毛丹丹+华琪

摘 要：作为切割石材机器上的易损耗部件，金刚石串珠绳的失效问题一直是限制切割速度和切割质量的重要问题。尤其随着石材加工技术的不断发展，切割强度要求越来越高，切割速度越来越快，金刚石串珠绳的磨损更加严重，石材加工领域的不断开拓给金刚石串珠绳提出了更高的要求。本文对金刚石串珠绳技术领域的专利情况进行统计和分析，总结了金刚石串珠绳技术领域的专利申请发展趋势和方向。

关键词：金刚石；串珠；钢丝绳；失效

中图分类号：TG356 文献标志码：A

作为切割石材机器上的易损耗部件，金刚石串珠绳的失效问题一直是限制切割速度和切割质量的重要问题。尤其随着石材加工技术的不断发展，切割强度要求越来越高，切割速度越来越快，金刚石串珠绳的磨损更加严重，石材加工领域的不断开拓给金刚石串珠绳提出了更高的要求。为了研究金刚石串珠绳专利技术的发展情况，笔者以专利数据库中的检索结果为分析样本，从专利文献的视角对金刚石串珠绳技术的发展历程进行了统计分析，并对其重点分之進行技术脉络发展分析，本文提及的专利号均是申请号。

1 金刚石串珠绳国内外专利申请量分析

检索到的金刚石串珠绳技术领域的专利申请最早出现在1952年的美国SUPPER CUT公司。此后，全球的申请量并未呈现出快速增长的趋势，从50世纪中期至20世纪70年代，全球对于该技术领域的研究处于一个萌芽期，在这个时期内，全球的专利申请量维持在一个相对低的水平，甚至在其中某几年全球没有关于此技术领域的专利申请，除了2002年，从1988年开始直至2014年的26年中，关于该技术领域的全球专利申请量始终维持在一个较高的水平。国内涉及金刚石串珠绳技术领域的研究始于2003年出现的第一个专利申请，较最早出现的美国专利迟了半个世纪，并在极为短暂的停滞期后立即呈现出快速发展的态势。

2 金刚石串珠绳专利技术发展路线

2.1 串珠结构及排列方式

1952年-1969年，US19520308004A公开了一种具有规则外表面的圆柱状的串珠坯料，改进型专利申请GB4957868A公开了一种呈圆弧状外表面的串珠坯料，由于圆弧状的外表面有利于减小金刚石串珠绳切割石材时的阻力，因此提高了切割效率。

1980年-1989年，SU4160497A、JP9761789A和GB9024909A公开了一种圆柱状外表面设置螺旋凹槽且螺旋凹槽内没有金刚石颗粒的金刚石串珠，由于凹槽可以及时将磨削废料排出，因此减小了金刚石串珠表面与切割石材的非必要摩擦，从而提高了切割精度。JP21038088A公开了一种内表面具有纵向沟槽的串珠基体，该沟槽的存在增大了金刚石串珠基体与钢丝绳的接触面积以及摩擦力，从而提高了金刚石串珠与钢丝绳的结合强度以提高金刚石串珠绳的使用寿命。

1990年-1999年，JP8373090A公开了采用不同直径的串珠在钢丝绳上间隔排列的方式，且在直径大的串珠上设置螺旋凹槽，而该专利与1980年～1989年期间设置凹槽的技术方案不同之处在于该专利在凹槽内具有金刚石磨粒，在具有排出废料的同时提高了金刚石串珠绳的切割速率。JP9207594 A首次公开了沿切割进程金刚石串珠的外径逐渐增大的技术方案，降低了金刚石串珠绳与石材的摩擦阻力，因此提高了切割速度。此外， JP22607797A、JP6679398A和JP6679498A分别公开了一种采用直径相同而宽度不同的金刚石串珠间隔排列的金刚石串珠绳、一种采用不同直径而宽度相同的金刚石串珠间隔排列的金刚石串珠绳和一种表面分别是金刚石颗粒和氧化铝颗粒的金刚石串珠有序排列后的混合串珠绳，上述3个专利分别采用了不同的技术手段实现了相同的提高金刚石串珠绳使用寿命的技术效果。

2000年-2009年，对串珠结构及排列方式的改进达到了高潮。其中KR20000017794A公开了一种在金刚石串珠的基体设置成两段具有凹槽的形式，从而在不削弱金刚石串珠切割能力的同时增强金刚石串珠与钢丝绳的结合能力。JP2000365112A公开了一种采用直径相同的螺旋切割部件和金刚石串珠间隔排列以形成混合串珠绳，从而提高串珠绳使用寿命。

在2003年，KR20030053177A提出了一种将在金刚石串珠表面设置螺旋凹槽和在串珠基体两端设置凹槽的两个技术手段集中于一个实施例中以形成技术效果全面的技术方案。

KR20040071687A公开了一种沿切割进程外径呈阶梯状增大的串珠胎体，并在串珠胎体表面设置有凹槽，且首次采用焊接的方式将金刚石颗粒与串珠胎体进行结合的技术方案。

KR20050060734A公开了一种金刚石串珠切割面的轴向两端具有凹槽并通过注塑的方式使串珠与钢丝绳结合的技术方案，提高了金刚石串珠与钢丝绳的结合强度。2007年，JP2007176643A公开了在钢丝绳上无间隙地设置分别通过烧结和钎焊制备得到的两个金刚石串珠作为一个切割单元且烧结串珠位于钎焊串珠前部。在此期间，中国也出现了两个具有代表性的CN200610020772A和CN200710008871A，前一个专利公开了一种金刚石磨粒的浓度沿切割进程胎体上减小的多段切割部件的金刚石串珠绳，后一个专利公开了在金刚石串珠基体的外圆柱面上开设有复数条螺旋线槽，从而在相邻螺旋线槽之间形成复数个螺旋刀面且采用钎焊的方式将金刚石磨粒在沿串珠工作方向多层排布于前刀面上。

2010年-2014年，对于金刚石串珠结构及排列方式进行改进的专利数量又迅速减少，有代表性的是CN201210007163A，该专利公开了一种包括具有锥形段工作斜面的串珠基体以及钎焊在串珠基体工作斜面上的金刚石，且使金刚石呈矩阵式有序排布，确保串珠工作斜面上的每颗金刚石均能被有效利用，从而提高金刚石串珠绳的切割效率。

2.2 串珠制造工艺

相对串珠结构及排列方式而言，串珠制造工艺的发展路线较简单。在最早出现的US19520308004A和GB4957868A分别公开了采用热压烧结和电镀的方式将金刚石磨粒与金属基体进行结合以形成金刚石串珠的技术方案。在此之后，该技术领域中一直采用这两种方式制造串珠。直至1998年，JP23333098A首次公开了采用铜焊将金刚石磨粒与串珠胎体表面结合在一起以提高金刚石颗粒与串珠胎体的结合强度，从而提高切割效率的技术方案。此后，也有相关专利申请涉及采用铜焊的方式制造串珠，例如US20040922231A等。2011年， CN201110452609A公开了在烧结过程中加入铁钴铜预合金粉末以提高粉体的烧结活性，通过提高串珠胎体的包镶力以及其与钢基体的黏结力的技术方案。同年，EP11156981A公开了一种采用激光熔覆的方法使金刚石颗粒的一部分穿入到磨料层和金属套筒间之间的冶金结合层从而提高金刚石串珠耐磨性的技术方案。

结语

由上述脉络分析可知，金刚石串珠绳始于国外，且我国的发展与世界先进水平仍有一定差距，因此，我国申请人应致力于研发具有完全自主知识产权的效果更好的金刚石串珠绳，增强在该方面技术的国际竞争力。

参考文献

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