微晶石專用金剛石鋸片的研究與開發(fā)

任春霞

（河北小蜜蜂工具集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050800）

前言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，微晶石作為一種新型建筑材料，逐漸走入人們的家庭。微晶石是在與花崗巖形成條件相似的高溫狀態(tài)下，通過特殊的工藝燒結(jié)而成的，其耐酸堿度、抗腐蝕性能都優(yōu)于天然石材，同時(shí)沒有天然石材常見的細(xì)碎裂紋和程度不同的放射性，因此被譽(yù)為“21世紀(jì)的高檔裝飾材料”，使用量不斷增加，產(chǎn)品種類也不斷豐富，由此帶來微晶石專用金剛石圓鋸片的市場需求也不斷擴(kuò)大，對產(chǎn)品性能的要求也不斷提高。

本文根據(jù)微晶石切割對金剛石鋸片的使用要求，通過分析胎體、金剛石以及生產(chǎn)加工等多方面的因素對鋸片使用方面的影響，對其開發(fā)與生產(chǎn)特點(diǎn)進(jìn)行了探討。

1 微晶石專用金剛石鋸片的要求

微晶石作為一種人造裝飾材料，具有質(zhì)地均勻，密度大、硬度高的特點(diǎn)，同時(shí)由于其結(jié)晶顆粒細(xì)小，研磨性較弱，因此，鋸片在切割中易出現(xiàn)出刃不好，鋒利度下降的情況，影響工作效率和切割質(zhì)量；同時(shí)微晶石既有特殊的微晶結(jié)構(gòu)，又有特殊的玻璃基質(zhì)，因此切割過程中極易產(chǎn)生崩邊現(xiàn)象，一般加工廠要求石材表面崩邊最大不能超過1.5mm，對切割用鋸片產(chǎn)品提出了較高的使用要求。

我公司從2006年就開始研發(fā)制作微晶石等細(xì)晶顆粒材料專用金剛石鋸片，通過多年的研究與應(yīng)用，對該類型金剛石鋸片的特性有了一定的掌握，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了一套專用的鋸片生產(chǎn)工藝并行之有效地運(yùn)用于生產(chǎn)，產(chǎn)品通過市場驗(yàn)證，得到了客戶的認(rèn)可，在專業(yè)市場占有了一席之地。

2 微晶石專用金剛石鋸片配方開發(fā)

2.1 試驗(yàn)方法

為了使獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)盡量準(zhǔn)確，所有試驗(yàn)均在同一工廠同一設(shè)備上進(jìn)行，切割材料也相同。

切割設(shè)備：“科達(dá)”橋式紅外測控切割機(jī)，功率18.5kW，額定轉(zhuǎn)數(shù)2880轉(zhuǎn)／分

切割對象：無孔微晶石，厚度2.0mm（江西某公司生產(chǎn)）

2.2 胎體設(shè)計(jì)

由于微晶石較弱的研磨性，因此微晶石鋸片胎體必須具有較好的自銳性，根據(jù)以往的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們選擇了并以具有較好自銳性的銅錫預(yù)合金粉為主，輔以鎳、鈷等單質(zhì)粉調(diào)節(jié)胎體硬度與強(qiáng)度，表1是我們設(shè)計(jì)的一組胎體配方和鋸片的實(shí)際對比切割情況，胎體中隨銅錫合金比例的增加相應(yīng)減少鎳、鈷元素的含量［1－3］。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，隨著CuSn合金比例的增加和單質(zhì)Sn、Ni、Co成分的減少，胎體強(qiáng)度、硬度呈下降趨勢，而實(shí)際切割中，鋒利度保持上升趨勢，切割崩邊程度逐漸減輕，其中以胎體5效果最佳。分析認(rèn)為，Ni、Co等元素的存在，使胎體的強(qiáng)度、硬度較高，自銳性較差，從而導(dǎo)致鋒利度在切割中呈下降趨勢，導(dǎo)致崩邊變大，同時(shí)較硬的胎體在切割中也易造成崩邊變大。因此，微晶石鋸片刀頭胎體硬度不可過高，控制在HRB70～80為佳。

表1 胎體成分對切割性能的影響Table 1 Effects of matrix composition on cutting properties

2.3 金剛石選擇

我們在胎體試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取胎體5進(jìn)行金剛石篩選試驗(yàn)。金剛石粒度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取在60～100之間，表2為設(shè)計(jì)的三組金剛石不同的配方及對比切割試驗(yàn)情況。從切割結(jié)果分析，金剛石粒度不宜過粗，否則雖然鋒利度有所提高，但崩邊明顯增大，在保證鋒利度滿足使用要求的情況下，宜選擇在70／80～80／100左右，品級(jí)為中高品級(jí)，濃度范圍大概在10%～15%為佳［4－5］。

表2 金剛石選擇對切割性能的影響Table 2 Effects of diamond selection on cutting properties

3 微晶石專用金剛石鋸片生產(chǎn)中的注意事項(xiàng)

在影響鋸片性能的因素中，除了配方的設(shè)計(jì)外，鋸片加工生產(chǎn)過程中各工序的影響也不可忽視。

3.1 焊接工序?qū)︿徠挠绊?/h3>

鋸片焊接時(shí)應(yīng)細(xì)心謹(jǐn)慎，嚴(yán)格控制焊接溫度、焊接時(shí)間，防止基體發(fā)生變形，應(yīng)設(shè)計(jì)采用專用工裝以保證焊接的一致性，均勻性，以及焊接刀頭側(cè)隙的一致性。此外，配方試驗(yàn)時(shí)應(yīng)做好配方焊接強(qiáng)度的調(diào)整工作，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，焊接好的鋸片盡量不要再用扭力檢驗(yàn)焊接強(qiáng)度以防止焊接刀頭和基體產(chǎn)生端面變化，影響切割效果。

3.2 應(yīng)力對鋸片的影響

鋸片應(yīng)力的調(diào)整對其切割也有較大的影響，表3是不同應(yīng)力狀態(tài)下鋸片切割情況對比，通過多次試驗(yàn)我們認(rèn)為鋸片應(yīng)力保證在0.15～0.25范圍內(nèi)，可以獲得較好的切割效果［6］。

表3 應(yīng)力對切割性能的影響Table 3 Effects of stress on cutting properties

3.3 后續(xù)處理對鋸片性能的影響

拋光、開刃對鋸片使用效果也有較大影響，主要體現(xiàn)在其對鋸片平面度與側(cè)刃出露程度的影響均會(huì)影響切割時(shí)的崩邊程度，因此此類鋸片拋光時(shí)不可用力過重，砂帶輕拋即可；焊劑清理要用專業(yè)的細(xì)砂輪；開刃機(jī)精度要高，開刃時(shí)采用輕進(jìn)刀，多次進(jìn)刀的操作方法，防止產(chǎn)生加工變形和側(cè)刃金剛石出露過高［5］。

4 結(jié)論

（1）微晶石專用鋸片的胎體應(yīng)具有較好的自銳性，強(qiáng)度、硬度不易過高。

（2）微晶石專用鋸片金剛石粒度不宜超過70／80，濃度在10%～15%左右。

（3）微晶石專用鋸片生產(chǎn)加工過程對其切割效果也有較大的影響。