专利名称：一种激光焊接金刚石圆锯片及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金刚石刀具及制备方法，特别是用于坚硬石材等建筑材料切割的激光 焊接金刚石圆锯片及制备方法，属粉末冶金材料技术领域。
背景技术：
金刚石圆锯片在路桥维修、建筑、装修等领域广泛应用，其中激光焊接金刚石圆锯片 以其优良的性能逐步代替传统的烧结金刚石圆锯片。由于激光焊接金刚石圆锯片的烧结工 艺不同于烧结金刚石圆锯片的烧结工艺，其烧结时间要縮短很多，且激光焊接金刚石圆锯 片基体刚度要好于烧结金刚石圆锯片，这就为激光焊接金刚石圆锯片使用寿命的延长提供 了条件，同时要求激光焊接金刚石圆锯片配方要有符合其特点的设计思路。目前，从使用 效果上来看，传统的烧结金刚石圆锯片在切割石材时迸边效果较好，但是切割寿命短，特 别是切割硬石材时尤为明显。而现有的悍接金刚石圆锯片存在的问题是切割石材时切割 速度较慢且容易迸边，因此需要针对此问题进一步改进配方，优化配比组合，以提供性能 更为优良的激光焊接金刚石圆锯片。
发明内容
本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种自锐性好、切割锋利、寿命长、切割迸边 效果好的用于切割各类石材和钢筋混凝土等建筑材料的激光焊接金刚石圆锯片及制备方 法。
本发明所称问题是以下述技术方案解决的
一种激光焊接金刚石圆锯片，由金刚石刀头和钢制基体焊接而成，其特别之处是所
述金刚石刀头材料由下述重量单位的粉末原料组成铜36-46，铁28-38，钴10-20， 镍3-10，锡3-9，硅铬合金1-2.5，液体石蜡 1-1.6，金刚石 1.0-2.2，所述硅铬 合金中按质量分数含硅40%、含铬30%、其余为铁和少量杂质。
上述激光焊接金刚石圆锯片，所述刀头材料由下述重量单位的粉末原料组成铜 36-42，铁28-34，钴 10-16，镍5-9，锡 3-6，硅铬合金1. 2-2. 2，液体石蜡 1.1-1.4，
3上述激光焊接金刚石圆锯片，所述刀头材料由下述重量单位的粉末原料组成铜40， 铁30，钴15，镍6.5，锡4，硅铬合金1.8，液体石蜡 1.2，金刚石 1.5。 上述激光焊接金刚石圆锯片制备方法，它包括如下歩骤
a. 刀头原料混配按配比称取刀头粉末原料混配均匀；
b. 底层原料配制选取钴粉为底层材料；
C.刀头烧结成型将上述混合好后的刀头原料以及底层原料按重量比8.5: 1.5的
比例，分别投入石墨模具，放入真空热压烧结炉中烧结成型，烧结温度为85(TC-89(TC， 单位压力1. 5-2. 5MPa，烧结10-20分钟后得到金刚石刀头；
d. 激光焊接采用激光焊接工艺将上述金刚石刀头焊接在钢制基体外周边缘，即得 到金刚石圆锯片；
e. 校平调整将焊好后的金刚石圆锯片进行校平调整；
f. 喷漆开刃锯片表面抛光、喷漆，然后进行刀头开刃处理。
本发明方法针对现有激光焊接金刚石圆锯片切割坚硬石材速度较慢且容易迸边的问 题进行了改进，采用以铜、铁、钴混合基材料提高刀头使用寿命和烧结性能，刀头原料中 所添加的硅铬合金粉末弥散的分布于胎体之中，有效改善了胎体烧结性能，使胎体能够加 快合金化进程，起到了活化烧结的作用。同时硅元素的加入提高了胎体自锐性，改善了切 割性能，在切割硬石材时发挥作用；另一方面铬元素增强了胎体对金刚石的把持力，在提
高锋利度的同时提高了刀头的寿命，由此使胎体的磨损性能与金刚石的磨损性能相匹配， 使金刚石锯片具有优良的切割能力。本发明激光焊接金刚石圆锯片具有自锐性好、锋利耐 用、切割迸边效果好、使用寿命长等特点，且可以根据工况需求干切或湿切两用，可用于 切割不同类型的石材和钢筋混凝土等建筑材料。
具体实施例方式
本发明刀头所采用的铜、铁、钴混合基材料配方，可提高刀头使用寿命和烧结性能， 保证对所包裹的金刚石形成良好的机械啮合，且能够在较低的烧结温度下、较短的烧结时 间内合金化，减缓金刚石单晶的劣化趋势，其合金组元可以良好的浸润金刚石单晶，提高 对金刚石的把持能力。
本发明在刀头材料中添加适量的硅铬合金粉末是基于反复试验得出的。研究表明，
4金刚石刀头在切割石材时往往会因为胎体的磨损速度太慢而造成金刚石锯片切割速度低 甚至"打滑"现象。因此适量加入弱化材料，有目的的降低胎体的耐磨性和粘滞性，可以 有效地提高金刚石锯片的切割速度。 一定量的硅元素加入可对胎体起到弱化作用，降低胎 体的耐磨性和粘滞性，提高了切割速度。表1为加入不同量硅元素时，金刚石刀具的切割 速度。
表1不同含量硅元素的对金刚石工具的切割锋利度的影响
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
从表l中可以看出，加入硅元素后切割速度增快，在含量为1%时速度最快，之后趋 于稳定。虽然加入硅元素，可提高金刚石刀具的切割速度，但硅元素在弱化胎体性能的同 时也降低了胎体对金刚石的把持力，造成了金刚石在没有完全磨损失效的情况下提前脱 落，降低了刀具使用寿命。在金刚石工具行业中常用下式来表征胎体对金刚石把持力的大 小。
Q= ( o 「0 2) /o i F=l-Q
其中0~—抗弯强度下降的相对值，
o t——胎体的抗弯强度值，
o 2——含金刚石试样的抗弯强度值，
F——金刚石把持力系数， F为金刚石把持力系数，F值越大表示胎体对金刚石的把持力越高。
表2不同含量硅元素的对金刚石把持力的影响
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，随着硅的加入量增加，对金刚石把持力越来越低，当硅含量大于 1%时尤为明显。因此在刀头材料中硅元素的添加量应权衡考虑。本发明为达到对胎体进行 弱化的同时提高胎体对金刚石的把持力，而达到同时提高金刚石刀头的切割速度和切割寿 命目的，在适量添加硅元素的基础上加入一定量的铬，铬元素可以改善铜与金刚石的润湿， 并且在正常烧结温度下与金刚石反应生成Cr7C3、 Cr3C3型碳化物，这些碳化物能有效增强
5胎体对金刚石的把持力。本发明刀头原料中的硅元素和铬元素是以硅铬合金粉的形式加入 的，其目的可以显著降低成本，防止单质粉末的氧化，更有效的发挥硅和铬的作用。所述 硅铬合金粉末可选择市售产品或配制产品，其中，按质量分数含硅40%、含铬30%、其余 为铁和少量杂质。通过硅铬合金粉末的加入， 一方面由于硅元素的弱化作用提高了锯片的 锋利度，另一方面铬元素增强了胎体对金刚石的把持力，在提高锋利度的同时提高了锯片 的寿命，这样可使胎体的磨损性能与金刚石的磨损性能相匹配，使金刚石锯片具有优良的 切割能力。
表3加入不同量硅铬合金粉后的金刚石工具的切割性能
加入量(wt%)00.511.522.53
切割速度(m/min)44, 034. 294. 534. 985.095.06
切割寿命(m/mm)540540, 2561, 3566. 5553. 2540. 7510. 1
从表3中可以看到，当硅铬合金粉的加入量在1%-2.5%时能明显提高金刚石锯片的 切割速度，并且也有好的切割寿命。
以下提供几个具体实施例。按照下述配比称取刀头原料
实施例l:取铜粉4公斤，铁粉3公斤，钴粉1.5公斤，镍粉0.65公斤，锡粉0.4 公斤，硅铬合金粉O. 18公斤；液体石蜡O. 12公斤，金刚石O. 15公斤；
实施例2:取铜粉3. 6公斤，铁粉2. 8公斤，钴粉1. 6公斤，镍粉0. 9公斤，锡粉 0.3公斤，硅铬合金粉0.12公斤；液体石蜡0.11公斤，金刚石0.12公斤；
实施例3:取铜粉4.2公斤，铁粉3.4公斤，钴粉1公斤，镍粉0.5公斤，锡粉0.6 公斤，硅铬合金粉0.22公斤；液体石蜡0.14公斤，金刚石O. 18公斤；
实施例4:取铜粉3.6公斤，铁粉3.8公斤，钴粉2公斤，镍粉0.3公斤，锡粉0.3 公斤，硅铬合金粉0.1公斤；液体石蜡0.1公斤，金刚石0.1公斤；
实施例5:取铜粉4. 6公斤，铁粉2. 8公斤，钴粉1公斤，镍粉1公斤，锡粉0. 9 公斤，硅铬合金粉0.25公斤；液体石蜡0.16公斤，金刚石0.22公斤；
本发明制备方法如下
将按照上述配比称取200-400目的铜、铁、钴、锡、镍、硅铬合金粉料放入混料筒中 混合30分钟，然后加入液体石蜡、30-50目的金刚石继续混合2-3小时；按照重量比刀
头原料底层原料8.5: 1.5的比例称取钴粉作为底层原料使用；将底层原料和混合好后
6的刀头配方分别投入石墨模具中，具体添加过程为首先在石墨模具中投入底原粉料，使 其均匀的平铺于石墨模具底部，然后均匀投入刀头配方原料，最后将装有粉料的石墨模具 组装好；将组装好的模具放入真空热压烧结炉中烧结成型，烧结温度为85(TC-890°C，单 位压力1. 5-2. 5MPa烧结10-20分钟后得到金刚石刀头，硬度达到服B80-100;将烧结得 到的金刚石刀头采用激光焊接工艺焊接在钢制基体的外周边缘上，即可得到金刚石圆锯 片；对焊好后的金刚石圆锯片进行校平调整；在锯片表面抛光、喷漆，防止锯片生锈；然 后进行开刃处理，使金刚石出露；最后按照产品的设计要求进行包装，以方便保存、运输。
权利要求
1. 一种激光焊接金刚石圆锯片，由金刚石刀头和钢制基体焊接而成，其特征在于所述金刚石刀头材料由下述重量单位的粉末原料组成铜36-46，铁28-38，钴10-20，镍3-10，锡3-9，硅铬合金1-2.5，液体石蜡1-1.6，金刚石1.0-2.2，所述硅铬合金中按质量分数含硅40％、含铬30％、其余为铁和少量杂质。
2. 根据权利要求l所述的激光焊接金刚石圆锯片，其特征在于所述刀头材料由下 述重量单位的粉末原料组成铜36-42，铁28-34，钴10-16，镍5-9，锡3-6， 硅铬合金1.2-2.2，液体石蜡1.1-1.4，金刚石 1.2-1.8。
3. 根据权利要求2所述的激光焊接金刚石圆锯片，其特征在于所述刀头材料由下 述重量单位的粉末原料组成铜40，铁30，钴15，镍6.5，锡4,硅铬合金1. 8，液 体石蜡1.2，金刚石1.5。
4. 根据权利要求1或2或3所述的激光焊接金刚石圆锯片制备方法，其特征在于， 它包括如下步骤a. 刀头原料混配按配比称取刀头粉末原料混配均匀；b. 底层原料配制选取钴粉为底层材料；C.刀头烧结成型将上述混合好后的刀头原料以及底层原料按重量比8.5: 1.5的比例，分别投入石墨模具，放入真空热压烧结炉中烧结成型，烧结温度为85(TC-89(TC， 单位压力1. 5-2. 5MPa，烧结10-20分钟后得到金刚石刀头；d. 激光焊接采用激光焊接工艺将上述金刚石刀头焊接在钢制基体外周边缘，即到 金刚石圆锯片；e. 校平调整将焊好后的金刚石圆锯片进行校平调整；f. 喷漆开刃锯片表面抛光、喷漆，然后进行刀头开刃处理。
全文摘要
一种激光焊接金刚石圆锯片及制备方法，属粉末冶金材料技术领域，用于解决激光焊接金刚石圆锯片切割坚硬石材速度较慢且容易进边问题。刀头材料由下述重量单位的粉末原料组成铜36-46，铁28-38，钴10-20，镍3-10，锡3-9，硅铬合金1-2.5，液体石蜡1-1.6，金刚石1.0-2.2，硅铬合金中按质量分数含硅40％、含铬30％、其余为铁和少量杂质。本发明采用以铜、铁、钴混合基材料提高锯片的使用寿命和烧结性能，所添加的硅铬合金粉末弥散的分布于胎体之中，有效改善了胎体烧结性能，使胎体能够加快合金化进程，同时提高了胎体自锐性，增强了胎体对金刚石的把持力，提高了锯片的寿命和切割性能，使胎体的磨损性能与金刚石的磨损性能相匹配。
文档编号B28D1/02GK101456216SQ200910073628
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者刘英凯, 孟凡爱, 斌 江, 凯 王, 王成军, 勇 祁, 袁一飞 申请人:博深工具股份有限公司