CN101704276A - 磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯及其制作工艺，属磨料磨具制造领域。该钎焊金刚石线锯由钢丝基体、钎焊结合剂、呈螺旋形排布的金刚石磨料三部分组成。该工艺关键步骤在于：在钢丝基体表面涂附压敏胶；将一细金属丝线或非金属丝线以一定的螺距均匀缠绕涂有压敏胶的钢丝；排布金刚石磨料；拆除金属丝线或非金属丝线；排布一层粉状钎料；在真空或保护气氛中加热至钎料熔化，冷却后金刚石磨料通过钎焊结合剂牢固固定在钢丝表面，形成磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯。该线锯具有切割寿命长，切割效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯及其制作工艺，属磨料磨具制造领域。
背景技术
目前，专利号为“200910137822.3”，名称为“一种金属结合剂金刚石线锯的制备方法”专利公布了一种与本发明最为接近的金刚石线锯及其制作工艺。它是在钢丝的表面通过电沉积镍来固定一层金刚石磨料，该线锯可以精密成形切割硅片、石材、陶瓷、光学玻璃等硬脆材料，也可应用于铝合金等有色金属及其合金的切割加工。其优点：(1)切缝窄，出材率高；(2)切割过程平稳，切割硅晶、陶瓷等脆性材料不崩边；(3)切割温度低，切割面无烧伤；(4)能切割大尺寸工件；(5)对环境污染小，通常使用水作为冷却液，是一种很有前途的切割工艺方法。该金刚石线锯存在的主要问题：磨料只是被机械地包埋镶嵌在镀层结合剂中，磨料易脱落，线锯寿命短；磨料无序排布，线锯易堵塞打滑而失效。
近十几年来，国内外许多学者开始研究采用钎焊工艺来制作单层超硬磨料工具，其出发点是希望借助高温钎焊时在磨料、钎料和基体界面上发生的熔解、浸润、扩散、化合等相互作用(即通常所说的化学冶金作用)，从根本上改善基体和钎料合金对磨料的把持强度。与传统的电沉积镍或热固化树脂金刚石工具相比，钎焊金刚石工具有以下特点：①磨料、钎料和基体三者之间能实现冶金化学结合，从而提高了结合强度，工具使用寿命长；②磨粒的出露高度大，容屑空间大，不易堵塞，磨料的利用更加充分；③磨削力、功率消耗和磨削温度低；④具有环保意义，符合当今倡导的绿色制造发展趋势。
目前，钎焊金刚石工具的研究比较集中于空心钻、磨轮、锯片、串珠制作工艺，而对钎焊金刚石线锯制作工艺的研究尚未涉及。
发明内容
本发明提供一种线锯切割寿命长，切割效率高的磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯及其制作工艺。
一种磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯，其特征在于：由钢丝基体、钎焊结合剂、呈螺旋形排布的金刚石磨料三部分组成，其中该钎焊金刚石线锯外径为0.1～3mm。
一种权利要求1所述磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯的制作工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)、将钢丝基体拉直；
(2)、在钢丝基体表面均匀涂附一层压敏胶；
(3)、将金属丝线或非金属丝线以一定的螺距均匀缠绕涂有压敏胶的钢丝基体上；
(4)、将金刚石磨粒布于绕线后的钢丝基体压敏胶表面；
(5)、将金属丝线或非金属丝线从钢丝基体上拆除，金刚石在钢丝表面呈现具有一定间距的螺旋线排列；
(6)、在钢丝压敏胶表面与金刚石表面均匀排布一层粉状钎料；
(7)、在真空或保护气氛中加热至钎料熔化，冷却后金刚石磨料通过钎焊结合剂牢固固定在钢丝表面，形成磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯。
本发明的积极效果是：
1、利用钎焊工艺制作金刚石线锯，金刚石把持强度高，线锯切割寿命长。
2、金刚石磨料呈螺旋形有序排布(外径0.1～3mm)，容屑空间大，不易发生切屑堵塞而导致线锯失效，切割效率高。
附图说明
图1为在钢丝基体表面绕螺旋线。
图2为利用钢丝表面的胶粘附金刚石磨料。
图3为拆除绕线后磨料呈螺旋形有序排布。
具体实施方式
本发明的钎焊金刚石线锯包括作为基体的钢丝、作为中间连接层的钎焊金属结合剂和作为外层的由钎焊金属结合剂直接固定的金刚石磨料。线锯用于材料的切割加工，基体应能承受拉应力、交变弯曲应力和磨削高温。因此，基体的材料要具备高的抗拉强度、高的弯曲疲劳强度和高的高温机械性能，在钎焊磨料时基体承受高温作用时自身不应出现性能上的明显衰减，典型的金属基体材料包括铁、钼、钨、和含有任意其中一种的合金，钢在经受钎焊高温时会明显降低抗拉强度，直径较粗时是可行的材料，高碳钢受的影响相对小些，钢线在钎焊后快速冷却可得到很大程度的恢复，钎焊不宜在真空炉中加热，局部加热因加热时间短，钢线冷却速度快，性能衰减小，可选择感应加热、激光加热、电子束加热、红外线加热。材料可优选钨及其合金，在钎焊期间其机械性能几乎不受影响。
钢丝基体横截面的几何形状优选为圆形，对于特殊应用场合也可以选择非圆形截面，如：椭圆形、矩形、正方形、梯形、多边形等。
线锯的主要目的是切割薄的硅晶片，即精密切割，优选直径尺寸0.1～0.25mm。线锯也同样适用于粗切割，如各种建材，为获得适度的线锯寿命，金属线要有足够的强度，可使用多股金属线交织在一起，总直径可为0.25～3mm，磨料钎焊于多股交织线的表面。
粉末状钎料为Ni-Cr-B-Si、Ag-Cu-Ti、Cu-Sn-Ti合金钎料，也包括其它可钎焊金刚石的活性钎料。活性元素Cr、Ti与金刚石表面的C反应分别生成Cr的碳化物(Cr3C2、Cr7C3、Cr23C6)和Ti的碳化物(TiC)这些化合物改善了熔化的钎料液相对金刚石的润湿，并提高了金刚石磨料与结合剂间的粘结强度。Ni-Cr-B-Si合金钎料中Cr的含量可为2～15％，优选2～5％。Ag-Cu-Ti合金钎料中Ti的含量可为1～15％，优选3～7％。Cu-Sn-Ti合金钎料中Ti的含量可为3～20％，优选10～15％。
利用钎焊工艺制作磨料呈螺旋形有序排布的金刚石线锯的关键工艺为：
(1)将线锯钢丝基体拉直；
(2)在钢丝基体表面均匀涂附一层压敏胶；
(3)将一细线(金属丝线或非金属丝线)以一定的螺距均匀缠绕涂有压敏胶的钢丝，如图1所示；
(4)将金刚石磨粒布于绕线后的钢丝胶表面；将绕线从钢丝上拆除，金刚石在钢丝表面呈现具有一定间距的螺旋线排列，见图2、3；
(5)在钢丝与金刚石表面均匀排布一层粉状钎料；
(6)在真空或保护气氛中加热至钎料熔化，冷却后金刚石磨料通过钎焊结合剂牢固固定在钢丝表面，形成磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯。
Claims (6)
1.一种磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯，其特征在于：由钢丝基体、钎焊结合剂、呈螺旋形排布的金刚石磨料三部分组成，其中该钎焊金刚石线锯外径为0.1～3mm。
2.一种权利要求1所述磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯的制作工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)、将钢丝基体拉直；
(2)、在钢丝基体表面均匀涂附一层压敏胶；
(3)、将金属丝线或非金属丝线以一定的螺距均匀缠绕涂有压敏胶的钢丝基体上；
(4)、将金刚石磨粒布于绕线后的钢丝基体压敏胶表面；
(5)、将金属丝线或非金属丝线从钢丝基体上拆除，金刚石在钢丝表面呈现具有一定间距的螺旋线排列；
(6)、在钢丝压敏胶表面与金刚石表面均匀排布一层粉状钎料；
(7)、在真空或保护气氛中加热至钎料熔化，冷却后金刚石磨料通过钎焊结合剂牢固固定在钢丝表面，形成磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯。
3.根据权利要求2所述磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯的制作工艺，其特征在于：所述钢丝基体材料为钢或钨及其合金。
4.根据权利要求2所述磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯的制作工艺，其特征在于：所述钢丝基体横截面的几何形为圆形。
5.根据权利要求2所述磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯的制作工艺，其特征在于：第(6)步所述粉末状钎料为Ni-Cr-B-Si，或Ag-Cu-Ti，或Cu-Sn-Ti合金钎料。
6.根据权利要求2所述磨料呈螺旋形有序排布的钎焊金刚石线锯的制作工艺，其特征在于：第(7)步所述加热方法具体为感应加热，或激光加热，或电子束加热，或红外线加热。
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Assignee: Saint-Gobain Abrasives (Shanghai) Co., Ltd. Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Contract record no.: 2012320000783 Denomination of invention: Brazing diamond fret saw with grinding materials being arranged in order in spiral shape and manufacturing process thereof Granted publication date: 20120104 License type: Exclusive License Open date: 20100512 Record date: 20120614 |
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