JPH02171215A - 多結晶質ダイヤモンド砥粒製鋸刃セグメント - Google Patents

多結晶質ダイヤモンド砥粒製鋸刃セグメント

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JPH02171215A
JPH02171215A JP1276159A JP27615989A JPH02171215A JP H02171215 A JPH02171215 A JP H02171215A JP 1276159 A JP1276159 A JP 1276159A JP 27615989 A JP27615989 A JP 27615989A JP H02171215 A JPH02171215 A JP H02171215A
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JP
Japan
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polycrystalline diamond
cutting
thermally stable
diamond
stable polycrystalline
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Application number
JP1276159A
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English (en)
Inventor
Martin E Deakins
マーティン・イー・デアキンズ
David E Slutz
デビッド・アール・スルズ
Neil Robert Johnson
ネイル・ロバート・ジョンソン
Thomas J Clark
トマス・ジョセフ・クラーク
Harold P Bovenkerk
ハロルド・ポール・ボーベンカーク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/18—Sawing tools of special type, e.g. wire saw strands, saw blades or saw wire equipped with diamonds or other abrasive particles in selected individual positions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/12—Saw-blades or saw-discs specially adapted for working stone
    • B28D1/121—Circular saw blades

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、花崗岩、代理石、コンクリート、アスファル
ト等のかたいまたは研摩性の、あるいはかたくかつ研摩
性の材料を鋸切断するために用いる種類の鋸刃に一般的
に関する。さらに詳しくいえば、本発明は、切削要素と
して熱的に安定な多結晶質ダイヤモンド砥粒を含有する
鋸刃用切削セグメントに関する。
一般に、花崗岩、代理石、充填コンクリート、アスファ
ルト等のかたい材料の切断はダイヤモンド鋸を用いて行
われる。この種類の鋸の刃は、鋼製円盤の周囲に複数の
セグメントを間隔を置いて配置して該円盤の表面にろう
付けしてなる。各鋸セグメントは、基本的には、たとえ
ば青銅あるいはコバルトのごとき適切な合金マトリック
スあるいは金属マトリックスにダイヤモンド砥粒を接合
してなる。典型的には、ダイヤモンド砥粒は単結晶質天
然ダイヤモンドあるいは単結晶質合成ダイヤモンドであ
る。
このような先行技術による鋸刃には単結晶質ダイヤモン
ドが滑らかに摩耗する性質あるいは使用中に結晶全体に
及んで破壊する性質を含むいくつかの短所がある。これ
らの短所を制御することは結合マトリックス（ｂｏｎｄ
■ａｔｒｔｘ）および鋸刃使用条件特に鋸刃の表面速度
を適切に選択することによりある程度まで可能である。
また、この短所を防ぐもう一つの方法は鋸刃あるいは／
および鋸刃セグメントの設計による方法である。
最近において、本件出願人による米国特許箱４゜７７６
．８６１号明細書は熱的に安定な多結晶質ダイヤモンド
砥粒を鋸の製造に用いることができることを示したが、
しかしこの特許はダイヤモンド砥粒を鋸刃セグメントに
組込む方法については示してない。さらに、熱的に安定
な多結晶質ダイヤモンド砥粒を用いることにより単結晶
質ダイヤモンドを用いる先行技術による鋸刃に比較して
どのような効果が得られるのかが述べられておらずある
いは示唆されてもない。
発明の要約 本発明の目的ははなはだしい破壊に抗するダイヤモンド
切削粒を保有する鋸刃セグメントを提供することである
。
本発明のもう一つの目的は使用中に新しい切刃を生じる
ダイヤモンド切削要素を保有する鋸刃セグメントを提供
することである。
本発明のさらなるもう一つの目的はより高い表面速度で
使用することができる繁用鋸刃セグメントを提供するこ
とである。
本発明のもう一つの目的はダイヤモンド切削要素とほぼ
同じ速さで摩耗する結合マトリックスを保有する鋸刃セ
グメントを提供することである。
上記の目的にしたがって、本発明は有効な量の熱的に安
定な多結晶質ダイヤモンド砥粒を含有する鋸刃用切削セ
グメントを提供する。
本発明の特に好ましい実施の態様において、切削要素と
しての有効量の熱的に安定な多結晶質ダイヤモンド砥粒
と切削セグメントに不均一な摩耗を起こすに十分な量の
耐摩耗性粒子とを含有する切削セグメントが提供される
。
発明の説明 −つの側面において、本発明は有効量の熱的に安定な多
結晶質ダイヤモンドを結合マトリックス中に分散させて
なる鋸刃用切削セグメントを提供する。この熱的に安定
な多結晶質ダイヤモンド粒子は約４００メツシュ又はそ
れ未満〜１０メツシュ又はそれ以上の粒子でよく、好ま
しくは１００メツシュ〜１０メツシュの粒度、特に好ま
しくは１０メツシュ〜５０メツシュの粒度であるのがよ
い。
特に好ましい熱的に安定な多結晶質ダイヤモンド粒は本
件出願人による米国特許第４．２２４゜３８０号明細書
に述べられている類型のものであり、その内容を引用し
てここに包含する。手短かにいうと、この多結晶質ダイ
ヤモンドは、（ａ）約７０体積％〜約９５体積％の自己
結合ダイヤモンド粒、（ｂ）約０．０５〜３体積％の触
媒金属あるいは合金からなる金属相であって当該部材全
体にわたって実質的に一様に含浸させた金属相、および
（ｃ）該多結晶質ダイヤモンドにくまなく分散して相互
に連通している空孔網とからなる。
別法として、相互に連通した網状の気孔にはダイヤモン
ドの熱膨張係数とほぼ等しい熱膨張係数を保有するケイ
素あるいは炭化ケイ素等の材料を含浸させることができ
る。
好ましくは、本発明にはたとえば本件出願人による米国
特許第４，７３８．６８９号明細書に述べられている金
属被覆多結晶質ダイヤモンドを用いる。そのような被膜
を用いることによってマトリックス材料内の保持力が大
きくなり高温マトリックス作成時の熱衝撃に対しての保
護が得られる。
熱的に安定な多結晶質ダイヤモンド粒は単独で用いてよ
いしあるいは単結晶質ダイヤモンドと組合せて用いても
よい。そのような組合せが特に望ましい実施態様が１９
８８年８月２５日出願の米国特許出願節２３６，５８０
号明細書に見出すことができる。該特許出願は本件出願
人によるもので、その内容をここに引用する。この開示
によれば、ダイヤモンド切削要素と耐摩耗性粒とから切
削刃セグメントはなり、該耐摩耗性粒により該セグメン
トは適切なボンドマトリックス内で不均一に摩耗する。
第１図かられかるように、中央部分２内のダイヤモンド
切削要素１の濃度は好ましくは側部すなわちマトリック
ス３内のダイヤモンド切削要素１の濃度とほぼ同じであ
る。しかし、本発明の思想と意図する範囲とを逸脱せず
に中央部分２あるいは側部３のダイヤモンド切削要素の
濃度をさらに高くあるいは低くできることは予想される
ところである。たとえば、中央部分２のダイヤモンド切
削要素１の濃度を側部３のダイヤモンド切削要素１の濃
度より高くすることが望ましい用途があることは予期で
きる。最も重要な事項は側部３に有効量の耐摩耗性粒４
を含有させることにより一様でない切削速さが実現され
ることである。側部３に耐摩耗性粒４を含有させて製作
した鋸刃セグメントは凹状の摩耗を示し第２図に示すよ
うに波加工石材上にうねを形成するだろう。
耐摩耗性粒４としては適切であれば何を用いてもよい。
しかし、特にダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素および炭
化タングステン粒が効果的であることを発見した。
本発明にしたがえば、ダイヤモンド切削要素１は熱的に
安定な多結晶質ダイヤモンド粒と単結晶質ダイヤモンド
粒との混合物とからなるものとすることもできる。別法
として、中央部分２のダイヤモンド切削要素１は多結晶
質ダイヤモンド粒とし側部３のダイヤモンド切削要素１
は単結晶質ダイヤモンド粒とすることができる。同様に
、中央部分２のダイヤモンド切削要素１を単結晶質ダイ
ヤモンドとし側部３のダイヤモンド切削要素１を多結晶
質ダイヤモンド粒とすることができる。
本発明が意図する、上記とは別の変更態様では、中央部
分２および側部３に多結晶質ダイヤモンド粒および単結
晶質ダイヤモンド粒両者をそれぞれの部分に異なる濃度
で含有させて最適な性能を実現させる。かように、中央
部分２および側部３に同一の単結晶質ダイヤモンド粒濃
度を保有させることもできる一方異なる多結晶質ダイヤ
モンド粒濃度を保有させることもでき、あるいはその逆
とすることもできる。その他の変更態様は当業者には自
明であろう。
ダイヤモンド粒濃度に関し前記の可能な組合せ内におい
て各種ダイヤモンド粒の粒度を変化させることはもちろ
ん可能である。それぞれの用途に固有の最適の組合せは
当業者には必要以上に実験をするまでもなく容易に確認
できるところである。
以上の事項をまとめると次の表の通りである。
第１表 中央部分　　　　　　　　側部 単結晶　　　　　　　　　多結晶 単結晶　　　　　　　　　単結晶／多結晶多結晶　　　
　　　　　　単結晶 多結晶　　　　　　　　　多結晶 多結晶　　　　　　　　　単結晶／多結晶小結量／多結
晶　　　　　単結晶 単結晶／多結晶　　　　　多結晶 単結晶／多結晶　　　　　単結晶／多結晶濃度および粒
度は最適な結果を得るために広い範囲にわたって変化さ
せることができる。
第３図には中央部分２に耐摩耗性粒４を配置した本発明
の別の実施態様を示す。この配置によってセグメントの
表面を凸形に摩耗させ、第４図に示すように被加工材５
を谷状の形に加工する。
本発明の実施において適切であればどのようなダイヤモ
ンド濃度を採用することもできる。一般的な指針として
、濃度は約０．５カラット／ｃ１１３〜約２．５カラツ
ト／ｃＩ１３である。
結合マトリックスはいかなる在来の合金あるいは金属結
合マトリックスでもよく、たとえば青銅、コバルト、超
硬合金等でよい。最終用途に応じて結合マトリックスは
セラミックあるいは成形プラスチックなどの代替材料で
よい。
別の側面において、１８メツシュを越える粒度の好まし
くは１６メツシュ〜１０メツシュの粒度の熱的に安定な
多結晶質ダイヤモンド粒を適切なマトリックスにサーフ
エースセット（ｓｕｒｆ’ａｃｅ　５ｅｔ）した切削セ
グメントあるいは鋸刃を本発明は提供する。青銅、コバ
ルト、超硬合金等の結合マトリックス１２にダイヤモン
ド粒１１をサーフエースセットした実施の態様を第５図
に示す。結合マトリックス１２にダイヤモンド粒１１を
サーフエースセットする方法はドリルビットの製造に用
いる在来の方法であり、本発明に対し容易に適用するこ
とができる。ダイヤモンド粒１１を結合マトリックス１
２にサーフエースセットしてなるセグメント１０はろう
付等の従来技術により鋸刃コア１３に取付けることがで
きる。
鋸刃のコア１３の周囲をすべて囲んでセグメント化され
ていないマトリックス１２に熱的に安定な多結晶質ダイ
ヤモンド粒１１をサーフエースセットする別の実施の態
様を第６図に示す。もちろん、用途によってはサーフエ
ースセット切削要素とインプレグネイテッド切削要素と
を組合せて用いるのが望ましいこともある。
熱的に安定な多結晶質ダイヤモンド圧縮成形体１４を鋸
刃のコア１３に取付けた本発明の別の実施の態様を第７
図に示す。
本発明の方法により製作されたセグメントは、深鋸挽き
作業、平削り作業、切断作業、おさ鋸挽き、多刃鋸挽き
、ワイヤー鋸挽き、帯鋸、薄肉厚コアせん孔、および各
種外形成形作業に適用できる。本発明のセグメントによ
り切削することのできる材料として例えばコンクリート
、充填コンクリート、アスファルト、代理石、花崗岩、
石灰岩、砂岩、木、金属、プラスチックおよび複合材が
ある。
本発明の方法は当業界において知られている如何なる鋸
刃セグメント設計あるいは鋸刃設計にもまた実施できる
。米国特許第Ｒｅ２５，４３４号明細書にはそのような
設計が開示されており、それをここに引用して包含する
。要約すると、外側端部を被削物に作用するべく保有す
る一体成形金属支持部材、および該支持部材より実質的
にかたい成形研削部材であって該外側端部の相対する平
行な側面と該外側端部の内側の該支持部材とにろう付け
されているとともに少くとも該端部の外側端まで外側に
延長して被削物にかかりかつ該外側部分の一方の面の研
削部材が該外側端部の他面の面の研削部材に対して平行
な成形研削部材を開示している。
別のこのような設計が米国特許第４．　５０５゜２５１
号明細書に開示されており、ここに引用して包含する。
焼結処理に耐えることができるとともに後に脱落して気
孔を生成する所定量の充填材をセメントとダイヤモンド
との混合物に加えてなる在来の混合物をこの特許明細書
は示す。代表的なセグメントは中心部のみ気孔を有し、
縁側断面部は在来のものと同様に緻密である。多孔質断
面は冷却剤を受は入れ得るとともにさらに摩耗が速く凹
んだ切削刃部を形成する結果となる。
米国特許第４．７３９，７４５号明細書は、外周に複数
のスロットとその結果としての突起、および鋸刃コアの
外周に直線状に交互に逆向きに固定した複数の「ＬＪ型
あるいはｒＴＪ型の切削セグメントからなるダイヤモン
ド鋸刃を提供する。
本発明の思想あるいは意図する範囲を逸脱することなく
別の変更、修正および再配置が可能であろう。
【図面の簡単な説明】
第１図には本発明の好ましい実施の態様の鋸刃の部分の
正面図を示す。 第２図には第１図に示す鋸刃セグメントと鋸挽き中の石
材との間に形成された部分の正面図を示す。 第３図には本発明の別の実施の態様の鋸刃セグメントの
正面図を示す。 第４図には第２図に示す鋸刃セグメントと鋸挽き中の石
材との間に形成された部分の正面図を示す。 第５図には鋸刃コアにろう付けされたサーフエースセッ
トダイヤモンド切削セグメントの側面図を示す。 第６図には非セグメント化鋸刃に用いたサーフエースセ
ットダイヤモンドの側面図を示す。 第７図にはダイヤモンド圧縮成形体を鋸刃コアにろう付
けしてなる実施の態様の側面図を示す。 １：ダイヤモンド切削要素、４：耐摩耗性粒、５：石の
ような被加工材、 １１：ダイヤモンド粒、 １２：結合マトリックス、１３．鋸刃のコア、１４：ダ
イヤモンド圧縮成形体。 Ｆ７−／ ｎ７２ Ｆｕ「３ ５尺「４

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）熱的に安定な多結晶質ダイヤモンド切削要素と単
    結晶質ダイヤモンド切削要素とを結合マトリックス中に
    分散させてなる、鋸刃用切削セグメント。
  2. （２）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素が
    約４００メッシュ〜約１０メッシュであることを特徴と
    する、請求項（１）に記載の切削セグメント。
  3. （３）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素が
    約１００メッシュ〜約１０メッシュであることを特徴と
    する、請求項（２）に記載の切削セグメント。
  4. （４）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素が
    約５０メッシュ〜約１０メッシュであることを特徴とす
    る、請求項（３）に記載の切削セグメント。
  5. （５）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素が
    約７０体積％〜９５体積％の自己結合ダイヤモンド砥粒
    、約０．０５〜３体積％の金属あるいは合金触媒からな
    るとともに当該部材内に実質的に均一に含浸させた金属
    相、および該多結晶質ダイヤモンドにくまなく分散して
    相互に連通した空孔網からなることを特徴とする、請求
    項（４）に記載の切削セグメント。
  6. （６）ダイヤモンドの熱膨張係数とほぼ等しい熱膨張係
    数を保有する物質を相互に連通した該空孔に含浸させた
    ことを特徴とする、請求項（５）に記載の切削セグメン
    ト。
  7. （７）含浸させる該物質がケイ素あるいは炭化ケイ素で
    あることを特徴とする、請求項（６）に記載の切削セグ
    メント。
  8. （８）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素が
    被覆されていることを特徴とする、請求項（１）に記載
    の切削セグメント。
  9. （９）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素が
    金属、金属の炭化物あるいは金属の窒化物で被覆されて
    いることを特徴とする、請求項（７）に記載の切削セグ
    メント。
  10. （１０）熱的に安定な多結晶質ダイヤモンド切削要素お
    よび不均一な摩耗を生起させるに有効な量の耐摩耗性粒
    子を結合マトリックス中に分散させてなる鋸刃用切削セ
    グメント。
  11. （１１）単結晶質ダイヤモンド切削要素を含有すること
    を特徴とする、請求項（１０）に記載の切削セグメント
    。
  12. （１２）該耐摩耗性粒子をダイヤモンド、立方晶窒化ほ
    う素、炭化タングステンおよびそれらの混合物からなる
    群から選択してなることを特徴とする、請求項（１０）
    に記載の切削セグメント。
  13. （１３）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素
    が被覆されていることを特徴とする、請求項（１０）に
    記載の切削セグメント。
  14. （１４）１８メッシュを越える熱的に安定な該多結晶質
    ダイヤモンド切削要素を結合マトリックス中に分散させ
    てなる、鋸刃用切削セグメント。
  15. （１５）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素
    が１６メッシュ〜１０メッシュであることを特徴とする
    、請求項（１４）に記載の切削セグメント。
  16. （１６）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素
    をサーフェースセットしてなる、請求項（１４）に記載
    の切削セグメント。
  17. （１７）熱的に安定な該多結晶質ダイヤモンド切削要素
    が被覆されていることを特徴とする、請求項（１４）に
    記載の切削セグメント。
  18. （１８）１８メッシュを越える熱的に安定な多結晶質ダ
    イヤモンド切削要素をボンドマトリックス中にサーフェ
    ースセットしてなる鋸刃。
  19. （１９）１８メッシュを越える熱的に安定な多結晶質ダ
    イヤモンド切削要素を鋸刃コアにろう付けしてなる鋸刃
    。
JP1276159A 1988-10-25 1989-10-25 多結晶質ダイヤモンド砥粒製鋸刃セグメント Pending JPH02171215A (ja)

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US07/262,405 US4883500A (en) 1988-10-25 1988-10-25 Sawblade segments utilizing polycrystalline diamond grit
US262,405 1988-10-25

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JPH02171215A true JPH02171215A (ja) 1990-07-02

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EP (1) EP0365843A1 (ja)
JP (1) JPH02171215A (ja)
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