CN111070423A - 一种金刚石锯片及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金刚石锯片及制备方法，一种金刚石锯片，包括圆盘形基体，沿着基体外周均匀设置有若干个切割单元，所述基体中心设置有轴孔，各切割单元形状相同且包括至少两个金刚石刀头，每个金刚石刀头的横截面呈U形且骑设在基体的边缘，各金刚石刀头的最外侧呈圆周分布且各金刚石刀头的最内侧与基体的上下表面重叠。通过结构改进，提高基体的刚度和锯片的使用寿命，进一步的，提高金刚石颗料与金属胎体之间的界面结合，从而使得金刚石锯片中金刚石颗粒的利用率增加，以增加其切削效率和使用寿命，最终获得高效率、低成本的金刚石锯片。
Description
技术领域
本发明涉及一种金刚石锯片及制备方法。
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，金刚石锯片主要由两部分组成：基体与刀头。其中，基体是粘结刀头的主要支撑部分，而刀头则是在使用过程中起切割作用的部分，刀头之所以能起切割的作用是因为其中含有金刚石颗粒，金刚石颗粒由金属胎体包裹在刀头，它在刀头中摩擦切割被加工对象，而且，刀头会在使用中不断地被消耗掉。
现有设计的金刚石锯片基体与刀头等厚度，为了提高锯片的刚度，会在基体表面设置几个略微突起的加强筋，此种结构，增加了基体制备工艺的难度，另外，锯片的性能并不仅仅取决于选用的金刚石与金属胎体自身的性能，还取决于金刚石与金属胎体之间的界面结合，由于金刚石颗料与金属结合剂之间的浸润性较差，使得金属胎体对金刚石的把持能力较低，这将使得制备的锯片中的金刚石颗料在未磨损失效前便提前脱落，从而造成切削效率的降低以及使用成本的增加。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种金刚石锯片及制备方法，通过结构改进，提高基体的刚度和锯片的使用寿命，进一步的，提高金刚石颗料与金属胎体之间的界面结合，从而使得金刚石锯片中金刚石颗粒的利用率增加，以增加其切削效率和使用寿命，最终获得高效率、低成本的金刚石锯片。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种金刚石锯片，包括圆盘形基体，沿着基体外周均匀设置有若干个切割单元，所述基体中心设置有轴孔，各切割单元形状相同且包括至少两个金刚石刀头，每个金刚石刀头的横截面呈U形且骑设在基体的边缘，各金刚石刀头的最外侧呈圆周分布且各金刚石刀头的最内侧与基体的上下表面重叠。
优选，所述切割单元包括顺次排列的第一金刚石刀头、第二金刚石刀头和第三金刚石刀头，第一金刚石刀头、第二金刚石刀头和第三金刚石刀头之间等间距。
优选，第一金刚石刀头、第二金刚石刀头和第三金刚石刀头与基体重叠部分的面积递增。
优选，所述基体上设置有若干个散热消音孔。
优选，所述金刚石刀头包括金属胎体和若干个金刚石颗粒，每个金刚石颗粒外侧镀有一层钼层，镀有钼层的各金刚石颗粒镶嵌在金属胎体内。
优选，各金刚石颗粒均匀或随机镶嵌在金属胎体内。
一种金刚石锯片的制备方法，包括如下步骤：
步骤01、加工圆盘形基体；
步骤02、将金刚石颗料与金属钼粉的混合粉体在SPS系统内进行放电处理，通过放电等离子体镀覆在金刚石颗料表面制备钼层；
步骤03、将制备的金刚石颗料与金属粉末混合；
步骤04、将混合料装入石墨模具，在热压烧结机上进行烧结、成型，制备横截面呈U形的金刚石刀头；
步骤05、将金刚石刀头焊接在基体上，其中，金刚石刀头的U形槽骑设在基体的上下表面，各金刚石刀头的最外侧呈圆周分布且各金刚石刀头的最外侧间距轴心等距；
步骤06、采用万能工具磨床对刀头进行开刃处理。
本发明的有益效果是：
第一、直接采用简单的圆盘形基体，而各金刚石刀头骑设在基体上，骑设的刀头提高了基体的刚度和锯片的使用寿命。
第二、钼层提高了金刚石颗料与金属胎体之间的界面结合，从而使得金刚石锯片中金刚石颗粒的利用率增加，以增加其切削效率和使用寿命，保证了金刚石颗料牢固的烧结在金属胎体内，不容易脱离。
第三、制备过程中：镀钼后的金刚石颗料与金属胎体一起经烧结后制备成金刚石刀头，在烧结过程中，金刚石表面的镀层不仅与结合剂发生化学结合的同时也能固溶于结合剂中，发生化学结合从而使得金刚石与金属胎体之间的界面结合提高，从而使得锯片中金刚石颗粒的利用率增加；发生固溶于结合剂中增加其耐磨性，从而使得金刚石刀头的使用寿命和切削效率增加。这对提高和改善金刚石工具的性能具有十分重要的意义。
第四、提高了金刚石锯片的使用寿命和切削效率，且锋利度高。
第五、经放电等离子体镀钼后的金刚石颗料表面的金属镀层可以在金刚石锯片烧结过程中保护金刚石避免其受到结合剂的侵蚀，尤其是铁基结合剂，以更好的发挥金刚石的超硬性。
附图说明
图1是本发明一种金刚石锯片的结构示意图；
图2是本发明一种金刚石锯片的生产工艺流程图；
附图的标记含义如下：
1：轴孔；2：排屑槽；3：散热消音孔；4：基体；5：第一金刚石刀头；6：第二金刚石刀头；7：第三金刚石刀头。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种金刚石锯片，包括圆盘形基体4，沿着基体4外周均匀设置有若干个切割单元，所述基体4中心设置有轴孔1，其中，各切割单元形状相同且包括至少两个金刚石刀头，每个金刚石刀头的横截面呈U形且骑设在基体4的边缘，也即，每个金刚石刀头设置有可夹持在基体4上下表面的缺口，封闭端位于基体4外侧，而开口端位于基体4内侧。
各金刚石刀头的最外侧呈圆周分布且各金刚石刀头的最外侧间距轴心等距，也即金刚石锯片最外侧位于同一个圆上，其中，由于各金刚石刀头骑设在基体4上，因此，各金刚石刀头的最内侧与基体4的上下表面重叠，各重叠的面积可以相同也可以不同。
以图1为例，基体4外周均匀设置有6个切割单元，每个切割单元包括顺次排列的第一金刚石刀头5、第二金刚石刀头6和第三金刚石刀头7，第一金刚石刀头5、第二金刚石刀头6和第三金刚石刀头7之间等间距，相邻金刚石刀头之间的间距形成排屑槽2，加快了切割时的排屑。其中，第一金刚石刀头5、第二金刚石刀头6和第三金刚石刀头7与基体4重叠部分的面积递增，此种方式可以提高基体4的刚度和使用寿命。
一般的，所述基体4上设置有若干个散热消音孔3，起到了散热消音的作用，同时可以保证基体4的强度，使其在高强度的工作状态下，不会出现损坏的情况。
优选，所述金刚石刀头包括金属胎体和若干个金刚石颗粒，每个金刚石颗粒外侧镀有一层钼层，镀有钼层的各金刚石颗粒镶嵌在金属胎体内，比如，各金刚石颗粒均匀或随机镶嵌在金属胎体内。
金刚石锯片的生产是一项系统工程，应该从粉末的制备及金刚石的质量等源头开始抓起，同时也要监控基体的材质、机械性能和加工精度的性能，选择合适的原材料是制备出性能优异的金刚石锯片的前提。金刚石锯片生产过程属于典型的粉末冶金过程，需经历混料、压制成型、烧结过程，其中金刚石与结合剂之间的界面结合高低是影响金刚石锯片切削性能优劣的一个重要指标，因而改善金刚石与结合剂之间的界面结合对锯片性能的提高具有十分重要的意义。对应的，如图2所示，一种金刚石锯片的制备方法，包括如下步骤：
步骤01、加工圆盘形基体4，基体4是金刚石锯片用来支撑切割元件—锯齿的主体，同时又是连接于设备上实现切割的刚性部件。
步骤02、将金刚石颗料与金属钼粉的混合粉体在SPS（放电等离子烧结）系统内进行放电处理，通过放电等离子体镀覆在金刚石颗料表面制备钼层。
步骤03、将制备的金刚石颗料与金属粉末混合，将金属粉末和金刚石混合均匀最常用的混料方法是机械混合法。
步骤04、将混合料装入石墨模具，在热压烧结机上进行烧结、成型，制备横截面呈U形的金刚石刀头。烧结是金刚石锯片生产中最重要的一道关键工序，烧结过程的好坏直接影响着金刚石锯片的刀头密度、硬度与切削性能。
步骤05、将金刚石刀头焊接在基体4上，其中，金刚石刀头的U形槽骑设在基体4的上下表面，各金刚石刀头的最外侧呈圆周分布且各金刚石刀头的最外侧间距轴心等距，采用高频焊接机将刀头焊接在基体上，焊接工艺保证焊接牢固，对刀头和基体的损伤小。
步骤06、采用万能工具磨床对刀头进行开刃处理，开刃的目的是将工具表面金刚石出露，去除磨面和侧面毛刺或突起，提高工具外圆的同心度。
步骤07、严格按照质量标准要求进行检测，包括外观尺寸以及内在质量，质量合格产品检测和校正动平衡，最后进行表面抛光、喷漆、打标和包装入库。
本发明的有益效果是：
第一、直接采用简单的圆盘形基体，而各金刚石刀头骑设在基体上，骑设的刀头提高了基体的刚度和锯片的使用寿命。
第二、钼层提高了金刚石颗料与金属胎体之间的界面结合，从而使得金刚石锯片中金刚石颗粒的利用率增加，以增加其切削效率和使用寿命，保证了金刚石颗料牢固的烧结在金属胎体内，不容易脱离。
第三、制备过程中：镀钼后的金刚石颗料与金属胎体一起经烧结后制备成金刚石刀头，在烧结过程中，金刚石表面的镀层不仅与结合剂发生化学结合的同时也能固溶于结合剂中，发生化学结合从而使得金刚石与金属胎体之间的界面结合提高，从而使得锯片中金刚石颗粒的利用率增加；发生固溶于结合剂中增加其耐磨性，从而使得金刚石刀头的使用寿命和切削效率增加。这对提高和改善金刚石工具的性能具有十分重要的意义。
第四、提高了金刚石锯片的使用寿命和切削效率，且锋利度高。
第五、经放电等离子体镀钼后的金刚石颗料表面的金属镀层可以在金刚石锯片烧结过程中保护金刚石避免其受到结合剂的侵蚀，尤其是铁基结合剂，以更好的发挥金刚石的超硬性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种金刚石锯片，包括圆盘形基体（4），沿着基体（4）外周均匀设置有若干个切割单元，所述基体（4）中心设置有轴孔（1），其特征在于，各切割单元形状相同且包括至少两个金刚石刀头，每个金刚石刀头的横截面呈U形且骑设在基体（4）的边缘，各金刚石刀头的最外侧呈圆周分布且各金刚石刀头的最内侧与基体（4）的上下表面重叠。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石锯片，其特征在于，所述切割单元包括顺次排列的第一金刚石刀头（5）、第二金刚石刀头（6）和第三金刚石刀头（7），第一金刚石刀头（5）、第二金刚石刀头（6）和第三金刚石刀头（7）之间等间距。
3.根据权利要求2所述的一种金刚石锯片，其特征在于，第一金刚石刀头（5）、第二金刚石刀头（6）和第三金刚石刀头（7）与基体（4）重叠部分的面积递增。
4.根据权利要求1所述的一种金刚石锯片，其特征在于，所述基体（4）上设置有若干个散热消音孔（3）。
5.根据权利要求1所述的一种金刚石锯片，其特征在于，所述金刚石刀头包括金属胎体和若干个金刚石颗粒，每个金刚石颗粒外侧镀有一层钼层，镀有钼层的各金刚石颗粒镶嵌在金属胎体内。
6.根据权利要求5所述的一种金刚石锯片，其特征在于，各金刚石颗粒均匀或随机镶嵌在金属胎体内。
7.一种金刚石锯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤01、加工圆盘形基体（4）；
步骤02、将金刚石颗料与金属钼粉的混合粉体在SPS系统内进行放电处理，通过放电等离子体镀覆在金刚石颗料表面制备钼层；
步骤03、将制备的金刚石颗料与金属粉末混合；
步骤04、将混合料装入石墨模具，在热压烧结机上进行烧结、成型，制备横截面呈U形的金刚石刀头；
步骤05、将金刚石刀头焊接在基体（4）上，其中，金刚石刀头的U形槽骑设在基体（4）的上下表面，各金刚石刀头的最外侧呈圆周分布且各金刚石刀头的最外侧间距轴心等距；
步骤06、采用万能工具磨床对刀头进行开刃处理。
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| CN113245624A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-13 | 孙永丽 | 一种金刚石锯片焊接后表面处理装置及处理工艺 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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