專利名稱：花崗巖切割用排鋸刀頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通過燒結制造的排鋸刀頭，主要涉及能夠切割花崗巖的排鋸刀頭。還涉及該排鋸刀頭的制造方法。
背景技術：
花崗巖，巖質堅硬密實，屬于硬質石材，常用于高級建筑裝修工程。目前，加工花崗巖小規(guī)格板材均采用圓盤鋸加工，大規(guī)格板材需要砂鋸甚至繩鋸加工，圓盤鋸加工花崗巖板材的缺點是切縫寬，浪費大量石料，因為圓盤鋸自身尺寸的限制，無法切割較大平面的花崗巖石材；砂鋸和繩鋸能夠加工大規(guī)格板材，但是效率低、能耗高，而且污染嚴重，特別是繩鋸成本很高(世界上只有國外幾臺在使用)。而排鋸因為鋼帶較薄，可以節(jié)省石材20%以上，而且可以切割較大平面的石板材且成本低，人們一直試圖采用排鋸來加工花崗巖石材，迄今為止在世界范圍內也沒有排鋸切割花崗巖的技術被發(fā)現(xiàn)或公開。排鋸不能切割花崗巖的技術問題之一是排鋸刀頭與鋼帶的焊接結合面較小，排鋸刀頭與鋼帶的金屬成分差別較大，焊接后的焊縫質量和焊縫尺寸使排鋸刀頭所承受的切削力較小，切削力稍大排鋸刀頭就會脫落。排鋸不能切割花崗巖的技術問題之二是因為排鋸鋼帶的限制，排鋸刀頭相對圓盤鋸刀頭要求更薄，因而不成形成克服花崗巖硬度的切削力，金剛石磨粒太多，刀頭胎體對金剛石磨粒的把持力不足，會導致金剛石磨粒過早脫落，根本無法切割花崗巖，而金剛石磨粒太少，又使得刀頭壽命極短，其切割效率不被市場接受。排鋸不能切割花崗巖的技術問題之三是因為排鋸刀頭較薄，切縫較窄，側表面在切割花崗巖過程中會受到磨損并產生熱量，使排鋸刀頭變得更薄，刀頭胎體對金剛石磨粒的把持力同時降低，切削能力大大下降，同樣使排鋸無法滿足切割花崗巖的要求。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種焊接牢固、表面硬度高，耐磨性強的花崗巖切割用排鋸刀頭。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:花崗巖切割用排鋸刀頭，包括刀頭本體，所述刀頭本體的頂面設有與所述刀頭本體燒結在一起的焊接過渡體，所述刀頭本體和所述焊接過渡體燒結后的結合體外表面設有硬質耐磨相。作為一種優(yōu)選的技術方案，所述硬質耐磨相為滲碳層、滲氮層或者強碳、氮化物形成元素與金屬結合劑反應形成的硬質耐磨層。作為對上述技術方案的改進，所述刀頭本體包括平行設置且燒結在一起的至少兩
層置片。由于采用了上述技術方案，花崗巖切割用排鋸刀頭，包括刀頭本體，所述刀頭本體的頂面設有與所述刀頭本體燒結在一起的焊接過渡體，所述刀頭本體和所述焊接過渡體燒結后的結合體外表面設有硬質耐磨相；焊接過渡體的設置，克服了刀頭本體與鋼帶的金屬成分差別較大造成的焊接質量問題，使刀頭本體獲得穩(wěn)固的切屑推動力；硬質耐磨相的設置，大幅度提高了刀頭本體表面的耐磨性，保護內層胎體金屬不受磨損，維持刀頭厚度尺寸，保障平穩(wěn)的連續(xù)切削過程，刀頭耐熱抗氧化性增強，可有效避免因加工過程中產生的大量摩擦熱而引起的金屬結合劑金屬氧化失效，從而有效的增強了金屬結合劑對金剛石磨粒的機械把持力，提高工具的加工效率和使用壽命；在形成硬質耐磨相過程中，刀頭本體內部金剛石磨粒和金屬結合劑的機械把持力大大增強，滿足了切割花崗巖的要求。
圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例排鋸的結構示意圖；圖中:1-刀頭本體；11-疊片；2_焊接過渡體；3-硬質耐磨相；4_鋼帶。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，進一步闡述本實用新型。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本實用新型的某些示范性實施例。毋庸置疑，本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本實用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質上是說明性的，而不是用于限制權利要求的保護范圍。如圖1所不，花丙巖切IllJ用排銀刀頭，包括刀頭本體I，所述刀頭本體I的頂面設有與所述刀頭本體I燒結在一起的焊接過渡體2，所述刀頭本體I包括燒結在一起的金屬結合劑和金剛石磨粒，所述焊接過渡體2為燒結在一起的金屬結合劑，所述金屬結合劑的基礎成分體系為Fe-N1-Co-Cu-Sn-Zn中三種以上兀素的組合,所述金屬結合劑的金屬粉末為二元以上的預合金粉末和/或單質金屬粉末。其中所述金剛石磨粒在所述刀頭本體I中的體積比濃度為10% 80%。所述刀頭本體I和所述焊接過渡體2燒結后的結合體外表面設有硬質耐磨相
3。所述硬質耐磨相3為滲碳層、滲氮層或者強碳化物形成元素與金屬結合劑反應形成的硬質耐磨層。其中，所述強碳化物形成元素為Fe、Al、Mg、Ag、Cr、W、V、Si和Ti中的一種或一種以上的組合，反應后生成的硬質耐磨層為碳化鐵硬質耐磨層(Fe3C)、碳化鋁硬質耐磨層(A14C3)、碳化鎂硬質耐磨層(MgC2)、碳化銀硬質耐磨層(AgC)、碳化鉻硬質耐磨層(C2Cr3)、碳化鶴硬質耐磨層(WC)、碳化f凡硬質耐磨層(CHV)、碳化娃硬質耐磨層(SiC)或者碳化鈦硬質耐磨層(TiC)。使用時，將所述焊接過渡體2與排鋸鋼條焊接面的硬質耐磨相3磨掉，即可焊接在排鋸鋼條上。本實施例中，所述刀頭本體I包括平行設置且燒結在一起的六層疊片11。當然根據(jù)需要可以設置其它數(shù)量的疊片11，并不偏離本實用新型的主旨。下面舉例說明花崗巖切割用排鋸刀頭的制造方法。方法一:步驟一:將金屬結合劑和金剛石磨粒按比例混合均勻，然后將混合粉末在模具中冷壓制成刀頭本體I的坯體，用金屬結合劑在模具中冷壓制成焊接過渡體2的坯體，將刀頭本體I的坯體和焊接過渡體2的坯體組裝后放入熱壓燒結模具內燒結成型；熱壓燒結的溫度為 6000C -1100°C，壓力為 20Kg.f/cm2-100Kg.f/cm2 ；[0022]步驟二:在高溫裝置中，對刀頭進行表面滲碳/滲氮處理，在所述刀頭本體I和所述焊接過渡體2燒結后的結合體外表面形成具有一定厚度的硬質金屬碳化物/氮化物；滲碳的溫度為600°C -1100°C，滲氮的溫度為600°C -1lOO0C ；方法二:步驟一:向金屬結合劑中加入Fe、Al、Mg、Ag、Cr、W、V、Si和Ti中的一種或一種以上組合的強碳化物形成元素；強碳化物形成元素與金屬結合劑的體積比濃度為0.2% 60% ；步驟二:將金屬結合劑、金剛石磨粒和強碳化物形成元素的混合物按比例混合均勻，然后將混合粉末在模具中冷壓制成刀頭本體I的坯體，用金屬結合劑在模具中冷壓制成焊接過渡體2的坯體，將刀頭本體I的坯體和焊接過渡體2的坯體組裝后放入熱壓燒結模具內燒結成型，在燒結過程中，所述強碳化物形成元素與金屬結合劑的成分反應，在所述刀頭本體I和所述焊接過渡體2燒結后的結合體外表面形成具有一定厚度的硬質耐磨相3 ；熱壓燒結的溫度為 600°C -1100°C，壓力為 20Kg.f/cm2-100Kg.f/cm2。本實用新型排鋸刀頭具備了下述突出優(yōu)點:φ焊接過渡體2的設置，克服了刀頭本體I與鋼帶4的金屬成分差別較大造成的焊接質量問題，使刀頭本體I獲得穩(wěn)固的切屑推動力。>f:硬質耐磨相3的設置，大幅度提高了刀頭本體I表面的耐磨性，保護內層胎體
金屬不受磨損，維持刀頭厚度尺寸，保障平穩(wěn)的連續(xù)切削過程，刀頭耐熱抗氧化性增強，可有效避免因加工過程中產生的大量摩擦熱而引起的金屬結合劑金屬氧化失效，從而有效的增強了金屬結合劑對金剛石磨粒的機械把持力，提高工具的加工效率和使用壽命。③在形成硬質耐磨相3過程中，刀頭本體I內部金剛石磨粒和金屬結合劑的機
械把持力大大增強，滿足了切割花崗巖的要求。下面結合實驗數(shù)據(jù)對本實用新型的技術效果做進一步的說明。80條花崗巖排鋸切割實驗數(shù)據(jù)如下:鋼帶:(長)4300mmX(寬)180mmX (厚)3.0mm ;刀頭:(長)22/18mmX (高)9.5mmX(厚)4.0/4.5mm (梯形);每根鋼帶焊接28粒刀頭，共計裝排鋸80條。如圖2所示，鋼帶為65Mn鋼，每片28粒刀頭。實驗廠家:山東五蓮國磊石業(yè)有限公司。實驗設備:上海閩盛機械設備有限公司生產的80根鋼帶排鋸。實驗材料:山東五蓮“五蓮紅”花崗巖(編號一 G368)。石材性質:五蓮紅主要礦物成分和物理性能:一:鉀長石、斜長石、石英、角閃石及少量黑云母。二:化學成分 Si02-68.28% ,Al2O3-H.81% ,Fe2 O3-L 78%、Ca0_2.19%、MgO-1.30%、Κ20-4.95 %、Na20-3.62%。三、物理性能:平均抗壓強度 1400_2400Kg /cm2，平均抗折強度:130-140 Kg /cm2耐磨性:0.6 g /cm2，吸水率:0.36%，耐酸率:96.5%，耐堿率:98.42%，硬度:莫氏7.4級，比重:2.65g/cm3?；牧弦?guī)格:(長)2600mmX(寬)IOOOmmX (高)1200mm。[0038]刀頭參數(shù):刀頭金屬結合劑成分體系確定為Fe-N1-Cu-Sn-Zn，單質金屬粉末與預合金粉末混配應用，金剛石體積濃度為20% (其中，粒度40/45 (HWD60)占60%，粒度45/50(HWD40)占40%)。米用方法一,將金剛石與金屬結合劑粉末混合均勻后，置于石墨模具中進行熱壓燒結，通過熱壓反應，在一定的溫度和壓力條件下，使石墨與刀頭中的Fe反應，在成品刀頭的外側表面形成非連續(xù)分布、厚度約為0.2mm的Fe3C硬質耐磨層，硬度為HRBl 16。采用本實用新型的方法二，也可實現(xiàn)在刀頭外側表面形成不同結構的硬質耐磨相4。鋸切條件:濕切，排鋸的電機功率為100KW，飛輪轉速為90r/min，排鋸線速度為72m/min。在此條件下,此排鋸的向下切割速度可達7 cm/h,單次切割厚度1.2m,累計切割厚度12 m后更換刀頭。切割板材平整度不超過± 1mm，板面平滑度好，可直接進行研磨、拋光。而國內外的排鋸刀頭實驗花崗巖要么無法切割，要么最大切割0.6m即不能切割或者刀頭磨損完畢。而砂鋸最大切割速度2cm/h，并且切割鋸縫為8 10mm。板面平整度差,而且粗糙不平，需要進行定厚方可進行研磨、拋光。(而書中提到的花崗巖繩鋸只是在意大利有兩家大型石材廠使用過，但由于成本極高，性價比低，現(xiàn)在基本都停止了使用)。從上述切割情況比較，本實用新型的排鋸刀頭較其它同類產品在鋒利度和使用壽命方面均已打破了花崗巖排鋸切割的空白記錄，更為突出的是:由于刀頭外側表面具有耐磨硬質相，在切割過程中刀頭厚度基本不變，石板的切縫寬度變化小，石板的加工精度明顯提高，成品板材的加工尺寸誤差始終保持為±0.5mm。
權利要求1.花崗巖切割用排鋸刀頭，包括刀頭本體，其特征在于:所述刀頭本體的頂面設有與所述刀頭本體燒結在一起的焊接過渡體，所述刀頭本體和所述焊接過渡體燒結后的結合體外表面設有硬質耐磨相。
2.如權利要求1所述的花崗巖切割用排鋸刀頭，其特征在于:所述硬質耐磨相為滲碳層、滲氮層、碳化鐵硬質耐磨層、碳化鋁硬質耐磨層、碳化鎂硬質耐磨層、碳化銀硬質耐磨層、碳化鉻硬質耐磨層、碳化鎢硬質耐磨層、碳化釩硬質耐磨層、碳化硅硬質耐磨層或者碳化鈦硬質耐磨層。
3.如權利要求1或2所述的花崗巖切割用排鋸刀頭，其特征在于:所述刀頭本體包括平行設置且燒結在一起的至少兩層疊片。
專利摘要本實用新型公開了一種花崗巖切割用排鋸刀頭，包括刀頭本體、焊接過渡體，所述焊接過渡體為燒結在一起的金屬結合劑，所述刀頭本體和所述焊接過渡體燒結后的結合體外表面設有硬質耐磨相；焊接過渡體的設置，克服了刀頭本體與鋼帶的金屬成分差別較大造成的焊接質量問題，使刀頭本體獲得穩(wěn)固的切屑推動力；硬質耐磨相的設置，大幅度提高了刀頭本體表面的耐磨性，保護內層胎體金屬不受磨損，保障平穩(wěn)的連續(xù)切削過程，從而有效的增強了金屬結合劑對金剛石磨粒的機械把持力，提高工具的加工效率和使用壽命；在形成硬質耐磨相過程中，刀頭本體內部金剛石磨粒和金屬結合劑的機械把持力大大增強，滿足了切割花崗巖的要求。
文檔編號B28D1/06GK203004081SQ201220582249
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權日2012年11月7日
發(fā)明者陳濤 申請人:山東日能超硬材料有限公司