摘要　介紹了金剛石有序排列在鋸片中的應用和實現鋸片中金剛石有序排列的方法。采用兩種常規鋸片和一種有序排列鋸片切割鋼筋混凝土，通過實驗可知：同等條件（同胎體、同金剛石品級和濃度）下，有序排列金剛石鋸片較常規鋸片切割速度提高23.6%，使(shi)用壽命提(ti)高31.5%；不僅如此，有(you)序排列鋸片(pian)與同胎體(ti)、金剛石(shi)濃度高5%的常規鋸片相比(bi)切割速度仍能提(ti)高(gao)18.8%，壽命(ming)提高21.9%；金剛(gang)石有(you)(you)序排(pai)列鋸(ju)片(pian)在節省金剛(gang)石用量、減(jian)少(shao)鋸(ju)片(pian)成本的(de)基礎上，仍能提高鋸(ju)片(pian)的(de)效率和壽命，體(ti)現了有(you)(you)序排(pai)列金剛(gang)石鋸(ju)片(pian)的(de)優越性。

關鍵詞　金剛石鋸片　有序排列　切割速度

　　在傳統金剛石鋸片刀頭的制造工藝中，絕大部分都是采用金剛石包覆制粒和預合金胎體粉末三維混料工藝，為了預防金剛石偏析，采用加入浸潤劑液體石蠟或蒸餾水等方法，但這都無法從根本上解決金剛石在胎體中隨機分布的問題。胎體中隨機分布的金剛石很容易產生堆積和偏析。在金剛石堆積區，金剛石得不到有效利用導致浪費，特別是零距離多顆粒金剛石由于把持力不牢固，在切削過程中幾乎不工作而自行脫落；在金剛石稀少區，金剛石濃度過低，單顆粒承受工作載荷大，沖擊力變大，金剛石顆粒受沖擊破碎而過早脫落。韓國SHINHAN金剛石工業公司于2004年完成ARIX金剛石自動排布系統的研制，可在金剛石刀頭生產中自動以最優間距均布排列金剛石^[1]。金剛石在鋸片刀頭中有序排列的設計，使得上述影響金剛石工具性能的問題得到初步解決，它能保持刀頭中的金剛石連續自銳和出刃，合理調節刀頭中的金剛石參數和排列模式，能有效提高鋸片的切割性能^[2]。

　　在鋸片刀頭中采用金剛石有序排列的技術與工藝，可以使金剛石在工具中得到充分有效利用，既能提高鋸片效率，又能延長工具壽命，同時可節約金剛石^[3]，降低生產成本。

1       有序排列金剛石鋸片制備

1.1      實現金剛石有序排列的工藝

　　（1）  ;     首先加工自動冷(leng)壓模的(de)(de)上壓頭，在上壓頭頂部分布(bu)著預(yu)先設計(ji)好的(de)(de)點(dian)陣小球柱；

　　（2）       將預合金(jin)胎(tai)體粉末和金(jin)剛石分別制粒，金(jin)剛石在包覆制粒過(guo)程中，需制成(cheng)大小(xiao)均勻的球狀顆粒；

　　（3）       調整(zheng)、改造(zao)自動冷壓(ya)機的程序，將金剛石和(he)胎(tai)(tai)體(ti)粉末(mo)(mo)分別裝入自動冷壓(ya)機的料斗中，實(shi)現胎(tai)(tai)體(ti)粉末(mo)(mo)和(he)金剛石分別進料；

　　（4）       胎(tai)體粉末單邊(bian)進料后，把胎(tai)體粉末壓成(cheng)小(xiao)薄片，由(you)于上壓頭帶有預(yu)(yu)定(ding)排列式凸起的(de)球性，因此(ci)胎(tai)體薄片表面壓有與預(yu)(yu)定(ding)排列形式相對應的(de)小(xiao)圓坑；

　　（5）       驅動金(jin)剛石(shi)(shi)料(liao)(liao)車進(jin)料(liao)(liao)，隨后把多余的金(jin)剛石(shi)(shi)刮走(zou)，再輕輕復壓一次，金(jin)剛石(shi)(shi)有序(xu)排列式(shi)薄(bo)壓坯(pi)完成成型，如圖1所(suo)示。 

圖1　　金剛石(shi)有(you)序排(pai)列薄壓(ya)坯 

1.2      鋸片制備

金剛(gang)石(shi)有序(xu)排列薄壓(ya)(ya)(ya)坯是在(zai)型號(hao)為(wei)VP-32A-ED的(de)均布(bu)機(ji)上(shang)(shang)實現(xian)的(de)，組裝薄壓(ya)(ya)(ya)坯在(zai)手動冷壓(ya)(ya)(ya)機(ji)上(shang)(shang)復壓(ya)(ya)(ya)形(xing)成(cheng)(cheng)刀頭形(xing)式，然后(hou)放入熱壓(ya)(ya)(ya)燒結爐中進行熱壓(ya)(ya)(ya)燒結，其燒結溫度為(wei)900℃，壓(ya)(ya)(ya)力25Mpa，保溫時間3min；最后(hou)在(zai)激光焊(han)接(jie)機(ji)上(shang)(shang)將刀頭焊(han)接(jie)在(zai)基體上(shang)(shang)形(xing)成(cheng)(cheng)型號(hao)為(wei)YX-218C的(de)激光焊(han)接(jie)鋸片。

1.3      鋸片參數

YX-218C鋸片外徑Φ350mm，刀頭規格為12mmⅹ3.2mmⅹ40mm，如圖2所示(shi)，薄(bo)壓(ya)坯5層(ceng)；胎體(ti)(ti)粉末為(wei)預合金(jin)(jin)(jin)粉，金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石濃度20%（相當于金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石體(ti)(ti)積分(fen)數為(wei)5%），粒度35/40。同(tong)時為(wei)了做切割對比試(shi)驗，制備了與金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石有序排列鋸片(pian)(pian)JB－218Ｃ規(gui)格相同(tong)（同(tong)胎體(ti)(ti)、同(tong)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石品級和濃度）的常規(gui)鋸片(pian)(pian)ＣＧ－218Ｃ，以及同(tong)胎體(ti)(ti)、同(tong)品級、不(bu)同(tong)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石濃度（25%金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石濃度，相當于體(ti)(ti)積分(fen)數為(wei)6.25%）的常規(gui)鋸片(pian)(pian)ＣＧ－218Ｄ。

圖(tu)2　金剛石(shi)有序排(pai)列刀頭

2       實驗過程與結果

2.1   鋸片試驗

試驗用切割設備是型號Ｋ950的(de)手持鋸，功(gong)率4.5ＫＷ，轉速(su)4700r/min；切割對(dui)象為(wei)鋼筋混凝(ning)土塊(kuai)體(ti)，規格為(wei)500mmⅹ50mm，內部(bu)含3根Φ20mm鋼筋。用3種鋸片分別對(dui)混凝(ning)土塊(kuai)體(ti)切割10次，記錄實驗數據。

2.2   試驗結果及分析

用秒表記錄每(mei)次(ci)切割鋼(gang)筋混凝土塊體的時間，換算出每(mei)種鋸片的切割速(su)度（圖3），每(mei)種鋸片的平均(jun)切割速(su)度如圖4所(suo)示。

圖3　3種(zhong)鋸(ju)片單(dan)次切割速(su)度

　　經過(guo)10次切割(ge)后，測量3種鋸片(pian)刀頭(tou)的徑向(xiang)磨(mo)損量分別為(wei)0.73mm，0.96mm和0.89mm，按(an)照刀頭(tou)工作(zuo)面(mian)高(gao)度12mm計算(suan)，可(ke)推算(suan)出3種鋸片(pian)的理(li)論使用壽(shou)命，如圖(tu)4所示。

圖4　三種鋸片使用壽命和平均切(qie)割速度(du)

　　由圖3、圖4可知，有(you)序(xu)排列式鋸(ju)片(pian)與同胎(tai)體(ti)(ti)、同金(jin)剛石品級(ji)和濃度(du)(du)的常(chang)規鋸(ju)片(pian)相(xiang)比(bi)，無論是切(qie)割速(su)度(du)(du)還(huan)是使(shi)用壽(shou)命都有(you)一(yi)定(ding)程度(du)(du)的提(ti)高(gao)，其中切(qie)割速(su)度(du)(du)較常(chang)規鋸(ju)片(pian)提(ti)高(gao)23.6%，使(shi)用壽(shou)命提(ti)高(gao)31.5%；不(bu)僅如(ru)此(ci)，有(you)序(xu)排列鋸(ju)片(pian)與同胎(tai)體(ti)(ti)、金(jin)剛石濃度(du)(du)高(gao)5%（體(ti)(ti)積分(fen)數記1.25%）的常(chang)規鋸(ju)片(pian)相(xiang)比(bi)切(qie)割速(su)度(du)(du)仍能(neng)提(ti)高(gao)18.8%，壽(shou)命提(ti)高(gao)21.9%，充分(fen)體(ti)(ti)現了金(jin)剛石有(you)序(xu)排列的優越性。

　　在(zai)常(chang)規鋸(ju)片胎體(ti)中由于金(jin)剛石顆粒是無(wu)序排列的(de)，有些出刃高的(de)金(jin)剛石顆粒受到很(hen)大(da)的(de)荷載或沖擊，導致這(zhe)些顆粒在(zai)初始階段就易于碎(sui)裂(lie)；同一平面上(shang)(shang)剩余的(de)金(jin)剛石顆粒必定會承(cheng)受更大(da)的(de)荷載，這(zhe)種(zhong)惡性循環必定會加大(da)金(jin)剛石脫落速(su)度(du)，降低鋸(ju)片的(de)使(shi)用(yong)壽命。而在(zai)有序排列金(jin)剛石顆粒的(de)鋸(ju)片上(shang)(shang)，同一平面上(shang)(shang)金(jin)剛石的(de)出刃高度(du)是相(xiang)同的(de)，每顆金(jin)剛石均勻承(cheng)受荷載，很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)(shang)降低了(le)金(jin)剛石的(de)碎(sui)裂(lie)速(su)度(du)，提高了(le)鋸(ju)片的(de)使(shi)用(yong)壽命。

3       結論和展望

　　（1） 進行了(le)金(jin)剛石有(you)序排列刀頭(tou)的制備(bei)，并詳(xiang)細介(jie)紹(shao)了(le)鋸片(pian)刀頭(tou)中實現金(jin)剛石有(you)序排列的方法。

　　（2） 通過本(ben)次有(you)(you)序排(pai)(pai)列金剛(gang)石(shi)鋸(ju)片(pian)(pian)(pian)和(he)常規鋸(ju)片(pian)(pian)(pian)的(de)切割(ge)實驗(yan)對(dui)比可知，同(tong)等(deng)條件（同(tong)胎體、同(tong)金剛(gang)石(shi)品級和(he)濃度）下，有(you)(you)序排(pai)(pai)列金剛(gang)石(shi)鋸(ju)片(pian)(pian)(pian)較普通鋸(ju)片(pian)(pian)(pian)在切割(ge)效率和(he)使用壽(shou)(shou)命(ming)上至少提高20%；金剛(gang)石(shi)有(you)(you)序排(pai)(pai)列鋸(ju)片(pian)(pian)(pian)在節省金剛(gang)石(shi)用量、減少鋸(ju)片(pian)(pian)(pian)成(cheng)本(ben)的(de)基礎上，仍能提高鋸(ju)片(pian)(pian)(pian)的(de)效率和(he)壽(shou)(shou)命(ming)，體現了有(you)(you)序排(pai)(pai)列金剛(gang)石(shi)刀頭的(de)優越性(xing)。

　　（3）只(zhi)選用(yong)了金(jin)剛(gang)石一和(he)中排(pai)列方式(shi)進行實驗(yan)對比，今(jin)后仍需要深入(ru)研究金(jin)剛(gang)石有(you)序排(pai)列的(de)方式(shi)，總結出金(jin)剛(gang)石在橫向和(he)縱向最優(you)的(de)間隔，最大程度(du)的(de)提高鋸(ju)片的(de)切割效率和(he)使用(yong)壽命。

參考文獻：

[1]　PARK M. ARIX-a major advance in diamond segment design[J].IDR,2005,2:40-42.

[2] 張紹和，葉宏煜，楊仙，等.有序排列金剛石鋸片中排列參數的設計[Ｊ].金剛石與磨料磨具工(gong)程，2008（2）：29－32.

[3]　張紹和，楊仙，謝曉紅，等.金(jin)剛石有(you)序(xu)排列(lie)對鋸(ju)片性能的影響[Ｊ].粉(fen)末冶金(jin)技術，2008，26（6）：448－451.

作者簡介

徐良（1981－）男，博士研(yan)究(jiu)生，主要從事超硬(ying)材料工(gong)具研(yan)究(jiu)。