[发明专利]一种耦合仿生金刚石圆锯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耦合仿生金刚石圆锯片及其制备方法，本发明的金刚石圆锯片包括圆锯片基体，圆锯片基体外边缘的水槽结构，以及相邻水槽间均匀分布耦合仿生锯齿节块结构。所述的耦合仿生锯齿节块为基于毛蚶体表耐磨非光滑形态以及体表受损自再生功能设计耦合结构，将锯齿节块顶端结构制备为类似毛蚶体表表现的凹槽阵列，将锯齿节块内部设计隐藏凹槽，使磨损后工作层自再生非光滑工作层。本发明圆锯片适用于岩石、钢筋混凝土、半导体等硬脆材料的切割加工，具有耐磨性强，工作阻力小等特点，且延长了锯片寿命，减少了工作功耗，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于超硬材料制品领域，具体来说涉及一种耦合仿生金刚石圆锯片及其制备方法。

背景技术

金刚石圆锯片是一种超硬材料工具，具有良好的适用性，并兼备加工方便及二次加工量少的优点，在陶瓷、玻璃、半导体及房地产建筑业等硬脆材料加工领域显示了长期无法取代地位。圆锯片服役环境恶劣，去除工件多余材料过程中，锯齿节块(刀头)承受高强度复杂交变载荷应力(强冲击力、强摩擦力及热载荷应力等)，锯片易过度磨损，锯切阻力增大，导致传统锯片存在效率低、寿命短和能耗大等问题，使得每年对能源开采的资金、材料消耗巨大，在其加工过程中，提高金刚石锯片的锯切效率和使用寿命，是降低加工成本最为关键的方法。

国产金刚石圆锯片普遍存在锯切效率与锯切寿命相互制约问题，两者难以兼得。为了提高金刚石圆锯片耐磨性和锯片寿命，学界提出了类如优化胎体配方、选用高质量金刚石、金刚石合理排布等方案，但效果最明显的是增加锯齿节块(工作层)的高度。虽然增加锯齿节块高度能够增加锯切寿命，但锯片磨损到一定程度，仍存在金刚石易碳化、排屑效果不佳、自锐性不足及锯切阻力增大等问题，因此该方法没有从根本上解决问题。

生物体进化出丰富的形态、材料结构特征，表现了耐磨、减阻、自再生等优异性能。这些优异性能大多由各种仿生要素(耦元)耦合或相互协同的作用，有效实现生物功能的最佳展现，这种耦合仿生理念为圆锯片耐磨减阻设计提供了新方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耦合仿生金刚石圆锯片及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耦合仿生金刚石圆锯片，包括基体和耦合仿生锯齿节块；

所述基体的中心处形成有中心轴孔，所述基体的外圈间隔设置有多个结构相同的耦合仿生锯齿节块，在相邻的耦合仿生锯齿节块之间的基体外边缘处形成有排料槽；

所述耦合仿生锯齿节块边缘处间隔形成有边缘凹槽，所述耦合仿生锯齿节块靠近边缘处间隔形成有隐藏凹槽，所述边缘凹槽和所述隐藏凹槽的位置为交错设置，所述隐藏凹槽内填充有固体润滑剂；

所述边缘凹槽和所述隐藏凹槽的曲线可通过以下公式表示：

y＝A sin(Bx)

其中，0.5≤A≤1.5，200≤B≤300。

在上述技术方案中，所述基体采用75Cr1高碳钢合金或50Mn2V中碳钢材料，基体厚度为1.5～3mm。

在上述技术方案中，所述基体的直径为200～400mm，所述轴孔的直径为24～26mm。

在上述技术方案中，所述耦合仿生锯齿节块厚度为2～4mm，长度为20～40mm，高度为10mm～14mm，锯齿节块厚度比基体厚度大0.2mm～1.0mm。

在上述技术方案中，所述耦合仿生锯齿节块的数量为14～28个。

在上述技术方案中，所述固体润滑剂通过在液相条件将质量分数为20％～35％的氟化钙粉末与质量分数为65％～80％聚醚醚酮粉末混合均匀，将混合浆料干燥并研磨制得。

一种耦合仿生金刚石圆锯片的制备方法，按照下列步骤进行：