影響金剛石鋸片壽命的因素

影響金剛石圓鋸片效率和壽命的因素包括鋸切工藝參數(shù)、金剛石粒度、濃度和粘結(jié)劑硬度。鋸切參數(shù)包括刀片線速度、鋸切濃度和進(jìn)給速度。

1、鋸片線速度: 在實際工作中，金剛石圓鋸片的線速度受設(shè)備條件、鋸片質(zhì)量、被鋸石料性質(zhì)的限制。就鋸片的最佳壽命和切割效率而言，應(yīng)根據(jù)不同石材的特性選擇鋸片的線速度。鋸切花崗巖時，鋸片的線速度可在25m-35m/s范圍內(nèi)選擇。對于石英含量高、難以鋸的花崗巖，宜設(shè)定鋸片線速度的下限。生產(chǎn)花崗巖瓷磚時，所用的金剛石圓鋸片直徑較小，線速度高達(dá)35m/s。

鋸切深度: 鋸切深度是與金剛石磨損、有效鋸切、刀片應(yīng)力和被鋸切石材性質(zhì)相關(guān)的重要參數(shù)。一般來說，當(dāng)金剛石圓鋸片的線速度較高時，應(yīng)選擇較小的切割深度。從目前的技術(shù)來看，鋸切金剛石的深度可以在1毫米和10毫米之間選擇。使用大直徑鋸片切割花崗巖塊時，切割深度可以控制在1毫米和2毫米之間，同時應(yīng)降低進(jìn)給速度。當(dāng)金剛石圓鋸片的線速度較高時，應(yīng)選擇較大的切割深度。但在鋸床性能和刀具強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能采用較高的切削濃度進(jìn)行切削，以提高切削效率。當(dāng)對加工表面有要求時，應(yīng)采用小深度切削。

切割速度: 切割速度是指被鋸切石材的進(jìn)給速度。它的大小會影響切割速度，刀片力和切割區(qū)域的散熱。其值應(yīng)根據(jù)被鋸切石材的特性來選擇。一般來說，在鋸切大理石等較軟的石頭時，可以適當(dāng)提高切割速度。如果切削速度太低，更有利于提高鋸切速度。鋸切細(xì)粒結(jié)構(gòu)和相對均勻的花崗巖可以適當(dāng)提高切割速度。如果切割速度太低，金剛石刀片很容易被磨平。鋸切晶粒結(jié)構(gòu)粗、硬度不均勻的花崗巖時，應(yīng)降低切割速度，否則會引起刀片振動和金剛石碎裂，降低切割速度。鋸切花崗巖的切割速度一般在9m至12m/min的范圍內(nèi)選擇。

2、其他影響因素:

金剛石粒度: 常用的金剛石粒度范圍從30/35到60/80。巖石越硬，應(yīng)選擇粒度越細(xì)。因為在相同的壓力條件下，鉆石變得更細(xì)，更鋒利，這有利于切割成堅硬的巖石。另外，大直徑鋸片一般要求切割效率高，宜選用30/40、40/50等較粗的粒度; 小直徑鋸片切割效率低，要求巖石切割斷面光滑。建議使用更細(xì)的粒度，如50/60和60/80。

刀片濃度: 所謂金剛石濃度是指金剛石分布在工作層基體中的密度 (即單位面積所含金剛石的重量)。根據(jù)規(guī)定，100% 每立方厘米工作基質(zhì)4.4克拉金剛石的濃度，75% 3.3克拉金剛石的濃度。體積濃度是指金剛石在塊體中所占的體積量，規(guī)定當(dāng)金剛石的體積占總體積的1/4% 時，濃度為100%。增加金剛石的濃度預(yù)計會延長鋸片的壽命，因為增加濃度會降低每個金剛石顆粒的平均切削力。但是，增加深度將不可避免地增加鋸片的成本，因此存在隨著切割速率的增加而增加的最經(jīng)濟(jì)的集中。

3、刀片結(jié)合劑的硬度: 一般來說，結(jié)合劑的硬度越高，其耐磨性越強(qiáng)。因此，鋸切具有高磨蝕性的巖石時，結(jié)合劑的硬度要高; 鋸切軟巖時，結(jié)合劑的硬度要低; 鋸切和研磨堅硬和磨蝕性的巖石時，結(jié)合劑的硬度要適中

4、力效應(yīng)、溫度效應(yīng)、磨損損傷: 金剛石圓鋸片在切割石材的過程中受到離心力、切割力、切割熱等交變載荷的作用。金剛石圓鋸片由于力和溫度效應(yīng)而磨損和損壞。

① 力效應(yīng): 鋸切過程中，鋸片受到軸向和切向力的作用。由于存在周向和徑向方向上的力，鋸片在軸向方向上是波浪形的，并且在徑向方向上是盤形的。這兩種變形都會導(dǎo)致巖石斷面不均勻、石材浪費(fèi)過多、鋸切噪音大、振動增加，從而導(dǎo)致金剛石團(tuán)塊早期損壞，降低鋸片壽命。

② 溫度效應(yīng): 傳統(tǒng)理論認(rèn)為溫度對鋸片加工過程的影響主要表現(xiàn)在兩個方面: 一是導(dǎo)致金剛石在團(tuán)聚體中石墨化; 二是引起金剛石與胎體之間的熱應(yīng)力，導(dǎo)致金剛石顆粒過早脫離。新的研究表明，切割過程中產(chǎn)生的熱量主要傳遞給團(tuán)塊。電弧區(qū)的溫度不高，一般在40 ~ 120 ℃ 之間。但磨粒磨削點的溫度較高，一般在250 ~ 700 ℃ 之間。冷卻劑僅降低電弧區(qū)的平均溫度，但對磨料顆粒的溫度具有相對小的影響。該溫度不會引起石墨碳化，但會改變磨粒與工件之間的摩擦性能，并引起金剛石與添加劑之間的熱應(yīng)力，導(dǎo)致金剛石失效機(jī)理的基本彎曲。研究表明，溫度效應(yīng)是影響鋸片損傷的最大因素。

③ 磨損: 由于力和溫度的影響，鋸片在使用一段時間后經(jīng)常會發(fā)生磨損。磨損的主要形式包括磨料磨損、局部碎裂、大規(guī)模碎裂、脫落以及粘結(jié)劑沿鋸切速度方向的機(jī)械磨損。磨料磨損: 金剛石顆粒不斷地與工件摩擦，使邊緣鈍化成平坦表面，失去切削性能，并增加摩擦。鋸切熱量會在金剛石顆粒表面產(chǎn)生一層薄的石墨化層，大大降低其硬度并加劇磨損。金剛石顆粒表面承受交變熱應(yīng)力和切削應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞裂紋和局部破碎，露出尖銳的新棱邊，是一種理想的磨損形式; 大尺度破碎: 金剛石顆粒在切削和切削過程中承受沖擊載荷，突出的顆粒和晶粒被過早消耗；分離: 交替的切削力使金剛石顆粒在粘合劑中不斷搖動和松動。同時，粘結(jié)劑本身的磨損和鋸切過程中的切削熱使粘結(jié)劑軟化。這降低了粘結(jié)劑的保持力，并且當(dāng)顆粒上的切割力大于保持力時，金剛石顆粒將脫落。無論磨損類型如何，它都與金剛石顆粒所承受的載荷和溫度密切相關(guān)。而這兩者都取決于切削過程和冷卻潤滑條件。

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