影響金剛石鋸片使用壽命的原因

　　影響金剛石鋸片效率和壽命的因素有鋸切工藝參數(shù)和金剛石的粒度、濃度、結(jié)合劑硬度等。鋸片線速、鋸切濃度和進刀速度。

　　一、鋸切參數(shù)

　　(1)鋸片線速度：在實際工作中，金剛石鋸片的線速度受到設(shè)備條件、鋸片質(zhì)量和被鋸切石才性質(zhì)的限制。從最佳鋸片使用壽命與鋸切效率來說，應(yīng)根據(jù)不同石材的性質(zhì)選擇鋸片的線速度。鋸切花崗石時，鋸片線速度可在25m～35m/s范圍內(nèi)選定。對于石英含量高而難于鋸切的花崗石，鋸片線速度取下限值為宜。在生產(chǎn)花崗石面磚時，使用的金剛石鋸片直徑較小，線速度可以達到35m/s。

　　(2)鋸切深度：鋸切深度是涉及金剛石磨耗、有效鋸切、鋸片受力情況和被鋸切石材性質(zhì)的重要參數(shù)。一般來講，當(dāng)金剛石圓鋸片的線速度較高時，應(yīng)選取小的切消深度，從目前技術(shù)來說，鋸切金剛石的深度可在1mm～10mm之間選擇。通常用大直徑鋸片鋸切花崗石荒料時，鋸切深度可控制在1mm～2mm之間，與此同時應(yīng)降低進刀速度。當(dāng)金剛石圓鋸片的線速度較大時，應(yīng)選取大的切削深度。但當(dāng)在鋸機性能和刀具強度許可范圍內(nèi)，應(yīng)盡量取較大的切削濃度進行切削，以提高切削效率。當(dāng)對加工表面有要求時，則應(yīng)采用小深度切削。

　　(3)進刀速度：進刀速度即被鋸切石材的進給速度。它的大小影響鋸切率、鋸片受力以及鋸切區(qū)的散熱情況。它的取值應(yīng)根據(jù)被鋸切石材的性質(zhì)來選定。一般來講，鋸切較軟的石材，如大理石，可適當(dāng)提高進刀速度，若進刀速度過低，更有利于提高鋸切率。鋸切細粒結(jié)構(gòu)的、比較均質(zhì)的花崗石，可適當(dāng)提高進刀速度，若進刀速度過低，金剛石刃容易被磨平。但鋸切粗粒結(jié)構(gòu)而軟硬不均的花崗石時，應(yīng)降低進刀速度，否則會引起鋸片振動導(dǎo)致金剛石碎裂而降低鋸切率。鋸切花崗石的進刀速度一般在9m～12m/min范圍內(nèi)選定。

　　二、其他影響因素

　　(1)金剛石粒度：常用的金剛石粒度在30/35～60/80范圍內(nèi)。巖石愈堅硬，宜選取用較細的粒度。因為在同等壓力條件下，金剛石愈細愈鋒利，有利于切入堅硬的巖石。另外，一般大直徑的鋸片要求鋸切效率高，宜選取用較粗的粒度，如30/40，40/50;小直徑的鋸片鋸切的效率低，要求巖石鋸切截面光滑，宜選用較細的粒度，如50/60，60/80。

　　(2)刀頭濃度：所謂金剛石濃度，是指金剛石在工作層胎體中分布的密度(即單位面積內(nèi)所含金剛石的重量)。"規(guī)范"規(guī)定，每立方厘米工作胎體中含4.4克拉的金剛石時，其濃度為100%，含3.3克拉的金剛石時，其濃度為75%。體積濃度表示結(jié)塊中金剛石所占體積的多少，并規(guī)定，當(dāng)金剛石的體積占總體積的1/4時的濃度為100%。增大金剛石濃度可望延長鋸片的壽命，因為增加濃度即減小了每粒金剛石所受的平均切削力。但增加深度必然增加鋸片的成本，因而存在一個最經(jīng)濟的濃度，且該濃度隨鋮切率增大而增大。

　　(3)刀頭結(jié)合劑的硬度：一般來說，結(jié)合劑的硬度越高，其抗磨損能力越強。因而，當(dāng)鋸切研磨性大的巖石時，結(jié)合劑硬度宜高;當(dāng)鋸切材質(zhì)軟的巖石時，結(jié)合劑硬度宜低;當(dāng)鋸切研磨性大且硬的巖石時，結(jié)合劑硬度宜適中。

　　(4)力效應(yīng)、溫度效應(yīng)及磨破損：金剛石鋸片在切割石材的過程中，會受到離心力、鋸切力、鋸切熱等交變載荷的作用。

　　由于力效應(yīng)和溫度效應(yīng)而引起金剛石圓鋸片的磨破捐損。

　　力效應(yīng)：在鋸切過程中，鋸片要受到軸向力和切向力的作用。由于在圓周方向和徑向存在力的作用，使得鋸片在軸向呈波浪狀，在徑向呈碟狀。這兩種變形都會造成巖石切面不平直、石材浪費多、鋸切時噪音大、振動加劇，造成金剛石結(jié)塊早期破損、鋸片壽命降低。

　　溫度效應(yīng)：傳統(tǒng)理論認為：溫度對鋸片過程的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：一是導(dǎo)致結(jié)塊中的金剛石石墨化;二是造成金剛石與胎體的熱奕力而導(dǎo)致金剛石顆粒過早脫落。新研究表明：切割過程中產(chǎn)生的熱量主要傳入結(jié)塊。弧區(qū)溫度不高，一般在40～120℃之間。而磨粒磨削點溫度卻較高，一般在250～700℃之間。而冷卻液只降低弧區(qū)的平均溫度，對磨粒溫度卻影響較小。這樣的溫度不致使石墨炭化，卻會使磨粒與工件之間摩擦性能發(fā)生變化，并使金剛石與添加劑之間發(fā)生熱應(yīng)力，而導(dǎo)致金剛石失效機理發(fā)生根本性彎化。研究表明，溫度效應(yīng)是使鋸片破損的最大影響因素。

　　磨破損：由于力效應(yīng)和溫度較應(yīng)，鋸片經(jīng)過一段時間的使用往往會產(chǎn)生磨破損。磨破損的形式主要有以下幾種：磨料磨損、局部破碎、大面積破碎、脫落、結(jié)合劑沿鋸切速度方向的機械擦傷。磨料磨損：金剛石顆粒與式件不斷摩擦，棱邊鈍化成平面，失去切削性能，增大摩擦。鋸切熱會使金剛石顆粒表面出現(xiàn)石墨化薄層，硬度大大降低，加劇磨損：金剛石顆粒表面承受交變的熱應(yīng)力，同時還承受交變的切削應(yīng)力，就會出現(xiàn)疲勞裂紋而局部破碎，顯露出銳利的新棱邊，是較為理想的磨損形態(tài);大面積破碎：金剛石顆粒在切入切出時承受沖擊載荷，比較突出的顆粒和晶粒過早消耗掉;脫落：交變的切削力使金剛石顆粒在結(jié)合劑中不斷的被晃動而產(chǎn)生松動。同時，鋸切過程中的結(jié)合劑本身的磨損和鋸切熱使結(jié)合劑軟化。這就使結(jié)合劑的把持力下降，當(dāng)顆粒上的切削力大于把持力時，金剛石顆粒就會脫落。無論哪一種磨損都與金剛石顆粒所承受的載荷和溫度密切相關(guān)。而這兩者都取決于鋮切工藝和冷卻潤滑條件。

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