新一代金刚石工具及其性能分析

新一代金刚石工具以金刚石颗粒有序排列为主要特征,其性能比金刚石颗粒随意分布的传统金刚石工具优越.ARIX工艺制造的金刚石有序排列的锯片消除了传统金刚石锯片使用中提高锯切速率而导致寿命降低的问题.钎焊单层金刚石磨具由于其中的金刚石颗粒以一定间距有序排列成一定形式而且金刚石出刃较高,与其它结合剂金刚石磨具相比,可达到较高的加工效率和表面光洁度.     

金刚石浓度对金刚石锯片切割性能的影响研究

文中制做了Ф180、Ф230、Ф350mm的Cu—Ni—Fe基刀头型激光焊通用锯片和Ф180、Ф250、Ф350mm的Cu基热压陶瓷片。通过切割花岗石、水泥和瓷砖，考察了锯片中金刚石浓度对锯片的锋利度和切割寿命的影响。指出：在锯片能正常运转的情况下，金刚石浓度越高，锯片寿命越长；而锯片的最大切割速度则随着金刚石浓度的增加而呈抛物线规则变化，先增后减，有一最大值，并且对应这个最大切割速度的金刚石浓度随锯片直径、被加工材料的不同而不同。文中结论对于配方设计具有指导意义。     

金刚石有序排列技术在大功率马路锯片上的应用

金刚石有序排列能很好地提高锯片的锋利性、增加寿命,尤其在大功率马路锯片的应用上,更能体现其优越性。文章简单分析了锯片有序排列金刚石的工作机理,并就公司生产的金刚石有序排列锯片、常规锯片和国外某公司的有序排列锯片用26kW的大功率切割机做了切割水泥地面的实验。实验结果表明:在切割速度方面,公司生产的有序排列锯片较常规锯片提高了一倍,较国外有序排列锯片提高了33%;在使用寿命方面,有序排列锯片较常规锯片提高45%,但比国外的有序排列锯片降低了10%。     

国内主要厂家金刚石锯片的胎体成分和性能研究(上)

采用扫描电子显微镜和能谱分析对国内主要厂家的金刚石锯片的胎体成分、微观形貌和烧结情况进行分析研究,并对实际切割效率进行对比.结果表明,目前国内金刚石锯片胎体主要以Cu、Fe为主,其含量约占胎体总量的70％左右;金刚石锯片刀头中的金刚石晶形完整,胎体烧结致密,且胎体与金刚石界面结合较紧密;不同的金刚石锯片根据胎体中主要金属含量的不同,适用于切割不同的岩石,且实际使用性能良好,寿命均在150～170m2之间.     

TiC晶须增强增韧的金刚石锯片的研制

介绍了一种用碳化钛晶须增强、增韧的新型金刚石锯片。探索了这种锯片的制备工艺,并测试了其力学性能和切割性能(包括切割花岗岩的速率和每个锯片能切割的花岗岩最大长度)。通过比较各种TiC晶须含量的锯片的切割性能找出了最佳的TiC晶须含量。     

金刚石锯片干湿切性能差异对比分析

概述了冷却液对锯片切割性能的影响。试验在干切和湿切两种工作条件下采用Φ105mm的小尺寸金刚石锯片，进行薄瓷砖的锯切，结果表明，对于小尺寸锯片，加水切割其效率高于不加水切割，而寿命较不加水锯切时低。从理论上分析产生这种差异的原因，进而提出，小尺寸片切割薄材料时，冷却液不能够同时提高锯片的使用寿命和效率的观点。     

金刚石锯片中金刚石粒度与切割瓷砖崩边效果的关系

金刚石锯片根据其不同切割需求采用不同粒度的金刚石。具体研究在使用相同胎体,不同粒度金刚石制成相同规格锯片,在相同切割条件下,湿切不同瓷砖的切割效果。由于使用不同粒度的金刚石锯片切割瓷砖后,瓷砖切割边缘的崩边情况明显不同,随着金刚石的粒度变细,崩边情况明显变好,但其切割速度也会明显降低,同时锯片的价格也会有所提高。因此,使用者可根据笔者的结论选用合适粒度的金刚石锯片。     

金刚石锯片在不同切割参数下的磨损分析

金刚石锯片在切割过程中使用的切割参数不同,锯片消耗的能量和锯片寿命也不同.试验证明,对于同一片锯片,慢速深切比快速浅切消耗功率少,锯片磨损差异明显,对于这种现象产生的原因,文章依据试验数据从理论上进行了深入分析.     

国内主要厂家金刚石锯片的胎体成分和性能研究(下)

采用扫描电子显微镜和能谱分析对国内主要厂家的金刚石锯片的胎体成分、微观形貌和烧结情况进行分析研究,并对实际切割效率进行对比.结果表明,目前国内金刚石锯片胎体主要以Cu、Fe为主,其含量约占胎体总量的70％左右;金刚石锯片刀头中的金刚石晶形完整,胎体烧结致密,且胎体与金刚石界面结合较紧密;不同的金刚石锯片根据胎体中主要金属含量的不同,适用于切割不同的岩石,且实际使用性能良好,寿命均在150～170m2之间.     

切割Al2O3-TiC复合材料用高效率薄刃金刚石砂轮的开发

利用流涎成型工艺和脉冲电流烧结制作了气孔率达28Vol%的高效薄刃砂轮。在烧结过程中,金刚石磨粒和母材之间形成WC和W2C,金刚石磨粒与母材的结合强度得到提高。利用恒负荷进给,切割机在3.0N恒负荷进给条件下,对厚度0.09mm的新制作薄刃砂轮和市售薄刃砂轮进行了评价。切割试样为厚度1.2mm的Al2O3-TiC复合材料。新制作薄刃砂轮和市售薄刃砂轮的切割速度分别为6.2mm/s和2.9mm/s,切割长度为750mm。新制作薄刃砂轮表面的金刚石磨粒数在切割试验前后保持不变,而市售薄刃砂轮的表面金刚石磨粒数则减少50%。新制作薄刃砂轮和市售薄刃砂轮的比磨削能分别为133GJ/m3和213 GJ/m3。研究结果表明,通过引入气孔和提高金刚石磨粒与母材的结合强度,可生产出高效薄刃切割砂轮。     

对优质金刚石切边锯片的分析研究

提高锯片寿命和切割效率是金属结合剂金刚石锯片制造研究的关键问题。文章通过实验探讨了用不同金刚石、结合剂制备“三明治”式刀头的相关工艺，研究分析了刀头的性能，如硬度、抗弯强度等。实验结果表明：用Cu作黏结相，同时添加少量的Fe、Sn、Ni、Cr作黏结添加相进一步改善性能，经过780℃保温3min的烧结后，“三明治”刀头合金显微组织在65Mn的金属基体上分布着50／60目的金刚石硬质相，这种柔韧性的基体与适当的分散硬质相结合起来，提高了锯片刀头的硬度、切割性能、强度、抗磨损能力及韧性，达到了预期的目的。     

金刚石锯片张力对切割性能影响分析

金刚石锯片切割过程中会发生抖动,影响切割质量和锯片寿命。文章通过对比不同张力下的同规格锯片的切割试验数据,总结规律。为提高锯片切割时的稳定性提供参考建议。     

含稀土铜基超细合金粉末在金刚石圆锯片上的应用研究

文章介绍了含稀土铜基超细合金粉末在金刚石圆锯片上的应用。对锯片刀头硬度进行了测试,并开展了锯片切割试验,结果表明:含稀土La和Y锯片刀头的硬度高于未添加稀土锯片(A锯片)和Co基锯片;在同一水平的锋利度方面,含La锯片使用寿命比A锯片和Co基锯片短,而含Y锯片的寿命比A锯片和Co基锯片都有不同程度的延长,切割性能改善明显。     

硅—钛—硼掺杂烧结金刚石的显微结构

使用透射式电子显微镜观察和分析了Si-Ti-B掺杂烧结金刚石/硬质合金(PDC)中金刚石层(PCD)的显微组织、金刚石及其粘结相的形态与结构。烧结后的金刚石晶粒有两种:具有高位错密度的晶粒是经塑性变形而未发生再结晶的晶粒和有低位错密度的已发生了再结晶的晶粒。晶体学取向不同的片层状β-SiC是主要粘结相,连续分布于金刚石颗粒之间。粘结相中的TiC颗粒分布在金刚石和β-SiC的边界上。此外,还有微量的残留的Si和Ti颗粒分布在金刚石边界或β-SiC颗粒之间。本文还讨论了烧结过程中上述物相的形成及其对材料力学性质的影响。     

Ф350 mm金刚石锯片的结构优化研究

金刚石锯片在使用过程中的受力会导致金刚石颗粒脱落,从而降低刀具使用寿命。针对此现象,研究改变刀具结构以改善金刚石锯片工作时的受力情况。以Ф350 mm金刚石锯片为研究对象,应用有限元软件ANSYS Workbench,对其进行建模和静力学分析,从改变节块数量、钥匙槽宽度、钥匙槽深度、钥匙孔直径、降噪孔直径等方面对锯片进行结构优化。对比优化模型与原模型的应力云图,优化模型的最大等效应力减少了27.5 MPa,减少量达43.4%。结果表明,优化后的金刚石锯片在相同切削条件下所受应力情况得到明显改善。     

金刚石钎焊(上)

金刚石磨料主要靠机械夹持力把持在金属(烧结或电镀)胎体中。由于这一弱点,在切割过程中,金刚石不可避免地会从胎体中脱落或掉出。此外,金刚石突出高度较低,故金刚石工具的切割速度受到限制。而且,金属胎体和工作对象(被切割岩石)相互磨擦,将会导致金刚石和其它材料的热损伤,而且工作的功率消耗将增加。金刚石采用钎焊的办法牢固地把持在金属胎体中,可形成强力的化学结合,金刚石磨料的突出高度将成倍提高,而不会从胎体中脱落或碎裂。因此,金刚石工具的切割速度将会成倍提高。当钎焊料熔融时,碳化物形成物将向金刚石方向迁移而在界面上形成碳化物。这种反应可能过分而使金刚石质量明显下降。此时,可能需要对金刚石进行镀覆以便缓和与控制这种反应。当金刚石钎焊在基体的表面时,熔化趋向于将金刚石聚集在一起,可促使钎焊层局部加厚。这种金刚石晶粒的成簇聚集将降低金刚石工具的切割效率。一种金刚石矩阵有序排列设计(grid)是必要的,它可保持钎焊层具有均匀的厚度。因此钎焊合金可控熔融,可使每一粒金刚石晶体周围形成较缓的坡度。这种整体均匀焊层的支承可使金刚石工具高速有效切割,而功率消耗较低。     

金刚石钎焊(下)

金刚石磨料主要靠机械夹持力把持在金属(烧结或电镀)胎体中。由于这一弱点,在切割过程中,金刚石不可避免地会从胎体中脱落或掉出。此外,金刚石突出高度较低,故金刚石工具的切割速度受到限制。而且,金属胎体和工作对象(被切割岩石)相互磨擦,将会导致金刚石和其它材料的热损伤,而且工作的功率消耗将增加。金刚石采用钎焊的办法牢固地把持在金属胎体中,可形成强力的化学结合,金刚石磨料的突出高度将成倍提高,而不会从胎体中脱落或碎裂。因此,金刚石工具的切割速度将会成倍提高。当钎焊料熔融时,碳化物形成物将向金刚石方向迁移而在界面上形成碳化物。这种反应可能过分而使金刚石质量明显下降。此时,可能需要对金刚石进行镀覆以便缓和与控制这种反应。当金刚石钎焊在基体的表面时,熔化趋向于将金刚石聚集在一起,可促使钎焊层局部加厚。这种金刚石晶粒的成簇聚集将降低金刚石工具的切割效率。一种金刚石矩阵有序排列设计(grid)是必要的,它可保持钎焊层具有均匀的厚度。因此钎焊合金可控熔融,可使每一粒金刚石晶体周围形成较缓的坡度。这种整体均匀焊层的支承可使金刚石工具高速有效切割,而功率消耗较低。     

金刚石粒度对金刚石锯片性能的影响

根据锯切过程中锯片的金刚石粒度与切屑厚度之关系论述金刚石粒度对锯片性能的影响,主要包括锯切率、使用寿命、功率消耗.在关于金刚石粒度的表示方式中,指出单纯以目数表示金刚石粒度的局限性和以每克拉颗粒数(PPC)表示金刚石粒度的重要性.     

两种冷压插料杆对金刚石分布数量随串珠直径变化和花岗岩切割效率的影响初探

使用相同的金属胎体结合剂,全自动冷压采用两种冷压插料杆厚度冷压制作金刚石串珠,将两种方式冷压出来的矿山串珠烧结成相同规格,并制作成长度相同的金刚石矿山串珠绳锯,采用同一台绳锯机,在功率相同的条件下,对花岗岩矿山石材进行现场切割,记录金刚石串珠绳锯每一次的切割效率。根据结果得出：金刚石串珠不同厚度的插料杆冷压时,串珠表面的金刚石数量有差异,而随着金刚石串珠直径从大到小变化,两种冷压方式生产的金刚石数量变化趋势趋于一致,而金刚石串珠矿山绳锯对花岗岩的切割效率与串珠表面金刚石的数量具有一定的相关性,改变金刚石在径向上的分布对调整金刚石绳锯性能具有重大意义。     

金刚石烧结锯片降噪消音研究

为了降低金刚石锯片的切割噪声,制作5种规格锯片。并对其分别进行了6项改进,包括打孔、切窄缝(0.5 mm)、切窄缝注胶、切宽缝(1.5 mm)、切宽缝注胶以及改为双基体。分别对两种不同硬度的材料进行切割,在距离切割3 m处,用噪声计测量噪声。试验表明,6项改进大部分有降噪效果：打孔可降噪-2～4 dB,只切缝不注胶可降噪0.5～7 dB,切缝/注胶可降噪1～7.5 dB,改用双基体可降噪1.5～9 dB,即降噪效果：双基体>切缝/注胶切缝>打孔,其中Ф180和Ф230降噪效果明显,Ф115和Ф350略差。