CN108858808B - 组合式金刚石开槽锯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组合式金刚石开槽锯片的制备方法，属于金刚石切削刀具的技术领域。本发明的组合式金刚石开槽锯片的制备方法，包括以下步骤：(1)准备金属法兰；(2)准备两个相同的金刚石薄锯片；(3)在所述金属法兰的两侧各固定一个所述金刚石薄锯片。本发明的制备方法得到的组合式金刚石开槽锯片通过在金属法兰两侧组装金刚石锯片减少了锯片切割阻力，显著降低了功耗，并且减少了切割热量而同时又显著增强了散热效果，从而及其显著的提高了在高速切割状态下的切割稳定性，解决了终端用户在混凝土、砖块墙体上开槽难度大，工作强度高，人工成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石切削刀具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于工程建设用的高效金刚石开槽锯片，本发明的高效金刚石开槽锯片尤其适用于水泥、混凝土、砖块墙体等各种位置的开槽布线、布管以及开槽疏导水路的作业。
背景技术
金刚石开槽片是一种“加厚版”的金刚石切割工具，广泛应用于市政建设、道路改造、机场跑道建设、混凝土路面等建筑施工，特别是适合于开槽切割沥青缝和硬砖墙面等专业切割作业。现有技术中的金刚石开槽片，功能比较单一，为了提高开槽速度和效率，中国实用新型专利CN201644936U公开了一种开槽锯片，包括呈圆盘形的锯片本体，锯片本体中心设有安装孔，锯片本体外缘设有若干等分切刃，相邻切刃之间经径向槽隔开，相邻切刃在锯片本体的厚度方向上错位设置，然而这种在厚度方向上错位设置的切刃增加了切割阻力，导致切割操作时产生大量的热量，不仅导致切割效率较低，同时由于集中的热量的难以及时散出，同时也导致切割稳定性较差，而且这种锯片的焊接工艺非常复杂和困难，难以推广使用。随着国内市场的人工成本的大幅提高，高效作业的利器工具成了研发的必然趋势。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种组合式金刚石开槽锯片的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种组合式金刚石开槽锯片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)准备金属法兰；
(2)准备两个相同的金刚石薄锯片；
(3)在所述金属法兰的两侧各固定一个所述金刚石薄锯片。
其中，所述金属法兰包括圆盘形的金属基体，金属基体的中心位置设置有中心轴孔，在所述中心轴孔的外围设置有圆环形凸台；金刚石薄锯片套设在所述圆环形凸台上并且通过铆钉将所述金刚石薄锯片与所述金属法兰铆接固定。
其中，所述金刚石薄锯片由圆盘形钢基体和焊接在圆盘形钢基体的外边缘上的多个金刚石刀头组成。
其中，所述两侧的金刚石薄锯片的金刚石刀头相互错开。
其中，所述两侧设置的金刚石薄锯片的圆盘形钢基体之间的一部分通过金属法兰间隔，另一部分通过空气间隔。
其中，所述两侧固定的金刚石薄锯片的圆盘形钢基体之间的距离为一固定值，并且该固定值为2.0～5.0mm。
其中，所述两侧固定的金刚石薄锯片的金刚石刀头之间的距离为一固定值，并且该固定值为1.5～3.5mm。
其中，所述金刚石刀头由金属胎体和金刚石颗粒通过热压烧结而成，所述金刚石颗粒的含量为所述金属胎体重量的0.8-2.7wt％。
其中，热压烧结的温度为750～830℃，压力为200～350kg/cm2。
其中，所述金属胎体由24-36wt％的Cu、24-35wt％的Fe、3-11wt％的Ni、3-12wt％的Co、2-10wt％的Sn，0.3-1.3wt％的液体石蜡，和20-32wt％的FeNi合金组成。
与最接近的现有技术相比，本发明所述的组合式金刚石开槽锯片的制备方法具有以下有益效果：
本发明的制备方法得到的组合式金刚石开槽锯片通过在金属法兰两侧组装金刚石锯片减少了锯片切割阻力，显著降低了功耗，并且减少了切割热量而同时又显著增强了散热效果，从而及其显著的提高了在高速切割状态下的切割稳定性，解决了终端用户在混凝土、砖块墙体上开槽难度大，工作强度高，人工成本高的问题。
附图说明
图1为本发明的组合式金刚石开槽锯片的制备方法的平面透视图。
图2为本发明的组合式金刚石开槽锯片的制备方法的截面结构示意图。
图3为金刚石开槽锯片中的金刚石锯片的平面示意图。
图4为金刚石开槽锯片中的金属法兰的平面示意图。
图5为金刚石开槽锯片中的金属法兰的截面结构示意图。
图6为对比例1的金刚石开槽锯片的截面结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的组合式金刚石开槽锯片的制备方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1-2所示，本发明制备的组合式金刚石开槽锯片包括金属法兰10，金属法兰10的两侧各设置有一个金刚石薄锯片20，并且两侧设置的金刚石薄锯片相同，作为非限定性地，所述金属法兰由铝、铝合金、铜或铜合金等导热性良好的金属制成。如图3所示，金刚石薄锯片20由圆盘形钢基体21和焊接在圆盘形钢基体21的外边缘上的多个金刚石刀头22组成，相邻的金刚石刀头22之间设置有延伸至圆盘形钢基体21的排屑槽23。所述两侧设置的金刚石薄锯片的金刚石刀头22相互错开，如图1所示的两片金刚石锯片之间错开半个金刚石刀头22的距离。进一步地，如图3所示，圆盘形钢基体21的中心位置设置有中心安装孔24，圆盘形钢基体21的外围设置有安装孔25。如图4-5所示，金属法兰10包括圆盘形的金属基体11，所述金属基体11的中心位置设置有中心轴孔13，在中心轴孔13的外围设置有圆环形凸台12，并且金属基体11的外围还设置有安装孔14。圆盘形钢基体21的中心安装孔24套设在圆环形凸台12上，并通过穿过圆盘形钢基体21的安装孔25和金属法兰10上的金属基体11的安装孔14的铆钉固定。在本发明中，所述两侧设置的金刚石薄锯片的圆盘形钢基体之间的一部分通过金属法兰间隔，另一部分通过空气间隔，如此即保证了切割操作时结构的稳定性，而且显著增强了开槽锯片的散热性，能够有效保证在高速切割条件下的切割稳定性。两侧设置的金刚石薄锯片的圆盘形钢基体之间的距离为一固定值，并且该固定值为2.0～5.0mm，优选为2.0～3.5mm。两侧设置的金刚石薄锯片的金刚石刀头之间的距离为一固定值，并且该固定值为1.5～3.5mm，优选为1.8～3.2mm。
在本发明中，金刚石刀头由金属胎体和金刚石颗粒通过热压烧结而成，对于水泥、混凝土、砖块墙体等切割对象而言，金属胎体由24-36wt％的Cu、24-35wt％的Fe、3-11wt％的Ni、3-12wt％的Co、2-10wt％的Sn，0.3-1.3wt％的液体石蜡，和20-32wt％的FeNi合金组成。金刚石颗粒的含量为所述金属胎体重量的0.8-2.7wt％；热压烧结的温度为750～830℃，压力为200～350kg/cm2。在本发明的开槽锯片中，由于减少了切割产生的热量，并且显著改进了散热效果，因而金刚石刀头采用的金属胎体与现有技术中的金属胎体有所不同，并能产生更好的切割效果，具体来说本发明通过在Cu、Fe、Ni、Sn的合金粉末体系中加入适量的Co和FeNi合金，相比于现有技术中通常使用的FeCuSnNi预合金粉、CuSn预合金粉进一步提高了切割速度和切割稳定性。在本发明中，所述FeNi合金采用工业上常用的共沉淀-热分解FeNi合金粉，所述FeNi合金粉中Fe的含量为40～60wt％，Ni的含量为40～60wt％，在以下实施例以及对比例中采用FeNi合金粉中，Fe的含量为44wt％，Ni的含量为56wt％，并且所述FeNi合金粉的费氏粒径为8.0～9.0μm。
本发明所述的组合式金刚石开槽锯片的制备方法的制备工艺如下：
1.圆盘形钢基体和金属法兰加工
根据图纸要求，选取相应图纸要求材料，对钢板进行激光切割，热处理，磨床加工制成圆盘形钢基体；对金属法兰选取相应材料(铝、铝合金、铜或铜合金等)进行车加工、打磨和抛光制成金属法兰。
2.金刚石刀头热压烧结成型
根据使用要求，按照配比将铜、铁、镍、钴、锡、铁镍合金、液体石蜡和金刚石，混匀后通过冷压成型，热压烧结，砂轮砂带打磨制备金刚石刀头，其热压烧结温度为750～830℃，压力200～350kg/cm2，保温时间2～4分钟。
3.高频焊接
将金刚石刀头与银焊片一起放在按图纸要求相应的基体位置上，调整好焊接位置加热融化银焊片，使刀头和基体焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测。
4.打磨、喷漆、检验
将焊接后的金刚石锯片先用高温热水浸泡，清洗焊接表面焊剂，并用喷砂机去除焊接造成的基体表面氧化皮，然后用砂轮开刃机将锯片刀头表面氧化层磨掉，使金刚石刚暴露出来即可并将基体用80目砂带打磨光亮。
5.锯片组合
将2片金刚石锯片中间用金属法兰连接，同时用铆钉固定法兰和锯片。
6.然后进行表面喷一层清漆，烘干，以防止表面生锈，喷漆合格后印刷包装入库。
本发明的组合式金刚石开槽锯片的制备方法具有以下优点：
1.通过对锯片空间组合的优化设计，将2片薄的锯片采用铝法兰联结隔开，与传统整体同等宽度刀头的开槽片(包括相邻切刃在锯片本体的厚度方向上错位设置的开槽片)相比，本发明有效的减少了锯片与切割材料的接触面积，继而减少了锯片切割阻力，对锯片电机的损耗也降低了，通过切割电流的测试发现组合式金刚石开槽锯片的制备方法比传统整体同厚度刀头开槽片切割电流更小，消耗电能更低。
2.组合式金刚石开槽锯片的制备方法通过高温高压烧结成型和特殊的空间结构组合，使得将传统开槽锯片更大的切割接触面减少至原有的1/2，刀头与材料之间的摩擦面积更小，瞬间产生的热量传递给刀头的热量更少，这样刀头不会因过高热量而造成烧伤或无法切割使用，因为该组合式金刚石开槽锯片的制备方法可长时间在高速切割状态下保持稳定的切割性能。
3.组合式金刚石开槽锯片的制备方法由于2片薄的锯片之间应用了铝法兰隔开，中间的空隙可以很好的形成空气对流，加速气体流通，快速散去传递到锯片刀头的摩擦热量，切割材料的摩擦热瞬间产生的热量传递给刀头的热量更少减少了切割阻力的同时，2片之间的间隙有效的提供了排除切割碎屑和散热的作用，与传统整体同宽度刀头相比排屑散热更好。
4.组合式金刚石开槽锯片的制备方法由于2片薄的锯片之间应用了铝法兰隔开，相比传统整体刀头同宽度刀头开槽片，重量更轻，使用更便捷。
实施例1
准备直径为95mm、厚度为1.0mm的65Mn圆盘形钢基体。准备直径为65mm、厚度为3.2mm的铝合金法兰(其中环形圆台的高度为5.2mm)。制备的金刚石刀头的高度为10mm，厚度为1.2mm，每片圆盘形钢基体上设置9个金刚石刀头。金刚石刀头的制备方法如下：取铜粉2.8kg，铁2.8kg，镍0.8kg，钴0.7kg，锡0.8kg，铁镍合金2.05kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.05kg，金刚石0.24kg，继续混料4小时后将粉料灌入模具中冷压成型，热压烧结，热压烧结温度为780℃，压力为250kg/cm2，保温时间3分钟。砂轮砂带打磨刀头焊接面，将刀头与银焊片一起放在按图纸要求相应的基体位置上，调整好焊接位置加热融化银焊片，使刀头和基体焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，将焊接后锯片用高温热水浸泡，清洗焊接表面焊剂，并用喷砂机去除焊接造成的基体表面氧化皮，然后用砂轮开刃机将锯片刀头表面氧化层磨掉，使金刚石刚暴露出来即可并将基体用80目砂带打磨光亮，将2片薄的锯片中间用铝法兰连接，同时用铆钉固定法兰和锯片，然后进行表面喷一层清漆，烘干，以防止表面生锈，喷漆合格后印刷包装入库。
实施例2
准备直径为95mm、厚度为1.0mm的65Mn圆盘形钢基体。准备直径为65mm、厚度为3.2mm的铝合金法兰(其中环形圆台的高度为5.2mm)。制备的金刚石刀头的高度为10mm，厚度为1.2mm，每片圆盘形钢基体上设置9个金刚石刀头。金刚石刀头的制备方法如下：取铜粉2.7kg，铁3.0kg，镍0.6kg，钴0.9kg，锡0.4kg铁镍合金2.33kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.07kg，金刚石0.19kg，继续混料4小时后将粉料灌入模具中冷压成型，热压烧结，热压烧结温度为780℃，压力为250kg/cm2，保温时间3分钟。砂轮砂带打磨刀头焊接面，将刀头与银焊片一起放在按图纸要求相应的基体位置上，调整好焊接位置加热融化银焊片，使刀头和基体焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，将焊接后锯片用高温热水浸泡，清洗焊接表面焊剂，并用喷砂机去除焊接造成的基体表面氧化皮，然后用砂轮开刃机将锯片刀头表面氧化层磨掉，使金刚石刚暴露出来即可并将基体用80目砂带打磨光亮，将2片薄的锯片中间用铝法兰连接，同时用铆钉固定法兰和锯片，然后进行表面喷一层清漆，烘干，以防止表面生锈，喷漆合格后印刷包装入库。
实施例3
准备直径为95mm、厚度为1.0mm的65Mn圆盘形钢基体。准备直径为65mm、厚度为3.2mm的铝合金法兰(其中环形圆台的高度为5.2mm)。制备的金刚石刀头的高度为10mm，厚度为1.2mm，每片圆盘形钢基体上设置9个金刚石刀头。金刚石刀头的制备方法如下：取铜粉2.9kg，铁3.1kg，镍0.5kg，钴0.5kg，锡0.4kg，铁镍合金2.52kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.08kg，金刚石0.16kg，继续混料4小时后将粉料灌入模具中冷压成型，热压烧结，热压烧结温度为780℃，压力为250kg/cm2，保温时间3分钟。砂轮砂带打磨刀头焊接面，将刀头与银焊片一起放在按图纸要求相应的基体位置上，调整好焊接位置加热融化银焊片，使刀头和基体焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，将焊接后锯片用高温热水浸泡，清洗焊接表面焊剂，并用喷砂机去除焊接造成的基体表面氧化皮，然后用砂轮开刃机将锯片刀头表面氧化层磨掉，使金刚石刚暴露出来即可并将基体用80目砂带打磨光亮，将2片薄的锯片中间用铝法兰连接，同时用铆钉固定法兰和锯片，然后进行表面喷一层清漆，烘干，以防止表面生锈，喷漆合格后印刷包装入库。
对比例1
制备如图6所示的金刚石开槽锯片。准备直径为95mm、厚度为5.2mm的65Mn圆盘形钢基体。制备的金刚石刀头的高度为10mm，厚度为1.2mm，每片圆盘形钢基体上设置18个金刚石刀头，其中在圆盘形钢基体厚度方向的两侧各设置9个金刚石刀头。金刚石刀头的制备方法如下：取铜粉2.8kg，铁2.8kg，镍0.8kg，钴0.7kg，锡0.8kg，铁镍合金2.05kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.05kg，金刚石0.24kg，继续混料4小时后将粉料灌入模具中冷压成型，热压烧结，热压烧结温度为780℃，压力为250kg/cm2，保温时间3分钟。砂轮砂带打磨刀头焊接面，将刀头与银焊片一起放在按图纸要求相应的基体位置上，调整好焊接位置加热融化银焊片，使刀头和基体焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，将焊接后锯片用高温热水浸泡，清洗焊接表面焊剂，并用喷砂机去除焊接造成的基体表面氧化皮，然后用砂轮开刃机将锯片刀头表面氧化层磨掉，使金刚石刚暴露出来即可并将基体用80目砂带打磨光亮，然后进行表面喷一层清漆，烘干，以防止表面生锈，喷漆合格后印刷包装入库。
对比例2
准备直径为95mm、厚度为1.0mm的65Mn圆盘形钢基体。准备直径为65mm、厚度为3.2mm的铝合金法兰(其中环形圆台的高度为5.2mm)。制备的金刚石刀头的高度为10mm，厚度为1.2mm，每片圆盘形钢基体上设置9个金刚石刀头。金刚石刀头的制备方法如下：取铜粉2.7kg，铁3.0kg，镍0.6kg，钴0.9kg，锡0.4kg，Fe44Cu36Sn8Ni12预合金粉2.33kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.07kg，金刚石0.19kg，继续混料4小时后将粉料灌入模具中冷压成型，热压烧结，热压烧结温度为780℃，压力为250kg/cm2，保温时间3分钟。砂轮砂带打磨刀头焊接面，将刀头与银焊片一起放在按图纸要求相应的基体位置上，调整好焊接位置加热融化银焊片，使刀头和基体焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，将焊接后锯片用高温热水浸泡，清洗焊接表面焊剂，并用喷砂机去除焊接造成的基体表面氧化皮，然后用砂轮开刃机将锯片刀头表面氧化层磨掉，使金刚石刚暴露出来即可并将基体用80目砂带打磨光亮，将2片薄的锯片中间用铝法兰连接，同时用铆钉固定法兰和锯片，然后进行表面喷一层清漆，烘干，以防止表面生锈，喷漆合格后印刷包装入库。
对比例3
准备直径为95mm、厚度为1.0mm的65Mn圆盘形钢基体。准备直径为65mm、厚度为3.2mm的铝合金法兰(其中环形圆台的高度为5.2mm)。制备的金刚石刀头的高度为10mm，厚度为1.2mm，每片圆盘形钢基体上设置9个金刚石刀头。金刚石刀头的制备方法如下：取铜粉2.9kg，铁3.1kg，镍0.5kg，钴0.5kg，锡0.4kg，CuSn15预合金粉2.52kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.08kg，金刚石0.16kg，继续混料4小时后将粉料灌入模具中冷压成型，热压烧结，热压烧结温度为780℃，压力为250kg/cm2，保温时间3分钟。砂轮砂带打磨刀头焊接面，将刀头与银焊片一起放在按图纸要求相应的基体位置上，调整好焊接位置加热融化银焊片，使刀头和基体焊接在一起，然后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行焊接强度检测，将焊接后锯片用高温热水浸泡，清洗焊接表面焊剂，并用喷砂机去除焊接造成的基体表面氧化皮，然后用砂轮开刃机将锯片刀头表面氧化层磨掉，使金刚石刚暴露出来即可并将基体用80目砂带打磨光亮，将2片薄的锯片中间用铝法兰连接，同时用铆钉固定法兰和锯片，然后表面喷一层清漆，烘干，喷漆合格后印刷包装入库。
采用实施例1以及对比例1制备的开槽锯片进行切割实验，采用切割机采用恒定速率(1.0m/min)对水泥路面(耐压强度为360kgf/cm2)进行切割(切深为5cm)，进行切割长度为100m的切割实验。在实施例1中切割机的切割电流在12～16A之间波动，平均切割电流为13.2A，在高速切割条件下表现出了优异的切割稳定性。在对比例1中切割机的切割电流由10A波动上升至32A，平均切割电流为23.1A，采用对比例1的开槽锯片在初始阶段所需施加的切割电流较小，但随着切割距离的增加，切割电流也波动升高，反映了切割阻力的增大，由于切割性能波动大，也使得切割的稳定性较差。
采用实施例1～3以及对比例2～3制备的开槽锯片进行切割实验，采用切割机(功率为5.0kW)对水泥路面(耐压强度为360kgf/cm2)进行切割(切深为5cm)，进行切割长度为200m的切割实验，切割实验结果如表1所示。
表1
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种组合式金刚石开槽锯片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)准备金属法兰；
(2)准备两个相同的金刚石薄锯片；
(3)在所述金属法兰的两侧各固定一个所述金刚石薄锯片；
其中，所述金属法兰包括圆盘形的金属基体，金属基体的中心位置设置有中心轴孔，在所述中心轴孔的外围设置有圆环形凸台；所述金刚石薄锯片套设在所述圆环形凸台上并且通过铆钉将所述金刚石薄锯片与所述金属法兰铆接固定；所述金刚石薄锯片由圆盘形钢基体和焊接在圆盘形钢基体的外边缘上的多个金刚石刀头组成；所述两侧设置的金刚石薄锯片的圆盘形钢基体之间的一部分通过金属法兰间隔，另一部分通过空气间隔；所述两侧固定的金刚石薄锯片的圆盘形钢基体之间的距离为一固定值，并且该固定值为2.0～5.0mm；所述两侧固定的金刚石薄锯片的金刚石刀头之间的距离为一固定值，并且该固定值为1.5～3.5mm；所述金刚石刀头由金属胎体和金刚石颗粒通过热压烧结而成，热压烧结的温度为750～830℃，压力为200～350kg/cm2；所述金属胎体由24-36wt％的Cu、24-35wt％的Fe、3-11wt％的Ni、3-12wt％的Co、2-10wt％的Sn，0.3-1.3wt％的液体石蜡，和20-32wt％的FeNi合金组成；所述FeNi合金采用工业上常用的共沉淀-热分解FeNi合金粉，其中，FeNi合金粉中Fe的含量为40-60wt％，Ni的含量为40-60wt％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述两侧的金刚石薄锯片的金刚石刀头相互错开。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金刚石刀头由金属胎体和金刚石颗粒通过热压烧结而成，所述金刚石颗粒的含量为所述金属胎体重量的0.8-2.7wt％。
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