[发明专利]锯珠

说明书

本申请是名称为“锯珠”、国际申请日为2012年3月2日、国际申请号为PCT/EP2012/053642、国家申请号为201280011622.3的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用在锯绳上的珠。所述锯绳用于切割硬且脆的材料，如天然石材(大理石、花岗岩、岩石…)、人造石材(混凝土、砖…)、复合材料或者晶体材料(单晶硅或者多晶硅)。

背景技术

在金属基体的外部磨料层中嵌入金刚石颗粒而形成的珠看起来是在上世纪五十年代初首次公开的(例如，参见1952年提交的US2,679,839)。这种珠被串在钢丝绳上并且通过弹簧(参见US 2,679,839)或者通过塑料材料(例如，参见1958年提交的FR 1.203.000)分开。还可以借助于模具将塑料材料注射到珠之间(1959年提交的FR 1.203.000，第一版)。还探索了例如通过销钉(1953年提交的GB 759,505)、通过钎焊(1960年首次提交的FR 1,265,542)或者通过锻压(1968首次提交的US 3,598,101)将锯线直接固定到钢丝绳上的构思。

最初，这些锯绳用在固定锯上，以与排锯(往复驱动的框架上具有平行安装的钢片，在钢片上安装有包含金刚石的刀头)和圆盘锯竞争。例如在1953年提交的US 2,773,495中描述了通过拼接钢丝绳而把锯绳制成闭环。在由电动机驱动的两个大轮上张紧所述环之后，所述锯绳可以用作锯子。在现有技术的可用锯机中，多达80个环被相互平行地驱动，用来将石块分割成一系列的板坯。在一种可选的用途中，在上世纪七十年代初在采石场中开始出现这种金刚石珠锯绳，其被用来开采石块。

已经探索出多种可以将磨料(主要是金刚石)固定到珠上的方法。存在通过镍的电解沉积或者化学沉积来将金刚石固着到金属管上的方法(WO 2002/40207)。还存在将磨料颗粒嵌入到直接施加于金属套筒上的钎焊料中的方法，正如US 7,089,925中描述的。

已经最成功的方法是借助于粉末冶金路线(已在US 2,679,839中描述)。为此，用金刚石颗粒制成环形的磨料元件，该金刚石颗粒充分地与金属粉末和可选的有机蜡混合以形成浆料。该金属粉末的混合物通常包含高熔化温度的组分例如钴、钨、铁、镍，有时候也结合有低熔化温度的组分例如铜、锡、银以提高固结性。也可以添加例如碳化钨之类的化合物，以影响珠的硬度和耐磨性。将混合物放入到模具中。通过加压(在模具中用压头挤压，或者通过浸入到高压流体中施加等静压)和加热将该坯料烧结成高密度的珠。施加合适的气体以防止粉末在烧结过程中氧化。

在烧结过程中，将环形的磨料元件加热至高温，之后缓慢冷却，即，处于准热平衡状态。即使并非合金的所有组分都有机会熔化，但是添加降低熔点的组分将导致通过扩散而在不同组分之间产生金属间相。因此，该环形磨料元件的金相截面显示出球状和/或粒状结构。在传统的珠烧结过程中，通常优选的是晶粒尺寸应该较小，以便获得足够的基体材料硬度。通过改变原料粉末的特性和粉末固结条件可影响该晶粒尺寸。不管怎样，在适当腐蚀的金相截面中都能看见晶粒，并且看不到定向生长效果。例如，参见ISBN 978-1-85617-440-4，Elsevier Science Title，2005年第5章，Janusz Konstanty所著的“粉末冶金金刚石刀具”(Powder Metallurgy Diamond Tools)。

金属、金刚石量及种类和压力-温度曲线的选择是生产者的内部技术诀窍，其极大地影响最终产品的质量。

在烧结之后，通过钎焊把环形的磨料元件固定到比磨料元件略长的金属套筒上。金属套筒与磨料元件的组合被称为珠。如US 2007/0194492A1中所描述的，通过足够精确地形成磨料元件就可以不需要用于固定磨料元件的金属管。

烧结珠已经成为技术领先者，因为：

■其具有足够厚的磨料层

■金刚石随机地嵌入整个层中，

■基体材料磨损速度与金刚石的磨耗速度相同

■同时基体材料仍能很好地保持金刚石，以及

■因为珠能够以很小的几何公差被可重复地制出。

之后，将珠串到钢丝载体绳(“钢丝绳”)上，随后通过弹簧或者塑料来固定。该“串珠步骤”冗长且费时。由于在模具中挤压而使珠的表面是光滑的，所以在使用之前必须对珠进行“修磨”。这通常是通过最初以低切割速度使用锯绳直到磨料颗粒从表面露出并更好地切割来进行的。该“修磨步骤”是耗时的。