一种激光焊接锯片的制备工艺的制作方法

本发明涉及材料切割加工工具的制备
技术领域：
，具体涉及一种激光焊接锯片的制备工艺，所制备的激光焊接锯片用于钢筋、钢板等金属材料和水泥、混凝土、花岗岩、墙地砖等非金属材料的切割加工。
背景技术：
：目前市场上，金刚石锯片广泛应用于钢筋、钢板等金属材料和水泥、混凝土、花岗岩、墙地砖等非金属材料的切割加工、打磨修边加工。降低产品的生产成本，在切割加工时，不断提高产品的切割效率，提高锯片的切割锋利度和使用寿命，降低材料损耗，以及保障切割加工安全性等一直是该领域追求的目标。激光焊接金刚石锯片由两部分组成：附有金刚石颗粒的刀头和锯片基体。将附有金刚石颗粒的刀头与锯片基体进行连接时，如果采用常规的焊接方法进行焊接，由于加热面积大，温度高，易造成刀头上的金刚石颗粒发生碳化烧损，导致降低锯片的使用性能。此外，常规焊接方法的焊接效率不够高，导致锯片的生产成本提高。另一方面，常规锯片的刀头在切割加工时，由于其锋利度不够好，加上金刚石颗粒与刀头基体之间的结合强度不高，导致金刚石颗粒易于脱落，锯片的使用寿命不够高。因此，选用硬度高、锋利的金刚石颗粒，通过合理设计锯片刀头，并采用匹配的镍基钎料金属结合剂进行真空钎焊烧结，有利于提高金刚石颗粒与刀头基体之间的结合强度。采用激光焊接技术将金刚石刀头与锯片基体牢固连接，使制备出的激光焊接金刚石锯片，在大大提高金刚石锯片生产效率的同时，明显提高产品的切割质量和锯片的使用寿命。技术实现要素：为了解决现有产品及其制备技术中存在的主要问题，本发明的目的在于提供一种激光焊接锯片的制备工艺。为了解决发明所述的技术问题并实现发明目的，本发明中采用了以下技术方案：所述激光焊接锯片包括锯片基体和锯片基体外边缘上均匀分布多个金刚石刀头；所述金刚石刀头由内侧的刀头基体和外侧的刀头钎焊层组成；所述激光焊接锯片的制备工艺，包括如下步骤：1)配料：按照成分配比，选取合适的镍基钎料作为金属结合剂，并加入金刚石颗粒，采用三维混料机进行混料，混料时间为50min，得到金刚石刀头的钎焊层成型料；2)冷压：调整好工装模具，先放置刀头基体，然后投放钎焊层成型料，组装到冷压成型模中加压成型得到金刚石刀头坯材；3)真空烧结：将金刚石刀头坯材放入模具中，在真空条件下进行加热烧结，得到金刚石刀头；其中，烧结温度为1010～1030℃，烧结时间为0.5-2h，真空度为4.0×10-4pa。4)激光焊接：将烧结后的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；然后在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起；激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片。5)抛光清漆：将激光焊接后的锯片，进行表面抛光，然后进行表面喷漆防护处理。所述锯片基体的材质为30crmo，刀头基体为65mn或30crmo材质；所述金刚石刀头的刀头钎焊层是由金刚石颗粒与金属结合剂组成，其中：金刚石颗粒的浓度为0.55～0.75ct/cm3，所述金属结合剂为镍基钎料。所述金刚石刀头的刀头钎焊层以重量百分比计的组成为：粒度35/40的金刚石颗粒为45％，粒度40/50的金刚石颗粒为30％，镍基钎料占25％。所述镍基钎料以重量百分比计的组成为：cr:8％～10％、si:4％～7％、b:2％～6％、fe:3％～5％、其余为ni。所述锯片基体中心设有安装孔，安装孔附近有一个定位小孔；；每个金刚石刀头两侧沿锯片基体径向各分布有1个凹形缺口槽，以利于切割加工时排屑。所述锯片基体为外圆直径φ320mm的圆形基体，锯片基体厚度2.2mm，基体中心的安装孔直径φ25.4mm；所述金刚石刀头的周向平均长度40mm、径向宽度15mm，其中外侧钎焊层宽度5mm、厚度3.2mm。每个金刚石刀头上均匀分布有3个小孔，每个金刚石刀头上沿径向最外侧有均匀分布的4个凹口。与最接近的现有技术相比，本发明激光焊接锯片的制备工艺具有以下有益效果：本发明制备的激光焊接锯片具有金刚石颗粒与刀头基体之间结合牢固、金刚石刀头与锯片基体之间连接可靠，工艺简单、生产成本低，锯片的切割锋利度好、切缝窄、切割偏摆小、切边整齐、切割效率高、并且切割安全性好等，适用于钢筋、钢板等金属材料和水泥、混凝土、花岗岩、墙地砖等非金属材料的切割加工、打磨修边加工。附图说明图1为本发明激光焊接锯片整体结构示意图。图2为本发明激光焊接锯片部分结构示意图。图3为本发明激光焊接锯片成品图。图4为本发明激光焊接锯片的金刚石刀头。图5为本发明激光焊接锯片的成品局部放大图。图中：1-锯片基体；2-安装孔；3-凹形缺口槽；4-金刚石刀头；401-刀头基体；402-刀头钎焊层。具体实施方式以下将结合具体实施例对本发明所述的激光焊接锯片的制备工艺做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解；需要指出的是实施例中有关结构、功能以及材料等的描述都是示例性的，而并不是指对发明保护范围的限制。如图1-2所示，本发明激光焊接锯片外径φ350mm。采用激光焊接的方法在每个锯片上焊接24个附有金刚石颗粒的金刚石刀头4，锯片中心为安装孔2、附近有一个定位小孔。锯片基体1为外圆直径φ320mm的圆形基体，基体厚度2.2mm，基体中心的安装孔直径φ25.4mm。每个金刚石刀头4两侧沿锯片基体径向各分布有1个凹形缺口槽3，以利于切割加工时排屑。金刚石刀头尺寸为周向平均长度40mm、径向宽度15mm(其中刀头钎焊层402宽度5mm)、刀头钎焊层402厚度3.2mm。每个金刚石刀头上有均匀分布的3个小孔，沿径向最外侧有均匀分布的4个凹口。金刚石刀头上的小孔和凹口主要是在切割过程中起冷却和排屑作用。采用真空钎焊烧结工艺将含金刚石颗粒的钎焊层牢固焊接在刀头基体401圆周方向上，然后采用激光焊接工艺将金刚石刀头与锯片基体焊接在一起，形成金刚石锯片(图3)。根据锯片的尺寸大小以及所需切割的材质等，锯片基体结构可根据需要设计成不同直径规格，匹配相应的金刚石刀头数目，就可以生产其他规格尺寸的激光焊接金刚石锯片。从图4中可以看出，金刚石颗粒与刀头基体结合牢固，未发现有气孔、裂纹等钎焊缺陷，相互之间呈冶金结合状态，有利于提高硬金刚石颗粒与刀头基体之间的结合强度。从图5中可以看出，采用激光焊接工艺将金刚石刀头与锯片基体焊接在一起，焊接热影响区窄，刀头部位受热影响很小，金刚石刀头与锯片基体之间连接牢固，可避免刀头上的金刚石颗粒受热碳化、脱落，导致降低锯片的切割效率和使用寿命。在本发明中，所述金刚石刀头的钎焊层由镍基钎料金属结合剂和金刚石颗粒加热烧结而成。并且，所述加热烧结在真空条件下进行，烧结温度为1010～1030℃，真空度为4.0×10-4pa。其中，金刚石颗粒和金属结合剂的配料：以重量百分比(wt％)表示，金刚石颗粒的浓度为0.55～0.75ct/cm3，不同粒度的金刚石颗粒及其占比分别为：35/40占45％、40/50占30％，其余为镍基料占25％。其中，所述金刚石刀头的基体为65mn材料或30crmo材料，镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示的组成为：cr:8％～10％、si:4％～7％、b:2％～6％、fe:3％～5％、其余为ni。本发明所述的激光焊接锯片的具体的制备工艺如下：1)配料：按照成分配比，选取合适的镍基钎料金属结合剂，并加入金刚石颗粒，预混制成成型料。采用三维混料机进行混料，混料时间为50min，得到成型料；2)冷压：调整好工装模具，先装入刀头基体，再投放成型料组装到冷压成型模中加压成型得到金刚石刀头坯材；3)真空烧结：将金刚石刀头坯材放入模具中，在真空条件下进行加热烧结，烧结温度为1010～1030℃，真空度为4.0×10-4pa；4)激光焊接：将钎焊烧结好的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；然后在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起。锯片基体采用30crmo材料。激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片；5)抛光清漆：将激光焊接后的锯片，进行表面抛光，然后进行表面喷漆防护处理；6)检验包装：按照产品图纸设计要求对制备出的锯片外形和尺寸、激光焊接区、金刚石颗粒与刀头基体之间的结合情况等进行检验，合格后按要求包装入库。对比例1在本例中，所述的激光焊接锯片的锯片刀头由镍基钎料金属结合剂和金刚石颗粒在真空条件下，经过加热烧结而成，并且烧结温度为1020℃，真空度为4.0×10-4pa。其中，所述金刚石刀头的基体为30crmo材料。所述镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由ni:77.5％、cr:9.5％、si:4.5％、b:4.5％、fe:4.0％组成。金刚石颗粒和金属结合剂的配料：以重量百分比(wt％)表示，金刚石颗粒的浓度为0.50ct/cm3，不同粒度的金刚石颗粒及其占比分别为：35/40占45％、40/50占30％，其余为镍基料占25％。将钎焊烧结好的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起，其中锯片的基体采用30crmo材料。激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片。实施例1在本实施例中，所述的激光焊接锯片由本发明的方法制备得到，具体来说，本实施例的锯片由镍基钎料金属结合剂和金刚石颗粒在真空条件下，经过加热烧结而成，并且烧结温度为1020℃，真空度为4.0×10-3pa。其中，所述金刚石刀头的基体为30crmo材料。所述镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由ni:78.0％、cr:9.5％、si:5.5％、b:3.5％、fe:3.5％、其余为微量元素组成。金刚石颗粒和金属结合剂的配料：以重量百分比(wt％)表示，金刚石颗粒的浓度为0.60ct/cm3，不同粒度的金刚石颗粒及其占比分别为：35/40占45％、40/50占30％，其余为镍基料占25％。将钎焊烧结好的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起，其中锯片的基体采用30crmo材料。激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片。实施例2在本实施例中，所述的激光焊接锯片由本发明的方法制备得到，具体来说，本实施例的金刚石刀头由镍基钎料金属结合剂和金刚石颗粒在真空条件下，经过加热烧结而成，并且烧结温度为1020℃，真空度为4.0×10-4pa。其中，所述金刚石刀头的基体为30crmo材料。所述镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由ni:80.0％、cr:8.5％、si:4.5％、b:3.5％、fe:3.5％、其余为微量元素组成。金刚石颗粒和金属结合剂的配料：以重量百分比(wt％)表示，金刚石颗粒的浓度为0.65ct/cm3，不同粒度的金刚石颗粒及其占比分别为：35/40占45％、40/50占30％，其余为镍基料占25％。将钎焊烧结好的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起，其中锯片的基体采用30crmo材料。激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片。实施例3在本实施例中，所述的激光焊接锯片由本发明的方法制备得到，具体来说，本实施例的金刚石刀头由镍基钎料金属结合剂和金刚石颗粒在真空条件下，经过加热烧结而成，并且烧结温度为1010℃，真空度为4.0×10-4pa。其中，所述金刚石刀头的基体为30crmo材料。所述镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由ni:81.0％、cr:8.0％、si:4.5％、b:3.5％、fe:3.0％、其余为微量元素组成。金刚石颗粒和金属结合剂的配料：以重量百分比(wt％)表示，金刚石颗粒的浓度为0.65ct/cm3，不同粒度的金刚石颗粒及其占比分别为：35/40占45％、40/50占30％，其余为镍基料占25％。将钎焊烧结好的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起，其中锯片的基体采用30crmo材料。激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片。实施例4在本实施例中，所述的激光焊接锯片由本发明的方法制备得到，具体来说，本实施例的金刚石刀头由镍基钎料金属结合剂和金刚石颗粒在真空条件下，经过加热烧结而成，并且烧结温度为1030℃，真空度为4.0×10-4pa。其中，所述金刚石刀头的基体为30crmo材料。所述镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由ni:80.0％、cr:8.5％、si:5.0％、b:3.5％、fe:3.0％、其余为微量元素组成。金刚石颗粒和金属结合剂的配料：以重量百分比(wt％)表示，金刚石颗粒的浓度为0.65ct/cm3，不同粒度的金刚石颗粒及其占比分别为：35/40占45％、40/50占30％，其余为镍基料占25％。将钎焊烧结好的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起，其中锯片的基体采用30crmo材料。激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片。实施例5在本实施例中，所述的激光焊接锯片由本发明的方法制备得到，具体来说，本实施例的金刚石刀头由镍基钎料金属结合剂和金刚石颗粒在真空条件下，经过加热烧结而成，并且烧结温度为1020℃，真空度为4.0×10-4pa。其中，所述金刚石刀头的基体为30crmo材料。所述镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由ni:79.0％、cr:9.0％、si:5.5％、b:3.0％、fe:3.5％、其余为微量元素组成。金刚石颗粒和金属结合剂的配料：以重量百分比(wt％)表示，金刚石颗粒的浓度为0.70ct/cm3，不同粒度的金刚石颗粒及其占比分别为：35/40占45％、40/50占30％，其余为镍基料占25％。将钎焊烧结好的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起，其中锯片的基体采用30crmo材料。激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片。实施例6在本实施例中，所述的激光焊接锯片由本发明的方法制备得到，具体来说，本实施例的金刚石刀头由镍基钎料金属结合剂和金刚石颗粒在真空条件下，经过加热烧结而成，并且烧结温度为1020℃，真空度为4.0×10-4pa。其中，所述金刚石刀头的基体为30crmo材料。所述镍基钎料金属结合剂的成分，以重量百分比(wt％)表示，由ni:78.0％、cr:9.5％、si:5.0％、b:4.0％、fe:3.5％、其余为微量元素组成。金刚石颗粒和金属结合剂的配料：以重量百分比(wt％)表示，金刚石颗粒的浓度为0.75ct/cm3，不同粒度的金刚石颗粒及其占比分别为：35/40占45％、40/50占30％，其余为镍基料占25％。将钎焊烧结好的金刚石刀头，进行去毛刺、磨弧；在激光焊接设备上，进行激光焊接，使金刚石刀头与锯片基体连接在一起，其中锯片的基体采用30crmo材料。激光焊接时的激光功率为1.5kw，焊接时间为2min/片。对比例1和实施例1-6制备得到的激光焊接锯片的切割效率和切割寿命性能比较如表1所示。为了便于比较，切割加工对象均为相同材质的钢筋混凝土，而且在相同转速等条件下，其中以对比例1得到激光焊接金刚石锯片的切割效率和切割寿命作为基准(即均标记为1)，其他实施例1-6中的激光焊接锯片的切割效率和切割寿命相对其的倍数如表1所示。对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。表1切割效率比切割寿命比对比例111实施例11.541.46实施例21.621.53实施例31.481.45实施例41.511.38实施例51.521.50实施例61.691.36当前第1页12