专利名称：复合基金刚石园锯片刀头的制作方法
技术领域：
本发明涉及粉末冶金复合材料技术领域，特指一种复合基金刚石园锯片刀头。
金刚石园锯片是目前在石材加工、机场、道路、建筑、各种基础设施的维修等领域工业用量最大的一类金刚石工具制品。对确定的花岗石种类，决定锯片切割效益的三大要素为锯片性能、切割工艺和机台性能。锯片性能中除片体质量和焊接质量外，最重要的是刀头性能。而刀头性能主要决定于胎体的强韧性、耐磨性和金刚石数量、品质、大小及其配比。
目前国内的金刚石锯片生产还存在不少问题，主要表现为切割效率比较低，使用寿命比较短，锯片质量稳定性比较差，综合效益不高。目前金刚石锯片刀头的胎体种类比较多，各有特点与不足。钴基、镍基胎体性能稳定，强韧性好，但成本高，且为稀有金属，有环境污染，基体耐磨性比较差。铁基胎体，强韧性较好，成本低，但工艺性及性能稳定性相对较差，在高速切割条件下综合效果不太理想。
现有刀头结构为传统的“三明治”形状，是由加强两边层的金刚石而得到。这种结构的刀头用在大规格锯片中，随锯片的高速运转，其平稳性较差，晃动振幅较大。受力较大时，刚度较差的锯片甚至会弯曲，从而使锯路准直性差，容易打板；且金刚石也易脱落、碎裂，锯片寿命低；功率消耗大。经检索有中国专利98231787“新型金刚石锯片刀头”，其刀头由多层合金材料的主工作层与辅助填充料的辅工作层相间排列，构成整体。在含金刚石合金材料的主工作层中镶入不含金刚石合金的松散材料，在工作中经锯屑冲刷形成孔洞，这是采用填充料方法形成的多刃刀头。其实际工作的锋利度、平稳性都不能满足快速生产的要求，且加工工艺比较麻烦，而且无相应的刀头成分配方及金刚石配比。
本发明目的是提供一种既锋利又耐磨的复合基金刚石锯片。
本发明目的是这样实现的复合基金刚石园锯片刀头包括复合基胎体配方、金刚石配比和刀头结构，其特征在于复合基胎体配方主要包括(重量比)锡青铜663，43～50％；镍Ni，7～15％；钴Co，5～15％；铁Fe，5～18％；碳化钨WC，W，10～16％；钛Ti，2～8％；金刚石配比主要包括(重量比)总量，105～130g；目数40/50、强度≥12Kg的金刚石，75～95g；目数35/40、强度≥13Kg，10～20g；目数50/60、强度≥10Kg，10～25g；目数60/70、强度≥8Kg，0～12g。
上述复合基胎体配方、金刚石配比最好采取以下三种方案(重量比)
(1)复合基胎体配方主要为663，43～45％；WC、W，14～18％；Co，12～14％；Fe，5～7％；Ni，10～14％；Ti，5～7％；金刚石配比主要为目数35/40，强度≥14Kg，8～12g；目数40/50，强度≥14Kg，75～85g；目数50/60，强度≥11Kg，22～26g；目数60/70，强度≥8Kg，8～12g。该方案适用于快速切割硬花岗岩。
(2)复合基胎体配方主要为663，47～50％；WC、W，12～15％；Co，5～10％；Fe，10～15％；Ni，7～9％；Ti，4～7％；金刚石配比主要为目数35/40，强度≥14Kg，10～22g；目数40/50，强度≥13Kg，75～85g；目数50/60，强度≥11Kg，13～18g；目数60/70，强度≥8Kg，0～10g。该方案适用于快速切割中等硬花岗岩及φ350，φ400的小规格锯片。
(3)复合基胎体配方主要为663，44～46％；WC、W，12～15％；Co，8～10％；Fe，7～11％；Ni，12～15％；Ti，5～8％；金刚石配比主要为目数30/40，强度≥13Kg，18～25g；目数40/50，强度≥12Kg，75～90g；目数50/60，强度≥10Kg，10～22g；目数60/70，强度≥8Kg，0～10g。该方案适用于高速切割软花岗岩。
上述配方的刀头的结构为复合基胎体中间加入两片薄钢片而形成的三刃刀头。对φ350，φ400的小规格锯片其结构为传统的三明治型。
本结构是在复合基胎体粉末装料放入两片08F或10号钢薄钢片。在切割加工时，就形成了三刃结构的工作面。薄钢片厚度为0.5～0.8mm，长度要比刀头长度短2mm以上，高度略低于刀头高度。
刀头的生产工艺为模胚在820～880℃烧结，保温3～5分钟；加热时随温度的升高，缓慢地逐步加压，到温时应基本加压到位；自然冷却后卸模。刀头硬度在HRB85～103范围；刀头密度(刀头重量/刀头体积)8.2～8.6g/cm3。
本发明优点在于复合基胎体性能稳定，强度韧性好；复合基胎体与金刚石结合力好，形成彗星式拖尾，提高了金刚石的切割能力和利用率；工艺性好，操作简单。大规格锯片采用三刃型结构可使锯片运行平稳、振幅小，不易打板，板材加工质量好。金刚石大小、强度、数量的优化配比，既使金刚石的作用得到充分发挥，又降低成本。对于一般的锯片(φ350，φ400，φ1200，φ1600，φ1800)，本发明刀头生产的锯片，锋利度(生产效率)比钴基、铁基提高了40～50％；使用寿命比钴基提高了6～10％，比铁基提高了15～20％；而生产成本是钴基的40～50％，与铁基相当；板材生产的综合效益提高了20～30％。
本发明的配方、结构由附图及实施例给出.
图1为本发明的结构示意图.
1.三刃2.胎体3.薄钢片实施例1快速切割硬花岗石，φ1600锯片刀头胎体配方663，45％；WC，14％；Co，12％；Ni，12％；Fe，6％；Cr，3％；Al，2％；Ti，6％。
金刚石配比目数35/40，强度14～16Kg，10g；目数40/50，强度14～16Kg，80g；目数50/60，强度11～14Kg，25g；目数60/70，强度8～10Kg，10g。
刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸22×0.8mm或22×0.6mm。
烧结工艺860℃×5min，HRB 90～103。
切割效果天山红花岗石，320m2，切割效率，18m2/日。实施例2快速切割硬花岗石，φ1600锯片刀头胎体配方663，44％；WC，16％；Co，13％；Ni，10％；Fe，6％；Ti，5％；Cr，3％；Al，2％。
金刚石配比目数35/40，强度14～16Kg，8g；目数40/50，强度14～18Kg，85g；目数50/60，强度11～14Kg，22g；目数60/70，强度8～10Kg，12g。
刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸22×0.6mm烧结工艺860℃×5min，HRB90～103切割效果657#、天山红花岗石，346m2，切割效率，16m2/日。实施例3快速切割硬花岗石，φ1600锯片刀头胎体配方663，45％；WC，17％；Co，14％；Ni，11％；Fe，5％；Ti，6％；Cr，2％；Al，2％。
金刚石配比目数35/40，强度14～16Kg，12g；目数40/50，强度15～18Kg，76g；目数50/60，强度12～15Kg，26g；目数60/70，强度8～10Kg，8g。
刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸22×0.8mm烧结工艺860℃×5min，HRB90～103切割效果635#花岗石，389m2，切割效率，17m2/日。实施例4快速切割中等硬度花岗岩，φ1600锯片刀头胎体配方663，48％；WC，13％；Co，8％；Ni，9％；Fe，14％；Mn，2％；Al，2％；Ti，4％。
金刚石配比目数35/40，强度14～16Kg，18g；目数40/50，强度13～15Kg，76g；目数50/60，强度11～14Kg，15g；目数60/70，强度8～10Kg，9g。
烧结工艺840℃×5min，HRB90～103。
刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸22×0.8mm切割效果617#，623#花岗石，432m2，切割效率30m2/日；实施例5快速切割中等硬度花岗岩，φ1600锯片刀头胎体配方663，50％；WC，12％；Co，6％；Ni，7％；Fe，12％；Ti，7％；Mn，4％；Al，2％。
金刚石配比目数35/40，强度14～16Kg，13g；目数40/50，强度13～16Kg，85g；目数50/60，强度11～14Kg，18g；目数60/70，强度8～10Kg，7g。
烧结工艺840℃×5min，HRB90～103刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸22×0.8mm。
切割效果664#花岗石，385m2，切割效率，29m2/日实施例6快速切割中等硬度花岗岩，φ1600锯片刀头胎体配方663，47％；WC、W，15％；Co，10％；Ni，9％；Fe，10％；Mn，3％；Al，2％；Ti，4％。
金刚石配比目数30/35，强度13～15Kg，15g；目数40/50，强度14～16Kg，80g；目数50/60，强度10～13Kg，22g；目数60/70，强度8～10Kg，5g。
烧结工艺840℃×5min，HRB90～103。
刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸；22×0.8mm切割效果623#，664#花岗石，415m2，切割效率26m2/日；实施例7高效组合锯片切割软石，φ1600锯片刀头胎体配方663，45％；WC、W，14％；Co，9％；Ni，15％；Fe，7％；Ti，6％；Mn，2％；Al，2％。
金刚石配比目数35/40，强度14～16Kg，25g；目数40/50，强度13～16Kg，90g；目数50/60，强度11～14Kg，10g。
烧结工艺840℃×5min，HRB90～103。
刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸22×0.8mm切割效果组合锯片(五片一组)共切割603#花岗石3927m2，平均每片锯片切割785m2，切割效率每片26m2/日。实施例8φ350、φ400锯片刀头胎体配方663，50％；W、WC，12％；Co，5％；Ni，9％；Fe，15％；Ti，4％；Mn，2％；Al，1％；Zn，2％。
金刚石配比目数30/35，强度13～14Kg，8g；目数40/50，强度12～14Kg，85g；目数50/60，强度10Kg，13g。
烧结工艺830℃×3min，HRB85～100。
刀头结构传统“三明治”型切割效果切割各类花岗石成型板，锋利，效果好。实施例9高速切割软石，φ1600锯片刀头胎体配方663，46％；WC，12％；Co，8％；Ni，13％；Fe，10％；Ti，7％；Mn，2％；Al，2％。
金刚石配比目数30/35，强度13～16kg，20g；目数40/50，强度12～16Kg，80g；目数50/60，强度10～12Kg，20g；目数60/70，强度8Kg，10g。
烧结工艺840℃×5min，HRB90～103。
刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸22×0.8mm切割效果684花岗石，438m2，切割效率，45m2/日。实施例10高速切割软石，φ1600锯片刀头胎体配方663，44％；WC，15％；Co，10％；Ni，12％；Fe，9％；Ti，5％；Mn，3％；Al，2％。
金刚石配比目数30/35，强度13～16kg，18g；目数40/50，强度12～16Kg，82g；目数50/60，强度10～12Kg，22g；目数60/70，强度8Kg，8g。
烧结工艺840℃×5min，HRB90～103。
刀头结构三刃型，两薄钢片尺寸；22×0.8mm或22×0.6mm切割效果684#花岗石，409m2，切割效率，46m2/日。
权利要求
1.复合基金刚石园锯片刀头包括复合基胎体配方、金刚石配比和刀头结构，其特征在于复合基胎体配方主要包括(重量比)锡青铜663，43～50％；镍Ni，7～15％；钴Co，5～15％；铁Fe，5～18％；碳化钨WC，W，10～16％；钛Ti，2～8％；金刚石配比主要包括(重量比)总量，105～130g；目数40/50、强度≥12Kg的金刚石，75～95g；目数35/40、强度≥13Kg，10～20g；目数50/60、强度≥10Kg，10～25g；目数60/70、强度≥8Kg，0～12g。
2.根据权利要求1所述的复合基金刚石园锯片刀头，其特征在于复合基胎体配方主要为663，43～45％；WC，14～18％；Co，12～14％；Fe，5～7％；Ni，10～14％；Ti，5～7％；金刚石配比主要为目数35/40，强度≥14Kg，8～12g；目数40/50，强度≥14Kg，75～85g；目数50/60，强度≥11Kg，22～26g；目数60/70，强度≥8Kg，8～12g。
3.根据权利要求1所述的复合基金刚石园锯片刀头，其特征在于复合基胎体配方主要为663，47～50％；WC、W，12～15％；Co，5～10％；Fe，10～15％；Ni，7～9％.Ti，4～7％；金刚石配比主要为目数35/40，强度≥14Kg，10～22g；目数40/50，强度≥13Kg，75～85g；目数50/60，强度≥11Kg，13～18g；目数60/70，强度≥8Kg，0～10g。
4.根据权利要求1所述的复合基金刚石园锯片刀头，其特征在于复合基胎体配方主要为663，44～46％；WC、W，12～15％；Co，8～10％；Fe，7～11％；Ni，12～15％；Ti，5～8％；金刚石配比主要为目数30/40，强度≥13Kg，18～25g；目数40/50，强度≥12Kg，75～90g；目数50/60，强度≥10Kg，10～22g；目数60/70，强度≥8Kg，0～10g。
5.根据权利要求1所述的复合基金刚石园锯片刀头，其特征在于上述配方的刀头的结构为复合基胎体中间加入两片薄钢片而形成的三刃刀头。
6.根据权利要求1所述的复合基金刚石园锯片刀头，其特征在于对φ350、φ400的小规格锯片其结构为传统的三明治型。
全文摘要
本发明涉及一种复合基金刚石园锯片刀头,适用于锯切花岗岩石材、混凝土、陶瓷等。其特征在于663－Fe－Ni－W(Wc)－Co复合基体;金刚石参数配比;刀头结构。本发明刀头具有既锋利又耐磨的特点,所生产的锯片具有工作效率高、使用寿命长、加工板材质量好、工艺及性能稳定等优点。
文档编号B28D1/02GK1357424SQ0112710
公开日2002年7月10日 申请日期2001年8月13日 优先权日2001年8月13日
发明者戴起勋 申请人:江苏理工大学