CN107414085B - 一种金刚石刀头胎体材料和细粒度金刚石锯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金刚石刀头胎体材料和细粒度金刚石锯片，其中金刚石胎体材料其各组分及其质量百分比为：50～55％的骨架材料，Fe：80～83％，Cu：15～17％，Sn：2～3％；10～20％的低熔点材料，Cu：84～86％，Sn：14～16％；30～35％的脆性材料，Mn：14～15％，Si：7～8％，Ni：6～8％，Co：6～7％；余量为Fe。本发明还公开了由此新型胎体材料制备的细粒度金刚石锯片。本发明既能保持锋利度的同时又能保持很好的切边质量。

Description

一种金刚石刀头胎体材料和细粒度金刚石锯片
技术领域
本发明涉及金刚石锯片的技术领域，尤其是一种由新型金刚石刀头胎体材料制备而成细粒度金刚石锯片。
背景技术
金刚石锯片是一种切割工具，广泛应用于混凝土、耐火材料、石材以及陶瓷等硬脆材料的加工。金刚石锯片主要由两部分组成，基体与金刚石刀头。基体是粘结金刚石刀头的主要支撑部分，而金刚石刀头则是在使用过程中起切割的部分，金刚石刀头会在使用中而不断地消耗掉，而基体则不会，金刚石刀头之所以能起切割的作用是因为其中含有金刚石，金刚石作为目前最硬的物质，它在金刚石刀头中摩擦切割被加工对象，而金刚石颗粒则由金属包裹在刀头内部。在现有技术中，金刚石刀头和基体之间的连接大都采用焊接的方式。
不同的材料选用不同种类的金刚石锯片，不同粉类配方适合不同材质的特性，对材料产品的质量、效果、合格率乃至成本和效益造成直接的影响。例如，在切割花岗岩时，希望其能保持锋利度的同时又能保持很好的切边质量。
为了提高切割效率和切割质量，在原有的金刚石锯片的基础上提出了更高的要求。因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种细粒度金刚石锯片及其制备方法，本案由此产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种金刚石刀头胎体材料以及由此新型胎体材料制备的细粒度金刚石锯片及其制备方法，其既能保持锋利度的同时又能保持很好的切边质量。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种细粒度金刚石锯片，包括基体和扇形刀头，扇形刀头由胎体材料和金刚石混合而成；扇形刀头为a+c+a的三明治结构，a层的金刚石采用超细粒度70/80～80/100组成，其体积浓度为15～25％，c层的金刚石采用50/60～60/70组成，其体积浓度为8～13％；胎体材料由质量百分比为50～55％的骨架材料、10～20％的低熔点材料以及30～35％的脆性材料均匀混合而成；骨架材料、低熔点材料以及脆性材料均为预合金粉末；
骨架材料，其各组分及其质量百分比为：Fe：80～83％，Cu：15～17％，Sn：2～3％；
低熔点材料，其各组分及其质量百分比为：Cu：84～86％，Sn：14～16％；
脆性材料，其各组分及其质量百分比为：Mn：14～15％，Si：7～8％，Ni：6～8％，Co：6～7％；余量为Fe。
进一步，预合金粉末的粒度均为300～400目。
进一步，在扇形刀头中，a层和c层的厚度比为a:c:a＝1:3:1。
一种金刚石刀头胎体材料，其各组分及其质量百分比为：50～55％的骨架材料，其各组分及其质量百分比为：Fe：80～83％，Cu：15～17％，Sn：2～3％；10～20％的低熔点材料，其各组分及其质量百分比为：Cu：84％～86％，Sn：14％～16％；30～35％的脆性材料，其各组分及其质量百分比为：Mn：14～15％，Si：7～8％，Ni：6～8％，Co：6～7％；余量为Fe。
一种细粒度金刚石锯片的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、准备胎体材料：50～55％的骨架材料，其中Fe：80～83％，Cu：15～17％，Sn：2～3％；10～20％低熔点材料，其中Cu：84～86％，Sn：14～16％和30-35％脆性材料，其中Mn：14～15％，Si：7～8％，Ni：6～8％，Co：6～7％；余量为Fe；骨架材料、低熔点材料以及脆性材料均为预合金粉末；均匀混合而成上述各种粉末，粒度均为300～400目；按上述重量比例称取以上三种预合金粉末，混合均匀，得到胎体材料；
步骤二、准备金刚石：a层将粒度为70/80～80/100体积浓度为15～25％的金刚石混合均匀；c层按粒度为50/60～60/70体积浓度8～13％的金刚石混合均匀；
步骤三、将上述混合均匀的金刚石与上述混合均匀的胎体材料各自均匀混合在一起，得到混合料，并以此混合料的重量为基数加入0.3-0.5ml/kg的成型剂，对此混合料进行充分润湿，得到带金刚石层的a、c坯料；
步骤四、将上述带金刚石层a、c坯料分别在1.5-2.0t/cm2压力下压制成型，得到压坯；
步骤六、将压坯按“a+c+a”这样的三层结构装入石墨模具，在热压烧结机中，在800-830℃温度、200-350kg/cm2压力下保温1-2min；
步骤七、模具冷却后，拆模，得到金刚石扇形刀头；
步骤八、将上述金刚石扇形刀头和65Mn材质的基体，在高频感应焊接机上焊接在一起，得到花岗石锯片。
进一步，在步骤八中，高频感应焊接机的电流900-1000A，焊接时间5-10s，焊料为铜焊料。
进一步，还包括步骤九、对焊接好的花岗石锯片经过整形、开刃和抛光，得到合格的产品。
进一步，成型剂为石蜡。
采用上述方案后，本发明具有在保持锋利度的同时切边质量好，不崩边挂角的优点。用本发明方法所制得的花岗石刀头，不但具有较好的锋利度，而且也具有较好的使用寿命。根据试验测定，其抗弯强度为850-1050MPa，硬度为95-105HRB，用桥切试验机测试，功率消耗为6-8KW，切边质量好，无崩边。
附图说明
图1是本发明扇形刀头的示意图；
图2是本发明实施例三标样锋利度示意图；
图3是本发明实施例三标样寿命示意图；
图4是本发明实施例三标样切边效果图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。本发明所揭示的是一种细粒度金刚石锯片，包括基体和扇形刀头，扇形刀头由胎体材料和金刚石混合而成。如图1所示，扇形刀头为a+c+a的三明治结构，其中，厚度比a:c:a＝1:3:1，其中，a层的金刚石采用超细粒度70/80～80/100组成，其体积浓度为15～25％，c层的金刚石采用50/60～60/70组成，其体积浓度为8～13％。a层超细粒度保证了良好的切边质量，c层粒度较a层粗又提供了较好的锋利度。同时，由于粒度细浓度低也能大幅度降低成本，这样既能保持锋利度的同时又能保持很好的切边质量，适用于高档花岗岩的切割。
实施例一
胎体材料由质量百分比为50％的骨架材料、20％的低熔点材料以及30％的脆性材料均匀混合而成。骨架材料、低熔点材料以及脆性材料均为预合金粉末；骨架材料，其各组分及其质量百分比为：Fe：80％，Cu：17％，Sn：3％；低熔点材料，其各组分及其质量百分比为：Cu：84％，Sn：16％；脆性材料，其各组分及其质量百分比为：Mn：14％，Si：8％，Ni：6％，Co：7％；余量为Fe。胎体材料的主要作用是在提高把持力的同时也能保持一定的自锐性。
以上细粒度金刚石锯片由以下方法制备，包括以下步骤：
步骤一、准备胎体材料：将骨架材料，低熔点材料和脆性材料的上述各种粉末均匀混合而成，粒度均为300～400目；按上述重量比例称取以上三种预合金粉末，混合均匀，得到胎体材料。
步骤二、准备金刚石：a层将粒度为70/80～80/100体积浓度为15～25％的金刚石混合均匀；c层按粒度为50/60～60/70体积浓度8～13％的金刚石混合均匀。
步骤三、将上述混合均匀的金刚石与上述混合均匀的胎体材料各自均匀混合在一起，得到混合料，并以此混合料的重量为基数加入0.3-0.5ml/kg的成型剂，在本实施例中，成型剂为石蜡。对此混合料进行充分润湿，得到带金刚石层的a、c坯料。
步骤四、将上述带金刚石层a、c坯料分别在1.5-2.0t/cm2压力下压制成型，得到压坯。
步骤六、将压坯按“a+c+a”这样的三层结构装入石墨模具，在热压烧结机中，在800-830℃温度、200-350kg/cm2压力下保温1-2min。
步骤七、模具冷却后，拆模，得到金刚石扇形刀头。
步骤八、将上述金刚石扇形刀头和65Mn材质的基体，在高频感应焊接机上焊接在一起，得到花岗石锯片。高频感应焊接机的电流900-1000A，焊接时间5-10s，焊料为铜焊料。
步骤九、对焊接好的花岗石锯片经过整形、开刃和抛光，得到合格的产品。
实施例二
与实施例一的不同在于：胎体材料由质量百分比为55％的骨架材料、10％的低熔点材料以及35％的脆性材料均匀混合而成。骨架材料、低熔点材料以及脆性材料均为预合金粉末；骨架材料，其各组分及其质量百分比为：Fe：83％，Cu：15％，Sn：2％；低熔点材料，其各组分及其质量百分比为：Cu：86％，Sn：14％；脆性材料，其各组分及其质量百分比为：Mn：15％，Si：7％，Ni：8％，Co：6％；余量为Fe。
实施例二与实施例一采用同种方法制备而得。
实施例三
在本实施例中，采用了实施例一中的胎体材料和方法，并根据a层和c层体积浓度取样，分别是1号样品、2号样品、3号样品、4号样品、5号样品和6号样品。其性能分析结果详见表1所示，从图2和图3可以看出，1号样品的寿命最好，但是其锋利度最差，5号和6号样品的锋利度较好，4号、5号和6号样品的寿命较好。图4可以看出，1号样品的切边质量最差。
表1：标样性能分析
标样 a层和c层体积浓度 锋利度KW 寿命m2/mm
1号样品 a:28％c:16％ 8.63 10
2号样品 a:25％c:13％ 7.11 6.33
3号样品 a:23％c:11％ 7.29 6.31
4号样品 a:20％c:9％ 6.8 4.85
5号样品 a:16％c:9％ 6.29 4.86
6号样品 a:15％c:8％ 6.29 4.85
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (4)

1.一种细粒度金刚石锯片，其特征在于：包括基体和扇形刀头，扇形刀头由胎体材料和金刚石混合而成；扇形刀头为a+c+a的三明治结构，a层的金刚石采用超细粒度70/80～80/100组成，其体积浓度为15～25％，c层的金刚石采用50/60～60/70组成，其体积浓度为8～13％；胎体材料由质量百分比为50～55％的骨架材料、10～20％的低熔点材料以及30～35％的脆性材料均匀混合而成；骨架材料、低熔点材料以及脆性材料均为预合金粉末，骨架材料，其各组分及其质量百分比为：Fe：80～83％，Cu：15～17％，Sn：2～3％；低熔点材料，其各组分及其质量百分比为：Cu：84～86％，Sn：14～16％；脆性材料，其各组分及其质量百分比为：Mn：14～15％，Si：7～8％，Ni：6～8％，Co：6～7％；余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种细粒度金刚石锯片，其特征在于：预合金粉末的粒度均为300～400目。
3.根据权利要求1所述的一种细粒度金刚石锯片，其特征在于：在扇形刀头中，a层和c层的厚度比为a:c:a＝1:3:1。
4.一种金刚石刀头胎体材料，其特征在于：其各组分及其质量百分比为：50～55％的骨架材料，其各组分及其质量百分比为：Fe：80～83％，Cu：15～17％，Sn：2～3％；10～20％的低熔点材料，其各组分及其质量百分比为：Cu：84～86％，Sn：14～16％；30～35％的脆性材料，其各组分及其质量百分比为：Mn：14～15％，Si：7～8％，Ni：6～8％，Co：6～7％；余量为Fe。
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