RU105216U1 - DIAMOND SEGMENT - Google Patents

Abstract

1. Алмазный сегмент, состоящий из чередующихся слоев, расположенных перпендикулярно режущей поверхности основания диска и параллельно направлению резания, содержащих металлическую связку из спеченного материала, алмазные зерна и зерна наполнителя, причем концентрация алмазных зерен в наружных слоях выше, чем в других слоях, отличающийся тем, что он включает наружные слои с более твердой связкой и внутренние чередующиеся слои с менее твердой и более твердой связкой, соединенные между собой с помощью постадийного холодного прессования и спекания, причем более твердые и менее твердые связки изготовлены из разных спеченных материалов, все слои включают алмазные зерна и зерна наполнителя, а концентрация алмазных зерен в слоях с более твердой связкой выше, чем в слоях с менее твердой связкой. ! 2. Алмазный сегмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве спеченного материала более твердой связки использована порошковая сталь ПК10H12TiC8. ! 3. Алмазный сегмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве спеченного материала менее твердой связки использована порошковая сталь ПК10H9TiC8. ! 4. Алмазный сегмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя использован карбид титана. 1. The diamond segment, consisting of alternating layers located perpendicular to the cutting surface of the base of the disk and parallel to the cutting direction, containing a metal binder of sintered material, diamond grains and grains of filler, and the concentration of diamond grains in the outer layers is higher than in other layers, characterized in that it includes outer layers with a harder bond and inner alternating layers with a less hard and harder bond, interconnected by stepwise cold pressing and sintering, the harder and less hard bonds being made of different sintered materials, all layers include diamond grains and filler grains, and the concentration of diamond grains in layers with harder bonds is higher than in layers with less hard bonds. ! 2. The diamond segment according to claim 1, characterized in that powder steel PK10H12TiC8 is used as the sintered material of the harder bond. ! 3. The diamond segment according to claim 1, characterized in that powder steel PK10H9TiC8 is used as a sintered material of a less solid bond. ! 4. The diamond segment according to claim 1, characterized in that titanium carbide is used as a filler.

Description

Полезная модель относится к алмазным режущим инструментам, применяемым для резания и обработки природного камня, керамических строительных и других подобных им материалов, может быть использована в камнеобрабатывающей и строительной отраслях промышленности, в частности, касается алмазных сегментов отрезных сегментных дисков.The utility model relates to diamond cutting tools used for cutting and processing natural stone, ceramic building and other similar materials, can be used in stone processing and construction industries, in particular, for diamond segments of cutting segment discs.

Алмазные сегменты, непосредственно соприкасающиеся с обрабатываемым материалом, являются главными режущими частями алмазных отрезных сегментных дисков.Diamond segments in direct contact with the material being processed are the main cutting parts of diamond cutting segment discs.

Алмазные сегменты прикрепляются к основанию алмазного отрезного сегментного диска и могут привариваться или припаиваться к нему, в том числе с помощью лазерных технологий, наноситься методом гальванопластики, соединяться с основанием диска методом напрессовки.Diamond segments are attached to the base of a diamond cutting segment disk and can be welded or soldered to it, including using laser technology, can be applied by electroforming, and connected to the base of the disk by pressing.

Известен алмазный сегмент (Патент РФ №2214325, МПК7 B24D 3/04, опубл. 20.02.2003 г. Бюл. №29), включающий металлическую связку, алмазные зерна и наполнитель. Алмазный сегмент по патенту РФ №2214325 имеет одинаковый состав по всему объему и равномерное распределение зерен алмазов и зерен наполнителя.Known diamond segment (RF Patent No. 2214325, IPC7 B24D 3/04, publ. 02.20.2003 Bull. No. 29), including a metal bond, diamond grains and filler. The diamond segment according to RF patent No. 2214325 has the same composition throughout the volume and the uniform distribution of diamond grains and filler grains.

Недостаток такого однослойного алмазного сегмента заключается в невозможности его использования до полного истирания, т.к. в связи с короновидным типом его износа исчезает свисание алмазных сегментов относительно основания диска, при этом режущая кромка исчезает и полотно заедает, происходит заклинивание диска. Кроме того, такой алмазный сегмент не обладает свойством самозатачиваемости.The disadvantage of such a single-layer diamond segment is the impossibility of its use until complete abrasion, because In connection with the crown-like type of wear, the hanging of the diamond segments relative to the base of the disk disappears, while the cutting edge disappears and the blade sticks, and the disk is jammed. In addition, such a diamond segment does not have the property of self-sharpening.

Известен алмазный сегмент типа «Сэндвич» Терского завода алмазного инструмента ОАО «Терекалмаз», Россия (адрес сайта: www.terekalmaz.ru. каталог товаров / алмазный строительный инструмент и инструмент для камнеобработки / производство камнеобрабатывающего инструмента / номенклатура производства / алмазные сегменты типа «Сэндвич»).A well-known sandwich type diamond segment of the Terek Diamond Tool Plant OJSC Terekalmaz, Russia (website address: www.terekalmaz.ru. Product catalog / diamond construction tools and stone processing tools / production of stone processing tools / nomenclature of production / sandwich type diamond segments ").

Алмазный сегмент типа «Сэндвич» имеет многослойную структуру, основными элементами которой являются наружный алмазоносный слой, внутренний алмазоносный слой и не содержащий алмазов приварочный слой. Алмазный сегмент может изготавливаться без приварочного слоя, а также может состоять из большего количества слоев. Наружный алмазоносный и приварочные слои имеют более твердую связку, чем внутренний алмазоносный слой. По сравнению с однослойными сегментами алмазный инструмент типа «Сэндвич» используется полностью, его ширина и усилие резания в процессе работы остаются постоянными.The sandwich-type diamond segment has a multilayer structure, the main elements of which are the outer diamond-bearing layer, the inner diamond-bearing layer and the diamond-free welding layer. The diamond segment can be made without a weld layer, and can also consist of more layers. The outer diamondiferous and welding layers have a harder bond than the inner diamondiferous layer. Compared to single-layer segments, Sandwich-type diamond tools are fully used, their width and cutting force during operation remain constant.

Известен алмазный сегмент Venom для отрезных дисков компании Levanto (Финляндия), используемые в строительной индустрии, состоящие из нескольких чередующихся мягких и твердых слоев. Такая структура алмазных сегментов обеспечивает увеличение скорости резания и стойкости основания алмазного диска.Known diamond segment Venom for cutting discs company Levanto (Finland), used in the construction industry, consisting of several alternating soft and hard layers. This structure of diamond segments provides an increase in cutting speed and durability of the base of the diamond disk.

Более точные детали конструкций приведенных выше многослойных алмазных сегментов типа «Сэндвич» и Venom, как и соответствующие технологии их изготовления, являются ноу-хау производителей.The more precise structural details of the sandwich and Venom sandwich and diamond segments shown above, as well as the corresponding manufacturing techniques, are manufacturers' know-how.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является алмазный сегмент режущего инструмента по патенту US 2005235978, МПК B23D 61/02; B24D 5/12; B24D 99/00; B28D 1/02; B28D 1/04; B28D 1/12; B23D 61/00; B24D 5/00; B24D 99/00; B28D 1/02; опубл. 27.10.2005 г.). Он состоит из множества плоских слоев металлической матрицы (связки), расположенных перпендикулярно режущей поверхности сегмента, и в тоже же время параллельно направлению резания, чередующихся с плоскими алмазосодержащими слоями. Плоские слои металлической матрицы (связки) изготовлены из черных или цветных металлов, литых и/или спеченных материалов и могут содержать наполнитель - SiC, WC, BN, Аl₂О₃, алмазные зерна, или их смесь. Концентрация алмазных зерен, используемых в качестве наполнителя, ниже концентрации алмазных зерен, содержащихся в режущей поверхности алмазного сегмента. Уложенные в определенной последовательности слои металлической матрицы (связки), содержащие и/или не содержащие наполнитель, и алмазосодержащие слои соединены друг с другом с помощью горячего прессования.The closest analogue of the claimed technical solution is the diamond segment of the cutting tool according to the patent US 2005235978, IPC B23D 61/02; B24D 5/12; B24D 99/00; B28D 1/02; B28D 1/04; B28D 1/12; B23D 61/00; B24D 5/00; B24D 99/00; B28D 1/02; publ. October 27, 2005). It consists of many flat layers of a metal matrix (bundle) located perpendicular to the cutting surface of the segment, and at the same time parallel to the cutting direction, alternating with flat diamond-containing layers. Flat layers of a metal matrix (binder) are made of ferrous or non-ferrous metals, cast and / or sintered materials and may contain filler - SiC, WC, BN, Al ₂ O ₃ , diamond grains, or a mixture thereof. The concentration of diamond grains used as a filler is lower than the concentration of diamond grains contained in the cutting surface of the diamond segment. Layed in a certain sequence, the layers of the metal matrix (binder), containing and / or not containing filler, and diamond-containing layers are connected to each other by hot pressing.

Недостатком алмазного сегмента по патенту US 2005235978 является необходимость применения горячего прессования для объединения слоев, являющегося затратным в энергетическом плане, требующего специального дорогостоящего оборудования, отсутствие самозатачиваемости алмазного инструмента.The disadvantage of the diamond segment according to patent US 2005235978 is the need for hot pressing to combine layers, which is expensive in terms of energy, requiring special expensive equipment, the lack of self-sharpening of diamond tools.

Техническим результатом заявляемого технического решения является улучшение кромкостойкости, увеличение технологического ресурса алмазного инструмента, улучшение качества резки - повышение точности разреза и ровности получаемой обрабатываемой поверхности, создание алмазного сегмента самозатачиваемой конструкции, не требующего специального предварительного вскрытия алмазных зерен перед вводом инструмента в работу, снижение затрат на изготовление алмазного сегмента.The technical result of the proposed technical solution is to improve edge resistance, increase the technological resource of diamond tools, improve cutting quality — increase the accuracy of the cut and evenness of the machined surface, create a diamond segment of a self-sharpening structure that does not require special preliminary opening of diamond grains before putting the tool into operation, and reduce costs production of a diamond segment.

Технический результат достигается тем, что алмазный сегмент, состоящий из чередующихся слоев, расположенных перпендикулярно режущей поверхности основания диска, и в тоже же время параллельно направлению резания, содержащих следующие элементы: металлическую связку из спеченного материала, алмазные зерна и зерна наполнителя, при более высокой концентрации алмазных зерен в наружных слоях, отличающийся тем, что включает наружные слои с более твердой металлической связкой, и внутренние чередующиеся слои с менее твердой и более твердой металлической связкой, соединенные между собой с помощью постадийного холодного прессования и спекания, более твердые и менее твердые металлические связки изготовлены из разных спеченных материалов, все слои включают алмазные зерна и зерна наполнителя, концентрация алмазных зерен в слоях с более твердой связкой выше, чем в слоях с менее твердой связкой, в качестве спеченного материала более твердой связки используют порошковую сталь ПК10Н12ТiС8 с более высокой твердлстью, в качестве спеченного материала менее твердой связки используют порошковую сталь ПК10Н9ТiС8, в качестве наполнителя используют карбид титана, обладающий высокой твердостью.The technical result is achieved by the fact that the diamond segment, consisting of alternating layers located perpendicular to the cutting surface of the base of the disk, and at the same time parallel to the cutting direction, containing the following elements: a metal bond of sintered material, diamond grains and grains of filler, at a higher concentration diamond grains in the outer layers, characterized in that it includes outer layers with a harder metal bond, and inner alternating layers with a less hard and harder met by a bonded binder, interconnected by stepwise cold pressing and sintering, harder and less hard metal bonds are made of different sintered materials, all layers include diamond grains and filler grains, the concentration of diamond grains in layers with a harder binder is higher than in layers with a less hard binder, powder steel PK10H12TiC8 with a higher hardness is used as a sintered material of a harder binder; powder is used as a sintered material of a less hard binder Forged steel PK10N9TiS8, titanium carbide having high hardness is used as a filler.

Установлено, что алмазные сегменты в процессе работы изнашиваются больше не только по высоте, но и по боковым наружным сторонам, чего избежать намного труднее.It has been established that diamond segments wear out during operation not only in height but also on the lateral outer sides, which is much more difficult to avoid.

Т.к. наибольшее влияние на режущие свойства и кромкостойкость алмазного сегмента, а также на характер его изнашивания в процессе резания оказывает твердость алмазного сегмента, определяемая количеством и свойствами связки, введенной в алмазный сегмент, то применение для наружных слоев заявляемого алмазного сегмента металлической связки из более твердого и оптимального по составу и свойствам спеченного материала - порошковой стали ПК10Н12ТiС8, позволяет повысить прочность закрепления алмазных зерен в инструменте с помощью связки и кромкостойкость алмазного сегмента, снизить износ его наружных боковых сторон.Because the hardness of the diamond segment, determined by the number and properties of the binder introduced into the diamond segment, then the use of a metal binder from the harder and more optimal for the outer layers of the inventive diamond segment has the greatest influence on the cutting properties and edge resistance of the diamond segment, as well as on the nature of its wear during the cutting process. the composition and properties of the sintered material - powder steel PK10N12TiS8, allows to increase the strength of fixing diamond grains in the tool using ligaments and edging the viscosity of the diamond segment, reduce wear on its outer sides.

Кроме того, повышение концентрации алмазных зерен и наличие зерен наполнителя с высокой твердостью в наружных слоях алмазного сегмента также позволяют повысить его кромкостойкость, т.е. увеличить ресурс острой режущей части (кромки) в процессе эксплуатации.In addition, an increase in the concentration of diamond grains and the presence of filler grains with high hardness in the outer layers of the diamond segment also make it possible to increase its edge resistance, i.e. increase the resource of the sharp cutting part (edge) during operation.

Применение более твердой металлической связки для ряда внутренних слоев снижает износ алмазного сегмента по высоте.The use of a harder metal bond for a number of inner layers reduces the wear of the diamond segment in height.

Внутренние слои алмазного сегмента с менее твердой связкой из порошковой стали ПК10Н9ТiС8 изнашиваются быстрее, образуя выемки, благодаря которым вступают в работу наружные и внутренние слои с более твердой связкой из порошковой стали ПК10Н12ТiС8, имеющие и более высокую концентрацию зерен алмаза и наполнитель - карбид титана. Износ слоев с более твердой связкой меньше, т.к. одновременно с твердостью возрастает износостойкость инструмента, т.е. даже при малой остаточной высоте алмазного сегмента остается достаточная режущая кромка, что позволяет использовать алмазный сегмент более полно.The inner layers of the diamond segment with a less hard binder made of PK10N9TiC8 powder steel wear out faster, forming recesses, due to which the outer and inner layers with a harder binder made of powder steel PK10N12TiC8 come into operation, having both a higher concentration of diamond grains and a filler - titanium carbide. The wear of layers with a harder bond is less, because simultaneously with hardness, the tool wear resistance increases, i.e. even with a small residual height of the diamond segment, a sufficient cutting edge remains, which allows the diamond segment to be used more fully.

Соответственно, повышение кромкостойкости и снижение износа алмазного сегмента как по высоте, так и по его боковым наружным сторонам, приводит к увеличению ресурса алмазного сегмента в целом.Accordingly, an increase in the edge resistance and a decrease in the wear of the diamond segment both in height and in its lateral outer sides leads to an increase in the resource of the diamond segment as a whole.

Использование в качестве спеченного материала менее твердой металлической связки разработанной порошковой стали ПК10Н9ТiС8 обусловлено прежде всего тем, что прочность закрепления алмазных зерен в инструменте с ее помощью ниже прочности самого алмазного зерна, и изнашивание происходит вследствие выкрашивания зерен и инструмент работает в режиме самозатачивания. Т.е. более быстрый износ слоев с менее твердой связкой обеспечивает самозатачиваемость алмазного сегмента.The use of the less hard metal binder of the developed PK10N9TiC8 powder steel as a sintered material is primarily due to the fact that the strength of fixing diamond grains in the tool with it is lower than the strength of the diamond grain itself, and wear occurs due to the chipping of the grains and the tool operates in the self-sharpening mode. Those. faster wear of layers with a less hard bond provides self-sharpening of the diamond segment.

Наличие слоев с менее твердыми связками позволяет не производить специального вскрытия алмазных зерен перед вводом инструмента в работу.The presence of layers with less hard ligaments makes it possible not to make a special opening of diamond grains before putting the tool into operation.

Экспериментальным путем установлено оптимальное соотношение элементов в слоях алмазного сегмента с более твердой связкой и во внутренних слоях с менее твердой связкой. Концентрация алмазных зерен в слоях с более твердой связкой, в том числе и наружных слоях, выше, чем во внутренних слоях с менее твердой связкой.Experimentally, the optimal ratio of elements in the layers of the diamond segment with a harder bond and in the inner layers with a less hard bond was established. The concentration of diamond grains in layers with a harder binder, including the outer layers, is higher than in the inner layers with a less hard binder.

Концентрация зерен наполнителя во всех слоях одинакова. Использование в качестве наполнителя карбида титана обусловлено его высокой твердостью, превышающей твердость широко применяемого карбида вольфрама, что также повышает кромкостойкость, износостойкость и ресурс алмазного сегмента.The concentration of filler grains in all layers is the same. The use of titanium carbide as a filler is due to its high hardness exceeding the hardness of the widely used tungsten carbide, which also increases the edge resistance, wear resistance and resource of the diamond segment.

Из-за малого износа слоев с более твердой связкой остаются постоянными ширина сегмента и усилие резания, что приводит к повышению качества резки: точности разреза, ровности получаемой поверхности. Наружные слои с твердой связкой обеспечивают ровные края реза за счет кромкостойкости.Due to the low wear of layers with a harder bond, the width of the segment and the cutting force remain constant, which leads to an increase in the quality of cutting: the accuracy of the cut, the evenness of the resulting surface. Outer layers with a solid bond ensure smooth cutting edges due to edge resistance.

Соединение слоев в единую конструкцию осуществляют следующим образом: в смесителе поочередно готовят 2 шихты с равномерным распределением компонентов, отличающиеся рецептурой материалов, применяемых для более твердых и менее твердых связок, и концентрацией зерен алмазов. Затем добавляют связующее и проводят гранулирование каждой шихты с последующей сушкой и получением 2-х гранулятов.The layers are connected into a single structure as follows: in a mixer, 2 charges are prepared in turn with a uniform distribution of components, differing in the recipe of materials used for harder and less hard bonds, and the concentration of diamond grains. Then a binder is added and granulation of each charge is carried out, followed by drying and obtaining 2 granules.

Сначала засыпают и прессуют гранулят для наружного слоя, затем на полученную прессовку загружают гранулят для внутреннего слоя на основе менее твердой связки и снова прессуют, на двухслойную заготовку загружают гранулят для внутреннего слоя на основе более твердой связки и снова прессуют. В предпоследней загрузке прессуют гранулят для внутреннего слоя на основе менее твердой связки, последней загружают гранулят для наружного слоя и проводят окончательное прессование при более высоком давлении. Полученную многослойную заготовку спекают. Все стадии объединения различных слоев алмазного сегмента осуществимы на стандартном оборудовании. Энергетические и материальные затраты ниже, чем при горячем прессовании.First granulate for the outer layer is poured and pressed, then granulate for the inner layer based on the less hard binder is loaded onto the obtained compact and pressed again, granulate for the inner layer based on the harder binder is loaded onto the two-layer workpiece and pressed again. In the penultimate loading, granulate for the inner layer is pressed on the basis of a less hard bond, the granulate for the outer layer is loaded in the last and the final pressing is carried out at a higher pressure. The resulting multilayer preform is sintered. All stages of combining different layers of the diamond segment are feasible on standard equipment. Energy and material costs are lower than with hot pressing.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет увеличить кромкостойкость, технологический ресурс алмазного сегмента, повысить качество резания - повысить точность разреза и ровность получаемой поверхности. Алмазный сегмент самозатачиваемый и не требует специального предварительного вскрытия алмазных зерен перед вводом инструмента в работу. Соединение разных слоев алмазного сегмента осуществимо с помощью постадийного холодного прессования и последующего спекания на стандартном оборудовании при меньших затратах.Thus, the claimed technical solution allows to increase the edge resistance, the technological resource of the diamond segment, to improve the quality of cutting - to increase the accuracy of the cut and the evenness of the resulting surface. The diamond segment is self-sharpening and does not require special preliminary opening of diamond grains before putting the tool into operation. The connection of different layers of the diamond segment is feasible using stepwise cold pressing and subsequent sintering on standard equipment at a lower cost.

Claims (4)

1. Алмазный сегмент, состоящий из чередующихся слоев, расположенных перпендикулярно режущей поверхности основания диска и параллельно направлению резания, содержащих металлическую связку из спеченного материала, алмазные зерна и зерна наполнителя, причем концентрация алмазных зерен в наружных слоях выше, чем в других слоях, отличающийся тем, что он включает наружные слои с более твердой связкой и внутренние чередующиеся слои с менее твердой и более твердой связкой, соединенные между собой с помощью постадийного холодного прессования и спекания, причем более твердые и менее твердые связки изготовлены из разных спеченных материалов, все слои включают алмазные зерна и зерна наполнителя, а концентрация алмазных зерен в слоях с более твердой связкой выше, чем в слоях с менее твердой связкой.1. The diamond segment, consisting of alternating layers located perpendicular to the cutting surface of the base of the disk and parallel to the cutting direction, containing a metal binder of sintered material, diamond grains and grains of filler, and the concentration of diamond grains in the outer layers is higher than in other layers, characterized in that it includes outer layers with a harder bond and inner alternating layers with a less hard and harder bond, interconnected by stepwise cold pressing and sintering, the harder and less hard bonds being made of different sintered materials, all layers include diamond grains and filler grains, and the concentration of diamond grains in layers with harder bonds is higher than in layers with less hard bonds. 2. Алмазный сегмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве спеченного материала более твердой связки использована порошковая сталь ПК10H12TiC8.2. The diamond segment according to claim 1, characterized in that powder steel PK10H12TiC8 is used as the sintered material of the harder bond. 3. Алмазный сегмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве спеченного материала менее твердой связки использована порошковая сталь ПК10H9TiC8.3. The diamond segment according to claim 1, characterized in that powder steel PK10H9TiC8 is used as a sintered material of a less solid bond. 4. Алмазный сегмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя использован карбид титана. 4. The diamond segment according to claim 1, characterized in that titanium carbide is used as a filler.