[實(shí)用新型]一種用于硬脆材料切割的連續(xù)線材

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120186560.2
• 申請(qǐng)日: 2011-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN202162899U
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢海鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凡登（常州）新型金屬材料技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B28D5/04
• 分類號(hào): B28D5/04
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務(wù)所 11353
• 代理人: 王美華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于硬脆材料切割的連續(xù)線材。

背景技術(shù)

硬脆材料包括各種寶石、玻璃、硅晶體、硬質(zhì)合金、陶瓷、稀土磁性材料、石材、石英晶體等材料。硬脆材料大多為非導(dǎo)電體或者半導(dǎo)體，通常具有高硬度，高脆性，高耐磨性，高抗蝕性，高抗氧化性，高電阻率，耐高溫等許多金屬材料難以比擬的特性，因此在化工，機(jī)械，航天，能源領(lǐng)域得到了很廣泛的應(yīng)用。

硬脆材料的推廣應(yīng)用對(duì)于其加工技術(shù)提出了極高的要求。其中，切割加工是一道極為關(guān)鍵的工序。要求高效率、低成本、窄切縫(材料利用率高)、無損傷，無污染等。受硬脆性材料特性的限制，用于加工此類材料的切割方法主要為金剛石鋸片，激光束切割，線鋸等切割方法。這些方法各有利弊。比如，金剛石鋸片切割雖然切割效率較高，但是切縫較寬，材料浪費(fèi)比較多，不適用貴重材料加工。激光束切割的適用范圍較廣，但是切割深度有限，不利于加工大尺寸的材料，且設(shè)備投資費(fèi)用昂貴。

線鋸是在研磨漿料的配合下用于完成切割動(dòng)作的超細(xì)高強(qiáng)度切割線，最多可達(dá)1000條切割線相互平行地纏繞在導(dǎo)線輪上形成一個(gè)水平的切割線“網(wǎng)”。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線輪使整個(gè)切割線網(wǎng)以每秒5～25米的速度移動(dòng)，是切割硬脆材料比較理想的工具。

根據(jù)所加工的硬脆性材料的用途，線鋸采用不同規(guī)格的普通鋼線或者涂覆有鉆石粉的金剛線進(jìn)行切割。普通鋼線的線徑大都在100～200微米之間，由于本身的硬度及磨損問題，在切割過程中必須配合切割磨料一起使用，如氧化鋁，碳化硅等高硬度磨料配制的切割漿料。但由于切割漿料中的高硬度磨料對(duì)鋼線長(zhǎng)時(shí)間磨損，使得鋼線線徑發(fā)生變化而影響線切品質(zhì)，同時(shí)縮短鋼線使用壽命，降低了硬脆材料人切割效率，增加了生產(chǎn)成本。金剛線由于在鋼線的外層涂覆有高硬度的鉆石粉，所以可以直接用于對(duì)硬脆性材料的線切，不需要再額外使用切割磨料。但如果改用金剛線來切片需對(duì)當(dāng)前線切割機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造、同時(shí)固定在鋼線表面的金剛石粒徑離散性大造成硬脆材料表面有不規(guī)則的線痕影響了大面積使用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決現(xiàn)有線鋸用普通線材強(qiáng)度低、耐磨性差，容易磨損，從而影響線鋸使用壽命的技術(shù)問題。為此本實(shí)用新型提供一種用于硬脆材料切割的連續(xù)線材及其制備方法，其在金屬線外層進(jìn)行金屬基非晶化處理，可以得到高強(qiáng)度，高耐磨性的由非晶態(tài)合金改性的線材，滿足線鋸用線材對(duì)強(qiáng)度、耐磨性的特殊要求，提高硬脆材料的切割效率，降低成本。

本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是，一種用于硬脆材料切割的連續(xù)線材，線材直徑為0.06～10mm，其由金屬線及包覆在金屬線外表面的非晶態(tài)合金層組成。

非晶態(tài)合金又稱為金屬玻璃，具有長(zhǎng)程無序、短程有序的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)特征。固態(tài)時(shí)其原子的三維空間呈拓?fù)錈o序排列，并在一定溫度范圍內(nèi)這種狀態(tài)保持相對(duì)穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的晶態(tài)合金相比，非晶合金具備很多優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、高硬度、耐磨和耐腐蝕等。與普通線材相比，本實(shí)用新型的線材制作的線鋸強(qiáng)度、耐磨性明顯提高。

作為優(yōu)選，所述的非晶態(tài)合金層的厚度為0.5～10微米。厚度太小非晶態(tài)合金涂層對(duì)線材強(qiáng)度、耐磨性的貢獻(xiàn)有限，無法滿足特殊要求。涂層厚度超過10um時(shí)，線材強(qiáng)度、耐磨性基本不受涂層厚度增加的影響，反而增加生產(chǎn)成本。

作為優(yōu)選，所述的金屬線為鋼線、不銹鋼線、鎢鉬線、鉬線、鎢絲或者黃銅線的任意一種材料的預(yù)變型線材或常規(guī)線材。鋼線包括鍍銅、鍍鋅、以及鍍黃銅的鋼線。金屬線是經(jīng)冷拉拔工藝制成。本實(shí)用新型的切割線材適用于多線切割機(jī)臺(tái)，機(jī)臺(tái)類型為NTC，MB，PV與HCT的任意一種。

由于線鋸用線材直徑超細(xì)，大都在100～200um，而熔融的非晶態(tài)合金溫度一般在600～1000℃，超細(xì)鋼線在超過100℃溫度條件下，即會(huì)造成退火，導(dǎo)致其抗拉強(qiáng)度及硬度等機(jī)械性能的降低，因而在本實(shí)用新型申請(qǐng)前將非晶態(tài)合金應(yīng)用到線鋸用超細(xì)線材上難度很大。

前述的連續(xù)線材的制備方法，具有如下工藝步驟：

1)、非晶態(tài)合金制備

將一種或一種以上非晶態(tài)合金置于惰性氣體氣氛下的電弧爐中熔煉，真空度小于2×10^-3Pa，熔煉電流為350～550A，銅模鑄造條件下制成母合金；

2)、非晶態(tài)合金與金屬線復(fù)合

將制備好的母合金裝入高頻加熱石英爐中，加熱熔融母合金并保溫；將金屬線快速經(jīng)過裝有熔融狀態(tài)非晶態(tài)合金的石英爐擠出口，通過的速度為1～1000mm/秒，使金屬線外表面均勻地覆上一層合金液，經(jīng)過石英爐后合金液快速冷卻使金屬線外表面均勻地覆上了一層非晶態(tài)合金復(fù)合層，從而得到由非晶態(tài)合金改性的切割線材。