復合磨粒超硬材料節塊式刀頭制造技術

本發明專利技術公開了一種復合磨粒超硬材料節塊式刀頭，所述刀頭的組份包括燒結在一起的金屬結合劑和超硬磨粒，所述超硬磨粒包括金剛石和立方氮化硼；金剛石對混凝土具有很好的切割性能，立方氮化硼對鋼筋具有很好的切割性能，金剛石和立方氮化硼配合使用，金剛石主攻混凝土，立方氮化硼主攻鋼筋，可大幅度提高超硬材料制品加工混凝土構件的效率及壽命，拓寬超硬材料制品的應用范圍，不僅適合于濕切/濕鉆，還能適合于干切/干鉆，較好的滿足現代條件下的家庭裝修工程對干切/干鉆的工況條件要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種通過燒結制造的節塊式刀頭(亦稱工作齒)，主要涉及鋼筋混凝土構件切割/鉆削中使用的超硬材料切割/鉆削工具中的節塊式刀頭。
技術介紹
超硬材料制品是國民經濟的重要支柱行業之一，廣泛應用于航空航天、汽車、機械、建筑、石材、陶瓷、電子、光學玻璃等行業領域。超硬材料鋸片及薄壁鉆在鋼筋混凝土構件的加工領域中具有不可替代的作用，尤其是隨著我國國民經濟的快速發展，涉及道路交通的建設、城鎮化進程的加速及老城區的改造等，此類超硬材料制品的消費量越來越大。目前，用于加工鋼筋混凝土構件的鋸片及工程薄壁鉆都是采用金剛石為超硬磨料，其特點是加工不含鋼筋的混凝土構件時具有較好的加工效率和壽命，但在加工含有鋼筋的混凝土構件時，由于金剛石在高溫摩擦熱量的作用下，即使是在有冷卻水的濕切/濕鉆的情況下，也極易與狗發生i^e+C — Fe3C的反應，導致金剛石碳化失效，失去加工鋼筋的作用，從而導致鋸片或薄壁鉆加工效率極低或失效，更不適于無冷卻水的干切/干鉆工況條件。同時，在切割/鉆削過程中，刀頭由于摩擦熱的集聚而溫度升高，會導致刀頭與基體間釬焊焊縫的軟化，焊縫的連接強度降低，在連續工作過程中易發生掉齒現象，導致工具失效。還有，常規鋼筋混凝土鋸片或薄壁鉆刀頭在工作一段時間后，常常會因金屬結合劑燒結胎體的磨損而減薄，胎體對金剛石的機械把持能力下降，金剛石極易脫落，刀頭的切削能力減弱，因而大大降低了工具的鋒利度和使用壽命，影響工具應有效能的發揮。近年來，隨著我國建筑業、高速公路、高速鐵路的蓬勃發展，鋼筋混凝土構件的應用量越來越多，需要消耗越來越多的超硬材料加工工具，對超硬材料工具的性能要求也越來越高。目前，市售的鋼筋混凝土鋸片/薄壁鉆頭中的超硬磨粒均為金剛石單晶顆粒，含金剛石磨粒的刀頭可有效加工混凝土構件，但在遇有鋼筋的混凝土構件時，其加工效率和使用壽命則會大大降低，其原因在于金剛石不適合于加工黑色金屬，尤其是在高速切割/鉆削過程中摩擦熱量累積增加時，刀頭的溫度會迅速升高，在高溫下，金剛石更易鈍化失效， 導致工具的加工能力降低或失效。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種對鋼筋混凝土具有很好的切割性能的復合磨粒超硬材料節塊式刀頭。為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案是復合磨粒超硬材料節塊式刀頭，所述刀頭的組份包括燒結在一起的金屬結合劑和超硬磨粒，所述超硬磨粒包括金剛石和立方氮化硼。作為一種優選的技術方案，所述超硬磨粒在所述刀頭中的體積比濃度為9% 60%。作為一種優選的技術方案，所述金剛石在所述超硬磨粒中的體積比濃度為20% 95 %，所述立方氮化硼在所述超硬磨粒中的體積比濃度為5 % 80 %。作為一種優選的技術方案，所述金屬結合劑的基礎成分體系為 Fe-Ni-Co-Cu-Sn-Ti中三種以上元素的組合，所述金屬結合劑的金屬粉末為三元以上的預合金粉末和/或單質金屬粉末。作為一種優選的技術方案，所述金屬結合劑內添加有Cr、W、V、Si和Ti中的一種或一種以上的強碳化物/氮化物形成元素。由于采用了上述技術方案，復合磨粒超硬材料節塊式刀頭，所述刀頭的組份包括燒結在一起的金屬結合劑和超硬磨粒，所述超硬磨粒包括金剛石和立方氮化硼；金剛石對混凝土具有很好的切割性能，立方氮化硼對鋼筋具有很好的切割性能，金剛石和立方氮化硼配合使用，金剛石主攻混凝土，立方氮化硼主攻鋼筋，可大幅度提高超硬材料制品加工混凝土構件的效率及壽命，拓寬超硬材料制品的應用范圍，不僅適合于濕切/濕鉆，還能適合于干切/干鉆，較好的滿足現代條件下的家庭裝修工程對干切/干鉆的工況條件要求。具體實施例方式下面結合實施例和應用實例，進一步闡述本專利技術。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本專利技術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，在不偏離本專利技術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，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。復合磨粒超硬材料節塊式刀頭，所述刀頭的組份包括燒結在一起的金屬結合劑和超硬磨粒，所述金屬結合劑的基礎成分體系為i^-Ni-Co-Cu-Sn中三種以上元素的組合，所述金屬結合劑的金屬粉末為三元以上的預合金粉末和/或單質金屬粉末；所述超硬磨粒在所述刀頭中的體積比濃度為9 % 60 % ；所述超硬磨粒包括金剛石和立方氮化硼，所述金剛石在所述超硬磨粒中的體積比濃度為20% 95%，所述立方氮化硼在所述超硬磨粒中的體積比濃度為5% 80%。為了增強刀頭的表面硬度，提高刀頭的耐磨性，所述金屬結合劑內添加有Cr、W、V、 Si和Ti中的一種或一種以上的強碳化物/氮化物形成元素，在熱壓反應燒結刀頭的過程中，Cr、W、V、Si和Ti中的一種或一種以上的強碳化物/氮化物形成元素與金屬結合劑反應，在刀頭的側表明形成硬質耐磨相，增強刀頭表面耐磨性，延長工具壽命，提高加工精度。采用上述技術處理后，與其它常規工藝生產的刀頭相比，本專利技術刀頭具備了下述突出優點①由于刀頭中的超硬磨料采用金剛石與CBN組配應用，充分發揮了兩種不同磨料的性能特點，大大改善了鋸片或薄壁鉆對鋼筋混凝土構件的加工效能，其效率及使用壽命都較常規單一采用金剛石磨料的工具有大幅度提高。刀頭的側表面硬度明顯提高，較常規工藝生產的刀頭提高30%以上，可達HRB116 以上，大幅度提高了刀頭表面耐磨性，保護內層胎體金屬受磨損，維持刀頭厚度尺寸，保障平穩的連續加工過程。②由于刀頭中含有CBN磨料，大大增強了工具對鋼筋的加工能力，本專利技術刀頭不僅適用于有冷卻水的濕切/濕鉆工況，還適合于無冷卻水的干切/干鉆工況，這是以往常規含單一金剛石磨粒的工具所不及的。③所述金屬結合劑內添加有Cr、W、V、Si和Ti中的一種或一種以上的強碳化物/ 氮化物形成元素后，制造的刀頭側表面具有硬質耐磨相，刀頭表面硬化處理后，抗氧化性及耐磨性增強，燒結胎體對表層金剛石的機械把持力增強，金剛石的脫落率降低，有效利用率提高，刀頭在加工過程中不易磨損減薄，可保持良好的加工精度和加工效率。本專利技術將金剛石與立方氮化硼(CBN)有機組合，對二者實施優勢互補在加工無鋼筋的混凝土部位時，刀頭中的金剛石可充分發揮對混凝土的加工優勢，保證工具的加工效能；而當遇到鋼筋部位時，則可充分發揮立方氮化硼(CBN)對黑色金屬的加工優勢，保證快速切斷鋼筋，金剛石與立方氮化硼(CBN)交替發揮優勢作用，則會大大提高工具的整體加工效能，大幅度改善工具的加工效率和使用壽命。 下面結合實驗數據對本專利技術做進一步的說明。應用實例一Φ63πιπι單層刀頭薄壁鉆制備20mm(長)X8mm(高)X4mm(厚)的單層弧形薄壁鉆刀頭。刀頭的合金體系為i^-Ni-Co-Cu-Sn-Ti，超硬磨料為65%金剛石和35 %立方氮化硼，其總的體積濃度為 18% 22%。刀頭的金屬結合劑采用預合金粉末與單質金屬粉末組合應用方式，先將金屬結合劑與超硬磨料混合均勻后冷壓成型為單層節塊胚體，然后再將冷壓胚體置于熱壓燒結模具中，在860°C熱壓反應燒結，燒制成致密度>98. 5%的單層節塊刀頭，并使刀頭外側表面形成非連續分布的I^e3C耐磨相，表面局部硬度可達HRB127。將開刃后的燒制刀頭焊于鋼質基體上，成品薄壁鉆頭。用此薄壁鉆鉆本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．復合磨粒超硬材料節塊式刀頭，所述刀頭的組份包括燒結在一起的金屬結合劑和超硬磨粒，其特征在于：所述超硬磨粒包括金剛石和立方氮化硼。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳濤，
申請(專利權)人：山東日能超硬材料有限公司，
類型：發明
國別省市：37