金刚石锯片。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种钎焊金刚石锯片，包括锯片基体，锯片基体边缘均匀设置有4-20个锯齿段，相邻锯齿段之间设置有容屑槽，并且相邻的两个锯齿段之间具有倾斜角，倾斜角度为45-90°，每个锯齿段上均具有波浪形的锯齿结构，每个锯齿段上具有3-15个锯齿峰，并且所述的锯齿表面以钎焊焊接的方式设置有金刚石磨粒层。
通过动态测试方法对上述金刚石锯片进行长期的实验，并结合有限元分析对各参数进行优化，得到的最佳的技术方案为：所述锯片基体为圆盘形，边缘均匀设置有6个锯齿段，所述的锯齿峰为5个，所述的倾斜角为60°。采用该最佳的方案进一步提高了切割性能的稳定性，能够实现材料的精密切割；而且还可以进一步提高金刚石锯片的使用寿命；在其它条件相同的情况下(基体工作半径为50-300mm)，通过基体结构的设计使用寿命可以延长10-20％。
其中，所述的波浪形锯齿的含义是指连续起伏的圆弧形锯齿。
优选地，所述的锯齿段上还设置有散热孔；每个锯齿段上散热孔的个数为2-14个；优选地，所述的散热孔的个数为4个。优选地，所述的散热孔的直径为2-20mm；优选地，所述的散热孔的直径为3-15mm。
优选地，圆盘状的基体中心设置有轴孔。优选地，所述的容屑槽具有U形的底部和多边形敞开口。
优选地，所述的金刚石锯片的工作半径(从基体圆心到金刚石磨粒层的平均长度)：25-1500mm；优选地，所述的金刚石锯片的工作半径为50-500mm。
优选地，所述的金刚石锯片基体的厚度为0.5mm-20mm。更优选地，所述的金刚石锯片基体的厚度为0.5-5mm。
本发明所述的金刚石锯片基体可以使用金属、硬质合金、陶瓷等基材；优选使用常用于金刚石锯片的各种钢材。另外，作为优选地，为了提高基体与金刚石磨粒层的钎焊性能，提高基体与磨粒层的粘结力、提高基体的热稳定性，并发明还提供用于上述基体结构的钢材。
本发明所述的金刚石锯片基体具有以下组成和含量：C：0.25-0.42wt％；Si：0.12-0.32wt％；Mn：1.25-2.10wt％；N：0.02-0.05wt％；V：0.10-0.25wt％；Cr：3.2-5.8wt％，余量为Fe。
提高基体中的C含量有利于提高钢材的强度和淬透性；但是当C含量高于0.42wt％的时候，会导致热处理后残余的奥氏体量显著身高，从而造成基体显微组织的不稳定性。而当C含量低于0.25wt％的时候，作为锯片基体的强度不够。
Si、Mn的加入，有利于提高淬透性；然而当Si的含量超过0.32wt％的时候，淬火开裂的倾向增大，因而在本发明中将其限定在0.32wt％以下。另外，Si、Mn的加入还有利于提高钎焊期间的流动性，提高磨粒层与基体的粘结力。
N的加入能够增加材料的结构稳定性和强度，此外加入少量的N还有利于与Cr结合提高基体的强度，并有利于消除Cr所引入的韧性降低的缺陷。
所述的本发明的钢材可以通过现有技术中的常规冶炼方法制备得到，例如，按上述成分用感应炉熔炼或电弧炉熔炼，连铸成铸坯；再经热轧成板材。板材进行淬火和回火的调质处理，调质处理的参数如下：
淬火处理：加热温度为750-870℃，加热保温时间：25-50min；
回火处理：加热温度为320-480℃，加热保温时间：100-250min。
调质处理后的钢材屈服强度可高达1580-1750MPa；HRC硬度：45-48；并且所述的钢基体抗疲劳性能高、稳定性好；钎焊性能良好。
使用本发明的金刚石锯片在切割磨削时，工作斜面最高点的金刚石磨粒先开始工作，后各金刚石磨粒逐步加入工作，使得金刚石锯片上有多层金刚石参加切割，因而可以实现持续切割的目的，提高了切割的效果；并且基体的强度高，稳定性好，金刚石磨粒层与基体的粘结力强，从而可提高金刚石的使用寿命。本发明的各锯齿段的边缘特殊结构的容屑槽，容屑空间较大；波浪形设计的锯齿在磨削加工时阻力小、排屑通畅，提高了工具的加工性能和使用寿命。另外，依据与科学合理的结构设计和基材材料地设计，本发明的锯片基体的厚度可以设计成薄片结构，可以实现材料的精密切割。
附图说明
图1为本发明一个实施例的金刚石圆锯片基体的平面示意图。
图2为本发明一个实施例的带有金刚石磨粒的锯齿段平面示意图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明。申请人在此需要申明的是，实施例和附图仅是为了进一步说明本发明的技术方案，绝不能将其解释为对发明保护范围的限制。
实施例1
参见图1-2，图1为本发明一个实施例的金刚石圆锯片基体的平面示意图。图2为本发明一个实施例的带有金刚石磨粒的锯齿段平面示意图。由图1-2可以看出，本实施例的金刚石锯片，包括圆盘状锯片基体1，基体的工作半径为50mm；锯片基体边缘均匀分布有6个锯齿段2，各锯齿段之间设置有容屑槽4，每个锯齿段上均具有波浪形的锯齿，其中锯齿峰5的个数为5个，此外每个锯齿段上还设置有散热孔6，每个锯齿段上散热孔6的个数为4个，散热孔的直径为3mm；所述的锯齿上设置有金刚石磨粒3；相邻的两个锯齿段之间的倾斜角11为60°；圆盘状的基体1中心设置有轴孔7。如图2所示，所述的金刚石磨粒3可以通过钎焊设置在基体的锯齿段2上。
实施例2
基体的结构同实施例1；金刚石锯片基体具有以下组成和含量：C：0.35wt％；Si：0.25wt％；Mn：1.72wt％；N：0.03wt％；V：0.10-0.25wt％；Cr：5.2wt％，余量为Fe。上述成分用感应炉熔炼或电弧炉熔炼，连铸成铸坯；再经热轧成板材。板材进行淬火和回火的调质处理，调质处理的参数为：淬火处理：加热温度为820℃，加热保温时间：45min；回火处理：加热温度为380℃，加热保温时间：200min。调质处理后的钢材屈服强度可高达1620MPa；HRC硬度：46；并且所述的钢基体抗疲劳性能高、稳定性好；钎焊性能良好。钎焊焊接可以选择Cu-Mn-Ti、Cu-Mn-Cr、Cu-Sn-Ni-Cr或Cu-Sn-Ni-Ti等钎料使用现有技术公开的钎焊方法设置金刚石磨粒层。
以上所述，仅为本发明的优选的实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种钎焊金刚石锯片，包括圆盘形锯片基体，锯片基体边缘均匀设置有4-20个锯齿段，相邻锯齿段之间设置有容屑槽，并且相邻的两个锯齿段之间具有倾斜角，倾斜角度为45-90°，每个锯齿段上均具有波浪形的锯齿结构，每个锯齿段上具有3-15个锯齿峰，并且所述的锯齿表面以钎焊焊接的方式设置有金刚石磨粒层。
2.如权利要求1所述的钎焊金刚石锯片，其特征在于所述锯片基体边缘均匀设置有6个锯齿段，所述的锯齿峰为5个，所述的倾斜角为60°，工作半径为50-300mm；其中所述的工作半径是指从基体圆心到金刚石磨粒层的平均长度。
3.如权利要求1或2所述的钎焊金刚石锯片，特征在于所述的每个锯齿段上还具有散热孔，并且散热孔的个数为2-14个。
4.如权利要求3所述的钎焊金刚石锯片，特征在于所述的散热孔的直径为2-20mm。
5.如权利要求1所述的钎焊金刚石锯片，特征在于所述的容屑槽具有U形的底部和多边形敞开口。
6.如权利要求1所述的钎焊金刚石锯片，特征在于所述的金刚石锯片的工作半径为25-1500mm；其中所述的工作半径是指从基体圆心到金刚石磨粒层的平均长度。
7.如权利要求1所述的钎焊金刚石锯片，特征在于所述的金刚石锯片基体的厚度为0.5mm-20mm。
8.如权利要求1所述的钎焊金刚石锯片，特征在于所述的锯片基体为金属、硬质合金或陶瓷。
9.如权利要求1所述的钎焊金刚石锯片，特征在于所述的锯片基体具有以下组成和含量：C：0.25-0.42wt％；Si：0.12-0.32wt％；Mn：1.25-2.10wt％；N：0.02-0.05wt％；V：0.10-0.25wt％；Cr：3.2-5.8wt％，余量为Fe。
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