專利名稱：一種激光焊接金剛石圓鋸片及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金剛石刀具及制備方法，特別是用于堅(jiān)硬石材等建筑材料切割的激光 焊接金剛石圓鋸片及制備方法，屬粉末冶金材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金剛石圓鋸片在路橋維修、建筑、裝修等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其中激光焊接金剛石圓鋸片 以其優(yōu)良的性能逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燒結(jié)金剛石圓鋸片。由于激光焊接金剛石圓鋸片的燒結(jié)工 藝不同于燒結(jié)金剛石圓鋸片的燒結(jié)工藝，其燒結(jié)時(shí)間要縮短很多，且激光焊接金剛石圓鋸 片基體剛度要好于燒結(jié)金剛石圓鋸片，這就為激光焊接金剛石圓鋸片使用壽命的延長(zhǎng)提供 了條件，同時(shí)要求激光焊接金剛石圓鋸片配方要有符合其特點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路。目前，從使用 效果上來(lái)看，傳統(tǒng)的燒結(jié)金剛石圓鋸片在切割石材時(shí)迸邊效果較好，但是切割壽命短，特 別是切割硬石材時(shí)尤為明顯。而現(xiàn)有的悍接金剛石圓鋸片存在的問(wèn)題是切割石材時(shí)切割 速度較慢且容易迸邊，因此需要針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)一步改進(jìn)配方，優(yōu)化配比組合，以提供性能 更為優(yōu)良的激光焊接金剛石圓鋸片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服已有技術(shù)的缺陷而提供一種自銳性好、切割鋒利、壽命長(zhǎng)、切割迸邊 效果好的用于切割各類石材和鋼筋混凝土等建筑材料的激光焊接金剛石圓鋸片及制備方 法。
本發(fā)明所稱問(wèn)題是以下述技術(shù)方案解決的
一種激光焊接金剛石圓鋸片，由金剛石刀頭和鋼制基體焊接而成，其特別之處是所
述金剛石刀頭材料由下述重量單位的粉末原料組成銅36-46，鐵28-38，鈷10-20， 鎳3-10，錫3-9，硅鉻合金1-2.5，液體石蠟 1-1.6，金剛石 1.0-2.2，所述硅鉻 合金中按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含硅40%、含鉻30%、其余為鐵和少量雜質(zhì)。
上述激光焊接金剛石圓鋸片，所述刀頭材料由下述重量單位的粉末原料組成銅 36-42，鐵28-34，鈷 10-16，鎳5-9，錫 3-6，硅鉻合金1. 2-2. 2，液體石蠟 1.1-1.4，
3上述激光焊接金剛石圓鋸片，所述刀頭材料由下述重量單位的粉末原料組成銅40， 鐵30，鈷15，鎳6.5，錫4，硅鉻合金1.8，液體石蠟 1.2，金剛石 1.5。 上述激光焊接金剛石圓鋸片制備方法，它包括如下歩驟
a. 刀頭原料混配按配比稱取刀頭粉末原料混配均勻；
b. 底層原料配制選取鈷粉為底層材料；
C.刀頭燒結(jié)成型將上述混合好后的刀頭原料以及底層原料按重量比8.5: 1.5的
比例，分別投入石墨模具，放入真空熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為85(TC-89(TC， 單位壓力1. 5-2. 5MPa，燒結(jié)10-20分鐘后得到金剛石刀頭；
d. 激光焊接采用激光焊接工藝將上述金剛石刀頭焊接在鋼制基體外周邊緣，即得 到金剛石圓鋸片；
e. 校平調(diào)整將焊好后的金剛石圓鋸片進(jìn)行校平調(diào)整；
f. 噴漆開刃鋸片表面拋光、噴漆，然后進(jìn)行刀頭開刃處理。
本發(fā)明方法針對(duì)現(xiàn)有激光焊接金剛石圓鋸片切割堅(jiān)硬石材速度較慢且容易迸邊的問(wèn) 題進(jìn)行了改進(jìn)，采用以銅、鐵、鈷混合基材料提高刀頭使用壽命和燒結(jié)性能，刀頭原料中 所添加的硅鉻合金粉末彌散的分布于胎體之中，有效改善了胎體燒結(jié)性能，使胎體能夠加 快合金化進(jìn)程，起到了活化燒結(jié)的作用。同時(shí)硅元素的加入提高了胎體自銳性，改善了切 割性能，在切割硬石材時(shí)發(fā)揮作用；另一方面鉻元素增強(qiáng)了胎體對(duì)金剛石的把持力，在提
高鋒利度的同時(shí)提高了刀頭的壽命，由此使胎體的磨損性能與金剛石的磨損性能相匹配， 使金剛石鋸片具有優(yōu)良的切割能力。本發(fā)明激光焊接金剛石圓鋸片具有自銳性好、鋒利耐 用、切割迸邊效果好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，且可以根據(jù)工況需求干切或濕切兩用，可用于 切割不同類型的石材和鋼筋混凝土等建筑材料。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明刀頭所采用的銅、鐵、鈷混合基材料配方，可提高刀頭使用壽命和燒結(jié)性能， 保證對(duì)所包裹的金剛石形成良好的機(jī)械嚙合，且能夠在較低的燒結(jié)溫度下、較短的燒結(jié)時(shí) 間內(nèi)合金化，減緩金剛石單晶的劣化趨勢(shì)，其合金組元可以良好的浸潤(rùn)金剛石單晶，提高 對(duì)金剛石的把持能力。
本發(fā)明在刀頭材料中添加適量的硅鉻合金粉末是基于反復(fù)試驗(yàn)得出的。研究表明，
4金剛石刀頭在切割石材時(shí)往往會(huì)因?yàn)樘ンw的磨損速度太慢而造成金剛石鋸片切割速度低 甚至"打滑"現(xiàn)象。因此適量加入弱化材料，有目的的降低胎體的耐磨性和粘滯性，可以 有效地提高金剛石鋸片的切割速度。 一定量的硅元素加入可對(duì)胎體起到弱化作用，降低胎 體的耐磨性和粘滯性，提高了切割速度。表1為加入不同量硅元素時(shí)，金剛石刀具的切割 速度。
表1不同含量硅元素的對(duì)金剛石工具的切割鋒利度的影響
加入量(wt%)00. 20.40.60. 811. 21.4
切割速度(m/min)3.94. 014. 264. 525. 025. 125,085. 10
從表l中可以看出，加入硅元素后切割速度增快，在含量為1%時(shí)速度最快，之后趨 于穩(wěn)定。雖然加入硅元素，可提高金剛石刀具的切割速度，但硅元素在弱化胎體性能的同 時(shí)也降低了胎體對(duì)金剛石的把持力，造成了金剛石在沒(méi)有完全磨損失效的情況下提前脫 落，降低了刀具使用壽命。在金剛石工具行業(yè)中常用下式來(lái)表征胎體對(duì)金剛石把持力的大 小。
Q= ( o 「0 2) /o i F=l-Q
其中0~—抗彎強(qiáng)度下降的相對(duì)值，
o t——胎體的抗彎強(qiáng)度值，
o 2——含金剛石試樣的抗彎強(qiáng)度值，
F——金剛石把持力系數(shù)， F為金剛石把持力系數(shù)，F(xiàn)值越大表示胎體對(duì)金剛石的把持力越高。
表2不同含量硅元素的對(duì)金剛石把持力的影響
加入量(wt%)00.20.40.60.811.21,4
F (%)85.28583. 180.673.665.848.343.6
由表2可以看到，隨著硅的加入量增加，對(duì)金剛石把持力越來(lái)越低，當(dāng)硅含量大于 1%時(shí)尤為明顯。因此在刀頭材料中硅元素的添加量應(yīng)權(quán)衡考慮。本發(fā)明為達(dá)到對(duì)胎體進(jìn)行 弱化的同時(shí)提高胎體對(duì)金剛石的把持力，而達(dá)到同時(shí)提高金剛石刀頭的切割速度和切割壽 命目的，在適量添加硅元素的基礎(chǔ)上加入一定量的鉻，鉻元素可以改善銅與金剛石的潤(rùn)濕， 并且在正常燒結(jié)溫度下與金剛石反應(yīng)生成Cr7C3、 Cr3C3型碳化物，這些碳化物能有效增強(qiáng)
5胎體對(duì)金剛石的把持力。本發(fā)明刀頭原料中的硅元素和鉻元素是以硅鉻合金粉的形式加入 的，其目的可以顯著降低成本，防止單質(zhì)粉末的氧化，更有效的發(fā)揮硅和鉻的作用。所述 硅鉻合金粉末可選擇市售產(chǎn)品或配制產(chǎn)品，其中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含硅40%、含鉻30%、其余 為鐵和少量雜質(zhì)。通過(guò)硅鉻合金粉末的加入， 一方面由于硅元素的弱化作用提高了鋸片的 鋒利度，另一方面鉻元素增強(qiáng)了胎體對(duì)金剛石的把持力，在提高鋒利度的同時(shí)提高了鋸片 的壽命，這樣可使胎體的磨損性能與金剛石的磨損性能相匹配，使金剛石鋸片具有優(yōu)良的 切割能力。
表3加入不同量硅鉻合金粉后的金剛石工具的切割性能
加入量(wt%)00.511.522.53
切割速度(m/min)44, 034. 294. 534. 985.095.06
切割壽命(m/mm)540540, 2561, 3566. 5553. 2540. 7510. 1
從表3中可以看到，當(dāng)硅鉻合金粉的加入量在1%-2.5%時(shí)能明顯提高金剛石鋸片的 切割速度，并且也有好的切割壽命。
以下提供幾個(gè)具體實(shí)施例。按照下述配比稱取刀頭原料
實(shí)施例l:取銅粉4公斤，鐵粉3公斤，鈷粉1.5公斤，鎳粉0.65公斤，錫粉0.4 公斤，硅鉻合金粉O. 18公斤；液體石蠟O. 12公斤，金剛石O. 15公斤；
實(shí)施例2:取銅粉3. 6公斤，鐵粉2. 8公斤，鈷粉1. 6公斤，鎳粉0. 9公斤，錫粉 0.3公斤，硅鉻合金粉0.12公斤；液體石蠟0.11公斤，金剛石0.12公斤；
實(shí)施例3:取銅粉4.2公斤，鐵粉3.4公斤，鈷粉1公斤，鎳粉0.5公斤，錫粉0.6 公斤，硅鉻合金粉0.22公斤；液體石蠟0.14公斤，金剛石O. 18公斤；
實(shí)施例4:取銅粉3.6公斤，鐵粉3.8公斤，鈷粉2公斤，鎳粉0.3公斤，錫粉0.3 公斤，硅鉻合金粉0.1公斤；液體石蠟0.1公斤，金剛石0.1公斤；
實(shí)施例5:取銅粉4. 6公斤，鐵粉2. 8公斤，鈷粉1公斤，鎳粉1公斤，錫粉0. 9 公斤，硅鉻合金粉0.25公斤；液體石蠟0.16公斤，金剛石0.22公斤；
本發(fā)明制備方法如下
將按照上述配比稱取200-400目的銅、鐵、鈷、錫、鎳、硅鉻合金粉料放入混料筒中 混合30分鐘，然后加入液體石蠟、30-50目的金剛石繼續(xù)混合2-3小時(shí)；按照重量比刀
頭原料底層原料8.5: 1.5的比例稱取鈷粉作為底層原料使用；將底層原料和混合好后
6的刀頭配方分別投入石墨模具中，具體添加過(guò)程為首先在石墨模具中投入底原粉料，使 其均勻的平鋪于石墨模具底部，然后均勻投入刀頭配方原料，最后將裝有粉料的石墨模具 組裝好；將組裝好的模具放入真空熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為85(TC-890°C，單 位壓力1. 5-2. 5MPa燒結(jié)10-20分鐘后得到金剛石刀頭，硬度達(dá)到服B80-100;將燒結(jié)得 到的金剛石刀頭采用激光焊接工藝焊接在鋼制基體的外周邊緣上，即可得到金剛石圓鋸 片；對(duì)焊好后的金剛石圓鋸片進(jìn)行校平調(diào)整；在鋸片表面拋光、噴漆，防止鋸片生銹；然 后進(jìn)行開刃處理，使金剛石出露；最后按照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行包裝，以方便保存、運(yùn)輸。
權(quán)利要求
1. 一種激光焊接金剛石圓鋸片，由金剛石刀頭和鋼制基體焊接而成，其特征在于所述金剛石刀頭材料由下述重量單位的粉末原料組成銅36-46，鐵28-38，鈷10-20，鎳3-10，錫3-9，硅鉻合金1-2.5，液體石蠟1-1.6，金剛石1.0-2.2，所述硅鉻合金中按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含硅40％、含鉻30％、其余為鐵和少量雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光焊接金剛石圓鋸片，其特征在于所述刀頭材料由下 述重量單位的粉末原料組成銅36-42，鐵28-34，鈷10-16，鎳5-9，錫3-6， 硅鉻合金1.2-2.2，液體石蠟1.1-1.4，金剛石 1.2-1.8。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光焊接金剛石圓鋸片，其特征在于所述刀頭材料由下 述重量單位的粉末原料組成銅40，鐵30，鈷15，鎳6.5，錫4,硅鉻合金1. 8，液 體石蠟1.2，金剛石1.5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的激光焊接金剛石圓鋸片制備方法，其特征在于， 它包括如下步驟a. 刀頭原料混配按配比稱取刀頭粉末原料混配均勻；b. 底層原料配制選取鈷粉為底層材料；C.刀頭燒結(jié)成型將上述混合好后的刀頭原料以及底層原料按重量比8.5: 1.5的比例，分別投入石墨模具，放入真空熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，燒結(jié)溫度為85(TC-89(TC， 單位壓力1. 5-2. 5MPa，燒結(jié)10-20分鐘后得到金剛石刀頭；d. 激光焊接采用激光焊接工藝將上述金剛石刀頭焊接在鋼制基體外周邊緣，即到 金剛石圓鋸片；e. 校平調(diào)整將焊好后的金剛石圓鋸片進(jìn)行校平調(diào)整；f. 噴漆開刃鋸片表面拋光、噴漆，然后進(jìn)行刀頭開刃處理。
全文摘要
一種激光焊接金剛石圓鋸片及制備方法，屬粉末冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，用于解決激光焊接金剛石圓鋸片切割堅(jiān)硬石材速度較慢且容易進(jìn)邊問(wèn)題。刀頭材料由下述重量單位的粉末原料組成銅36-46，鐵28-38，鈷10-20，鎳3-10，錫3-9，硅鉻合金1-2.5，液體石蠟1-1.6，金剛石1.0-2.2，硅鉻合金中按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含硅40％、含鉻30％、其余為鐵和少量雜質(zhì)。本發(fā)明采用以銅、鐵、鈷混合基材料提高鋸片的使用壽命和燒結(jié)性能，所添加的硅鉻合金粉末彌散的分布于胎體之中，有效改善了胎體燒結(jié)性能，使胎體能夠加快合金化進(jìn)程，同時(shí)提高了胎體自銳性，增強(qiáng)了胎體對(duì)金剛石的把持力，提高了鋸片的壽命和切割性能，使胎體的磨損性能與金剛石的磨損性能相匹配。
文檔編號(hào)B28D1/02GK101456216SQ200910073628
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者劉英凱, 孟凡愛(ài), 斌 江, 凱 王, 王成軍, 勇 祁, 袁一飛 申請(qǐng)人:博深工具股份有限公司