金刚石胎体Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉的研究

为了改善铜基胎体金刚石锯片的切割性能,用雾化法制备了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉,该预合金粉形状为球状,粒径大约为5～15 μm.用粉末冶金法制备了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉金刚石刀头,研究了Cu-Fe-Sn-Ce预合金粉对金刚石圆锯片刀头的硬度、抗弯强度及切割石材寿命的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)对金刚石与金属胎体之间的粘结状况及金属胎体的微观结构进行了分析.结果表明:稀土元素加入金属胎体中,有利于Cu-Fe-Sn胎体抗弯强度和硬度的提高.铜基胎体Ⅱ在Ce的含量达到1.5%时抗弯强度达到最大值(477.65 MPa),硬度也达到最大值(102 HRB);从显微分析发现,Ce容易在金刚石与胎体界面处富聚,从而有利于提高胎体材料对金刚石的粘结强度.切割石材万年青和635石材试验表明:在切割寿命相当的情况下,与未含稀土Ce元素刀头的金刚石锯片相比,金刚石脱落度降低6.3%,金刚石锯片的切割速度分别由3.06 m/min和3.5 m/min提高到3.9 m/min和4.05 m/min.     

弱化胎体添加剂在小直径金刚石锯片中的应用

在Fe基金属结合剂金刚石锯片的胎体中加入弱化胎体添加剂硅铁，用万能材料试验机、摆锤冲击试验机、自动切割机等考察硅铁对胎体力学性能、锋利度、耐磨性的影响。结果表明:加入硅铁可以降低胎体的抗弯强度、韧性、耐磨性，提高胎体的锋利度和硬度，其添加质量分数以3%～5%为宜。      

高效耐磨金刚石锯片的研制

采用正交实验的方法,对公路维修金刚石锯片胎体材料的有关参数进行了研究,实验对比了18种胎体配方的硬度及抗弯强度,选择几种优良胎体配方进行进一步的实验,对其性能及其稳定性进行比较,选择出优质胎体配方;在其中掺入金刚石,采用适当的烧结工艺制造出金刚石锯片,进行切割混凝土实验.综合分析实验结果,表明实验中加入适量低熔点金属和粗粒度金刚石提高了切割效率,加入细粒度金刚石可以有效地提高金刚石锯片的耐磨性,从而研制出高效耐磨金刚石锯片.     

金刚石有序排列锯片制备及切割性能研究

介绍了金刚石有序排列在锯片中的应用和实现锯片中金刚石有序排列的方法。采用两种常规锯片和一种有序排列锯片切割钢筋混凝土,通过实验可知:同等条件(同胎体、同金刚石品级和浓度)下,有序排列金刚石锯片较常规锯片切割速度提高23.6%,使用寿命提高31.5%;不仅如此,有序排列锯片与同胎体、金刚石浓度高5%的常规锯片相比切割速度仍能提高18.8%,寿命提高21.9%;金刚石有序排列锯片在节省金刚石用量、减少锯片成本的基础上,仍能提高锯片的效率和寿命,体现了有序排列金刚石锯片的优越性。     

金刚石锯片失效分析和强化方法

本文分析了金刚石锯片刀头失效的主要原因。采用扫描电子显微镜、能谱仪、硬度仪、光学显微镜等手段对金刚石锯片的刀头材料、微观组织及其与锯片耐磨性进行研究。研究结果表明，通过添加微量稀土合金元素后，细化了胎体合金晶粒组织，改善了胎体与金刚石的结合状况，可使胎体金属对金刚石的包镶致密、把持力明显增大；添加富铈稀土和铬合金元素的锯片胎体耐磨性都有提高，其中添加富铈稀土效果尤为明显。多种添加物的添加，其对耐磨性的增加作用也有叠加，其中添加稀土与铬合金元素的锯片磨损系数降低，提高了胎体合金的耐磨性，使其耐磨率降低了20％。     

交变磁处理对金刚石锯片切割性能的影响

选用不同的工艺参数在交变磁场中对金刚石锯片通磁处理,通过对磁处理试件和未磁处理试件的对比切割试验,研究了交变磁处理对金刚石锯片切割性能的影响.研究结果表明:交变磁处理提高了胎体对金刚石的机械把持力,数据统计显示,磁处理锯片金刚石颗粒的脱落率低,参与切割的金刚石数目多,金刚石的有效利用率得到提高;从切割效果来看,交变磁场能够有效提高金刚石锯片的切割性能,但磁处理温度条件对锯片的切割性能有一定的影响;试验优选的磁处理工艺条件为:300 ℃、50 Hz、1 T、60 min,在该工艺条件下,锯片的使用寿命提高46.3%,切割速度提高13.1%;断口组织形貌分析显示,交变磁处理后试件胎体的组织晶粒细小,晶粒细化是金刚石锯片切割性能提高的根本原因.     

金刚石定位排列可提升锯片切割效率

介绍了金刚石定位排列刀头中,不同的金刚石分布形式对其切割性能的影响,以及一种定位排列金刚石浓度的计算方法。使用不同金刚石分布方案的锯片切割钢筋混凝土,经实验验证:在金刚石浓度均为20%、胎体及金刚石品级都相同的情况下,四层金刚石组成的四明治结构定位排列锯片较常规锯片速度提高13.8%,刀头磨耗提升了13.3%;五层金刚石组成的错位定位排列锯片的切速较常规锯片的快34.8%,刀头磨耗降低了17.3%。体现了金刚石分布形式对切割对象的影响,合理的刀头结构不仅能提高锯片的效率也能提高切割寿命,但不合理的刀头结构反而会降低锯片的切割寿命。     

金刚石锯片胎体的耐磨性

通过对４种胎体的锻切试验，研究了胎体耐磨性同胎体高温硬度的关系，提出了胎体高温软化的概念，并在测定胎体高温软化点的基础上，分析了胎体耐磨性同胎体高温软化点的关系。研究结果表明，胎体的高温软化点可以反映胎体耐磨性的好坏；对已知岩石的切割试验表明，在金刚石参数相同的条件下，选择成份合适的胎体可以使金刚石锯片的平均寿命提高２０－３０％。     

Al-Ce合金粉对金刚石锯片性能影响研究

本试验以热压烧结金刚石锯片胎体材料为研究对象,对比研究了添加不同比例的Al-Ce合金粉对锯片性能的影响。结果表明:添加1%~1.5%的Al-Ce合金粉时,金刚石复合材料的硬度得到显著提高,孔隙率大大减少,金刚石锯片的切割速度提高20%以上,寿命提高25%以上。本次试验为提高金刚石锯片的性价比提供了简单可行的参考依据。     

钴粉包覆的铸造WC颗粒在金刚石锯片中的应用

对铸造WC、Co粉包覆铸造WC和Ni粉包覆铸造WC颗粒3种材料在金刚石锯片中的应用进行研究,探究其对金刚石锯片胎体机械性能、微观形貌及锯片切割性能的影响。结果表明:当3种材料与金属粉末的质量比都为3∶1时,形成的3种胎体的硬度相当。含Co粉包覆铸造WC的胎体抗弯强度最高,WC颗粒与胎体界面的结合最紧密,胎体显微组织最致密;含Ni粉包覆铸造WC的胎体的抗弯强度次之;仅加入铸造WC的胎体的抗弯强度最差。与仅加入铸造WC的锯片相比,Co粉包覆铸造WC应用到锯片中,其锯片的切割寿命最长,提高了40%。      

金刚石因素对砂轮切割性能的影响研究

以滤光片切割为例,基于自制金属结合剂砂轮,研究金刚石的粒度尺寸、浓度、强度等因素对砂轮切割性能（速度,崩口和寿命）的影响。结果表明:切割速度随金刚石粒度尺寸增大,呈先增大后减小的趋势,且当金刚石粒度尺寸为7~14 μm时,切割速度达到最大值10 mm/s;用高强度金刚石制备的砂轮具有更高的切割速度。另一方面,提高金刚石粒度尺寸和浓度以及采用高强度金刚石可以在一定程度上提高砂轮寿命。合理的金刚石浓度范围为35%~50%,超过该浓度,切割滤光片时的崩口明显增大。      

高质量花岗石圆组锯和大圆锯的研究

本文主要研究了用于高质量花岗石锯片的结合剂的机械性能、微观结构及结合剂对金刚石的把持状况,并获得了三种系列理想的结合剂配方。     

金刚石圆锯片不同转速下的横向振动分析

由于大直径金刚石圆锯片的径厚比>200,属于薄板类工具,所以抗弯能力有限。金刚石圆锯片在高速切削过程中常常引起振动,一旦该振动频率与其他外部激振频率发生共振,振幅将会快速增大。利用激光位移传感器,对金刚石圆锯片横向振动测量,研究其在不同转速范围内的横向振动问题。通过转速-振幅曲线,得出圆锯片的横向振幅与转速的变化规律。结果表明:锯片横向振幅随转速增加而增加。在锯片工作转速范围内,其振幅值较小,超过工作转速振幅急剧增加。内径100 mm,外径2300 mm的圆锯片在转速达到300 r/min时,振幅是外径800 mm圆锯片的3.5倍,外径3600 mm的圆锯片同等情况下振幅是外径800 mm圆锯片的7倍。      

激光切缝金刚石圆锯片的降噪机理研究

金刚石圆锯片切割石材过程中产生很大噪声。本文用CAD软件设计了不同细缝形状的锯片基体 ,用有限元软件ANSYS分析了锯片基体的模态 ,并结合噪声测试试验分析了激光切缝金刚石圆锯片的降噪机理。     

金刚石锯片浓度设计研究

本文根据金刚石切岩深度图及金刚石锯片切岩受力分析图,推导出了一种新的金刚石锯片浓度设计计算方法。将金刚石锯片施加给岩石单位面积的压力与岩石的抗压强度进行比较,如该压力大于岩石的抗压强度较多,则说明锯片工作面上的金刚石颗粒太少,应增加金刚石浓度;如该压力小于岩石的抗压强度,则说明金刚石锯片工作面上的金刚石颗粒太多,应降低金刚石的浓度。如此调整,直到该压力值略大于岩石的抗压强度为止。根据实例进行了计算,表明本文所提出的金刚石锯片浓度设计方法是可行的。     

磨料有序排布金刚石锯片的加工性能试验研究

设计并制作了3组新型磨料有序排布烧结金刚石锯片和1组无序锯片,进行了635#花岗岩对比切割试验。对有序排布锯片的胎体磨损进行了分析,研究了金刚石浓度、锯片外径等因素对有序排布锯片锋利度与寿命的影响。研究发现:有序排布锯片边料层与中料层之间有个最佳金刚石浓度差,使得有序排布锯片具有最优的锋利度与寿命;有序锯片锋利度好于无序锯片,有序锯片切割性能较无序锯片稳定,有序排布锯片还可以减少金刚石浓度、节约金刚石用量、降低10%以上的金刚石材料成本。     

耐冲击型金刚石圆锯片锯切受力的数值模拟(二)——以新型半圆形水槽锯片为例

建立耐冲击型金刚石锯片锯切受力的有限元分析模型,围绕新型半圆形水槽和传统U型水槽的2种齿形结构,以数值模拟对比研究金刚石圆锯片的锯切受力。仿真结果表明:在承受相同载荷的情况下,新型半圆形水槽锯片较传统U型水槽锯片在锯切受力时的变形、应力方面都得到了明显改善,其变形量减少11.56%,第一、第三主应力分别降低24.04%和34.19%,因而其承受大载荷和耐冲击性能良好。      

稀土对切玻璃金刚石锯片切削性能的影响

金刚石圆锯片可以用于切割玻璃和水晶制品。为了提高切割玻璃金刚石圆锯片的切割寿命和玻璃的切割质量．对切割玻璃金刚石圆锯片的胎体成分进行了优化设计，并在胎体材料中加入稀土化合物La2O3，同时对金刚石表面实施镀钛。本文从胎体材料对金刚石的把持力系数、实际切割的金刚石的脱落度以及锯片的切割速度方面，研究了稀土化合物在金刚石刀头胎体中的作用。结果表明：在胎体金属粉中加入适量的稀土化合物，胎体对金刚石的把持力系数有所改善，同时，增加了刀头胎体材料的脆性，实现了金刚石与胎体的同步磨损，金刚石的脱落度明显减小；切割速度比参比片提高了21．6％。