石材加工中金剛石鋸片磨損分析

金剛石鋸片在鋸切石材的過(guò)程中, 其工作狀況正常與否取決于刀頭的磨損狀況。刀頭的磨損實(shí)質(zhì)上即金剛石的磨損與胎體的磨損。金剛石與胎體的磨損與鋸切參數(shù)和石材性質(zhì)有密切關(guān)系, 但后者是不可控因素。鋸切參數(shù)的選擇涉及刀頭上金剛石承受的切削力。因此, 研究分析金剛石在鋸片鋸切石材過(guò)程中刀頭上金剛石與胎體的磨損機(jī)理, 對(duì)于金剛石鋸片的設(shè)計(jì)與選用都具有實(shí)際意義。

金剛石的磨損機(jī)理

金剛石鋸片鋸切石材的過(guò)程即鋸片與石材之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在切削力的作用下, 刀頭上的金剛石以其極高的硬度刻入石材, 并隨著鋸片的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給而不斷地對(duì)石材進(jìn)行高速刮削才能有效地進(jìn)行鋸切。若鋸切參數(shù)選擇不當(dāng), 切削力不足以使金剛石刻入石材, 而隨鋸片高速旋轉(zhuǎn)與石材相對(duì)摩擦, 往往使金剛石磨鈍而弱化刮削石材的作用。此時(shí), 若冷卻液不足則更加促使金剛石受熱損壞, 最終使鋸片失去鋸切作用。

金剛石刻入石材的深度大致與切削力成正比關(guān)系。為了達(dá)到足夠的刻入深度, 在實(shí)踐中通常是在一定的鋸片轉(zhuǎn)速下加大進(jìn)給速度。但是若切削力過(guò)大,超過(guò)了金剛石所能承受的應(yīng)力, 則可能使金剛石產(chǎn)生裂紋甚至破碎而從胎體上脫落, 導(dǎo)致胎體直接與石材相對(duì)摩擦, 此時(shí)鋸片也會(huì)失去鋸切能力。

從另一方面說(shuō), 為了獲得較好的鋸切效率, 金剛石刻入石材的深度不能過(guò)小, 需要金剛石鋸片保持適當(dāng)?shù)闹芩倥c進(jìn)給速度, 使刀頭上每顆金剛石受力適中。影響金剛石受力的因素除了鋸切參數(shù)之外, 還有被鋸切石材的性質(zhì)、金剛石的性能( 主要是抗壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性) 以及刀頭的技術(shù)參數(shù), 包括金剛石的粒度與濃度以及胎體的硬度。

從分析金剛石鋸片鋸切石材過(guò)程中的磨損狀況不難看出, 提高金剛石鋸片鋸切石材的效率有許多問(wèn)題值得研究, 比如關(guān)于鋸切速度。在鋸切混凝土?xí)r, 金剛石鋸片的周速可達(dá)到45m/ s, 而鋸切石材時(shí), 鋸片的周速遠(yuǎn)未達(dá)到此值, 一般周速在30m/ s 左右。因此,有必要研究刀頭的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以改善其冷卻條件。另一方面提高人造金剛石的熱穩(wěn)定性是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。

金剛石鋸片要達(dá)到較長(zhǎng)的使用壽命和較高的鋸切速度, 從金剛石的磨損機(jī)理來(lái)說(shuō), 磨出平面的磨損方式與出現(xiàn)裂紋甚至破裂的磨損方式之間應(yīng)達(dá)到最佳平衡; 從胎體的磨損機(jī)理來(lái)說(shuō), 材料的選擇以及材料之間應(yīng)達(dá)到最佳配比。