专利名称：一种具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿山、石材、混凝土、工程材料和金属构件等切 割领域所用金刚石工具的超薄金刚石节块。
背景技术：
近年来，超薄窄缝切割技术以其切缝小、材料利用率高、能耗低、污 染小等绿色优点备受石材开采加工业青睐，为石材行业实施可持续发展提 供重要的技术支撑，并在其他工程切割领域得到推广。实施超薄窄缝切割 技术的关键技术之一是高性能超薄金刚石节块的制造。现有超薄节块是延 续传统的金刚石节块制作工艺，其内部磨粒分布是随机的，不能按预定参 数化位置进行控制的。受节块超薄厚度限制，在节块有限体积内，不可控 式的磨粒分布导致的磨粒浪费效应明显，严重制约超薄节块加工效率和耐 用度。同时，现有超薄节块的保侧能力不足极易造成节块崩折缺陷。因此， 合理设计超薄金刚石节块，最大限度发挥有限节块体积内每颗磨粒的切削 潜力，对提升超薄节块切割性能至关重要。
实用新型内容
本实用新型的目的提供一种具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节 块，其可最大限度地发挥结块上磨粒的工作寿命，延长超薄节块的耐磨周 期和提高节块的加工效率。
本实用新型的技术方案是这样的 一种具有磨粒择优分布结构的超薄 金刚石节块，包括金属胎体和掺混于金属胎体内的金刚石磨粒，上述金刚 石磨粒在上述金属胎体内沿工件材料切缝宽度方向呈复数层分布，相邻两 个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距约等于工件材料的裂紋扩展临界间距。
上述相邻两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距等于工件材料的裂紋扩 展临界间距与节块沿切缝宽度方向偏摆量之和。
上述各金刚石磨粒层中，沿金刚石节块径向磨粒出刃方向相邻的两颗金刚石磨粒之间的磨粒间距为金刚石磨粒粒径的0-50%。
上述各金刚石磨粒层中，同 一线速度工作周线上相邻金刚石磨粒的磨 粒间距约为磨粒粒径的1-15倍。
釆用上述方案后，本实用新型的超薄金刚石节块，金刚石磨粒层状分 布不仅有利于材料连片状体积剥落的高效率去除，还可有效抑制金刚石节 块侧面磨损，大大提高超薄金刚石节块的保侧能力。各金刚石磨粒层中的 金刚石磨粒在金刚石节块端面出露连续，确保金刚石节块端面时刻保持锐 利的表面地貌和足够的容屑空间，大大提高金刚石节块加工效率和耐用度。 使用过程中各金刚石磨粒层中同 一周线分布的金刚石磨粒都能均匀参加切 削工作，节块端面载荷分布均一，有效防止超薄节块因局部载荷过大而崩 裂。本实用新型与现有技术相比，可最大限度地发挥结块上每颗磨粒的工 作寿命，延长超薄节块的耐磨周期和提高节块的加工效率，可应用于圓锯 片、框架锯、带锯等金刚石工具节块的制造。
图l是本实用新型的整体结构示意图。 图2是图1的剖示图。 图3是图2的右^见图。
图4是金刚石磨粒在金刚石磨粒层内的分布示意图。
图5是相邻金刚石磨粒层间材料连片体积剥落示意图。
图6是相邻金刚石磨粒层间材料连片体积剥落的另一示意图。
图7是相邻金刚石磨粒层间材料连片体积剥落的又一示意图。
具体实施方式
本实用新型的一种具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节块，如图1、 2、 3所示，包括金属胎体1和掺混于金属胎体1内的金刚石磨粒2。为了 充分利用脆性材料压痕裂紋扩展连片体积剥落原理，金刚石磨粒2在金属 胎体1内沿工件材料切缝宽度方向呈复数层分布，本实施例中是呈两层分 布。
图5是两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距d等于工件材料3的裂紋扩展临界间距时两个金刚石磨粒层之间的工件材料3连片体积剥落示意图， 如图5所示，两个金刚石磨粒层间的工件材料3可以借用两个金刚石磨粒 压痕裂紋扩展连片剥落效应去除，两个金刚石磨粒层间的工件材料3 —次 扫平，材料去除效率最高。
图6是两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距d小于工件材料的裂紋扩 展临界间距时两个金刚石磨粒层之间的工件材料3连片体积剥落示意图， 如图6所示，虽然两个金刚石磨粒层间出现连片剥落效应，但没有充分发 挥连片剥落效应，材料去除效率低，浪费相邻金刚石磨粒最大加工潜力。
图7是两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距d大于工件材料的裂紋扩 展临界间距时两个金刚石磨粒层之间的工件材料3连片体积剥落示意图， 如图7所示，两个金刚石磨粒层间的工件材料3无法连片去除，影响材料 去除效率。
理论上，两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距d等于工件材料3的裂 紋扩展临界间距时，两个金刚石磨粒间的工件材料去除效率最高。但本实 用新型在确定两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距d时充分考虑到临界间 距效应，同时兼顾金刚石节块在切缝宽度方向上的偏摆量，则，磨粒层间 距d-工件材料的裂紋扩展临界间距+偏摆量，以实现磨粒层间材料一次性扫 平去除。
如图4所示，各金刚石磨粒层中，沿金刚石节块径向磨粒出刃方向相
邻的金刚石磨粒2的磨粒间距dp主要根据金刚石磨粒出刃高度确定，为了
使金刚石磨粒沿径向能连续出刃，时刻保持金刚石节块工作形貌的锋利度，
本实施例中，沿金刚石节块径向方向相邻的金刚石磨粒2的磨粒间距dp为
金刚石磨粒2粒径的40°/。。同一线速度工作周线上相邻金刚石磨粒2的磨粒
间距根据金刚石磨粒2拖尾效应、表面容屑空间和金刚石节块磨粒浓度而
定，本实施例中，同一线速度工作周线上相邻金刚石磨粒2的磨粒间距为8 倍磨粒粒径。
本实用新型的制作方法可以通过叠层方按实现，具体步骤如下 1、根据加工对象、加工工艺参数、磨粒加工机制、金刚石磨粒粒径、 金刚石磨粒浓度和金刚石节块厚度，确定金刚石磨粒在金属胎体中的择优 分布参数两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距d、沿金刚石节块径向方向相邻的金刚石磨粒的磨粒间距dp和同一线速度工作周线上相邻金刚石磨粒 的磨并立间3巨lc。
2、 根据金刚石磨粒层内分布参数加工金刚石磨粒层排布孔模板，在模 板上与金刚石磨粒相对应的位置钻通孔，孔径以金刚石磨粒能顺利通过为 准，约为金刚石磨粒粒径的1. 1-1. 3倍。
3、 在压块上涂上薄层有机胶后，胶面朝上，将^^莫板压在胶层面上；然 后在模板上撒放金刚石磨粒，确保模板上所有孔都容有金刚石磨粒后，将 压块、模板整体倒置，尔后沿垂直于模板平面法向移开压块。金刚石磨粒 即按预先层内分布方式预排在压块面上。
4、 将带有金刚石磨粒的压块压入已预先填入金属胎体粉末的模腔并施 加一定载荷，尔后取出压块，而金刚石磨粒留在被压实的金属胎体中，即 完成一个金刚石磨料层的设置，金刚石磨粒层间距d是靠预先填入金属胎 体粉末的体积或质量来调整，以符合步骤1所择优的间距d。
5、 如此循环步骤3-4即可实现不同层数金刚石节块的预压制成型。
6、 通过步骤2-5获得的预压制成型块再经过烧结或^tf焊工艺进行热固 结，便得到本实用新型的具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节块。
权利要求1、一种具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节块，包括金属胎体和掺混于金属胎体内的金刚石磨粒，其特征在于上述金刚石磨粒在上述金属胎体内沿工件材料切缝宽度方向呈复数层分布，相邻两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距约等于工件材料的裂纹扩展临界间距。
2、 根据权利要求1所述的一种具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节 块，其特征在于上述相邻两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距等于工件 材料的裂紋扩展临界间距与节块沿切缝宽度方向偏摆量之和。
3、 根据权利要求1所述的一种具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节 块，其特征在于上述各金刚石磨粒层中，沿金刚石节块径向磨粒出刃方 向相邻的两颗金刚石磨粒之间的磨粒间距为金刚石磨粒粒径的0-50%。
4、 根据权利要求1所述的一种具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节 块，其特征在于上述各金刚石磨粒层中，同一线速度工作周线上相邻金 刚石磨粒的磨粒间距约为磨粒粒径的1-15倍。
专利摘要本实用新型公开了一种具有磨粒择优分布结构的超薄金刚石节块，包括金属胎体和掺混于金属胎体内的金刚石磨粒，金刚石磨粒在金属胎体内沿工件材料切缝宽度方向呈复数层分布，相邻两个金刚石磨粒层之间的磨粒层间距约等于工件材料的裂纹扩展临界间距。各金刚石磨粒层中，沿金刚石节块径向磨粒出刃方向相邻的两颗金刚石磨粒之间的磨粒间距为金刚石磨粒粒径的0-50％。各金刚石磨粒层中，同一工作周线上相邻金刚石磨粒的磨粒间距约为磨粒粒径的1-15倍。本实用新型与现有技术相比，可最大限度地发挥结块上磨粒的工作寿命，延长超薄节块的耐磨周期和提高节块的加工效率，可应用于圆锯片、框架锯、带锯等金刚石工具节块的制造。
文档编号B28D1/22GK201350668SQ20082010315
公开日2009年11月25日 申请日期2008年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者徐西鹏, 远 李, 辉 黄, 黄国钦 申请人:华侨大学