從專(zhuān)利技術(shù)角度分析金剛石串珠繩的發(fā)展

毛丹丹+華琪

摘 要：作為切割石材機(jī)器上的易損耗部件，金剛石串珠繩的失效問(wèn)題一直是限制切割速度和切割質(zhì)量的重要問(wèn)題。尤其隨著石材加工技術(shù)的不斷發(fā)展，切割強(qiáng)度要求越來(lái)越高，切割速度越來(lái)越快，金剛石串珠繩的磨損更加嚴(yán)重，石材加工領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓給金剛石串珠繩提出了更高的要求。本文對(duì)金剛石串珠繩技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，總結(jié)了金剛石串珠繩技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)和方向。

關(guān)鍵詞：金剛石；串珠；鋼絲繩；失效

中圖分類(lèi)號(hào)：TG356 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作為切割石材機(jī)器上的易損耗部件，金剛石串珠繩的失效問(wèn)題一直是限制切割速度和切割質(zhì)量的重要問(wèn)題。尤其隨著石材加工技術(shù)的不斷發(fā)展，切割強(qiáng)度要求越來(lái)越高，切割速度越來(lái)越快，金剛石串珠繩的磨損更加嚴(yán)重，石材加工領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓給金剛石串珠繩提出了更高的要求。為了研究金剛石串珠繩專(zhuān)利技術(shù)的發(fā)展情況，筆者以專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢索結(jié)果為分析樣本，從專(zhuān)利文獻(xiàn)的視角對(duì)金剛石串珠繩技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)其重點(diǎn)分之進(jìn)行技術(shù)脈絡(luò)發(fā)展分析，本文提及的專(zhuān)利號(hào)均是申請(qǐng)?zhí)枴?/p>

1 金剛石串珠繩國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利申請(qǐng)量分析

檢索到的金剛石串珠繩技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在1952年的美國(guó)SUPPER CUT公司。此后，全球的申請(qǐng)量并未呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，從50世紀(jì)中期至20世紀(jì)70年代，全球?qū)τ谠摷夹g(shù)領(lǐng)域的研究處于一個(gè)萌芽期，在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，全球的專(zhuān)利申請(qǐng)量維持在一個(gè)相對(duì)低的水平，甚至在其中某幾年全球沒(méi)有關(guān)于此技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)，除了2002年，從1988年開(kāi)始直至2014年的26年中，關(guān)于該技術(shù)領(lǐng)域的全球?qū)＠暾?qǐng)量始終維持在一個(gè)較高的水平。國(guó)內(nèi)涉及金剛石串珠繩技術(shù)領(lǐng)域的研究始于2003年出現(xiàn)的第一個(gè)專(zhuān)利申請(qǐng)，較最早出現(xiàn)的美國(guó)專(zhuān)利遲了半個(gè)世紀(jì)，并在極為短暫的停滯期后立即呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

2 金剛石串珠繩專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)

2.1 串珠結(jié)構(gòu)及排列方式

1952年-1969年，US19520308004A公開(kāi)了一種具有規(guī)則外表面的圓柱狀的串珠坯料，改進(jìn)型專(zhuān)利申請(qǐng)GB4957868A公開(kāi)了一種呈圓弧狀外表面的串珠坯料，由于圓弧狀的外表面有利于減小金剛石串珠繩切割石材時(shí)的阻力，因此提高了切割效率。

1980年-1989年，SU4160497A、JP9761789A和GB9024909A公開(kāi)了一種圓柱狀外表面設(shè)置螺旋凹槽且螺旋凹槽內(nèi)沒(méi)有金剛石顆粒的金剛石串珠，由于凹槽可以及時(shí)將磨削廢料排出，因此減小了金剛石串珠表面與切割石材的非必要摩擦，從而提高了切割精度。JP21038088A公開(kāi)了一種內(nèi)表面具有縱向溝槽的串珠基體，該溝槽的存在增大了金剛石串珠基體與鋼絲繩的接觸面積以及摩擦力，從而提高了金剛石串珠與鋼絲繩的結(jié)合強(qiáng)度以提高金剛石串珠繩的使用壽命。

1990年-1999年，JP8373090A公開(kāi)了采用不同直徑的串珠在鋼絲繩上間隔排列的方式，且在直徑大的串珠上設(shè)置螺旋凹槽，而該專(zhuān)利與1980年～1989年期間設(shè)置凹槽的技術(shù)方案不同之處在于該專(zhuān)利在凹槽內(nèi)具有金剛石磨粒，在具有排出廢料的同時(shí)提高了金剛石串珠繩的切割速率。JP9207594 A首次公開(kāi)了沿切割進(jìn)程金剛石串珠的外徑逐漸增大的技術(shù)方案，降低了金剛石串珠繩與石材的摩擦阻力，因此提高了切割速度。此外， JP22607797A、JP6679398A和JP6679498A分別公開(kāi)了一種采用直徑相同而寬度不同的金剛石串珠間隔排列的金剛石串珠繩、一種采用不同直徑而寬度相同的金剛石串珠間隔排列的金剛石串珠繩和一種表面分別是金剛石顆粒和氧化鋁顆粒的金剛石串珠有序排列后的混合串珠繩，上述3個(gè)專(zhuān)利分別采用了不同的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了相同的提高金剛石串珠繩使用壽命的技術(shù)效果。

2000年-2009年，對(duì)串珠結(jié)構(gòu)及排列方式的改進(jìn)達(dá)到了高潮。其中KR20000017794A公開(kāi)了一種在金剛石串珠的基體設(shè)置成兩段具有凹槽的形式，從而在不削弱金剛石串珠切割能力的同時(shí)增強(qiáng)金剛石串珠與鋼絲繩的結(jié)合能力。JP2000365112A公開(kāi)了一種采用直徑相同的螺旋切割部件和金剛石串珠間隔排列以形成混合串珠繩，從而提高串珠繩使用壽命。

在2003年，KR20030053177A提出了一種將在金剛石串珠表面設(shè)置螺旋凹槽和在串珠基體兩端設(shè)置凹槽的兩個(gè)技術(shù)手段集中于一個(gè)實(shí)施例中以形成技術(shù)效果全面的技術(shù)方案。

KR20040071687A公開(kāi)了一種沿切割進(jìn)程外徑呈階梯狀增大的串珠胎體，并在串珠胎體表面設(shè)置有凹槽，且首次采用焊接的方式將金剛石顆粒與串珠胎體進(jìn)行結(jié)合的技術(shù)方案。

KR20050060734A公開(kāi)了一種金剛石串珠切割面的軸向兩端具有凹槽并通過(guò)注塑的方式使串珠與鋼絲繩結(jié)合的技術(shù)方案，提高了金剛石串珠與鋼絲繩的結(jié)合強(qiáng)度。2007年，JP2007176643A公開(kāi)了在鋼絲繩上無(wú)間隙地設(shè)置分別通過(guò)燒結(jié)和釬焊制備得到的兩個(gè)金剛石串珠作為一個(gè)切割單元且燒結(jié)串珠位于釬焊串珠前部。在此期間，中國(guó)也出現(xiàn)了兩個(gè)具有代表性的CN200610020772A和CN200710008871A，前一個(gè)專(zhuān)利公開(kāi)了一種金剛石磨粒的濃度沿切割進(jìn)程胎體上減小的多段切割部件的金剛石串珠繩，后一個(gè)專(zhuān)利公開(kāi)了在金剛石串珠基體的外圓柱面上開(kāi)設(shè)有復(fù)數(shù)條螺旋線(xiàn)槽，從而在相鄰螺旋線(xiàn)槽之間形成復(fù)數(shù)個(gè)螺旋刀面且采用釬焊的方式將金剛石磨粒在沿串珠工作方向多層排布于前刀面上。

2010年-2014年，對(duì)于金剛石串珠結(jié)構(gòu)及排列方式進(jìn)行改進(jìn)的專(zhuān)利數(shù)量又迅速減少，有代表性的是CN201210007163A，該專(zhuān)利公開(kāi)了一種包括具有錐形段工作斜面的串珠基體以及釬焊在串珠基體工作斜面上的金剛石，且使金剛石呈矩陣式有序排布，確保串珠工作斜面上的每顆金剛石均能被有效利用，從而提高金剛石串珠繩的切割效率。

2.2 串珠制造工藝

相對(duì)串珠結(jié)構(gòu)及排列方式而言，串珠制造工藝的發(fā)展路線(xiàn)較簡(jiǎn)單。在最早出現(xiàn)的US19520308004A和GB4957868A分別公開(kāi)了采用熱壓燒結(jié)和電鍍的方式將金剛石磨粒與金屬基體進(jìn)行結(jié)合以形成金剛石串珠的技術(shù)方案。在此之后，該技術(shù)領(lǐng)域中一直采用這兩種方式制造串珠。直至1998年，JP23333098A首次公開(kāi)了采用銅焊將金剛石磨粒與串珠胎體表面結(jié)合在一起以提高金剛石顆粒與串珠胎體的結(jié)合強(qiáng)度，從而提高切割效率的技術(shù)方案。此后，也有相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)涉及采用銅焊的方式制造串珠，例如US20040922231A等。2011年， CN201110452609A公開(kāi)了在燒結(jié)過(guò)程中加入鐵鈷銅預(yù)合金粉末以提高粉體的燒結(jié)活性，通過(guò)提高串珠胎體的包鑲力以及其與鋼基體的黏結(jié)力的技術(shù)方案。同年，EP11156981A公開(kāi)了一種采用激光熔覆的方法使金剛石顆粒的一部分穿入到磨料層和金屬套筒間之間的冶金結(jié)合層從而提高金剛石串珠耐磨性的技術(shù)方案。

結(jié)語(yǔ)

由上述脈絡(luò)分析可知，金剛石串珠繩始于國(guó)外，且我國(guó)的發(fā)展與世界先進(jìn)水平仍有一定差距，因此，我國(guó)申請(qǐng)人應(yīng)致力于研發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的效果更好的金剛石串珠繩，增強(qiáng)在該方面技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

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