切削節塊及其製造方法和包括該切削節塊的切削工具的製作方法
2023-05-07 19:22:56 1
專利名稱：切削節塊及其製造方法和包括該切削節塊的切削工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對脆性工件進行切削或鑽削的切削工具的切 削節塊(cutting segment)，這些工件例如是石料、磚、混凝土和瀝青， 還涉及一種製造該節塊的方法以及一種包括該節塊的切削工具。本發 明尤其涉及一種切削工具的切削節塊，其利用板形金屬基質替代粉狀 金屬基質，還涉及一種製造該節塊的方法以及一種包括該節塊的切削 工具。
背景技術：
為了對例如石料、磚、混凝土和瀝青的脆性工件進行切削或鑽削， 有必要提供一種硬度比工件硬度更高的研磨材料。關於研磨材料，本領域所公知的是人造金剛石顆粒、天然金剛石 顆粒、氮化硼以及硬質合金，尤其，在這些材料中人造金剛石顆粒在 切削工具的領域中己經得到最廣泛地應用。人造金剛石(以下將其稱為"金剛石")是在20世紀50年代發 明出來的，其已知具有比世上任何其他材料更高的硬度。由於這個特 性，金剛石被廣泛地用作為切削工具、磨削工具等。特別地，金剛石已廣泛應用於對例如大理石、花崗巖等的各種石 料進行切削或鑽削的石料加工領域，且還應用於對混凝土結構進行切 削或鑽削的建築領域。現在將對包括作為研磨材料的金剛石顆粒的切削節塊(以下將其 稱為"節塊")以及包括該切削節塊的切削工具進行說明。 典型地，節塊型金剛石工具包括多個節塊和保持該節塊的鋼芯， 每個節塊均具有分布在其上的金剛石顆粒。圖1表示出節塊型金剛石工具的實例。參看圖1，節塊型金剛石工具包括固定在盤形鋼芯2上的多個節 塊11和12，且金剛石顆粒5隨機分布在每個節塊11和12中。根據粉末冶金學製造這些節塊，其中將金剛石顆粒與作為基質的 金屬粉末混合，其後進行壓實和燒結。如前所述，當將金剛石顆粒與金屬粉末混合時，金剛石顆粒在金 屬粉末中並不是均勻分布的，從而導致金剛石顆粒的切削效率降低並 縮短其壽命。也就是，當將金剛石顆粒與作為基質的金屬粉末進行混合時，顆 粒間的尺寸和比重的差異致使金剛石顆粒相隔離，由此在金屬粉末之 中產生金剛石顆粒的不均勻分布。結果，如圖1中所示，可能在每個節塊中形成在其上分布有過多量的金剛石顆粒的切削表面3，以及在其 上分布過少量的金剛石顆粒的切削表面4。當金剛石顆粒如前述地隔離時，不僅使切削工具的切削效率惡化， 同時還縮短了切削工具的壽命。作為解決由於金剛石顆粒分離而造成的上述問題的技術，提出以預定模式分布金剛石顆粒的成形技術，其示例示於圖2中。圖2表示出另一個節塊型金剛石工具20的示例，其中以預定模式 分布金剛石顆粒。
參看圖2，每個節塊21和22具有以預定模式在其上分布的金剛石顆粒5。即金剛石顆粒5均勻分布在每個節塊21和22中。根據成形技術，代替金屬粉末和金剛石顆粒的混合，通過重複在 金屬粉末基質上以預定模式布置金剛石顆粒的過程和將金屬粉末基質 定位在金剛石顆粒上的過程，將金屬粉末和金剛石顆粒成層地布置， 然後將其壓實為預定壓塊，然後進行燒結，從而提供該節塊。雖然用於金剛石顆粒的成形技術可以解決由於金剛石顆粒隔離所 造成的問題，但是其並不能解決由於使用金屬粉末基質而帶來的內在 問題。就是說，當製造節塊時，如果將金屬粉末用作為基質，則金屬粉 末在壓實金屬基質的過程期間將承受更高的壓力。在壓實金屬基質的 過程期間，由於金剛石顆粒對壓實模造成嚴重磨損，故基質厚度變化 或基質破損頻繁發生，由此降低生產率。此外，在嚴重的情況中，基 質的尺寸會發生變化，從而該節塊將分別具有不同尺寸，因而引起性 能變化並使金剛石工具惡化。另外，即使能使用相同部件利用不同方法來製造用於基質的金屬 粉末，但與具有例如板、線圈、杆等具有不同形狀的金屬體相比，金屬粉末的製造成本是非常高的。另外，當通過粉末冶金製造該節塊時，必須順序執行用於混合金 剛石顆粒和金屬粉末的過程，用於將金剛石顆粒與金屬粉末混合物壓 實為預定壓塊的過程，以及對壓塊進行燒結的過程，從而使製造過程 變得複雜。
發明內容
技術問題本發明致力於解決上述問題，並且本發明的目的是提供一種切削 節塊，該切削節塊利用金屬板替代金屬粉末來作為基質，由此實現優 良的切削性能，簡化製造過程，並顯著降低製造成本。本發明的另一目的是提供一種製造前述節塊的方法。本發明的再一目的是提供一種包括有前述節塊的切削工具。'技術方案根據本發明的一個方面，通過提供這樣一種切削節塊可實現上述 和其他目的，該切削節塊包括多個層，每層均包括金剛石顆粒層和 具有不同延展性的兩種板形金屬基質層，其中兩種板形金屬基質層垂直於切削表面且同時平行於切削方向布置，並且垂直於切削方向交替 堆疊，並且其中每個金剛石顆粒層均具有金剛石顆粒，所述金剛石顆 粒由金屬基質層中的具有較高延展性的金屬基質層圍繞，並且在切削 表面上設置成金剛石顆粒排。根據本發明的另一方面，提供一種切削節塊，該切削節塊包括多個層，每層均包括金剛石顆粒層和兩種板形金屬基質層，所述兩種板形金屬基質層包括至少一個具有較高延展性的軟金屬基質層和至少 一個具有較低延展性的硬金屬基質層，其中兩種板形金屬基質層垂直於切削表面且同時平行於切削方向布置，並且垂直於所述切削方向交 替堆疊，並且其中每個金剛石顆粒層均具有金剛石顆粒，每個金剛石 顆粒的一部分位於軟金屬基質層中，每個金剛石顆粒的其它部分位於 硬金屬基質層中，金剛石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒排。一個金剛石顆粒層的每個金剛石顆粒的一部分位於每個金屬基質 層中。 兩個金剛石顆粒層中的每個金剛石顆粒的一部分位於每個金屬基 質層中。根據本發明的又一方面，提供一種用於製造切削節塊的方法，其 包括以下步驟製備兩種板形金屬基質，所述兩種板形金屬基質包括 具有較高延展性的板形軟金屬基質和具有較低延展性的板形硬金屬基 質；在板形軟金屬基質中的第一軟金屬基質上布置金剛石顆粒，使得 所述金剛石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒排；在金剛石顆粒上 堆疊第二軟金屬基質；將板形硬金屬基質中的第一硬金屬基質堆疊在 第二軟金屬基質上；將第三軟金屬基質堆疊在第一硬金屬基質上，隨 後在第三軟金屬基質上布置另外的金剛石顆粒，使得所述另外的金剛 石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒排，將第四軟金屬基質堆疊在 金剛石顆粒上，並且將第二硬金屬基質堆疊在第四軟金屬基質上；重 復上面步驟，以製備具有希望的厚度的堆層；並對該堆層進行加熱和 壓縮，使得組成該堆層的部件相結合。根據本發明的又一方面，提供一種用於製造切削節塊的方法，其 包括以下步驟製備兩種板形金屬基質，所述兩種板形金屬基質包括 具有較高延展性的板形軟金屬基質和具有較低延展性的板形硬金屬基 質；在所述板形硬金屬基質中的第一硬金屬基質上布置金剛石顆粒， 使得所述金剛石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒排；將板形軟金 屬基質中的第一軟金屬基質堆疊在金剛石顆粒上；將第二硬金屬基質 堆疊在第一軟金屬基質上，隨後在第二硬金屬基質上布置另外的金剛 石顆粒，使得所述另外的金剛石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒 排，並將第二軟金屬基質堆疊在金剛石顆粒上；重複上面步驟，以制 備具有希望的厚度的堆層；並對該堆層進行加熱和壓縮，使得組成該 堆層的部件相結合。根據本發明的再一方面，提供一種用於製造切削節塊的方法，其 包括以下步驟製備兩種板形金屬基質，所述兩種板形金屬基質包括
具有較高延展性的板形軟金屬基質和具有較低延展性的板形硬金屬基 質；在板形硬金屬基質中的第一硬金屬基質上布置金剛石顆粒，使得 所述金剛石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒排；將板形軟金屬基 質中的第一軟金屬基質堆疊在金剛石顆粒上；在第一軟金屬基質上布 置另外的金剛石顆粒，使得所述另外的金剛石顆粒在切削表面上設置 成金剛石顆粒排，隨後將第二硬金屬基質堆疊在金剛石顆粒上，在第 二硬金屬基質上布置另外的金剛石顆粒，使得所述另外的金剛石顆粒 在切削表面上設置成金剛石顆粒排，並且將第二軟金屬基質堆疊在另 外的金剛石顆粒上；重複上面步驟，以製備具有希望的厚度的堆層； 並對所述堆層進行加熱和壓縮，使得組成所述堆層的部件相結合。
從以下結合附圖的詳細說明中將更清楚地理解對本發明的上述和其他目的，特徵和其他優點圖1是描述金剛石工具實例的圖，其中金剛石顆粒不均勻地分布在節塊的切削表面上；圖2是描述金剛石工具實例的圖，其中金剛石顆粒均勻地分布在節塊的切削表面上；圖3是描述根據本發明一個實施例的切削節塊的圖； 圖4是描述根據本發明另 一 實施例的切削節塊的圖； 圖5是描述根據本發明又一實施例的切削節塊的圖； 圖6是描述根據本發明又一實施例的切削節塊的圖； 圖7是描述根據本發明再一實施例的切削節塊的圖； 圖8是描述當根據本發明一個實施例製造該節塊時部件布置的示意圖；圖9是描述當根據本發明另一個實施例製造該節塊時部件布置的 示意圖；圖10是描述當根據本發明再一個實施例製造該節塊時部件布置 的示意具體實施方式
現在將結合附圖對本發明範圍內的各種實施例進行詳細說明。本發明可適用於用於對脆性工件進行切削或鑽削的切削工具的切 削節塊，這些工件例如是石料、磚、混凝土和瀝青，並且適用於包括 該節塊的切削工具。用於切削工具的節塊包括在切削工件時直接執行切削操作的金剛 石顆粒和保持金剛石顆粒的金屬基質。傳統地，當製造節塊時使用粉末金屬基質。當利用粉末金屬基質來製造節塊時，具有以下問題金剛石顆粒 被分離，從而不僅降低切削工具的切削效率，而且縮短其壽命。此外，當利用粉末金屬基質來製造節塊時，必須順序執行混合金 剛石顆粒和金屬粉末的過程，將金剛石顆粒和粉末的混合物壓實為預 定壓塊的過程，以及燒結該壓塊的過程。由此，當利用粉末金屬基質來製造節塊時，製造過程變得複雜， 由此增加了製造成本。作為解決由於金剛石顆粒分離所造成的上述問題的技術，提出成 形技術，其以預定模式分布金剛石顆粒。根據成形技術，代替金屬粉末和金剛石顆粒的混合，通過重複如 下過程使金屬粉末基質和金剛石顆粒成層地布置，該過程為在粉末金 屬基質上以預定模式布置金剛石顆粒，然後在金剛石顆粒上放置另一 粉末金屬基質，在使金屬粉末基質和金剛石顆粒成層地布置之後，將 這些層壓實為預定壓塊並進行燒結，從而生產該節塊。雖然金剛石顆粒成形技術可解決由於金剛石顆粒分離所造成的問 題，但是，其並不能解決由於使用粉末金屬基質所造成的複雜製造過 程以及製造成本增加的問題。本發明的原理是，在製造過程開始時使用板形金屬基質來代替粉 末金屬基質。如果從所述過程開始時就使用板形金屬基質來製造節塊，則不僅 如人所願地在沒有分離的情況下分布金剛石顆粒，而且也可簡化製造 過程，由此使製造成本最低。另外，本發明的原理還在於，將具有不同延展性的兩種金屬基質作為板形金屬基質，該兩種金屬基質即為具有較高延展性的軟金屬基 質以及具有較低延展性的硬金屬基質。本發明的節塊包括金剛石顆粒層、以及具有不同延展性的兩種板 形金屬基質層，即具有較高延展性的軟金屬基質層以及具有較低延展 性的硬金屬基質層。這裡，術語"軟"或"硬"指的不是絕對的軟硬值，而是這些金 屬基質層之間的相對值。板形金屬基質層布置成垂直於切削表面且同時平行於切削方向， 並可垂直於切削方向交替堆疊。每個金剛石顆粒層均具有由金屬基質層中具有較高延展性的軟金 屬基質層所圍繞的金剛石顆粒。在根據另一實施例的節塊中，每個金剛石顆粒層均具有金剛石顆
粒，每個金剛石顆粒的一部分位於金屬基質層中具有較高延展性的軟 金屬基質層內，每個金剛石顆粒的另一部分位於金屬基質層中具有較 低延展性的硬金屬基質層內。此時，希望金剛石顆粒尺寸的一半或更 多位於軟金屬基質層內。這個實施例中節塊構造為使得軟金屬基質層的厚度大於硬金屬基 質層的厚度，從而允許一個金剛石顆粒層中的每個金剛石顆粒中的一 部分位於每個金屬基質層內。另外，這個實施例中節塊構造為使得軟金屬基質層的厚度小於硬 金屬基質層的厚度，從而允許一個金剛石顆粒層中的每個金剛石顆粒 中的一部分位於每個金屬基質層內，且同時允許每個金剛石顆粒的該 部分均被軟金屬基質層所圍繞。在根據本發明另一實施例的節塊中，兩個金剛石顆粒層的每個金 剛石顆粒的一部分均位於每個金屬基質層內。根據本發明，板形金屬基質層由具有不同延展性的兩種板形金屬 基質層組成，即具有較高延展性的軟金屬基質層和具有較低延展性的 硬金屬基質層。金屬基質層可由含鐵的或不含鐵的材料構成，可選地，該材料選 自鋼、鋁合金、低熔點鎳合金、銅合金、銀合金以及黃銅構成的組。在另一實施例中，硬金屬基質層是由鋼構成，且軟金屬基質層是 由選自低熔點鎳合金、銅合金、銀合金以及黃銅構成的組的材料構成。板形金屬基質層可由軋制材料或燒結材料構成，並優選為由軋制 材料構成。所有的板形金屬基質層均可由軋制材料構成。可選地， 一些板形 金屬基質層顆由燒結材料構成。在又一實施例中，板形金屬基質層由熱軋鋼板或冷軋鋼板構成。現在將參考附圖對本發明進行詳細說明。圖3是描述根據本發明的切削節塊的實例的圖。' 參看圖3，本發明的切削節塊IOO包括金剛石顆粒層101、以及具有不同延展性的兩種板形金屬基質層，即具有較高延展性的軟金屬基質層102和具有較低延展性的硬金屬基質層103。板形金屬基質層102和103垂直於切削表面且平行於切削方向布 置，且垂直於切削方向交替堆疊。每個金剛石顆粒層101具有金剛石顆粒1011，金剛石顆粒1011 由在金屬基質層中具有較高延展性的軟金屬基質層102所圍繞。每個金剛石顆粒層101構造為使得金剛石顆粒1011在切削表面上 設置成金剛石顆粒排。圖4是描述根據本發明另一實施例的節塊200的圖，其中金剛石 顆粒層201布置在圖3所示節塊的兩個側面上。即使具有較高延展性的金屬基質層的厚度小於金剛石顆粒層的厚 度，金屬基質層也可圍繞金剛石顆粒。因此，對於具有較高延展性的金屬基質層的厚度沒有限制。然而， 具有較高延展性的金屬基質層優選為薄於金剛石顆粒層。
同時，在根據本發明另一實施例的節塊中，每個金剛石顆粒層均 具有金剛石顆粒，每個金剛石顆粒的一部分位於具有較高延展性的軟 金屬基質層內，並且每個金剛石顆粒的其他部分位於在金屬基質層中 具有較低延展性的硬金屬基質層內。圖5到7分別表示出根據本發明其他實施例的節塊。如圖5中所示，根據本發明另一實施例的切削節塊300包括金剛 石顆粒層301、以及具有不同延展性的兩種板形金屬基質層，即具有較 高延展性的軟金屬基質層302和具有較低延展性的硬金屬基質層303。板形金屬基質層302和303垂直於切削表面且平行於切削方向布 置，且垂直於切削方向交替堆疊。每個金剛石顆粒層301具有金剛石顆粒3011，其中每個金剛石顆 粒的一部分位於軟金屬基質層302內，並且每個金剛石顆粒的其他部 分位於硬金屬基質層303內。一個金剛石顆粒層301中的每個金剛石顆粒3011的一部分位於每 個金屬基質層302或303內。軟金屬基質層302的厚度大於硬金屬基質層303的厚度。優選地，每個金剛石顆粒層內的金剛石顆粒尺寸的一半或更多位 於軟金屬基質層內。每個金剛石顆粒層301構造為使得金剛石顆粒3011在切削表面上 設置成金剛石顆粒排。
圖6表示出根據本發明又一實施例的切削節塊。如圖6中所示，切削節塊400與圖5中的切削節塊300的不同之 處在於，軟金屬基質層402的厚度小於硬金屬基質層403的厚度，並 且構成金剛石顆粒層401的每個金剛石顆粒4011的一部分被軟金屬基 質層所圍繞。圖7表示出根據本發明再一實施例的切削節塊。如圖7中所示，切削節塊500與圖5中的切削節塊300的不同之 處在於，兩個金剛石顆粒層501的每個金剛石顆粒5011的一部分位於 每個金屬基質層502和503內。優選地，具有較高延展性的軟金屬基質層的厚度大於硬金屬基質 層的厚度，且大於金剛石顆粒平均直徑。如圖4中所示，金剛石顆粒層301， 401和501可分別位於節塊 300， 400, 500的兩個側面。根據本發明，提供一種具有前述節塊的切削工具。將參考圖8到IO對用於製造根據本發明的節塊的方法的一個實例 進行詳細說明。板形金屬基質的製備為了製造根據本發明的節塊，製備由具有不同延展性的含鐵的或 不含鐵的材料所構成的兩種板形金屬基質。即，必須製備具有較高延展性的軟金屬基質和具有較高延展性的 硬金屬基質。 每個金屬基質均可由含鐵的或不含鐵的材料構成，並且更優選為 選自鋼、鋁合金、低熔點鎳合金、銅合金、銀合金以及黃銅構成的組 的材料。在另一實施例中，硬金屬基質由鋼構成，軟金屬基質層由選自低 熔點鎳合金、銅合金、銀合金以及黃銅構成的組的材料構成。板形金屬基質製備為具有符合所製造的節塊的適合形狀。板形金屬基質可由軋制材料或燒結材料構成，尤其由軋制材料構成。在一個實施例中，硬金屬基質由熱軋鋼板或冷軋鋼板構成。所有的板形金屬基質均可由軋制材料構成。可選地， 一些板形金 屬基質可以由燒結材料構成。當將軋制材料用作為板形金屬基質時，軋制材料具有接近於理論 密度極限的密度。因此，與通過壓實和燒結粉末金屬基質而生產的節 塊相比，使用軋制材料作為每個金屬基質的節塊表現出優良的機械性金剛石顆粒的布置以及板形金屬基質的堆疊在製造根據本發明一個實施例的節塊的方法中，如圖8中所示， 布置金剛石顆粒6011，從而在前述製備的板形軟金屬基質中的第一軟 金屬基質602上形成金剛石顆粒層601，隨後將第二軟金屬基質602' 堆疊在其上。然後，板形硬金屬基質中的第一硬金屬基質603堆疊在軟金屬基
質602，上，並將第三軟金屬基質602'，堆疊在第一硬金屬基質603上。布置另外的金剛石顆粒6011,從而在第三軟金屬基質602"上形成 另一個金剛石顆粒層601，並將第四軟金屬基質602'"堆疊在另一個金 剛石顆粒層601上。重複以上步驟，從而提供具有所需厚度的堆層。 如此，可獲得圖3中所示的節塊。在製造根據本發明另一實施例的節塊的方法中，如圖9中所示， 布置金剛石顆粒7011，從而在前述製備的板形軟金屬基質中的第一軟 金屬基質702上形成金剛石顆粒層701，隨後將第一硬金屬基質703和 第二軟金屬基質702，順序地堆疊在其上。隨後，布置另外的金剛石顆粒7011，從而在第二軟金屬基質702' 上形成另一金剛石顆粒層701，隨後將第二硬金屬基質703'和第三軟金 屬基質702"順序地堆疊在其上。重複這些步驟，從而提供具有所需厚 度的堆層。如此，當軟金屬基質702， 702'或702"的厚度大於硬金屬基質703 或703'時，可獲得如圖5中所示的節塊，當軟金屬基質702， 702'或 702"的厚度小於硬金屬基質703或703'時，可獲得如圖6中所示的節 塊。在製造根據本發明又一實施例的節塊的方法中，如圖IO中所示， 布置金剛石顆粒8011，從而在前述製備的板形軟金屬基質中的第一軟 金屬基質802上形成金剛石顆粒層801 ，隨後將第一硬金屬基質803堆 疊在其上，然後將另外的金剛石顆粒8011布置為形成另一金剛石顆粒 層801。 然後，將第二軟金屬基質802'堆疊在另外的金剛石顆粒層801上，隨後布置另外的金剛石顆粒8011以形成又一個金剛石顆粒層801，並 將第二硬金屬基質803'堆疊在其上。重複這些步驟，從而提供具有所 需厚度的堆層。如此，可獲得如圖7中所示的節塊。以下將對用於在前述的板形金屬基質上布置金剛石顆粒的方法的 一個實例進行說明。首先，將噴霧式粘合劑塗敷到切割成具有節塊的形狀的金屬網上， 隨後將由雷射刺穿成具有彼此均勻間隔的孔的金屬模具設置在噴霧式 粘合劑上，然後在其上散布精細的金剛石顆粒。此時，散布精細的金剛石顆粒，以使形成在金屬模具上的每個孔 都必須接收到一個金剛石顆粒。通過從金屬網上分離金屬模具，獲得在其上均勻布置有金剛石顆 粒的金屬網。可通過將金屬網放置在一個板形金屬基質上而將金剛石顆粒布置 在板形金屬基質上，如前所述，該金屬網上具有均勻布置在其上的金 剛石顆粒。關於另一布置金剛石顆粒的方法，可提出使用具有粘合特性的帶 來布置金剛石顆粒的方法。加熱和壓縮該堆層加熱和壓縮該疊層，以使組成該疊層的部件彼此結合，由此提供 節塊。和粉末壓實不同，由於板形金屬基質具有100%的相對密度，故 進行加熱和壓縮以使板形金屬基質結合。從而，沒有必要具有與常規燒結的條件相同的條件。溫度和壓力供應能量一起能夠使一個層中的板形金屬基質表面上 的金屬元件與不同層中的板形金屬基質表面上的金屬元件相結合。通常在700 1,00(TC的溫度、350kg/cn^的壓力下燒結5分鐘，並根據本 發明，在這些條件下使板形金屬基質結合。使板形金屬基質結合的條件不僅根據板形金屬基質的種類，而且 根據金屬基質的表麵條件變化。當將軋制材料用作為板形金屬基質時，由於軋制材料的熔化溫度 較低，且板形金屬基質的表面是乾淨的且沒有氧化膜或異物，因此降 低結合溫度和壓力，且縮短結合時間。當金剛石顆粒層插入到板形金屬基質之間時，每個金剛石顆粒的 一部分在結合過程期間粘附到板形金屬基質中。當將軋制材料用作為金屬基質時，根據高溫下板形金屬基質的屈 服強度確定結合壓力。例如，在結合溫度升高時，板形金屬基質的屈服強度變低，從而 使結合壓力與結合溫度成反比地降低。由於不同種類的板形金屬基質具有不同的熔點，因此它們在高溫 下具有不同的屈服強度。
能夠利用該性質通過調節燒結溫度而調節金剛石顆粒的位置。例如，當使用具有低熔點的較軟的板形金屬基質時，在厚度方向 上朝板形軟金屬基質移動金剛石顆粒，其與朝具有高熔點的較硬的板 形金屬基質的移動相反。當將熱軋鋼板或冷軋鋼板用作板形金屬基質時，鋼板的屈服強度 與溫度成反比地持續降低。最後，鋼板的屈服強度在500'C時降到室溫下屈服強度的大約一半，大多數鋼板在80(TC時具有50N/mn^的屈服 強度。根據實驗，發現在800'C或更高的溫度時，在350kg/cr^的壓力下 金剛石顆粒充分地粘附至板形金屬基質中，該350kg/cn^的壓力是用於 燒結的常規壓力。如果較軟的板形金屬基質的厚度小於金剛石顆粒的厚度，則在圍 繞金剛石顆粒狀態中，軟的板形金屬基質由於其在高溫下的高延展性 而朝較硬的板形金屬基質移動。在這些情況中，形成如圖3， 4和6中 所示的節塊。根據本發明，提供具有通過前述方法製造的節塊的切削工具。 工業實用性從前面的描述顯而易見的是，根據本發明，存在如下優點，即由 於在製造切削節塊時利用板形金屬基質代替粉末基質，故製造成本降 低，從而降低產品成本，並省略了金屬基質的混合，粒化和形成過程， 由此簡化的製造過程，並由此顯著提高生產力。此外，存在如下優點，即由於在製造切削節塊時利用板形金屬基
質代替粉末基質，故金剛石顆粒可均勻分布，由此提供具有優良切削 性能和壽命的節塊。應理解的是，出於說明性目的說明實施例和附圖，本發明僅由權 利要求限定。另外，本領域技術人員將認識到的是，在不脫離根據權利要求的 本發明的範圍和精神的情況下，可以進行各種變形、添加和替代。
權利要求
1.一種切削節塊，包括多個層，每層均包括金剛石顆粒層和具有不同延展性的兩種板形金屬基質層，其中，所述兩種板形金屬基質層垂直於切削表面且同時平行於切削方向布置，並且垂直於所述切削方向交替堆疊，並且其中，每個金剛石顆粒層均具有金剛石顆粒，所述金剛石顆粒由所述金屬基質層中的具有較高延展性的金屬基質層圍繞，並且在所述切削表面上設置成金剛石顆粒排。
2.根據權利要求i所述的節塊，其中所述板形金屬基質層由選自 由鋼、鋁合金、低熔點鎳合金、銅合金、銀合金和黃銅構成的組的材 料構成。
3. 根據權利要求2所述的節塊，其中所述板形金屬基質層包括至 少一個板形硬金屬基質層和至少一個板形軟金屬基質層，該板形硬金 屬基質層由鋼構成，並且該板形軟金屬基質層由選自由鋁合金、低熔 點鎳合金、銅合金、銀合金和黃銅構成的組的材料構成。
4. 根據權利要求1至3中的任一項所述的節塊，其中所述板形金 屬基質層由軋制材料、燒結材料或軋制材料與燒結材料的組合構成。
5. 根據權利要求4所述的節塊，其中所述板形金屬基質層由軋制 材料構成。
6. 根據權利要求5所述的節塊，其中所述軋制材料是熱軋鋼板或 冷軋鋼板。
7. —種切削節塊，包括 多個層，每層均包括金剛石顆粒層和兩種板形金屬基質層，所述兩種板形金屬基質層包括至少一個具有較高延展性的軟金屬基質層和 至少一個具有較低延展性的硬金屬基質層，其中，所述兩種板形金屬基質層垂直於切削表面且同時平行於切 削方向布置，並且垂直於所述切削方向交替堆疊，並且其中，每個金剛石顆粒層均具有金剛石顆粒，每個金剛石顆粒的 一部分位於所述軟金屬基質層中，並且每個金剛石顆粒的其它部分位 於所述硬金屬基質層中，所述金剛石顆粒在所述切削表面上設置成金 剛石顆粒排。
8. 根據權利要求7所述的節塊，其中一個金剛石顆粒層的每個金 剛石顆粒的所述一部分位於每個金屬基質層中。
9. 根據權利要求S所述的節塊，其中所述軟金屬基質層的厚度大 於所述硬金屬基質層的厚度。
10. 根據權利要求8所述的節塊，其中所述軟金屬基質層的厚度小於所述硬金屬基質層的厚度。
11. 根據權利要求7所述的節塊，其中兩個金剛石顆粒層的每個金剛石顆粒的所述一部分位於每個金屬基質層中。
12. 根據權利要求7至11中的任一項所述的節塊，其中所述板形 金屬基質層由選自由鋼、鋁合金、低熔點鎳合金、銅合金、銀合金和 黃銅構成的組的材料構成。
13. 根據權利要求12所述的節塊，其中所述板形硬金屬基質層由 鋼構成，所述板形軟金屬基質層由選自由鋁合金、低熔點鎳合金、銅 合金、銀合金和黃銅構成的組的材料構成。
14. 根據權利要求7至11中的任一項所述的節塊，其中所述板形 金屬基質層由軋制材料、燒結材料或軋制材料與燒結材料的組合構成。
15. 根據權利要求12所述的節塊，其中所述板形金屬基質層由軋 制材料、燒結材料或軋制材料與燒結材料的組合構成。
16. 根據權利要求14所述的節塊，其中所述板形金屬基質層由軋制材料構成。
17. 根據權利要求15所述的節塊，其中所述板形金屬基質層由軋 制材料構成。
18. 根據權利要求16或17所述的節塊，其中所述軋制材料是熱 軋鋼板或冷軋鋼板。
19. 一種用於製造切削節塊的方法，包括以下步驟 製備兩種板形金屬基質，所述兩種板形金屬基質包括具有較高延展性的板形軟金屬基質和具有較低延展性的板形硬金屬基質；在所述板形軟金屬基質中的第一軟金屬基質上布置金剛石顆粒，使得所述金剛石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒排； 將第二軟金屬基質堆疊在所述金剛石顆粒上； 將所述板形硬金屬基質中的第一硬金屬基質堆疊在所述第二軟金屬基質上；將第三軟金屬基質堆疊在所述第一硬金屬基質上，隨後在所述第 三軟金屬基質上布置另外的金剛石顆粒，使得所述另外的金剛石顆粒 在所述切削表面上設置成金剛石顆粒排，將第四軟金屬基質堆疊在金 剛石顆粒上，並且將第二硬金屬基質堆疊在所述第四軟金屬基質上； 重複上面步驟，以製備具有希望的厚度的堆層；和 對所述堆層進行加熱和壓縮，使得組成所述堆層的部件相結合。
20. 根據權利要求19所述的方法，其中所述板形金屬基質由選自 由鋼、鋁合金、低熔點鎳合金、銅合金、銀合金和黃銅構成的組的材 料構成。
21. 根據權利要求20所述的方法，其中所述板形硬金屬基質由鋼構成，所述板形軟金屬基質由選自由鋁合金、低熔點鎳合金、銅合金、 銀合金和黃銅構成的組的材料構成。
22. 根據權利要求19至21中的任一項所述的方法，其中所述板 形金屬基質由軋制材料、燒結材料te軋制材料與燒結材料的組合構成。
23. 根據權利要求22所述的方法，其中所述板形金屬基質由軋制 材料構成。
24. 根據權利要求23所述的方法，其中所述軋制材料是熱軋鋼板 或冷軋鋼板。
25. —種用於製造切削節塊的方法，包括以下步驟 製備兩種板形金屬基質，所述兩種板形金屬基質包括具有較高延展性的板形軟金屬基質和具有較低延展性的板形硬金屬基質；在所述板形硬金屬基質中的第一硬金屬基質上布置金剛石顆粒，使得所述金剛石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒排；將所述板形軟金屬基質中的第一軟金屬基質堆疊在所述金剛石顆粒上；將第二硬金屬基質堆疊在所述第一軟金屬基質上，隨後在所述第 二硬金屬基質上布置另外的金剛石顆粒，使得所述另外的金剛石顆粒 在所述切削表面上設置成金剛石顆粒排，並將第二軟金屬基質堆疊在 金剛石顆粒上；重複上面步驟，以製備具有希望的厚度的堆層；和 對所述堆層進行加熱和壓縮，使得組成所述堆層的部件相結合。
26. 根據權利要求25所述的方法，其中所述堆層的每個板形軟金 屬基質層的厚度大於所述堆層的每個板形硬金屬基質層的厚度。
27. 根據權利要求25所述的方法，其中所述堆層的每個板形軟金 屬基質層的厚度小於所述堆層的每個板形硬金屬基質層的厚度。
28. 根據權利要求25至27中的任一項所述的方法，其中所述板 形金屬基質由選自由鋼、鋁合金、低熔點鎳合金、銅合金、銀合金和 黃銅構成的組的材料構成。'
29. 根據權利要求28所述的方法，其中所述板形硬金屬基質由鋼 構成，並且所述板形軟金屬基質由選自由鋁合金、低熔點鎳合金、銅 合金、銀合金和黃銅構成的組的材料構成。
30. 根據權利要求25至27中的任一項所述的方法，其中所述板 形金屬基質由軋制材料、燒結材料或軋制材料與燒結材料的組合構成。
31. 根據權利要求28所述的方法，其中所述板形金屬基質由軋制 材料、燒結材料或軋制材料與燒結材料的組合構成。
32. 根據權利要求30所述的方法，其中所述板形金屬基質由軋制 材料構成。
33. 根據權利要求31所述的方法，其中所述板形金屬基質由軋制 材料構成。
34. 根據權利要求32或33所述的方法，其中所述軋制材料是熱 軋鋼板或冷軋鋼板。
35. —種用於製造切削節塊的方法，包括以下步驟 製備兩種板形金屬基質，所述兩種板形金屬基質包括具有較高延展性的板形軟金屬基質和具有較低延展性的板形硬金屬基質；在所述板形硬金屬基質中的第一硬金屬基質上布置金剛石顆粒，使得所述金剛石顆粒在切削表面上設置成金剛石顆粒排；將所述板形軟金屬基質中的第一軟金屬基質堆疊在所述金剛石顆粒上；在所述第一軟金屬基質上布置另外的金剛石顆粒，使得所述另外 的金剛石顆粒在所述切削表面上設置成金剛石顆粒排，隨後將第二硬 金屬基質堆疊在金剛石顆粒上，在所述第二硬金屬基質上布置另外的 金剛石顆粒，使得所述另外的金剛石顆粒在所述切削表面上設置成金 剛石顆粒排，並且將第三軟金屬基質堆疊在所述另外的金剛石顆粒上； 重複上面步驟，以製備具有希望的厚度的堆層；和 對所述堆層進行加熱和壓縮，使得組成所述堆層的部件相結合。
36. 根據權利要求35所述的方法，其中所述板形金屬基質由選自 由鋼、鋁合金、低熔點鎳合金、銅合金、銀合金和黃銅構成的組的材 料構成。
37. 根據權利要求36所述的方法，其中所述板形硬金屬基質由鋼 構成，並且所述板形軟金屬基質由選自由鋁合金、低熔點鎳合金、銅 合金、銀合金和黃銅構成的組的材料構成。
38. 根據權利要求35至37中的任一項所述方法，其中所述板形 金屬基質由軋制材料、燒結材料或軋制材料與燒結材料的組合構成。
39. 根據權利要求38所述的方法，其中所述板形金屬基質由軋制 材料構成。
40. 根據權利要求39所述的方法，其中所述軋制材料是熱軋鋼板 或冷軋鋼板。
41. 一種切削工具，其包括根據權利要求1至18中的任一項所述 的切削節塊。
42. —種根據權利要求19至40中的任一項所述的方法製備的切 削節塊。
全文摘要
公開了一種用於對脆性工件進行切削或鑽削的切削工具的切削節塊，這些工件例如是石料、磚、混凝土和瀝青，並公開了一種用於製造該節塊的方法以及一種包括該節塊的切削工具。該節塊包括金剛石顆粒層和兩種板形金屬基質層，所述兩種板形金屬基質層包括具有不同延展性的軟金屬基質層和硬金屬基質層。板形金屬基質層垂直於切削表面同時平行於切削方向布置，並垂直於切削方向交替堆疊。金剛石顆粒層適當地布置在板形軟金屬基質層和板形硬金屬基質層中。該節塊和包括有該節塊的切削工具具有優良的切削性能，並可簡化其製造過程，由此顯著提高生產力。
文檔編號B23D61/02GK101160191SQ200680012479
公開日2008年4月9日 申請日期2006年4月14日 優先權日2005年4月14日
發明者樸熹東, 金秀光 申請人:二和金剛石工業株式會社;通用工具公司