CN108943424B - 超薄陶瓷波纹锯片工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超薄陶瓷波纹锯片工具，属于金刚石烧结工具的技术领域。本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具，包括波纹锯片和安装在波纹锯片上的法兰，波纹锯片包括圆形钢基体，圆形钢基体的外边缘通过烧结形成圆环形金刚石刀头，金刚石刀头的厚度小于2.2mm；金刚石刀头的表面上自外向内形成有人字型凸起图案和水滴形凸起图案，人字型凸起图案的开口朝向圆形钢基体的中心，水滴形凸起图案的尖端朝向圆形钢基体的中心。本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具配备在手提切割机或专用角磨机上，可用于陶瓷、瓷砖、玻化砖、玻璃的切割和打磨修边，且能够实现干切、水切和打磨修边等多种应用，具有切割速率高、切割性能稳定的特点。

Description

超薄陶瓷波纹锯片工具

技术领域

本发明涉及金刚石烧结工具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种超薄陶瓷波纹锯片工具。

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，陶瓷等硬脆材料的加工。20世纪30年代以后，随着粉末冶金技术的逐渐成熟，粉末冶金技术开始应用于金刚石圆锯片的制备，并且将金属粉末与金刚石颗粒混合烧结成扇形锯齿，再用焊接的方法将锯齿焊接在钢基体上，这就是最早的金刚石圆锯片。随着人造金刚石技术的发展和成熟，20世纪60年代金刚石锯片率先在欧美发达国家推广应用并迅速实现产业化。70年代，日本以其相对较低的制造成本赢得竞争优势，迅速成为金刚石工具制造业的主导者之一。80年代以来，伴随着石材加工以及陶瓷工业的发展，我国的金刚石锯片产业也从起步到迅速发展壮大，涌现出了一大批金刚石圆锯片厂家，年产值已经超过百亿元的规模，并成为国际金刚石市场的主要供应国之一。

近年来，随着瓷砖、陶瓷等制造水平和装备技术的提高，为降低能耗和人力成本，生产效率越来越高，国内外用户对金刚石锯片的性能要求越来越高，在满足一定使用寿命的前提，需要保证在高效的前提，破损率和边角缺陷率需要维持在低水平，因此需要提供一种切割效率高且切割稳定性好的切割工具。

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超薄陶瓷波纹锯片工具及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具，包括波纹锯片和安装在波纹锯片上的法兰，其特征在于：所述波纹锯片包括圆形钢基体，圆形钢基体的外边缘通过烧结形成圆环形金刚石刀头，圆环形金刚石刀头的厚度小于2.2mm；圆环形金刚石刀头的表面上自外向内形成有人字型凸起图案，和与所述人字型凸起图案相连的水滴形凸起图案，所述人字型凸起图案的开口朝向圆形钢基体的中心，水滴形凸起图案的尖端朝向圆形钢基体的中心。

其中，所述圆形钢基体的厚度为1.0～1.5mm，并且所述圆形钢基体的上表面和下表面均通过电阻焊接有钢加强片。

其中，所述圆形钢基体采用65Mn钢、50Mn2Cr钢、75Cr1钢或8CrV钢。

其中，所述人字型凸起图案的高度为4～6mm，水滴形凸起图案的高度为4～6mm，人字型凸起图案和水滴形凸起图案的厚度为0.05～0.20mm。

其中，所述圆环形金刚石刀头由胎体粉末和金刚石颗粒通过混料、冷压成型和热压烧结而成；所述胎体粉末由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉，和35～40wt％的铜粉组成；所述金刚石颗粒的浓度为0.4～0.6ct/cm³。

其中，在保护气体条件下热压烧结，所述热压烧结的温度为730～760℃，压强为10～25MPa。

其中，所述EX608合金粉由35.0wt％的Cu、7.9wt％的Sn、12.1wt％的Ni、0.8wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述EX608合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。

其中，所述FAM1010合金粉由17.6wt％的Ni、2.1wt％的Co，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述FAM1010合金粉的费氏粒度为3.0～4.5μm。

其中，所述铜锡扩散合金粉由15.0wt％的Sn，和85.0wt％的Cu组成，所述铜锡扩散合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。

其中，所述磷铁粉由26.0～28.0wt％的P、0.10～1.0wt％的Si、0.10～2.0wt％的Mn、0.10～2.0wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成。

与现有技术相比，本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具具有以下有益效果：

本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具配备在手提切割机或专用角磨机上，可用于陶瓷、瓷砖、玻化砖、玻璃的切割和打磨修边；且能够实现干切、水切和打磨修边等多种应用，具有切割速率高、切割性能稳定的特点。

附图说明

图1为本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具的主视图。

图2为本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具的侧视图。

图3为陶瓷波纹锯片的主视图。

图4为图3沿着A-A方向的截面结构示意图。

图5为图4中圆圈部分所示部分的放大结构示意图。

图6为陶瓷波纹锯片的立体结构示意图。

图7为法兰的结构示意图。

图8为本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具的结构示意图。

图9为实施例1与对比例1～3的切割速度与切割距离的关系图。

图10为实施例2与对比例4～5的切割速度与切割距离的关系图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明所述的超薄陶瓷波纹锯片工具及其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、8所示，本发明涉及超薄陶瓷波纹锯片工具，包括波纹锯片10和安装在波纹锯片上的法兰20。本发明中的波纹锯片10包括圆形钢基体11，所述圆形钢基体11的外边缘通过烧结形成有圆环形金刚石刀头13。所述圆形钢基体11的中心设置有安装孔，所述安装孔用于与工作转轴(例如手工切割机的输出轴)安装，所述圆形钢基体的外围上还可加工有多个散热孔。由于圆形钢基体10的厚度仅为1.0～1.5mm左右，因而在使用时，所述圆形钢基体10的上表面和下表面通常可通过电阻焊接有钢加强片12。如图3～6所示，所述圆形钢基体11的外缘上加工有凸缘，用于加强与圆环形金刚石刀头13的连接，所述圆环形金刚石刀头的表面上自外向内形成有人字型凸起图案，和与所述人字型凸起图案相连的水滴形凸起图案，并且所述人字型凸起图案的开口朝向所述圆形钢基体的中心，所述水滴形凸起图案的尖端朝向所述圆形钢基体的中心，本发明通过设置所述人字型凸起图案合水滴形凸起图案，不仅减少了胎体粉末和金刚石颗粒的用量，而且还提高了对瓷砖、陶瓷、玻化砖等的切割效率，并且通过人字型凸起图案的开口方向且与水滴形凸起图案相配合，能够保证对瓷砖、陶瓷、玻化砖等的切割稳定性。图7示出了与波纹锯片10相匹配的法兰20的结构示意图。

在本发明中，所述圆形钢基体的尺寸(直径)可以根据实际需要进行设计并不受限制，例如通常的可以为100～500mm，常见的规格例如可以为105、110、115、125、150、180、200、230、250、300、350、400、450、500等。作为优先地，所述圆环形金刚石刀头的厚度为1.5～2.0mm，并且所述圆环形金刚石刀头的高度为8～12mm，并且所述人字型凸起图案的高度为4～6mm，所述水滴形凸起图案的高度为4～6mm，并且所述人字型凸起图案和水滴形凸起图案的厚度为0.05～0.20mm。

本发明中的圆环形金刚石刀头由胎体粉末和金刚石颗粒通过混料、冷压成型和热压烧结而成；所述胎体粉末由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉，和35～40wt％的铜粉组成；所述金刚石颗粒的浓度为0.4～0.6ct/cm³，对于瓷砖、陶瓷、玻化砖以及玻璃等的切割而言，优选采用粒度60/70和/或70/80的金刚石颗粒。所述EX608合金粉由35.0wt％的Cu、7.9wt％的Sn、12.1wt％的Ni、0.8wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述EX608合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。所述FAM1010合金粉由17.6wt％的Ni、2.1wt％的Co，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述FAM1010合金粉的费氏粒度为3.0～4.5μm。所述铜锡扩散合金粉由15.0wt％的Sn，和85.0wt％的Cu组成，所述铜锡扩散合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm。所述磷铁粉由26.0～28.0wt％的P、0.10～1.0wt％的Si、0.10～2.0wt％的Mn、0.10～2.0wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成。其余所述的锡粉、镍粉、钴粉和铜粉可采用市售的常规粉末，例如锡粉可以采用平均粒径为10～15μm的雾化锡粉、平均粒径为8～15μm的羰基镍粉、平均粒径为10～25μm的还原钴粉、平均粒径为10～30μm的雾化铜粉。本发明的胎体粉末中Co含量较少，通过采用EX608合金粉、FAM1010合金粉、铜锡扩散合金粉、磷铁粉与常规的锡粉、镍粉、钴粉和铜粉的混合使用，保证了热压烧结胎体与金刚石颗粒之间良好的把持力，而且胎体硬度适中，具有与瓷砖、陶瓷、玻化砖以及玻璃等的高速切割和磨边操作等相匹配的胎体磨损性能，能够保证出刃且锋利度好，能够保证在金刚石颗粒的自锐性，并且操作稳定性好，保证了良好的使用性能。

本发明的超薄陶瓷波纹锯片工具的制备工艺通常包括以下工艺流程：金刚石的配料-装粉冷压-热压烧结-冲孔碰焊-回火整平-擦片铰孔-喷漆-开刃-组装法兰。具体来说包括以下工艺步骤：

1)金刚石和金属结合剂的配料：准备胎体粉末和金刚石颗粒，金刚石浓度为0.4-0.6ct/cm³，金刚石粒度为60/70和70/80(例如各占50％)，预混制成成型料，采用三维混料机，混料均匀得到成型料。

2)冷压：调整好工装模具，放圆形钢基体及成型料，组装到冷压成型钢模中加压成型得到切磨片毛坯，钢基体是所述圆形钢基体例如可以选择65Mn。所述圆环形金刚石刀头的表面上自外向内形成有人字型凸起图案，和与所述人字型凸起图案相连的水滴形凸起图案，并且所述人字型凸起图案的开口朝向所述圆形钢基体的中心，所述水滴形凸起图案的尖端朝向所述圆形钢基体的中心。

3)热压烧结：将冷压的切磨片毛坯，组装在热压钢模中，在保护气体的环境中进行加压烧结得到波纹锯片。

4)冲孔碰焊：将热压烧结后的波纹锯片中心孔，冲成所要求的标准孔，然后在碰焊机的夹具上，以中心孔定位，先放一片钢加强片，再放一片热压好的波纹锯片，最后再放一片钢加强片，开动机器，进行焊接。

5)回火整平：将上述组装的波纹锯片与石墨芯板交替组装导烧结炉中，在还原性气氛保护的环境中，进行回火处理(温度为500～600℃，保温2.5小时)。

6)擦片冲孔、喷漆、开刃：进行去氧化皮，冲法兰孔，按工艺要求加工成所需尺寸，然后进行喷漆、开刃。

7)组装法兰：将先按图纸要求车加工的金属法兰，按要求组装在碰焊过的超薄波纹片上。

以下实施例和对比例制备的超薄型陶瓷波纹锯片的圆形钢基体直径为300mm，厚度为1.2mm，圆环形金刚石刀头的高度为10mm，厚度为1.8mm。

实施例1

将胎体粉末和金刚石颗粒按照配比加入三维混料机中混料120分钟预混制成成型料，金刚石颗粒的浓度为0.5ct/cm³，粒度为60/70以及70/80的各占50wt％。胎体粉末含有1.4kg的EX608合金粉、1.0kg的FAM1010合金粉、1.6kg的铜锡扩散合金粉、1.0kg的锡粉、0.42kg的磷铁粉、0.51kg的镍粉、0.42kg的钴粉，和3.65kg的铜粉。调整好工装模具，放圆形钢基体及上述成型料，组装到带有图案的冷压成型钢模中加压成型得到切磨片毛坯，钢基体选择65Mn。圆环形金刚石刀头的表面上自外向内形成有人字型凸起图案，和与所述人字型凸起图案相连的水滴形凸起图案，人字型凸起图案的开口朝向所述圆形钢基体的中心，水滴形凸起图案的尖端朝向圆形钢基体的中心，人字型凸起图案和水滴形凸起图案的高度均为5mm，人字型凸起图案和水滴形凸起图案的厚度为0.10mm。将上述冷压的切磨片毛坯，组装在热压钢模中，在N₂气氛中进行加压烧结，烧结温度为750℃，压强为20MPa。将热压烧结后的波纹锯片中心孔，冲成所要求的标准孔，然后在碰焊机的夹具上，以中心孔定位，先放一片钢加强片，再放一片热压好的波纹锯片，最后再放一片钢加强片，开动机器，进行焊接。将上述组装的波纹锯片与石墨芯板交替组装烧结炉中，在氢气保护气氛中烧结温度600℃，保温2.5小时，进行回火整平。随后进行去氧化皮，冲法兰孔喷漆、开刃，将先按图纸要求车加工的金属法兰，按要求组装在碰焊过的超薄波纹片上。

实施例2

将胎体粉末和金刚石颗粒按照配比加入三维混料机中混料120分钟预混制成成型料，金刚石颗粒的浓度为0.5ct/cm³，粒度为60/70以及70/80的各占50wt％。胎体粉末含有1.6kg的EX608合金粉、1.0kg的FAM1010合金粉、1.5kg的铜锡扩散合金粉、0.9kg的锡粉、0.45kg的磷铁粉、0.43kg的镍粉、0.42kg的钴粉，和3.70kg的铜粉。调整好工装模具，放圆形钢基体及上述成型料，组装到带有图案的冷压成型钢模中加压成型得到切磨片毛坯，钢基体选择65Mn。圆环形金刚石刀头的表面上自外向内形成有人字型凸起图案，和与所述人字型凸起图案相连的水滴形凸起图案，人字型凸起图案的开口朝向所述圆形钢基体的中心，水滴形凸起图案的尖端朝向圆形钢基体的中心，人字型凸起图案和水滴形凸起图案的高度均为5mm，人字型凸起图案和水滴形凸起图案的厚度为0.10mm。将上述冷压的切磨片毛坯，组装在热压钢模中，在N2气氛中进行加压烧结，烧结温度为750℃，压强为20MPa。将热压烧结后的波纹锯片中心孔，冲成所要求的标准孔，然后在碰焊机的夹具上，以中心孔定位，先放一片钢加强片，再放一片热压好的波纹锯片，最后再放一片钢加强片，开动机器，进行焊接。将上述组装的波纹锯片与石墨芯板交替组装烧结炉中，在氢气保护气氛中烧结温度600℃，保温2.5小时，进行回火整平。随后进行去氧化皮，冲法兰孔喷漆、开刃，将先按图纸要求车加工的金属法兰，按要求组装在碰焊过的超薄波纹片上。

对比例1

与实施例1的不同之处在于：圆环形金刚石刀头的两个表面上没有图案。

对比例2

与实施例1的不同之处在于：圆环形金刚石刀头的两个表面上形成人字型凸起图案，图案的宽度为10mm，厚度为0.10mm；人字型图案的开口朝向圆形钢基板的中心。

对比例3

与实施例1的不同之处在于：圆环形金刚石刀头的两个表面上开设有多个斜槽，斜槽的宽度为0.2mm，深度为0.10mm，并且斜槽与圆形钢基体的直径方向成角度设置。

对比例4

与实施例2的不同之处在于：胎体粉末含有1.6kg的EX608合金粉、1.0kg的FAM1010合金粉、1.5kg的铜锡扩散合金粉、0.9kg的锡粉、0.43kg的镍粉、0.42kg的钴粉和4.15kg的铜粉。

对比例5

与实施例2的不同之处在于：胎体粉末含有2.6kg的EX608合金粉、1.5kg的铜锡扩散合金粉、0.9kg的锡粉、0.45kg的磷铁粉、0.43kg的镍粉、0.42kg的钴粉，和3.70kg的铜粉。

利用实施例1～2以及对比例1～5制备的金刚石锯片进行切割实验。利用手提切割机采用恒定的功率对渗花地瓷砖进行切割实验(切深为50mm)。图9示出了实施例1以及比较例1-3的锯片切割速度随切割距离的波动图。图10示出了实施例2以及比较例4-5的锯片切割速度随切割距离的波动图。

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，但本发明的范围并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的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 (2)

1.一种超薄陶瓷波纹锯片工具，包括波纹锯片和安装在波纹锯片上的法兰，其特征在于：所述波纹锯片包括圆形钢基体，圆形钢基体的外边缘通过烧结形成圆环形金刚石刀头，圆环形金刚石刀头的厚度小于2.2mm；圆环形金刚石刀头的表面上自外向内形成有人字型凸起图案，和与所述人字型凸起图案相连的水滴形凸起图案，所述人字型凸起图案的开口朝向圆形钢基体的中心，水滴形凸起图案的尖端朝向圆形钢基体的中心；所述人字型凸起图案的高度为4～6mm，水滴形凸起图案的高度为4～6mm，人字型凸起图案和水滴形凸起图案的厚度为0.05～0.20mm；所述圆环形金刚石刀头由胎体粉末和金刚石颗粒通过混料、冷压成型和热压烧结而成，所述热压烧结的温度为730～760℃，压强为10～25MPa；所述胎体粉末由14～16wt％的EX608合金粉、8～12wt％的FAM1010合金粉、15～18wt％的铜锡扩散合金粉、9～12wt％的锡粉、3～5wt％的磷铁粉、4～6wt％的镍粉、4～6wt％的钴粉和35～40wt％的铜粉组成；所述金刚石颗粒的浓度为0.4～0.6ct/cm³；所述圆形钢基体的厚度为1.0～1.5mm，并且所述圆形钢基体的上表面和下表面均通过电阻焊接有钢加强片；

所述EX608合金粉由35.0wt％的Cu、7.9wt％的Sn、12.1wt％的Ni、0.8wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述EX608合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm；

所述FAM1010合金粉由17.6wt％的Ni、2.1wt％的Co，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成，所述FAM1010合金粉的费氏粒度为3.0～4.5μm；

所述铜锡扩散合金粉由15.0wt％的Sn，和85.0wt％的Cu组成，所述铜锡扩散合金粉的费氏粒度为6.0～8.0μm；

所述磷铁粉由26.0～28.0wt％的P、0.10～1.0wt％的Si、0.10～2.0wt％的Mn、0.10～2.0wt％的Ti，和余量的Fe以及不可避免的杂质组成。

2.根据权利要求1所述的超薄陶瓷波纹锯片工具，其特征在于：所述圆形钢基体采用65Mn钢、50Mn2Cr钢、75Cr1钢或8CrV钢。

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