CN109590475A - 一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头及该大刀头的制备方法 - Google Patents

一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头及该大刀头的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金刚石工具，提供一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头及该大刀头的制备方法，所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头能够用于切割高硬度花岗岩，具有高致密胎体，胎体硬度高、冲击韧性好，同时采用细颗粒的高强度金刚石，减少单颗金刚石的受力，降低金刚石破碎、脱落的概率，保证锯片有出刃的金刚石持续工作，提高切削锋利度，结合刀头采用的厚边层、薄工作中层、薄非工作层作为间隔的结构设计，保证焊接对称度在0.1mm以内，保证切削平稳性，降低加工噪音。

Description

一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头及该大刀头的制备 方法
技术领域
本发明涉及一种金刚石工具，特别涉及一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头及该大刀头的制备方法。
背景技术
高硬度花岗岩，抗弯强度高，所含矿物晶体硬度高，结晶颗粒之间结合牢固，切削过程中的材料去除比常规石材困难，因此目前市场上高硬花岗岩的荒料加工效率低下，通常单片锯的下刀量在1-3公分，组合锯的下刀量1-3mm，加工效率低，是石材加工里面成本最高的一个环节。而且现有用于切割高硬度花岗岩的大锯片的刀头，与用于切割普通硬度石材锯片的刀头差别不大，胎体材料硬度皆为HRB 80-90之间，韧性一般，金刚石粒度以40/45和45/50为主，这种物理性能的胎体材料，切割高硬度石材受到较大冲击力的时候，胎体容易产生塑性变形，金刚石颗粒粗，导致产生的冲击力过大，金刚石脱落破碎厉害；同时，现有用于切割高硬度花岗岩的大锯片的刀头焊接对称精度不高，切割过程锯片偏摆大，振动造成的额外机械摩擦，引起巨大加工噪音并且消耗大量能量。
发明内容
因此，针对现有技术存在的问题，本发明提出一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头及该大刀头的制备方法，所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头能够用于切割高硬度花岗岩，具有高致密胎体，胎体硬度高、冲击韧性好，同时采用细颗粒的高强度金刚石，减少单颗金刚石的受力，降低金刚石破碎、脱落的概率，保证锯片有出刃的金刚石持续工作，提高切削锋利度，结合刀头采用的厚边层、薄工作中层、薄非工作层作为间隔的结构设计，保证焊接对称度在0.1mm以内，保证切削平稳性，降低加工噪音。
为实现上述技术问题，本发明采取的解决方案为：一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头，包括工作边层、工作中间层和非工作层，所述工作边层的厚度为1.5mm，所述工作中间层的厚度为0.5mm，所述非工作层的厚度为0.5mm；两个所述工作边层之间设有多个所述工作中间层，相邻的工作中间层之间设有所述非工作层，所述工作边层、工作中间层、非工作层烧结为一体；
所述工作边层和所述工作中间层的材质相同，所述工作边层、工作中间层均是由金属粉末和金刚石构成，所述工作边层、工作中间层中金刚石的体积分数浓度均为35%-55%；
按照质量百分数计，所述金属粉末包含20%-40%的10000目以细的纳米氮化钛粉末，8%-15%的1000目以细的超细铜锡合金粉，20%-40%的10000目以细的纳米碳化钨粉末，20%-40%的钴粉；
所述非工作层是由1000目以细的超细Fe粉构成。
进一步的是，所述金刚石包括50/60粒度的金刚石、60/70粒度的金刚石和70/80粒度的金刚石。
进一步的是，按质量百分数计，所述金刚石包括20%-30%的50/60粒度的金刚石、40%-60%的60/70粒度的金刚石和20%-40%的70/80粒度的金刚石。
所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1）选用20%-40%的10000目以细的纳米氮化钛粉末，8%-15%的1000目以细的超细铜锡合金粉，20%-40%的10000目以细的纳米碳化钨粉末，20%-40%的钴粉；将各组分粉末置于搅拌机中搅拌打散以混合均匀，获得用于制作工作边层、工作中间层的金属粉末；
步骤（2）将金刚石加入金属粉末中搅拌均匀，经制粒还原，按照规格经冷压成型，制得工作边层坯体、工作中间层坯体；
步骤（3）选用1000目以细的超细Fe粉制备非工作层坯体；
步骤（4）将工作边层坯体、工作中间层坯体、非工作层坯体装模定型，其中，两个工作边层坯体之间设有多个工作中间层坯体，相邻的工作中间层坯体之间设有非工作层坯体；随后置于热等静压烧结炉中进行烧结、加压、冷却降压，制得所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头。
进一步的是，热等静压烧结炉的烧结过程为：抽真空→按80℃/min的速度进行温度升温→达650°-680°，保温10分钟→按40℃/min的速度进行温度升温→达740°-780°，保温20分钟→按40℃/min的速度进行温度升温→达840°-950°，保温30分钟→充Ar加压到5Mpa，保温30分钟后冷却降压。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：如上所述设计的用于切割高硬度石材大锯片的大刀头相对于现有技术具有如下优势：
1、采用了多粒度细颗粒的高强度金刚石，减小单颗金刚石的受力，降低金刚石破碎、脱落的概率，保证锯片有出刃的金刚石持续工作。
2、工作边层、工作中间层的胎体金属粉末中添加纳米碳化钨粉末，增加胎体的硬度，并对Co（钴）胎体起到钉扎固定的作用，起到弥散强化的作用；添加纳米氮化钛粉末，不仅可以细化晶粒，还可在WC-Co合金为主相的组织中形成晶须结构，更加提高合金硬度和韧性；在工作过程中，金刚石切削受力传导到胎体，胎体材料因为有氮化钛和碳化钨的支撑，产生塑性变形的临界力大大增加，也就是大大提高了金刚石的把持力；另外，超细碳化钨、氮化钛和钴的烧结体，又具有良好的冲击韧性，保证刀头的抗冲击性能，两者与Co胎体的热膨胀系数接近，做出来的胎体内应力小，有较好的结合力，最终得到硬度高、冲击韧性好的优异胎体材料。
3、采用厚工作边层，薄工作中间层，再加上薄非工作层作为间隔的结构设计，焊接过程保证焊接对称度0.1mm以内，焊接完毕检验锯片基体平整度。良好的焊接对称度，保证切削过程锯片的平稳性。边层厚度1.5mm能够确保一定的强度，能够承受切割过程中的锯片振动和下刀冲击，抵抗切割侧面对刀头的持续磨损，保证刀头在切缝中平稳走刀；0.5mm细的工作中间层和非工作层，可以将硬石材切割面加工出细小锯齿形的波浪切割面，尖顶区域石材颗粒随着锯片转动自动脱落被带出。
综上所述，所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头通过细金刚石，高硬度、高韧性的主体粉末进行胎体设计，使胎体的弹性模量增大，增大金刚石把持力，粒度减小使单颗金刚石的受力变小，降低金刚石的破碎和脱落率，改善切割性能；同时，高强度、高弹性模量、高韧性的胎体材料，使得刀头能够在工作层厚底减小到0.5mm的情况下，依然保证足够的强度，更薄的工作层和非层，有利于形成细锯齿状的切割纹路，使凸起部分更高效地震碎，切割能耗降低20%，效率提高30%以上。
附图说明
图1本发明实施例切削面的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法，所用试剂均为通过商业途径可以购买到的常用试剂。
一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头，包括工作边层1、工作中间层2和非工作层3，所述工作边层1的厚度为1.5mm，所述工作中间层2的厚度为0.5mm，所述非工作层3的厚度为0.5mm；两个所述工作边层1之间设有多个所述工作中间层2，相邻的工作中间层2之间设有所述非工作层3，所述工作边层1、工作中间层2、非工作层3烧结为一体；
所述工作边层1和所述工作中间层2的材质相同，所述工作边层1、工作中间层2均是由金属粉末和金刚石构成，所述工作边层1、工作中间层2中金刚石的体积分数浓度均为35%-55%；按质量百分数计，所述金刚石包括20%-30%的50/60粒度的金刚石、40%-60%的60/70粒度的金刚石和20%-40%的70/80粒度的金刚石；按照质量百分数计，所述金属粉末包含20%-40%的10000目以细的纳米氮化钛粉末，8%-15%的1000目以细的超细铜锡合金粉，20%-40%的10000目以细的纳米碳化钨粉末，20%-40%的钴粉；
所述非工作层3是由1000目以细的超细Fe粉构成。
所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1）选用20%-40%的10000目以细的纳米氮化钛粉末，8%-15%的1000目以细的超细铜锡合金粉，20%-40%的10000目以细的纳米碳化钨粉末，20%-40%的钴粉；将各组分粉末置于搅拌机中搅拌打散以混合均匀，获得用于制作工作边层、工作中间层的金属粉末；
步骤（2）将金刚石加入金属粉末中搅拌均匀，经制粒还原，按照规格经冷压成型，制得工作边层坯体、工作中间层坯体；
步骤（3）选用1000目以细的超细Fe粉制备非工作层坯体；
步骤（4）将工作边层坯体、工作中间层坯体、非工作层坯体装模定型，其中，两个工作边层坯体之间设有多个工作中间层坯体，相邻的工作中间层坯体之间设有非工作层坯体；随后置于热等静压烧结炉中进行烧结、加压、冷却降压，制得所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头。
其中，热等静压烧结炉的烧结过程为：抽真空→按80℃/min的速度进行温度升温→达650°-680°，保温10分钟→按40℃/min的速度进行温度升温→达740°-780°，保温20分钟→按40℃/min的速度进行温度升温→达840°-950°，保温30分钟→充Ar加压到5Mpa，保温30分钟后冷却降压。
综上所述设计的用于切割高硬度石材大锯片的大刀头，对金刚石具有高的机械把持力又有合适的耐磨度，满足市场发展要求，适用于高硬度石材的切割要求，实用性高。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (5)

1.一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头，其特征在于：包括工作边层、工作中间层和非工作层，所述工作边层的厚度为1.5mm，所述工作中间层的厚度为0.5mm，所述非工作层的厚度为0.5mm；两个所述工作边层之间设有多个所述工作中间层，相邻的工作中间层之间设有所述非工作层， 所述工作边层、工作中间层、非工作层烧结为一体；
所述工作边层和所述工作中间层的材质相同，所述工作边层、工作中间层均是由金属粉末和金刚石构成，所述工作边层、工作中间层中金刚石的体积分数浓度均为35%-55%；
按照质量百分数计，所述金属粉末包含20%-40%的10000目以细的纳米氮化钛粉末，8%-15%的1000目以细的超细铜锡合金粉，20%-40%的10000目以细的纳米碳化钨粉末，20%-40%的钴粉；
所述非工作层是由1000目以细的超细Fe粉构成。
2.根据权利要求1所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头，其特征在于：所述金刚石包括50/60粒度的金刚石、60/70粒度的金刚石和70/80粒度的金刚石。
3.根据权利要求2所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头，其特征在于：按质量百分数计，所述金刚石包括20%-30%的50/60粒度的金刚石、40%-60%的60/70粒度的金刚石和20%-40%的70/80粒度的金刚石。
4.一种用于切割高硬度石材大锯片的大刀头的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1）选用20%-40%的10000目以细的纳米氮化钛粉末，8%-15%的1000目以细的超细铜锡合金粉，20%-40%的10000目以细的纳米碳化钨粉末，20%-40%的钴粉；将各组分粉末置于搅拌机中搅拌打散以混合均匀，获得用于制作工作边层、工作中间层的金属粉末；
步骤（2）将金刚石加入金属粉末中搅拌均匀，经制粒还原，按照规格经冷压成型，制得工作边层坯体、工作中间层坯体；
步骤（3）选用1000目以细的超细Fe粉制备非工作层坯体；
步骤（4）将工作边层坯体、工作中间层坯体、非工作层坯体装模定型，其中，两个工作边层坯体之间设有多个工作中间层坯体，相邻的工作中间层坯体之间设有非工作层坯体；随后置于热等静压烧结炉中进行烧结、加压、冷却降压，制得所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头。
5.根据权利要求4所述用于切割高硬度石材大锯片的大刀头的制备方法，其特征在于，热等静压烧结炉的烧结过程为：抽真空→按80℃/min的速度进行温度升温→达650°-680°，保温10分钟→按40℃/min的速度进行温度升温→达740°-780°，保温20分钟→按40℃/min的速度进行温度升温→达840°-950°，保温30分钟→充Ar加压到5Mpa，保温30分钟后冷却降压。
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