[发明专利]切削刀片、用于制造切削刀片的方法和切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于切削工具的切削刀片，所述切削工具用于切 削诸如石料、砖、混凝土和沥青之类的易碎工件或对其钻孔，一种制 造该切削刀片的方法，以及包括该切削刀片的切削工具，更具体地， 涉及用于切削工具的切削刀片，其通过改进切削刀片的粘接材料的微 观结构而同时具有极佳切削速度和较长使用寿命，一种制造该切削刀 片的方法，以及包括该切削刀片的切削工具。

背景技术

要切削诸如石料、砖、混凝土和沥青之类的易碎工件或对其钻孔， 需要具有比工件的硬度更高的磨料。

作为磨料，有人造金刚石颗粒、天然金刚石颗粒、氮化硼颗粒以 及烧结碳化钨颗粒。而人造金刚石颗粒被最普遍使用。

人造金刚石(在下文中，称为“金刚石”)发明于十九世纪五十 年代，被称为地球上存在的材料中硬度最高的材料，并由于这些特性 用于切削或磨削工具。

特别地，金刚石一般用于切削或磨削花岗石和大理石的石料加工 领域以及切削或磨削混凝土结构的建造领域。

切削或磨削工具包括切削刀片，该切削刀片包括用于切削工件的 金刚石颗粒和用于保持金刚石颗粒的粘接材料。

大部分切削工具通过利用金属粉末作为粘接材料来混合、压实和 烧结金刚石颗粒的粉末冶金方法形成。

长期以来，最普遍将钴粉用作用于金刚石切削工具的粘接材料。

钴粘接材料在金刚石工具领域中被称为“通用粘接材料”，因为 使用钴粘接材料形成的切削刀片具有极佳的切削速度，而与诸如花岗 石、混凝土、沥青和大理石之类的工件无关或者不管切削机的马力(HP) 是高还是低。

由于钴粘接材料被很好地磨损，所以金刚石颗粒很好地突出，由 此使钴粘接材料引人注目地成为通用粘接材料。

由于粘接材料的磨损在2到3HP的小低动力切削机中很好地发生， 所以不会出现劣质切削。

然而，由于钴粘接材料在高HP的切削机中非常快速地磨损，所以 切削速度高，但是金刚石颗粒太早脱离，从而缩短了使用寿命。

近来，引入并使用高HP机器用于提高切削花岗石、混凝土或沥青 的生产率。

在花岗石切削工厂中，尽管在过去的10年中已经使用100HP的大 尺寸多刀片机器，但是通常使用150HP的机器，并且现在引入了200HP 的机器。

另一方面，为提高切削生产率，已经用40或65HP的机器代替20HP 的机器来切削混凝土或沥青路面。甚至使用100HP的机器。

如上所述，随着切削机的HP的增加，通过使用纯钴的粘接材料已 不能保证切削工具的使用寿命。

通常采用添加钨(W)和碳化钨(WC)的方法来减慢钴粘接材料 的磨损。

近来，为延长粘接材料的使用寿命，添加碳化钨的量必须增加到 50到60％。

然而，随着添加碳化钨的量的增加，会出现如下问题。

当钴(Co)和碳化钨(WC)形成粘接材料时，当钨的量大于50 ％时必须将烧结温度升高到超过1000℃，以烧结粘接材料。

随着烧结温度升高，不能避免与粘接材料混合的金刚石颗粒的热 劣化。

随着烧结温度升高，金刚石颗粒转换成石墨，并且金刚石颗粒的 硬度迅速降低。

因此，在金刚石刀具工业中，试图将烧结温度降低至小于900℃， 并尽可能地避免烧结温度超过1000℃。

这是因为当金刚石颗粒的热劣化更恶劣时，不能获得较高切削速 度和较长的使用寿命。

因此，降低碳化钨的量以不升高烧结温度。然而，当碳化钨的量 被降低时，则不能减慢钴的磨损。

此外，钴粘接材料昂贵，钴粘接材料的价格变化大，并且存在环 境问题。

因此，已经对用另一材料代替钴粘接材料进行了很多努力。另一 方面，由于铁便宜并且存在相对较少的环境问题，所以用铁代替钴的 方法引起了人们的注意。

然而，在市场上销售的铁的情况下，尽管使用具有微观颗粒尺寸 的羰基法铁粉，但是在烧结之后难以获得致密的微观结构。因此，需 要1000℃的高温来提高烧结密度。

然而，当烧结温度升高时，与粘接材料混合的金刚石颗粒转换成 石墨，使金刚石强度迅速下降的金刚石热劣化加速。当金刚石颗粒的 热劣化更恶劣时，难以获得极佳的切削速度和较长的使用寿命。