CN105563669A - 组合金刚石绳锯及其制备方法和应用 - Google Patents

组合金刚石绳锯及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种组合金刚石绳锯及其制备方法和应用，属于金刚石工具技术领域。该组合金刚石绳锯包括多个金刚石串珠、钢丝绳和胶层隔套；所述金刚石串珠包括串珠基体和金刚石外圈，所述金刚石外圈包覆于串珠基体的外围，所述串珠基体内部设有供钢丝绳穿过的通孔，所述通孔的侧壁上设有螺纹，所述金刚石外圈的外侧设有开刃凹槽，所述金刚石外圈内设有错落排列的金刚石颗粒，所述金刚石颗粒通过开刃凹槽裸露；所述钢丝绳通过所述通孔穿过所述金刚石串珠，所述胶层隔套包覆于所述钢丝绳的外围，所述胶层隔套的厚度小于金刚石外圈的厚度。本发明组合金刚石绳锯有效提高了切割效率。

Description

组合金刚石绳锯及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于金刚石工具技术领域，具体涉及一种组合金刚石绳锯及其制备方法和应用。
背景技术
金刚石是目前最坚硬的物质，因其特殊的性质而被广泛应用于材料加工，比如石材加工、矿山开凿等领域，在上述领域中，金刚石主要被加工成串珠的形式，再将多个金刚石串珠结合，对石材或矿石进行加工切割。
现有的金刚石串珠，主要由基体和金刚石外圈构成，多数是通过电镀和烧结使金刚石颗粒结合在基体上。一般，电镀主要是在镀层内镶嵌金刚石颗粒，而由于镀层的限制，导致金刚石颗粒较小，一般在0.2mm以下，切割效率低，再者由于金刚石颗粒仅依靠，与镀层之间的包埋作用来达到一定的结合强度，因此，在使用过程中，金刚石颗粒容易从基体上脱落，而使切割效率严重降低；而目前现有的烧结主要是将金属粉末与金刚石颗粒混合，再将其压制在基体表面形成金刚石外圈，但是现有的烧结形成的金刚石外圈由于其内部的金刚石裸露不够充分，而导致切割效率降低，若金刚石裸露过多，在使用过程中又容易出现脱落的现象，究其原因，主要是因为金刚石表面的开刃不够精确，导致金刚石颗粒裸露不够精准。另一方面，现有的金刚石串珠在与钢丝绳结合组成绳锯时，由于其结构不合理，在使用过程中容易导致绳锯旋转扭动，甚至导致金刚石串珠移位，给切割工作带来很大不便。
金刚石绳锯，顾名思义，即为绳状的金刚石锯，是将金刚石串珠与绳具结合后以对大型的石材或矿石进行切割，在矿山开凿中的应用极为广泛，而现有的绳锯因金刚石串珠与绳具、外层隔套间的设计不合理，导致在使用过程中外层隔套寿命较短、金刚石串珠切割效率低。
因此，对现有的金刚石串珠及金刚石绳锯进行改进，已成为本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种组合金刚石绳锯及其制备方法和应用，该组合金刚石绳锯对金刚石串珠及绳锯结构进行改进，有效提高了切割效率。
本发明采用如下技术方案：
组合金刚石绳锯，包括多个金刚石串珠、钢丝绳和胶层隔套；
其中，所述金刚石串珠包括串珠基体和金刚石外圈，所述金刚石外圈包覆于串珠基体的外围，所述串珠基体内部设有供钢丝绳穿过的通孔，所述通孔的侧壁上设有螺纹，所述金刚石外圈的外侧设有开刃凹槽，所述金刚石外圈内设有错落排列的金刚石颗粒，所述金刚石颗粒通过开刃凹槽裸露；
所述钢丝绳通过所述通孔穿过所述金刚石串珠，所述胶层隔套包覆于所述钢丝绳的外围，所述胶层隔套的厚度小于金刚石外圈的厚度。
所述的组合金刚石绳锯，其中所述金刚石串珠等距穿在所述钢丝绳上。
所述的组合金刚石绳锯，其中所述金刚石颗粒的体积的三分之二通过开刃凹槽裸露。
所述的组合金刚石绳锯，其中所述金刚石外圈的厚度为1-3mm，外径为0.5-0.8cm。
所述的组合金刚石绳锯，其中所述金刚石颗粒的尺寸为500-700微米。
以上所述的组合金刚石绳锯，其中所述胶层隔套一体成型包覆于所述钢丝绳的外围。
组合金刚石绳锯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，配料：配制按照质量份数计的如下原料：第一段混合料：金刚石颗粒15-20份、钴20-30份、钨15-28份、镍30-40份、铬8-15份、锡粉18-22份；第二段混合料：金刚石颗粒18-22份、钴15-18份、钨15-20份、镍25-28份、铬15-18份、锡粉25-30份；第三段混合料：金刚石颗粒20-23份、钴14-16份、钨13-16份、镍20-25份、铬16-18份、锡粉30-35份；
步骤二，冷压：按照质量配比，将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料分别混合均匀，后依次将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料冷压成型至串珠基体外围，在串珠基体外围形成金刚石外圈，得金刚石串珠一次初品；
步骤三，热压烧结：将步骤二所得金刚石串珠一次初品的金刚石外圈热压烧结，使金刚石外圈体积等比例缩小至原体积的五分之三，得金刚石串珠二次初品，其中热压烧结时设置压力60-68kN，温度850-900℃，预热时间90min-100min，烧结时间16-20s；
步骤四，开刃：将步骤三所得金刚石串珠二次初品的金刚石外圈进行开刃，在金刚石外圈表面形成开刃凹槽，开刃时间6-8s，使金刚石外圈内的金刚石颗粒通过开刃凹槽裸露出来，金刚石串珠三次初品；
步骤五，开螺纹：在步骤四所得金刚石串珠三次初品的串珠基体的内侧开螺纹，得所述金刚石串珠；
步骤六，将步骤五所得金刚石串珠依次穿到钢丝绳上，后将胶水注塑到钢丝绳上，待胶水凝固后，在钢丝绳的外围形成胶层隔套，即得所述组合金刚石绳锯。
所述的组合金刚石绳锯的制备方法，其中步骤六中所述的将胶水注塑到钢丝绳上时的温度为160-193℃。
组合金刚石绳锯在石材加工及矿山开凿中的应用。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
第一，本发明组合金刚石绳锯在串珠基体内设置螺纹，将金刚石串珠穿在钢丝绳上后，进行注胶，胶水会渗入螺纹与钢丝绳之间的缝隙，进一步提高金刚石串珠与绳具之间的抓持力，可以有效防止绳具在使用过程中因旋转扭曲而导致的串珠移位，有效提高了切割效率；
第二，本发明组合金刚石绳锯在金刚石外圈设置的开刃凹槽，使金刚石颗粒有效裸露，不仅提高了切割效率，还有效避免了传统烧结方式导致的金刚石颗粒脱落，并且金刚石颗粒错落排列，；
第三，本发明组合金刚石绳锯对金刚石外圈的材质进行了改进，有效提高了金刚石颗粒的粘结强度和金刚石外圈的硬度，有效降低了金刚石颗粒脱落和金刚石外圈的磨损量，从而有效提高了切割效率；
第四，本发明组合金刚石绳锯采用胶层隔套，依次注塑成型，有效提高了绳锯的使用寿命；
第五，本发明组合金刚石绳锯制备方法简单易行，适于大范围推广应用。
附图说明
图1为本发明组合金刚石绳锯中金刚石串珠的结构示意图；
图2为本发明组合金刚石绳锯中金刚石串珠的主视图；
图3为本发明组合金刚石绳锯中金刚石串珠的a-a剖视图；
图4为本发明组合金刚石绳锯的剖视图；
其中，1、金刚石串珠；2、钢丝绳；3、胶层隔套；4、串珠基体；5、金刚石外圈；6、通孔；7、螺纹；8、开刃凹槽；9、金刚石颗粒。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。在本发明中，所述串珠基体购自华赐机械有限公司。
实施例1
如图1至图4所示，组合金刚石绳锯，包括多个金刚石串珠1、钢丝绳2和胶层隔套3；
其中，所述金刚石串珠1包括串珠基体4和金刚石外圈5，所述金刚石外圈5包覆于串珠基体4的外围，所述串珠基体4内部设有供钢丝绳2穿过的通孔6，所述通孔6的侧壁上设有螺纹7，所述金刚石外圈5的外侧设有开刃凹槽8，所述金刚石外圈5内设有错落排列的金刚石颗粒9，所述金刚石颗粒9通过开刃凹槽8裸露；所述钢丝绳2通过所述通孔6穿过所述金刚石串珠1，所述胶层隔套3包覆于所述钢丝绳2的外围，所述胶层隔套3的厚度小于金刚石外圈5的厚度。
其中所述金刚石串珠1等距穿在所述钢丝绳2上，所述金刚石颗粒9的体积的三分之二通过开刃凹槽8裸露，所述金刚石外圈5的厚度为2mm，外径为0.6cm，所述金刚石颗粒9的尺寸为600微米，所述胶层隔套3一体成型包覆于所述钢丝绳2的外围。
本发明组合金刚石绳锯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，配料：配制按照质量份数计的如下原料：第一段混合料：金刚石颗粒18份、钴25份、钨20份、镍36份、铬12份、锡粉20份；第二段混合料：金刚石颗粒20份、钴16份、钨18份、镍26份、铬16份、锡粉28份；第三段混合料：金刚石颗粒22份、钴15份、钨14份、镍22份、铬17份、锡粉32份；
步骤二，冷压：按照质量配比，将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料分别混合均匀，后依次将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料冷压成型至串珠基体4外围，在串珠基体4外围形成金刚石外圈5，得金刚石串珠一次初品；
步骤三，热压烧结：将步骤二所得金刚石串珠一次初品的金刚石外圈5热压烧结，使金刚石外圈5体积等比例缩小至原体积的五分之三，得金刚石串珠二次初品，其中热压烧结时设置压力66kN，温度880℃，预热时间95min，烧结时间18s；
步骤四，开刃：将步骤三所得金刚石串珠二次初品的金刚石外圈5进行开刃，在金刚石外圈5表面形成开刃凹槽8，开刃时间7s，使金刚石外圈5内的金刚石颗粒9通过开刃凹槽8裸露出来，金刚石串珠三次初品；
步骤五，开螺纹：在步骤四所得金刚石串珠三次初品的串珠基体4的内侧开螺纹，得所述金刚石串珠1；
步骤六，将步骤五所得金刚石串珠1依次穿到钢丝绳2上，后将胶水注塑到钢丝绳2上，待胶水凝固后，在钢丝绳2的外围形成胶层隔套3，即得所述组合金刚石绳锯。其中步骤六中所述的将胶水注塑到钢丝绳2上时的温度为183℃。
实施例2
本实施例组合金刚石绳锯的结构与实施例1相同，区别如下：
本实施例的金刚石外圈5的厚度为1mm，外径为0.5cm，所述金刚石颗粒9的尺寸为500微米，所述胶层隔套3一体成型包覆于所述钢丝绳2的外围。
本发明组合金刚石绳锯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，配料：配制按照质量份数计的如下原料：第一段混合料：金刚石颗粒15份、钴20份、钨15份、镍30份、铬8份、锡粉18份；第二段混合料：金刚石颗粒18份、钴15份、钨15份、镍25份、铬15份、锡粉25份；第三段混合料：金刚石颗粒20份、钴14份、钨13份、镍20份、铬16份、锡粉30份；
步骤二，冷压：按照质量配比，将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料分别混合均匀，后依次将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料冷压成型至串珠基体4外围，在串珠基体4外围形成金刚石外圈5，得金刚石串珠一次初品；
步骤三，热压烧结：将步骤二所得金刚石串珠一次初品的金刚石外圈5热压烧结，使金刚石外圈5体积等比例缩小至原体积的五分之三，得金刚石串珠二次初品，其中热压烧结时设置压力60kN，温度850℃，预热时间90min，烧结时间16s；
步骤四，开刃：将步骤三所得金刚石串珠二次初品的金刚石外圈5进行开刃，在金刚石外圈5表面形成开刃凹槽8，开刃时间6s，使金刚石外圈5内的金刚石颗粒9通过开刃凹槽8裸露出来，金刚石串珠三次初品；
步骤五，开螺纹：在步骤四所得金刚石串珠三次初品的串珠基体4的内侧开螺纹，得所述金刚石串珠1；
步骤六，将步骤五所得金刚石串珠1依次穿到钢丝绳2上，后将胶水注塑到钢丝绳2上，待胶水凝固后，在钢丝绳2的外围形成胶层隔套3，即得所述组合金刚石绳锯。其中步骤六中所述的将胶水注塑到钢丝绳2上时的温度为160℃。
实施例3
本实施例组合金刚石绳锯的结构与实施例1相同，区别如下：
本实施例的金刚石外圈5的厚度为3mm，外径为0.8cm，所述金刚石颗粒9的尺寸为700微米，所述胶层隔套3一体成型包覆于所述钢丝绳2的外围。
本发明组合金刚石绳锯的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，配料：配制按照质量份数计的如下原料：第一段混合料：金刚石颗粒20份、钴30份、钨28份、镍40份、铬15份、锡粉22份；第二段混合料：金刚石颗粒22份、钴18份、钨20份、镍28份、铬18份、锡粉30份；第三段混合料：金刚石颗粒23份、钴16份、钨16份、镍25份、铬18份、锡粉35份；
步骤二，冷压：按照质量配比，将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料分别混合均匀，后依次将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料冷压成型至串珠基体4外围，在串珠基体4外围形成金刚石外圈5，得金刚石串珠一次初品；
步骤三，热压烧结：将步骤二所得金刚石串珠一次初品的金刚石外圈5热压烧结，使金刚石外圈5体积等比例缩小至原体积的五分之三，得金刚石串珠二次初品，其中热压烧结时设置压力68kN，温度900℃，预热时间100min，烧结时间20s；
步骤四，开刃：将步骤三所得金刚石串珠二次初品的金刚石外圈5进行开刃，在金刚石外圈5表面形成开刃凹槽8，开刃时间8s，使金刚石外圈5内的金刚石颗粒9通过开刃凹槽8裸露出来，金刚石串珠三次初品；
步骤五，开螺纹：在步骤四所得金刚石串珠三次初品的串珠基体4的内侧开螺纹，得所述金刚石串珠1；
步骤六，将步骤五所得金刚石串珠1依次穿到钢丝绳2上，后将胶水注塑到钢丝绳2上，待胶水凝固后，在钢丝绳2的外围形成胶层隔套3，即得所述组合金刚石绳锯。其中步骤六中所述的将胶水注塑到钢丝绳2上时的温度为193℃。
本发明中冷压操作可采用现有的冷压机进行，热压烧结可采用现有的热压烧结机进行。
用本发明实施例3所得组合金刚石绳锯进行对大型石材切割时，对组合绳锯的使用有所要求，拉力方向最好与通孔6的侧壁上螺纹的前进方向一致，才能更好的进行切割，才能使金刚石颗粒的使用率和切割效率达到最高。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.组合金刚石绳锯，其特征在于，包括多个金刚石串珠（1）、钢丝绳（2）和胶层隔套（3）；
其中，所述金刚石串珠（1）包括串珠基体（4）和金刚石外圈（5），所述金刚石外圈（5）包覆于串珠基体（4）的外围，所述串珠基体（4）内部设有供钢丝绳（2）穿过的通孔（6），所述通孔（6）的侧壁上设有螺纹（7），所述金刚石外圈（5）的外侧设有开刃凹槽（8），所述金刚石外圈（5）内设有错落排列的金刚石颗粒（9），所述金刚石颗粒（9）通过开刃凹槽（8）裸露；
所述钢丝绳（2）通过所述通孔（6）穿过所述金刚石串珠（1），所述胶层隔套（3）包覆于所述钢丝绳（2）的外围，所述胶层隔套（3）的厚度小于金刚石外圈（5）的厚度。
2.根据权利要求1所述的组合金刚石绳锯，其特征在于，所述金刚石串珠（1）等距穿在所述钢丝绳（2）上。
3.根据权利要求1所述的组合金刚石绳锯，其特征在于，所述金刚石颗粒（9）的体积的三分之二通过开刃凹槽（8）裸露。
4.根据权利要求1所述的组合金刚石绳锯，其特征在于，所述金刚石外圈（5）的厚度为1-3mm，外径为0.5-0.8cm。
5.根据权利要求1所述的组合金刚石绳锯，其特征在于，所述金刚石颗粒（9）的尺寸为500-700微米。
6.根据权利要求1至5任一项所述的组合金刚石绳锯，其特征在于，所述胶层隔套（3）一体成型包覆于所述钢丝绳（2）的外围。
7.权利要求1所述的组合金刚石绳锯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，配料：配制按照质量份数计的如下原料：第一段混合料：金刚石颗粒15-20份、钴20-30份、钨15-28份、镍30-40份、铬8-15份、锡粉18-22份；第二段混合料：金刚石颗粒18-22份、钴15-18份、钨15-20份、镍25-28份、铬15-18份、锡粉25-30份；第三段混合料：金刚石颗粒20-23份、钴14-16份、钨13-16份、镍20-25份、铬16-18份、锡粉30-35份；
步骤二，冷压：按照质量配比，将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料分别混合均匀，后依次将第一段混合料、第二段混合料、第三段混合料冷压成型至串珠基体（4）外围，在串珠基体（4）外围形成金刚石外圈（5），得金刚石串珠一次初品；
步骤三，热压烧结：将步骤二所得金刚石串珠一次初品的金刚石外圈（5）热压烧结，使金刚石外圈（5）体积等比例缩小至原体积的五分之三，得金刚石串珠二次初品，其中热压烧结时设置压力60-68kN，温度850-900℃，预热时间90min-100min，烧结时间16-20s；
步骤四，开刃：将步骤三所得金刚石串珠二次初品的金刚石外圈（5）进行开刃，在金刚石外圈（5）表面形成开刃凹槽（8），开刃时间6-8s，使金刚石外圈（5）内的金刚石颗粒（9）通过开刃凹槽（8）裸露出来，金刚石串珠三次初品；
步骤五，开螺纹：在步骤四所得金刚石串珠三次初品的串珠基体（4）的内侧开螺纹，得所述金刚石串珠（1）；
步骤六，将步骤五所得金刚石串珠（1）依次穿到钢丝绳（2）上，后将胶水注塑到钢丝绳（2）上，待胶水凝固后，在钢丝绳（2）的外围形成胶层隔套（3），即得所述组合金刚石绳锯。
8.根据权利要求7所述的组合金刚石绳锯的制备方法，其特征在于，步骤六中所述的将胶水注塑到钢丝绳（2）上时的温度为160-193℃。
9.权利要求1所述的组合金刚石绳锯在石材加工及矿山开凿中的应用。
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