Φ3600～5200金刚石圆锯片基体的研发

专利名称：金刚石圆锯片聚合物基复合材料基体专利类型：实用新型专利
发明人：缪嘉军
申请号：CN201320331193.X
申请日：20130608
公开号：CN203600436U
公开日：
20140521
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种金刚石圆锯片聚合物基复合材料基体，该基体包括聚合物填充材料和增强纤维材料，聚合物填充材料填充在增强纤维材料之间，增强纤维材料是由多个纤维层叠置而成，每一纤维层均由轴向纤维束叠置捆扎而成，相邻两个纤维层内纤维束的轴向取向在多层叠置时相互均匀错开。

本实用新型利用纤维层叠置无织造屈曲的特点，提高了基体的平整度；多层叠置时各个纤维层内纤维束的轴向取向以相同的角度均匀错开，确保基体在径向上的均匀性；优选通过两部分组合层镜像叠置后结合成基体整体，使基体在任意截面方向上都保持均质对称，对锯片基体起到增强的作用，使锯片的强度和刚度都得到明显提高，切割直线稳定，板材厚薄均匀，大大提高了产品质量。

申请人：北京精准国汇技术有限公司
地址：100012 北京市朝阳区汤立路218号明天生活馆写字楼608室
国籍：CN
代理机构：北京信慧永光知识产权代理有限责任公司
更多信息请下载全文后查看。

编者按：本期刊登的三个标准征求意见稿，截止11月底，各相关单位和 读者如有意见，可反馈至全国石材标准化委员会秘书处。

地址：北京市 朝阳区东坝红松园1号全国石材标准化委员会秘书处（ 100018 );电话：135********;微信号：gh_5b25bc287569;联系人：周俊兴。

金刚石圆锯片基体(中国国家标准，征求意见稿）1范围本标准规定了金刚石圆锯片基体的名称代号、标 记、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装和 运输的基本要求。

本标准适用于非金属材料切割使用的金刚石圆锯 片基体。

2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是 注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的 修改单）适用于本文件。

GB/T230金属洛氏硬度试验GB/T699优质碳素结构钢GB/T3077合金结构钢GBA16060.2-2006表面粗糙度比较样块磨车镗铣插及刨加工表面GB/T 1184-1996形状位置公差未注公差值3分类、名称代号及标记3.1分类3.1.1按用途分高频焊金刚石圆锯片基体（代号为G);激光焊金刚石圆锯片基体（代号为J)。

3.1.2按厚度分a)普型金刚石圆锯片基体（代号为P);b)超薄金刚石圆锯片基体（代号为T)。

3.1.3按开孔形状分a)U型水槽金刚石圆锯片基体（代号为C1 );b)钥匙孔水槽金刚石圆锯片基体（代号为C2) 0工1图1形状结构图3.2名称代号3.2.1金刚石圆锯片基体的形状结构见图103.2.2金刚石圆锯片基体尺寸代号见表1。

表1尺寸代号代号名称代号名称A槽深E基体厚度B槽宽L基体齿长度C槽孔直径Z齿数D基体外径H内孔直径.40 •STONE 2019 Non表2普型金刚石圆锯片基体基本尺寸及偏差 单位：毫米DELHABCZ尺寸偏差尺寸偏差±0.5尺寸偏差±0.5±0.5±0.59534.3 6.52810036.331.9根据用户1038 9115±0.336.132.1自定8.5269 101400.8 ~ 4.0±0.0536.61041219033.810 2 61524033.91612143 81829022H 818340±0.5506021390244401416310 1281026490^4030540 1.8 〜4.5±0.1050803259036690±0.840 4279046890±0.8181864990±0.108020701084 3.0 ~ 6.01007411848012842022881384±1.020921484 3.0 ~ 8.0±0.151001584^24100150104 1081784118 12019842222126 1282184±2.024132 1362484H 825251402584 4.0 〜10.01462784±0.2030251562982±2.516031821703582±3.01843782±3.515020019039822004182±4.07.0 〜12.0彡3030302104482JS 152264782±4.523049822405182±5.0248《石材》2019年11期.41 •表3超薄金刚石圆锯片基体基本尺寸及偏差 单位：毫米D E L H A BZ尺寸偏差尺寸偏差±0.5尺寸偏差±0.5±0.5590508036690^40161040、42 790±0.8 2.0 〜4.0±0.1046890181864990802070 10841007411843.0 〜4.5801284H82022881384±1.0±0.12>2420921484100100 1584 3.0 ~ 5.0104 108 1784118 120 1984100 1502422126 1282184±2.0 3.0 ~ 6.0±0.15132 136 24842525140表4普型金刚石圆锯片基体同片厚度差 单位：毫米外径范围95 〜190>190 〜390> 390 〜790>790- 1184>1184〜1584厚度差0.030.040.050.060.08外径范围> 1584-1984>1984〜2982> 2982 〜3482> 3482 〜4482>4482-5182厚度差0.100.150.200.300.40表5超薄金刚石圆锯片基体同片厚度差 单位：毫米外径范围> 590 〜984>984 〜1184> 1184〜1584>1584〜1984> 1984 〜2484厚度差0.040.050.060.080.10表6金刚石圆锯片整体硬度高频焊金刚石圆锯片基体(HRC)高频焊超薄金刚石圆锯片基体(HRC)激光焊金刚石圆锯片基体(HRC)38 〜4541 〜4533 〜39表7金刚石圆锯片基体同片硬度差外径（mm)95 〜3%> 390 〜690> 690 ~1384>1384〜2184同片硬度差（HRC)1.01.5 2.0 2.5外径（mm)> 2184 ~ 2982>2982-3582> 3582 〜4582>4582 〜5182同片硬度差（HRC) 3.0 3.5 4.5 5.0.42 .STONE 2019 N q 113.3标记3.3.1标记顺序为：基本代号、尺寸、齿数、标准号。

一种高性能烧结金刚石圆锯片的开发I. 介绍A. 研究背景和意义B. 研究现状C. 目标和研究内容II. 材料与方法A. 材料的选择和制备B. 实验方法和流程C. 实验设备和仪器III. 结果与讨论A. 金刚石圆锯片的性能评价B. 实验结果的分析和解释C. 不同烧结工艺对性能的影响IV. 优化和改进A. 针对目前问题的改进方案B. 优化烧结工艺C. 实验数据的再分析和评价V. 结论与展望A. 对研究结果的总结和归纳B. 未来可行的研究方向C. 该研究的实践应用价值与推广前景VI. 参考文献A. 引言部分的参考文献B. 实验方法部分引用的论文和技术报告C. 结果部分参考的相关文献第1章节：介绍研究背景和意义：金刚石圆锯片是一种关键性能材料，已广泛应用于建筑、石材、陶瓷、晶体、电子和航空等领域的材料切割加工中。

目前，市场上常见的金刚石圆锯片多采用烧结工艺制备，其性能受烧结工艺和材料性能影响，由此研究一种高性能烧结金刚石圆锯片的开发，具有重要的现实意义。

研究现状：研究表明，金刚石圆锯片的烧结工艺对其性能具有重要影响。

目前，国内外学者针对材料选择、烧结工艺和性能评价等方面进行了广泛的研究，但仍存在着烧结度不高、磨削精度差、寿命短等问题。

目标和研究内容：本研究旨在针对现有烧结金刚石圆锯片存在的问题，在材料选择、烧结工艺、性能评价等方面探索一种新型高性能烧结金刚石圆锯片的制备方法，提高其烧结度和磨削精度，延长其使用寿命。

主要内容包括：材料的选择和制备、实验方法和流程、实验设备和仪器等方面的探索，从而推动金刚石圆锯片领域的研究和应用。

通过本研究，我们期望能够为烧结金刚石圆锯片的制备提供新的思路和方法，同时提高其性能，推动该领域的发展，为相关行业的材料切割加工提供更优质的产品和服务。

第2章节：材料与方法材料的选择和制备：金刚石圆锯片作为高性能材料，其材料的选择和制备具有关键性。

本研究选择高纯度金刚石晶粒作为原始材料，采用高温高压烧结工艺制备金刚石圆锯片。

国产超大直径金刚石圆锯片基体工艺设备的研发——河北星烁锯业股份有限公司一、背景在世界范围内，金刚石圆锯片的发展趋势总的向着大直径发展，锯片厚度越来越薄，对锯切石材的质量要求越来越高，这也就对锯片生产企业的生产加工的技术提出了越来越高的要求。

大直径金刚石圆锯片基体由于技术含量高，研发和生产资金投入较大，目前，国际上只有德国、意大利等几个发达国家和我国的几家公司能够生产，这其中能够生产φ5000的大直径金刚石圆锯片基体的只有德国莫莫霍夫公司，产品代表了国际先进水平。

我国大直径金刚石圆锯片基体的研制开发从2000年开始的，河北星烁锯业股份有限公司分别于2000年、2019年、2019年首次研制开发出了φ2000、φ2500、φ3500直径的金刚石圆锯片基体，填补了国内空白。

目前，国内生产金刚石圆锯片基体的厂家很多，但能生产大直径金刚石圆锯片基体只有三四家。

河北星烁锯业股份有限公司在研制开发大直径金刚石圆锯片基体方面，始终处于国内领先水平。

星烁锯业通过研制开发和设备技术改造，具备了批量生产超大直径金刚石圆锯片系列产品的能力。

研制Φ3600-Φ5200金刚石圆锯片基体存在的主要技术问题：首先是研究锯片基体的各项技术指标和机械加工工艺参数的确定；其次是研究的热处理工艺及重要的工艺参数，保证锯片的良好热处理性能；第三为研制加工设备和锯片检测设备，保证锯片各项技术指标的的顺利实现，满足切割石材的使用要求；第四为保证锯片的经济环保，减少各种石材加工过程中的环境污染。

Φ3600-Φ5200金刚石圆锯片基体用65Mn或使用性能不低于65Mn的钢板为原料，采用先进的热处理工艺技术，对其进行热处理加工，在保证金刚石圆锯片基体强度和硬度的同时，使其平面度、径跳、端跳以及张力等指标满足焊接金刚石刀头后的金刚石圆锯片切割石材的要求。

二、基体的材料、规格和主要技术指标1、70Mn热轧钢板的化学成份，按GB699-89，见表1表1 70Mn的化学成份单位：mm经过一年多制锯的使用情况，表明70Mn热轧钢板化学成份的实际测定值符合上述标准，能够满足制作Φ3600-Φ5200超大直径金刚石圆锯片基体的需要。

水泥的生产方法公司（2009-C3-07-D01）张永辉（2009-C3-07-G02）侯达川（2009-C3-07-G03）8 浮法在线生产阳光控制镀膜玻璃工艺改进江苏苏华达新材料有限公司（2009-C3-08-D01）吕国（2009-C3-08-G01）刘新沂（2009-C3-08-G02）叶伟云（2009-C3-08-G03）9 压力容器金属胆加热炉废气二次回收利用装置中材科技（苏州）有限公司（2009-C3-09-D01）武孟献（2009-C3-09-G01）宋明伟（2009-C3-09-G02）冯存江（2009-C3-09-G03）10 利用废辊棒制作窑炉带温砖广东蒙娜丽莎陶瓷有限公司（2009-C3-10-D01）文卫国（2009-C3-10-G01）刘荣勇（2009-C3-10-G02）张明（2009-C3-10-G03）11 一种用DSC测量煤发热量的方法天津水泥工业设计研究院有限公司（2009-C3-11-D01）时玉珍（2009-C3-11-G01）钱秋兰（2009-C3-11-G02）刘瑞芝（2009-C3-11-G03）12 改革小刨工装机械设计合肥中辰轻工机械有限公司（2009-C3-12-D01）向全胜（2009-C3-12-G01）庄俊友（2009-C3-12-G02）杜玲（2009-C3-12-G03）13 新型气体分析仪取样装置内蒙古西水创业股份有限公司（2009-C3-13-D01）曹国庆（2009-C3-13-G01）岳长青（2009-C3-13-G02）曾代军（2009-C3-13-G03）14 轿车风挡玻璃边到边丝印技术的开发与应用洛玻集团洛阳加工玻璃有限公司（2009-C3-14-D01）常予庆（2009-C3-14-G01）王联委（2009-C3-14-G02）胡长伟（2009-C3-14-G03）15 自动化技术在矿棉吸声板材制造系统中的应用北新集团建材股份有限公司（2009-C3-15-D01）冯湛清（2009-C3-15-G01）田龙（2009-C3-15-G02）张海平（2009-C3-15-G03）16 砌墙砖抗压强试验用净浆材料西安墙体材料研究设计院（2009-C3-16-D01）宁夏建筑材料研究院（2009-C3-16-D02）周炫（2009-C3-16-G01）常豪（2009-C3-16-G02）王博（2009-C3-16-G03）17 回转窑大齿圈润滑机理的研究和应用山东东华水泥有限公司（2009-C3-17-D01）贾忠（2009-C3-17-G01）张世伟（2009-C3-17-G02）李明良（2009-C3-17-G03）18 700t/d浮法玻璃生产线综合技术改造秦皇岛奥格玻璃有限公司（2009-C3-18-D01）杨继辉（2009-C3-18-G01）边建胜（2009-C3-18-G02）景广祥（2009-C3-18-G03）19 石膏板干燥机温度模糊控制系统北新集团建材股份有限公司（2009-C3-19-D01）白宏成（2009-C3-19-G01）杨震（2009-C3-19-G02）李瑞亭（2009-C3-19-G03）20 新型门窗节能复合组角角码北京万惠鸿瑞建材有限公司（2009-C3-20-D01）曹睿（2009-C3-20-G01）刘永安（2009-C3-20-G02）宋玉翠（2009-C3-20-G03）21 建筑用钢附框连接插角天津市万佳建筑装饰安装工程有限公司（2009-C3-21-D01）霍连仲（2009-C3-21-G01）鞠海明（2009-C3-21-G02）王海霞（2009-C3-21-G03）22 浮法玻璃生产线退火窑退变调控新方法乌海蓝星玻璃有限责任公司（2009-C3-22-D01）赵华（2009-C3-22-G01）。

金刚石圆锯片基体的失效分析研究的开题报告
一、选题缘由
随着工业技术的发展，金刚石圆锯片的应用越来越广泛，已经成为
工业生产中必不可少的一种工具。

但是，在使用过程中，金刚石圆锯片
的基体易产生失效，给工业生产带来极大的不便和损失，因此对金刚石
圆锯片基体的失效机理进行深入研究，具有十分重要的理论和实践意义。

二、选题目的
本次研究旨在分析金刚石圆锯片基体的失效原因，对其进行深入研究，以期在生产实践中降低失效率，提高圆锯片的使用寿命，促进工业
生产的发展。

三、研究内容
1. 金刚石圆锯片基体的组成结构与材料特性分析
2. 圆锯片基体的失效形式分析
3. 失效机理的探究
4. 失效预测与预防措施研究
5. 实验验证与分析
四、研究方法
本次研究采用文献资料法、理论分析法、实验验证法相结合的方法，对金刚石圆锯片基体的失效机理进行深入研究。

五、研究意义
1. 为金刚石圆锯片制造企业提供生产技术支持，提高圆锯片的质量
和使用寿命。

2. 为工业生产提供新型圆锯片基体材料的研究基础。

3. 可以指导生产企业制定更加科学合理的生产计划，减少生产成本，提高生产效率。

4. 为相关专业学者提供参考与借鉴，推动金刚石圆锯片生产技术的
升级与完善。

新型耐磨/消音金刚石圆锯片的研制
金刚石锯片广泛地应用于切割石材、混凝土、玻璃、水晶、石墨电极等硬脆材料。

目前市场上的金刚石锯片大都是铁基和铜基锯片，这些锯片大都有使用寿命短和切割噪音大的缺点，因此，如何提高金刚石锯片的耐磨性和降低切割噪音成了当前国内外金刚石锯片研究的热点。

首先在市场上常见的铜铁基锯片的基础上添加微量的富铈稀土，铬以及炭化硅，采用硬度计，电子万能测试机测试了添加了不同元素锯片的硬度和抗弯强度，通过切割实验测试了耐磨性，最后采用扫描电镜(SEM)观察了磨后锯片的形貌。

测试结果表明添加微量富铈稀土可以减少胎体中孔洞缺陷，提高胎体性能，同时Ce可以净化金刚石表面，提高金刚石颗粒和胎体之间的黏结性能；铬及炭化硅
可以有效的提高胎体的抗弯强度和硬度。

然后对添加元素进行了优化设计，最后确定的添加1％富铈稀土，1％铬和1％炭化硅的方案能有效提高抗弯强度10％并使使用寿命增加10％。

其次为了降低锯片切割的噪音，设计了在基体上增加激光切缝，阻尼材料和在切缝中添加阻尼材料三种方案，通过切割噪音测试得出了不同形状切缝，不同缝宽以及阻尼材料厚度对降噪效果的影响，最终确定了波浪型切缝，0.5mm缝宽以及1mm厚阻尼材料的最佳方案。

实验结果证明这种激光切缝阻尼锯片能有效降低10dB的切割噪音。

一种复合材料消音金刚石圆锯片基体的研究摘要：金刚石圆锯片被广泛地应用于切割石材、混凝土、玻璃、陶瓷等非金属硬脆材料领域。

但金刚石锯片切割时的啸叫声带来了极大的噪声，通常切割噪声达120dB以上，尤其是高频部分的噪音对人体的危害最为严重。

本文设计了一种三层结构的金刚石锯片的基体，通过试验，确定了0.10mm厚度铜箔作为阻尼夹层材料，采用点焊的方式复合，熔核面积为2.5%时降噪效果最佳。

制备出的复合材料消音金刚石锯片基体焊上金刚石刀头后切割试验，切割噪音在传统产品基础上降低22.8dB，达到国家工业企业卫生标准。

关健词：复合消音锯片基体一、前言金刚石圆锯片是切割石材、混凝土、陶瓷等非金属硬脆材料的一种工具，因其优越的切削性能，已经广泛的应用在矿山开采、市政建设、道路桥梁建设、非金属脆性材料切削加工等领域，特别是建筑业的发展促进了金刚石圆锯片行业突飞猛进的发展。

然而金刚石圆锯片的切割噪音大，带来了系列噪声危害，一般金刚石圆锯片切割噪音在120dB左右，特别是高频部分的噪音，尖锐刺耳，对操作工自身和周边的环境带来极大的危害。

为此如何降低金刚石圆锯片切割噪音，成为行业界一直关注和研究的重点。

噪声公害己引起国外发达国家的高度重视，研发一种新型的消音锯片作为环保高科技新产品必然受到各国的重视和用户的欢迎。

为减少金刚石圆锯片切割产生的噪声污染，目前国内外采用的普遍方法为:在锯片的基体上设计消音孔或消音缝;在连接部位增加柔性垫圈等。

这些降噪的方式均属于局部阻尼，不可能从根本上消除金刚石圆锯片切割噪音。

因此，要从本质上消除金刚石锯片的切割噪音，就应该从金刚石锯片基体切割噪音产生的机理进行研究。

二、金刚石锯片切割噪音产生的机理经过对金刚石锯片的切割过程的大量研究发现，其切割过程中产生的噪音主要有如下几种：2.1空气动力学噪声锯片旋转时锯齿周期性地激励周围空气介质从而产生空气动力学噪声。

空气动力学噪声主要由齿尖噪声、涡流噪声和排气噪声三部分组成。

《金刚石圆锯片基体》国家标准编制说明一、工作简况1、任务来源根据国家标准化管理委员会【2008】154号文件，第三批国家标准制修订计划中《金刚石圆锯片基体》（编号20082070-T-609）标准制定任务，由中国建筑材料工业协会归口，中材人工晶体研究院、河北星烁锯业股份有限公司负责起草工作，计划2010年完成。

2、主要起草单位起草单位由中材人工晶体研究院和河北星烁锯业股份有限公司组成，其中中材人工晶体研究院为牵头单位，河北星烁锯业股份有限公司负责标准的编写工作。

3、主要起草人标准主要起草人为安凤占、陈志兴、周俊兴、赵生林、郑春岐。

陈志兴为标准的执笔人，其他人员参与了标准的研讨和修改工作。

4、主要工作过程标准主要制定过程如下：⑴ 2009年至2010年间，开展了行业调研，充分收集相关标准和企业的技术资料，包括国外相关产品的技术资料，了解国内石材行业对圆锯片和基体的使用情况。

⑵ 2011年2月，编制出台了标准草案和编制说明等材料，开展了内部研讨和修改工作。

2011年7月2日在山东博兴召开了《石材工业用设备术语和分类及型号编制方法》和《金刚石圆锯片基体》国家标准制定研讨会，正式向外公布了标准征求意见稿。

⑶ 2014年6月，在河北省秦皇岛市召开的石材机械领域年会上再一次进行了标准研讨，对标准的修改稿进一步展开讨论，并向行业广泛征询意见。

⑷通过电子邮件向全国石材标准化技术委员会和下设的三个分技术委员的委员发放征求意见稿95份，并进行电话跟踪询问。

陆续回函的单位有8家，有4份回函提出了修改意见，详见征求意见汇总处理表。

⑸后期因为等待《石材工业用设备术语和分类及型号编制方法》国家标准的完成，计划一同审查和上报，该标准制定工作一度停滞。

⑹ 2017年11月在福建晋江召开的标准研讨会上，石材机械方面的专家提出了增加新技术内容的建议。

原有标准征求意见稿内容已经不适合行业的发展，因此标准重新启动工作，进行了征询意见，并针对现有产品情况，标准起草单位组织力量按照标准要求开展了有关试验验证工作。

发展趋势为适应大幅面、节约资源、环境友好的发展要求，金刚石圆锯片呈现出大直径(如大于Φ5000mm)、薄型化(如直径Φ1800mm的普通金刚石圆锯片基体厚度只有7.2mm，超薄锯片基体厚度可减薄至3.5mm左右)、低噪音(如消音锯片)、高性能(如矿山掏空锯片)的发展趋势。

发展历程法国人Jaeguin在1885年发明制造了第一个天然金刚石圆锯片，它上面的金刚石都是手工镶嵌的。

20世纪30年代以后，随着粉末冶金技术的发展，产生了焊接式金刚石圆锯片。

50年代，人造金刚石诞生，促进了金刚石工具制造业得到迅速发展，从此金刚石圆锯片大规模应用于石材加工行业。

八十年代中期，石材切割锯片主要用于大理石的锯切。

八十年代后期，随着石材工业的发展，锯切花岗石的锯片得到很大的发展，为了达到最佳的锯切效益，锯片研究者们致力于各种配方的研究。

其通用规格从直径100mm起始，最大达直径2200mm，规格有接近20种。

其中直径350～500mm规格主要用于半成品板材的剪裁加工，直径600～900mm规格主要用于墓碑等较厚石板(柱)的成型锯切加工，直径1000mm以上的规格主要用于荒料的锯切成(板)材加工，目前直径1600mm锯片应用最为广泛。

据中国石材工业协会统计，目前全国各类石材企业拥有并使用锯片直径1600～2200mm的金刚石圆盘锯机数万台，金刚石圆盘锯机成为了石材制品加工行业的最主要、应用最广泛的设备，每年纯消耗的圆锯片基体达数十万张。

大直径，薄目前常用的金刚石圆锯片的厚度较大，如Φ1600mm锯片基体，正常厚度为7.3mm，而刀头的厚度又比锯片基体厚25%左右，这对被锯切石材的损耗也较大，估计几乎占到50%。

众所周知，花岗石、大理石等石材是不可再生的天然资源，特别是品种稀缺的花岗石弥足珍贵，在加工过程中应尽量减少荒料的损耗。

另外，在小规格板材的生产过程中，金刚石圆锯片的锯切成本约占2/3。

因此，采用尽可能薄的金刚石锯片以减小锯缝宽度，既可减少石材资源的浪费，提高石材荒料的成材率，又可降低石材加工企业的生产成本。