|
|
关于石材制品加工工具的现状与展望
|
|
|
5 对金刚石锯片切割的相关研究
石材加工工业的蓬勃发展，对金刚石切割工具的性能提出了更高的要求。不仅要求其切割速度更快，寿命长；而且要求工具切割石材的种类范围更广，切割质量更好。为此 ,国内外有关学者进行了大量的有针对性的工作。
5.1提高金刚石工具的性能
5.1.1添加稀土元素
金刚石制品主要是由粉末冶金的方法制成，其胎体成分多为硬质合金，稀土元素对硬质合金性能的改善可望对金刚石工具的性能同样发挥作用：（1）稀土元素的加入能提高胎体金属对金刚石的浸润性，增强粘结能力；（2）稀土元素的加入能提高胎体材料的抗弯强度、耐磨性、抗冲击韧性等，提高金刚石工具的质量；（3）稀土元素能降低粘结金属的熔点，降低金刚石制品的烧结温度，从而减少热压法高温造成的金刚石质量下降。
5.1.2自蔓延高温合成技术的应用
自蔓延高温合成简称SHS也称为燃烧合成，是近20年来发展起来的、依靠化学反应自身放热来制备材料的新技术。通常，胎体中加入金刚石以后，由于金刚石的“夹杂”作用，胎体的抗弯强度下降，但通过反应热压在金刚石与胎体间形成碳化物过渡层后，胎体抗弯强度的下降幅度要小得多。
5.1.3采用预合金胎体金属粉末
胎体金属粉末的预合金化有如下优点：（1）合金熔点比单元素熔点低，可使一些高强度金属通过合金化后降低熔点，以达到烧结金刚石制品的要求；（2）合金和单元素金属相比，具有较高的物理机械性能，易于满足金刚石制品胎体性能要求；（3）合金抗氧化性比单元素强，烧结性能好，易于保存；（4）预合金粉末比机械混合粉末均匀，对金刚石的浸润性好；（5）合金粉末具有单一的熔点，从而避免了机械混合粉末胎体烧结中最常出现的成分偏析和低熔点金属先熔化并富集以及易氧化、挥发等缺陷，从而可保证金刚石制品的质量，制品的机械性能也大有提高。
5.1.4活化烧结的应用
活化烧结是采用化学或物理的措施，是烧结温度降低，烧结过程加快，或使烧结体的密度和其它性能得到提高。
5.1.5设计合理的结构
5.1.6金刚石表面金属化
在以Fe、Cu、Co、Ni等为主的结合剂制成的金刚石工具中，由于以共价结合的金刚石晶体与上述结合剂无化学亲和力，界面不浸润等原因，金刚石颗粒只能被机械地镶嵌在结合剂基体中。在磨削力的作用下，当金刚石磨粒被磨露到最大截面之前，胎体金属就失去了对金刚石颗粒的卡固而自行脱落，使金刚石工具的使用寿命和加工效率降低，金刚石的磨削作用得不到充分发挥。因此，金刚石表面具有金属化特征，则可以有效地提高金刚石工具的使用寿命和加工效率。其实质是将成键元素如Ti或其合金直接镀附在金刚石表面，通过升温加热处理，是金刚石表面形成均匀的化学键合层。通过镀附处理的金刚石磨粒，在金刚石工具制造热压固相烧结或冷压液相烧结过程中，镀层与金刚石反应形成化学结合使金刚石表面金属化。另一方面，金属化的金刚石表层又能顺利地与金属胎体结合剂实现金属间的冶金结合。因此，镀钛及合金的金刚石对冷压液相烧结及热压固相烧结具有广泛的适用性。这样胎体合金对金刚石磨粒的固结力提高了，减少了金刚石工具在使用过程中磨粒的脱落，从而提高了金刚石工具的使用寿命和效率［7］。目前用于改变金刚石表面性质的方法主要有化学镀、真空蒸镀和离子镀等。
5.1.7采用超细或纳米级材料［9］
粉末粒度越细，表面积越大，表面能越高，烧结过程越易进行，机械性能也越高。
纳米级材料使用纳米技术制成的纳米级尺度的物体。由于纳米材料的颗粒极其微小，比表面积剧增，表面活性很强，在粉末冶金、石化、航天、军工、能源、机械、电子和探矿等众多领域有广阔的应用前景。
5.2金刚石锯片的磨损
金刚石锯片的磨损性能是反应锯切工艺参数合理性、锯切工具性能、石材可锯切加工性的重要指标之一。
金刚石锯片的磨损状况对其锯切能力和锯切过程的稳定性有着重要的影响，保持切削刃锋利是获得锯切过程稳定的决定性因素。石材锯切过程是磨粒切削加工过程，因此，在锯切过程中应不断有金刚石磨粒的机械微破碎及相应的胎体磨损，以产生新的锋利的刀刃，保证一定的锯切效率。
金刚石磨粒从胎体中出刃到脱落而完全丧失切削能力要经历一定的磨损过程。典型的金刚石磨损过程为：金刚石出刃→达到工作高度→破碎→结合剂磨蚀→金刚石再出刃→磨粒破碎→磨粒完全脱落。由于金刚石磨粒在锯片工作面上分布不规则，所经历的磨损阶段有所差异。金刚石磨损整个过程可以分为初期磨损（出刃）、正常磨损、急剧磨损三个阶段，而正常磨损阶段又可能有以下三种不同的磨损路线：
关于石材制品加工工具的现状与展望 |
| [ 1 2 3 4 5 ] |
|
| 关于石材制品加工工具的现状与展望 |
【打印本页
关闭】 |
|
