CN109648715A - 一种自润滑金刚石圆锯片 - Google Patents

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苏宏华
邓森
徐宝德
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    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
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Abstract

本发明属于石材、陶瓷等的加工工具领域，特别是一种自润滑金刚石圆锯片。圆锯片包括锯片基体、钎焊有金刚石颗粒的金刚石钎焊基体、自润滑填料；锯片基体边缘加工呈等间距的凹槽，金刚石钎焊基体部分插入锯片基体的凹槽中并固定，金刚石钎焊基体部分外露与锯片基体表面，在外露的金刚石钎焊基体之间填入自润滑填料，使得圆锯片外周面平滑、完整。本申请将单层钎焊金刚石技术，磨粒有序排布技术以及固体润滑技术应用于金刚石锯片的制作过程中，不仅可以实现对磨粒的牢固把持，而且可以提高磨粒的使用效率，同时可以避免金刚石在高温下产生石墨化，可以有效解决金刚石锯片在使用过程中存在的诸多问题，从而提升金刚石锯片的使用性能。

Description

一种自润滑金刚石圆锯片
技术领域
本发明属于石材、陶瓷等的加工工具领域，特别是一种自润滑金刚石圆锯片。
背景技术
石材加工是消耗金刚石最多的一个行业，约占总量的70％-80％。金刚石圆锯片作为常用的石材加工工具主要包括两种：电镀型锯片和多层刀头焊接锯片。其共同缺点在于金刚石颗粒只是被机械镶嵌在基体上，且呈无序排布，机械镶嵌力对磨粒的把持作用力小，在冲击力的作用下磨粒容易脱落；而磨粒的无序排布将导致磨粒或由于冗余而浪费，抑或是因为过载而破碎。此外，由于加工产生的大量热量将导致加工区域温度上升，而金刚石在高温下容易发生石墨化。以上这些都将大大降低磨粒的使用效率，增加磨粒的消耗量。
为解决上述问题，人们相继提出了多种方法。如采用在胎体材料中加入活性元素Ti、Cr、W等来焊接金刚石，使金刚石与胎体实现化学冶金结合，从而大大提高胎体对金刚石的把持力。采用磨粒的有序排布技术使单颗金刚石在加工过程中受力均匀，从而提高金刚石的使用效率，降低使用量。采用使用冷却液来降低加工区域的温度，防止金刚石的石墨化。以上方法虽然产生了一定效果，但由于锯片的结构并未改变，因此，并不能从根本上解决金刚石锯片所具有的问题。
近年来，高温钎焊金刚石工具取得迅速发展，所制作的单层钎焊金刚石工具，结合层厚度只需维持在磨粒高度的20％～30％的低水平就足以在高速高效加工中实现对磨粒的牢固把持。因此，单层高温钎焊金刚石工具可以说从根本上解决了磨粒与结合剂的结合强度问题。
自润滑技术是指材料本身具有减摩、抗磨和润滑功能，已开始应用于机械加工领域。应用自润滑技术制成的刀具可以在无外加润滑剂或润滑液的条件下实现自润滑切削加工，显著改善切削过程的摩擦润滑状态，从而降低加工区域的温度。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种自润滑金刚石圆锯片。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种自润滑金刚石圆锯片，所述圆锯片包括锯片基体、钎焊有金刚石颗粒的金刚石钎焊基体、自润滑填料；
锯片基体边缘加工呈等间距的凹槽，金刚石钎焊基体部分插入锯片基体的凹槽中并固定，金刚石钎焊基体部分外露与锯片基体表面，在外露的金刚石钎焊基体之间填入自润滑填料，使得圆锯片外周面平滑、完整。
进一步的，所述金刚石钎焊基体上有序的排布多个金刚石颗粒。
进一步的，所述金刚石为人造金刚石，其粒径为30～170目，钎焊金刚石用钎料合金包括Ag-Cu-Ti，Cu-Sn-Ti或Ni-Cr。
进一步的，所述金刚石钎焊基体通过激光焊接在锯片基体上。
进一步的，所述圆锯片的工作层高3～10mm，宽1～4mm；相邻两片金刚石钎焊基体之间的间距为5～20mm，金刚石钎焊基体的厚度为0.5～2mm。
进一步的，所述自润滑填料是由树脂和固体润滑材料混合制备而成，固体润滑材料占填料总质量比为2％～30％。
进一步的，所述树脂为环氧、酚醛或聚酰亚胺，所述固体润滑材料为石墨、六方氮化硼或二硫化钼。
一种制备上述的圆锯片的方法，具体包括如下步骤：
(1)通过线切割获得具有凹槽的锯片基体和金刚石钎焊基体；
(2)将金刚石钎焊基体除锈并清洗干净，在金刚石钎焊基体表面上有序排布金刚石颗粒，再在金刚石颗粒表面上均匀覆盖一层Ag-Cu-Ti合金，然后放入真空炉中钎焊；
(3)将清洗干净的锯片基体和钎焊金刚石颗粒后的金刚石钎焊基体固定安装在焊接夹具上，采用激光焊接将金刚石钎焊基体焊接到锯片基体上；
(4)将焊接后的锯片清洗干净并放入到夹具中，将自润滑填料填入到金刚石钎焊基体之间，并放入真空装置中进行低压处理；
(5)修整。
进一步的，所述步骤(2)中的钎焊的加热温度为900℃～1100℃，保温4～20min，真空度1×10-2～1×10-3Pa，冷却方式为随炉冷却至室温。
进一步的，所述步骤(4)中的低压处理，压强为1～50Pa，保压时间为4～20小时进一步的，所述步骤(5)中修整后制备出的圆锯片外径为Ф100～120mm，内部孔径尺寸为Ф15～25mm。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明提供得的自润滑金刚石圆锯片，由于采用特殊的结构设计及合适的填料配方，不仅可以增大基体对金刚石的把持力，减少金刚石的用量，提高金刚石的使用效率，而且可以起到降低锯切区域温度，减少干涉，降低噪音的效果，特别适用于石材、陶瓷等的高效加工。
(2)本发明提供的自润滑金刚石圆锯片，在金刚石钎焊基体之间填入填料，填料采用树脂和自润滑材料制成的混合物，能够达到如下效果对金刚石钎焊基体起支撑作用；在锯切过程中起自润滑作用；减少锯切过程中的干涉现象，从而降低锯切时的噪音。
(3)本申请将单层钎焊金刚石技术，磨粒有序排布技术以及固体润滑技术应用于金刚石锯片的制作过程中，不仅可以实现对磨粒的牢固把持，而且可以提高磨粒的使用效率，降低使用量，同时可以避免金刚石在高温下产生石墨化，可以有效解决金刚石锯片在使用过程中存在的诸多问题，从而大幅度提升金刚石锯片的使用性能。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1本申请自润滑金刚石圆锯片示意图。
附图标记说明：
1-锯片基体，2-金刚石颗粒，3-金刚石钎焊基体，4-自润滑填料。
具体实施方式
如图1所示，在锯片基体1边缘加工呈等间距的凹槽，间距大小为5～20mm，将钎焊有金刚石颗粒的金刚石钎焊基体3插入并焊接在锯片基体1的凹槽中，以实现金刚石颗粒2在锯片圆周方向的有序排布。
所述锯片结构主要包括锯片基体1、金刚石颗粒2、金刚石钎焊基体3和自润滑填料4四部分。先将金刚石颗粒有序排布在金刚石钎焊基体上，均匀洒上一层Ag-Cu-Ti合金，放入真空炉中钎焊，加热温度为900℃～1100℃，保温时间4～20分钟，真空度1×10-1～1×10-3Pa，随炉冷却至室温。再将焊接好金刚石颗粒的金刚石钎焊基体通过激光焊接等间距焊接在锯片基体上，以实现金刚石在锯片上的多层有序排布，金刚石钎焊基体之间填充由树脂和固体润滑材料制成的混合物。
所述锯片的工作层高3～10mm，宽1～4mm，相邻两片金刚石钎焊基体之间的间距5～20mm，基体厚度0.5～2mm。
所述金刚石为人造金刚石，其粒径为30/35#～140/170#，钎焊金刚石用钎料合金包括Ag-Cu-Ti，Cu-Sn-Ti或Ni-Cr。
金刚石钎焊基体3通过激光焊接在锯片基体1上，且呈等间距分布。
所述自润滑填料4是由树脂和固体润滑材料混合制备而成，其中树脂可为环氧、酚醛或聚酰亚胺，固体润滑材料为石墨、六方氮化硼或二硫化钼，且固体润滑材料占填料总质量比为2％～30％。将填好自润滑填料的锯片进行低压处理，压强为1～50Pa，保压时间4～20小时。
本发明制备过程如下：
(2)通过线切割获得具有凹槽的锯片基体和金刚石钎焊基体；
(2)将金刚石钎焊基体除锈并清洗干净，在其表面上有序排布40/50#金刚石颗粒，再在其表面上均匀覆盖一层Ag-Cu-Ti合金，用量为0.08g/cm2，然后放入真空炉中钎焊，加热温度为900℃，保温8min，真空度1×10-2～1×10-3Pa，随炉冷却至室温；
(3)将清洗干净的锯片基体和钎焊金刚石颗粒后的金刚石钎焊基体固定安装在焊接夹具上，采用激光焊接将金刚石钎焊基体焊接到锯片基体上。
(4)将焊接后的锯片清洗干净并放入到专用夹具中，将含石墨质量分数为5％的填料(其余材料为环氧树脂和固化剂，其质量比为1：1)填入到金刚石钎焊基体之间，并放入真空装置中进行低压处理，压强为1～50Pa，保压时间10小时。待树脂固化后将锯片从夹具中取出。
(5)修整，修整后制备出的新型自润滑金刚石圆锯片外径为Ф112mm，内径为Ф20mm，工作层宽为3mm，高5mm。

Claims (10)

1.一种自润滑金刚石圆锯片，其特征在于，所述圆锯片包括锯片基体(1)、钎焊有金刚石颗粒(2)的金刚石钎焊基体(3)、自润滑填料(4)；
锯片基体(1)边缘加工呈等间距的凹槽，金刚石钎焊基体(3)部分插入锯片基体的凹槽中并固定，金刚石钎焊基体(3)部分外露与锯片基体(1)表面，在外露的金刚石钎焊基体(3)之间填入自润滑填料(4)，使得圆锯片外周面平滑、完整。
2.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述金刚石钎焊基体(3)上有序的排布多个金刚石颗粒(2)。
3.根据权利要求2所述的圆锯片，其特征在于，所述金刚石为人造金刚石，其粒径为30～170目，钎焊金刚石用钎料合金包括Ag-Cu-Ti，Cu-Sn-Ti或Ni-Cr。
4.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述金刚石钎焊基体(3)通过激光焊接在锯片基体(1)上。
5.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述圆锯片的工作层高3～10mm，宽1～4mm；相邻两片金刚石钎焊基体(3)之间的间距为5～20mm，金刚石钎焊基体(3)的厚度为0.5～2mm。
6.根据权利要求1所述的圆锯片，其特征在于，所述自润滑填料(4)是由树脂和固体润滑材料混合制备而成，固体润滑材料占填料总质量比为2％～30％。
7.根据权利要求6所述的圆锯片，其特征在于，所述树脂为环氧、酚醛或聚酰亚胺，所述固体润滑材料为石墨、六方氮化硼或二硫化钼。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述的圆锯片的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)通过线切割获得具有凹槽的锯片基体(1)和金刚石钎焊基体(3)；
(2)将金刚石钎焊基体(3)除锈并清洗干净，在金刚石钎焊基体(3)表面上有序排布金刚石颗粒(2)，再在金刚石颗粒(2)表面上均匀覆盖一层Ag-Cu-Ti合金，然后放入真空炉中钎焊；
(3)将清洗干净的锯片基体(1)和钎焊金刚石颗粒(2)后的金刚石钎焊基体(3)固定安装在焊接夹具上，采用激光焊接将金刚石钎焊基体(3)焊接到锯片基体(1)上；
(4)将焊接后的锯片清洗干净并放入到夹具中，将自润滑填料(4)填入到金刚石钎焊基体之间，并放入真空装置中进行低压处理；
(5)修整。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的钎焊的加热温度为900℃～1100℃，保温4～20min，真空度1×10-2～1×10-3Pa，冷却方式为随炉冷却至室温。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的低压处理，压强为1～50Pa，保压时间为4～20小时；所述步骤(5)中修整后制备出的圆锯片外径为Ф100～120mm，内部孔径尺寸为Ф15～25mm。
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