[发明专利]含有金刚石颗粒的组合式切割体及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用于磨削加工硬质地基含有金刚石颗粒的组合式切割体。本发明还涉及一种制造这种组合式切割体的方法。

在开挖技术的许多应用中，采用一些配备有金刚石颗粒的工具，以改善磨削性能。为制造大直径的孔或断口例如使用空心钻头，在它们的前端设计有切割区。用于切割混凝土、石、或陶瓷的壁锯和切割圆盘，也在它们的圆周上配备有切割区。这些切割区主要由单晶金刚石构成，它们嵌入金属母体中。用于此类切割区的单晶金刚石的粒度约300μm至约600μm。单晶金刚石不仅设在切割区的表面，而且比较均匀地沿切割区的一部分高度分布。在加工地基时，从母体材料表面伸出的单晶金刚石棱边，切入要磨蚀的材料。当在表面的单晶金刚石失去时便磨损母体材料，直至露出位于下面的新的单晶金刚石棱边为止。

在使用中棱边会逐渐磨圆或单晶金刚石可能断裂或整个从母体材料脱落。由于单晶金刚石粒度较大，所以磨削加工地基的有效的切割棱数量较少。因此，若由于棱边磨圆、由于断裂或由于从母体材料脱落而造成一个单晶金刚石缺损，则切割区的切割有效性受到影响，直至缺少的切割棱边由露出一个新的单晶金刚石重新替代时为止。这对于能够达到的切割区的切割速度带来有害的影响。

由US-A-4591364已知，砂轮面层采用金刚石切割体，它们由典型的约70μm至约125μm的小粒度金刚石颗粒和主要是金属的粘结材料烧结而成。由金刚石颗粒和粘结材料组成的混合物在烧结过程中烧结成一扁平的烧结块。然后，此扁平的烧结块破碎成小块并筛选。具有烧结粒度从约149μm至250μm的筛分粒级用作砂轮的面层。烧结块的破碎导致烧结的组合式切割体粒度分布较广，所以，不算少的烧结块部分，对作为砂轮面层而言要不是太大就是太小。剔除的级分不仅有差别相当大的粒度，而且由于烧结块的这种破碎过程，使它的几何形状极不均匀。此外还存在着通过破碎过程造成机械性损伤的危险。所以剔除的粒级必要时要进一步磨碎，以便使它们最终可用作磨料和抛光剂。

本发明的目的是创造一种组合式切割体，它们具有狭窄的粒度分布，它们的几何形状互相没有显著的差别。在制成的组合式切割体进一步加工时可基本上避免产生废料。这些组合式切割体应能允许按期望的方式制成切割件和切割段，这些切割件和切割段有强大的切割功率。由于金刚石颗粒外突棱边磨圆造成切割效率的下降，以及由于金刚石颗粒断裂或脱落引起的切割效率的下降，应能基本上避免，或在出现这些情况时应能最快可能地补偿。组合式切割体的制造过程应能尽可能简便和有重复性地进行。应能基本上取消由于附加的破碎过程和紧接着的筛选过程造成的组合式切割体的机械性损伤。

采用本发明尤其制成了一种用于磨削加工硬质地基例如混凝土的组合式切割体，它包括金刚石颗粒，这些金刚石颗粒嵌入由主要是金属的粘结材料制的母体中。所使用的金刚石颗粒的粒度小于组合式切割体的粒度，以及大于50μm和小于300μm。每个组合式切割体在一个单独的成形过程中，由金刚石颗粒和粘结材料的混合物成团并烧结而成，并具有约400μm至约1200μm的粒度。

通过使每个组合式切割体在一个单独的成形过程中由金刚石颗粒和粘结材料混合物制成，可以将组合式切割体的粒度和形状控制在一定范围内，而且这种制造过程基本上具有重复性。如此制成的组合式切割体具有很狭窄的粒度分布，几何形状彼此相似。因此，所有制成的组合式切割体一般均可供进一步加工。组合式切割体从约400μm至约1200μm的粒度，基本上与通常用来进一步加工成切割段的单晶金刚石的粒度一致。因此，此组合式切割体可按传统的方法嵌入母体材料。通过使组合式切割体由互相粘合的许多小的金刚石颗粒组成，为地基的磨削加工提供了许多棱边。因此，一个棱边磨圆、一个金刚石颗粒断裂或脱落，对于组合式切割体的磨削性能影响不大。金刚石颗粒的粒度大于50μm和小于300μm。在这种情况下可以理解，细小的金刚石颗粒用于粒度较小的组合式切割体，较大的金刚石颗粒用于较大的组合式切割体。小粒度的金刚石颗粒不仅价格比通常使用的较大的单晶金刚石便宜，而且小粒度的金刚石颗粒一般含有的缺陷少。因此，一个个金刚石颗粒具有比大粒度单晶金刚石更好的机械性能。这一优点还优化了组合式切割体的机械性能。组合式切割体的制造通过直接的途径进行，没有烧结块的破碎过程和接着的筛选过程。取消附加的加工步骤使组合式切割体的制造过程简化和便宜。此外，由此还免除了使组合式切割体受机械损伤的危险。