[发明专利]锯珠以及用于制作锯珠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于锯自然的或人造的石材或材料的锯线上使用的锯珠的制造。进一步地，本发明涉及因而获得的锯珠以及配备有这样的珠的锯线。

背景技术

锯线被越来越多地使用以将成块的石材锯成板以用于建筑或家庭内部使用。被锯的材料的类型已经稳步增加，从诸如大理石之类的较软的变质岩到像花岗石之类的极硬火成岩(在其形形色色的硬度和原产地)。在使用锯线的锯机中，该线在至少两个滑轮之间被张紧，其中的至少一个滑轮被驱动而同时该线被推动穿过石材。“锯切丝”或者“锯丝”多次被用作“锯切线”的可替换术语，但在该申请中后者是优选的，因为其鉴别了该产品与基于单丝的其它锯切工具的区别。线已知是复丝的。

虽然最初锯线的单个环被用来将石块从采石场取出，现在则已经设计出复环切块机驱动高至80个独立的环。这样的环长度为从15到30米并且每米携载35到40之间的珠，所以每个环存在525到1200之间的珠。目前，这些珠经由粉末冶金法被制作(已经在于1952年递交的US2,679,839中进行了描述)。

在该过程中，环形研磨元件由金刚石磨粒制成，该金刚石磨粒与金属粉末和可选的有机蜡充分混合以用于形成糊料。金属粉末的混合物通常包含诸如钴、钨、铁、镍之类的高熔化温度组分，有时与诸如铜、锡、银之类的低熔化温度组分相组合以用来改进固结。可能可以添加诸如钨、磷或碳化钨之类的元素或化合物以影响珠的硬度和磨损。该混合物被带到模具中。该预成型件通过施加温度和可能的压力(通过在模具中冲压或通过浸没在高压流体中施加等静压)而被烧结成高密度珠。合适的气体被施加以便于防止粉末在烧结期间氧化。

制造者将保持时间和温度的组合低于一定限度以防止对金刚石颗粒造成损害。金刚石在于空气中暴露到高于大约700℃的温度并且在惰性气体或真空中暴露到高于大约1200℃的温度时趋于石墨化(变成石墨)。该石墨化从金刚石的外部开始并且导致变暗的、不透明的金刚石。烧结的金属粉末的产生的金相示出了与低熔点合金保持在一起的球状区域的汞合金。

在烧结之后，环形研磨元件通过钎焊被安装在金属套筒上因而形成锯珠。在热等静压的情况下，环形研磨元件被直接结合到套筒并且不需要钎焊。珠被穿到钢线上并且随后聚合物在珠之间被注射成型以将它们保持就位并且保护该钢线使其免受环境影响。

锯线已经围绕两种尺寸被标准化：

·针对采石和繁重作业，使用具有9至11mm的初始外直径的珠。钢线具有4.95mm的直径。套筒是11mm长并且具有7mm的外直径。

·针对切块机，7.2mm的初始外珠尺寸是标准的。钢线具有3.5至3.6mm的直径。套筒的外直径是5.0mm并且长度是11mm。目前用于切块的衡量标准在于，在A类花岗石上每米锯线可以切割10平方米的石料。

存在向更小尺寸发展的趋势：考虑外直径是3.0mm或甚至是2.5mm的珠。因为更少的材料被损失，较小的珠尺寸导致每次切割从石块中切出更多石板。另一趋势是在每米锯线中具有更多但更短的珠。更多的珠导致在该线上更好的力分布、更好的切屑疏散以及改进的锯线寿命。

最近，制造珠的新颖方式通过激光熔覆正在被探索。通过激光熔覆来制造锯珠的第一个提议在WO2002/06553A2中被公布。在其之中描述了使用激光熔覆枪以产生锯珠的一般想法，但该公开并未给出要使用什么材料以及过程和获得的珠的特性的更详尽细节的指导。此外，研磨层在实心杆上产生，该实心杆进一步必须在车床上被旋转及钻孔以获得最终的珠，导致成本和操纵增加。

其结果是难以在具有不超过1克质量的微小的金属套筒上直接产生研磨层。在最近的公开WO2012/119946和WO2012/119947中，其发明人已经努力找出方法来克服与这样的沉积相关联的热问题并且发现从其中产生的珠的有利特性。会遭遇的主要问题之一是在研磨层在没有热沉的套筒上的沉积期间的热平衡。如果热输入过高，套筒熔化和/或金刚石受损。如果输入过低，涂层是多孔的和/或工艺是不经济的。

通常，利用包含涂层的金刚石的激光熔覆被施加在具有大型热沉的基底上：诸如数公斤重的泵转子、涡轮叶片等的大规模基底，其中过度的热量易于向着该基底的内部被排出。例如，在US2008/0131620中描述了用于向制造品施加耐磨涂层的工艺，其中温度被保持在400℃与900℃之间并结合有该工艺的快速冷却，其明确的目标是防止金刚石的分解。