一种多层磨料钎焊串珠及其制作方法与流程

本发明涉及绳锯，具体涉及一种多层磨料钎焊串珠及其制作方法，制作的产品应用于石材、混凝土、铸铁、钢构件等脆硬材料的切割加工。

背景技术：

钎焊金刚石工具作为继烧结和电镀后的第三代产品，已经在脆硬材料的切割、钻孔、抛磨等加工领域得到大范围推广使用，取得了很好的经济效益，但是目前的钎焊工具本质上全为单层磨粒排布，使用寿命相对不长，使用成本相对较高。近年来，科技人员为了提升钎焊使用寿命，一方面在焊料的研发，磨粒的选型做了较多的研究，但是效果没有明显提升；另一方面在串珠的结构上也做了较多的创新性研究，包括将圆柱面做成腰鼓型、锥型或是双锥面型（如图1所示），甚至于将外表面加工成螺旋台阶状，设想使磨粒随着切割的进行分阶段投入工作，达到多层切割的目的，但实际上这些结构的改变，对于使用寿命的提升，并无实质性的突破，仍然只是基体上分布一层磨粒的单层工具，对工具寿命的提升非常有限，由于单层钎焊金刚石工具使用寿命不高的问题，在目前很多金刚石串珠绳锯应用领域，还无法与热压烧结型金刚石串珠绳锯抗衡。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷与不足，提供一种真正在结构上实现多层磨粒排布的钎焊串珠，实现钎焊单层金刚石工具的突破，以大幅度提升使用寿命，降低单位使用成本的多层磨料钎焊串珠及其制作方法。

本发明所采用的技术方案为一种多层磨料钎焊串珠，串珠由胎体工作层和基体构成，其要点在于：基体为中部直径大两端小的中空台阶圆柱体，在基体中部台阶圆周面上钎焊两层或两层以上同心面切割单元环柱形成胎体工作层，每层同心面切割单元环柱均匀布置有单层磨粒。

同心面切割单元环柱由磨粒嵌入焊料层中制成。

所述的相同层同心面切割单元环柱相邻磨粒的间距为0.0-1.0mm。由于磨粒为多面体，即使相邻磨粒的间距为0.0mm，也只是在磨粒最大棱角处的间隙为0，其余位置还是有间隙，保留有足够的容屑空间。

本发明磨料颗粒分层排布，有利于控制一次参与工作的磨粒数。

所述的相邻两层同心面切割单元环柱的磨粒相互错开，即在圆周面上磨粒投影位置的中心点不重合，相邻层磨粒在径向上不在同一线上。

同心面切割单元环柱中磨粒之间的焊料位置，为下一层磨粒所在位置。绳锯在使用过程中线速度大约为30m/s，串珠也需承受被切削掉的细颗粒的强烈冲刷，而目前使用的银基、铜基焊料耐冲刷和耐磨性相对较弱，在工作层的焊料部位磨损消耗后，下一层的磨粒露出可有效抵挡被切削细颗粒的冲刷，防止工作层支撑磨粒的焊料层进一步磨损加剧，从而使磨粒失去支撑而失效。因此单层磨粒参与工作的有效时间延长，即单层的寿命相比有提高，另外又是多层磨料结构，所以工作寿命能够得到大幅度提升。

钎焊磨粒部位的台阶面的直径比两端头的直径大0.5-3.0mm。在绳锯制造时，串珠之间的隔离套层会裹住基体的两端头，直至台阶面端面，隔离套的外径不超过工作面直径，以对串珠进行有效的支撑，防止轴向移动和径向转动，但是两端头与中间工作面的直径差并不是越大越好，实际使用测试得到直径差为0.5-3.0mm效果较好。

一种多层磨料钎焊串珠的制作方法，基体为中部直径大两端小的中空台阶圆柱体，其特征在于：它包含以下几个工作流程：1）将磨粒嵌入焊料层中，制成同心面切割单元环柱的展开面；2）根据基体表面所设计的同心面切割单元环柱面积，裁剪相应面积的镶有磨粒的焊料层；3）然后按相邻层磨粒错位的方式，逐层依次裹附在基体上，相邻层的接头处相互错开，形成串珠坯体；4）在真空炉中加热串珠坯体，使焊料层与层之间、焊料与磨料以及基体发生冶金结合反应，得到钎焊串珠成品。

焊料层为织网状焊丝或是焊片。

焊料层上制出均匀的孔洞，孔洞直径为磨粒直径的0.5-0.9倍，用于镶嵌磨粒。

磨粒嵌入织网状或是片状焊料的预制孔中，焊料层厚度为磨粒直径的0.5-0.8倍。

本发明的技术效果体现在：1）磨料颗粒分层排布，控制一次参与工作的磨粒数，保证了钎焊工具的效率优势；2）工作层参与工作磨粒之间的焊料位置，径向上为下一层的磨粒所在位置，表面焊料受冲刷磨损后露出的磨粒，弥补了常用银基、铜基焊料抵抗冲刷强度低、不耐磨等缺陷，延长磨粒有效工作时间，因此单层磨粒参与工作的有效时间延长，即单层的寿命相比有提高，另外又是多层磨料结构，所以工作寿命能够得到大幅度提升；3）相邻工作层的磨粒在径向方向上错位分布，当第一层磨粒达到设计寿命磨损掉落后，留下的坑洞可以使下一层磨粒有足够的出露高度，保证了效率优势的持续性；4）焊料层采用织网状焊丝或是焊片，磨料颗粒直接嵌入焊料层，消除了常规焊膏或是胶液产生气孔、残留等对钎焊质量的影响。5)焊料层采用织网状焊丝或是焊片,容易控制焊料层的厚度以保证磨粒的出露高度，在借助机械力的作用下可以比较容易的进行叠加，解决了使用粉状或是膏状焊料无法进行多层磨粒有序制坯的问题。

附图说明

图1为现有钎焊金刚石绳锯串珠的结构示意图

图2为本发明的双层钎焊串珠结构示意图

图3为同心面切割单元环柱的示意图

图4为焊片焊料层的结构示意图

图5为焊丝焊料层的编制示意图

其中：1基体2胎体工作层21磨粒22焊料层23孔洞25同心面切割单元环柱。

具体实施方式

下面结合视图对本发明进行详细的描述,下面的实施例可以使本专业的技术人员更理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

如图2、3所示，一种多层磨料钎焊串珠，串珠由胎体工作层2和基体1构成，基体为中部直径大两端小的中空台阶圆柱体，中部高，两端小，钎焊磨粒部位固定在中部，台阶面的直径比两端头的直径大0.5-3.0mm。在基体中部台阶圆周面上钎焊两层或两层以上同心面切割单元环柱形成胎体工作层2，同心面切割单元环柱25由磨粒21嵌入焊料层22中制成。每层同心面切割单元环柱均匀布置有单层磨粒21。基体表面同心面切割单元环柱相邻磨粒的间距为0.0-1.0mm。相邻两层同心面切割单元环柱的磨粒相互错开，即在圆周面上磨粒投影位置的中心点不重合。

一种多层磨料钎焊串珠的制作方法，基体为中部直径大两端小的中空台阶圆柱体，它包含以下几个工作流程：1）将磨粒21嵌入焊料层22中，制成镶有磨粒的焊料片，也就是同心面切割单元环柱的展开面；2）根据基体表面所设计的同心面切割单元环柱面积，裁剪相应面积的镶有磨粒的焊料层裹附在基体上而成同心面切割单元环柱25；3）然后按相邻层磨粒错位的方式，逐层依次裹附在基体上，相邻层的接头处相互错开，形成串珠坯体；4）真空炉中加热串珠坯体，使焊料层与层之间、焊料与磨料以及基体发生冶金结合反应，得到钎焊串珠成品。焊料层为织网状焊丝或是焊片。焊料层2上预留镶嵌磨粒的孔洞23直径为磨粒直径的0.5-0.9倍。磨粒嵌入织网状或是片状焊料的预制孔中，焊料层厚度为磨粒直径的0.5-0.8倍。

实施例1，如图2-4所示，基体1为45#的中空台阶圆柱体，总长10.00mm，中心贯通孔φ4.00mm，两端圆周面外径φ5.50mm，各长2.00mm，中间台阶面圆周面外径为φ6.00mm，长度6.00mm，用于钎焊金刚石同心面切割单元环柱。金刚石粒径35/40（粒径ф0.425~0.50mm），双层布料。采用ag72cu28ti银基焊片，焊片厚度0.25mm，冲孔直径0.35mm，成矩形阵列分布，相邻孔的中心距为1.00mm，第一层焊片边界尺寸长19.50mm，宽6.00mm，第二层焊片边界尺寸长22.70mm，宽6.00mm。将金刚石磨粒压嵌入对应孔中，依次裹附在φ6.00mm的基体上，第一层焊层外圆直径约φ6.40mm，第二层焊层外径φ7.20mm，按相邻同心面切割单元环柱磨粒错位的方式，两层的相邻磨粒中心点在径向方向上不在一条线上，逐层依次裹附在基体上，即第一第二层的接头处在结合面处错开，形成双层金刚石钎焊串珠坯体，整体放入内径φ7.50mm的石英管内，防止焊料层与基体分离。将坯体放入真空炉中，抽真空至低于10e-2pa，以15℃/min的速率升温至925℃，保温20min，随炉冷却至低于100℃出炉，得到双层钎焊金刚石串珠。

实施例2，如图2、3、5基体1为45#的中空台阶圆柱体，总长11mm，中心贯通孔φ5.30mm，两端圆周面外径φ7.00mm，各长2.50mm，中间台阶面的外径为φ10.0mm，长度6mm。金刚石粒径35/40（粒径ф0.425~0.50mm），双层布料。第一层采用ag72cu28ti银基焊丝，焊丝直径0.3mm，编制交叉孔内切圆直径0.38mm，焊层边界尺寸长32.20mm；第二层采用ag72cu28ti银基焊片，厚度0.4mm，成矩形阵列分布，开孔0.38mm，相邻孔的中心距为0.96mm，焊层边界尺寸长34.30mm，将金刚石磨粒压嵌入对应孔中，依次裹附在φ7.00mm的基体上，第一层焊层外径10.25mm，第二层焊层外径10.90mm，形成双层金刚石钎焊串珠坯体，整体放入内径为11.2mm的石英玻璃管内。后放入真空炉中钎焊，其它未述部分与实施例1相同。