花崗巖干切片鋒利型配方研究（下）①

楊志威

（北京安泰鋼研超硬材料制品有限責(zé)任公司，北京昌平102200）

花崗巖干切片鋒利型配方研究（下）①

楊志威

（北京安泰鋼研超硬材料制品有限責(zé)任公司，北京昌平102200）

文章主要研究用于花崗巖板材干切加工的金剛石圓鋸片（外徑105～125mm）刀頭配方，通過(guò)選用鐵鈷基預(yù)合金粉末及35／40粒度金剛石獲得了一種比市場(chǎng)暢銷的國(guó)內(nèi)產(chǎn)花崗巖高檔片和韓國(guó)產(chǎn)花崗巖高檔片更經(jīng)濟(jì)、更鋒利的配方，并指出結(jié)合劑較易及適度的磨損有利于鋸片出刃，切速提高。

金剛石工具；干切花崗巖；鋒利；鐵鈷基預(yù)合金粉末；易磨損

3 結(jié)果及討論

3.1 安全強(qiáng)度測(cè)試

將表1中的T片任取2片做扳齒強(qiáng)度測(cè)試，強(qiáng)度值見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，T片的扳齒強(qiáng)度都大于6.56N·m，完全滿足EN 13236標(biāo)準(zhǔn)。

表2 T片扳齒強(qiáng)度測(cè)試Table 2 Segment strength test on blade T

3.2 切割性能測(cè)試對(duì)比及電鏡顯微分析

3.2.1 本公司鋸片配方對(duì)比

將表1的四種鋸片各取一片做切割測(cè)試，切速對(duì)比見(jiàn)圖3，壽命對(duì)比見(jiàn)圖4，切割后金剛石相對(duì)于胎體的出露見(jiàn)圖5，切割后T片和H3片胎體對(duì)金剛石的把持見(jiàn)圖6。

由圖6可見(jiàn)，切割100刀后從T片的結(jié)合劑B和H3的結(jié)合劑C對(duì)金剛石的包裹狀態(tài)來(lái)看，兩種結(jié)合劑對(duì)金剛石的把持都較好，金剛石都不易脫落。

由圖3可見(jiàn)，50刀后H2、H3及T片切速都較平穩(wěn)，僅有H1片切速越來(lái)越慢，直至用時(shí)過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法繼續(xù)切割。由圖4的刀頭高度磨損也可看出H1片隨著切割刀數(shù)的增多，刀頭高度磨損量越來(lái)越小，切割51到75刀后，刀頭高度僅降低0.05mm，表明隨著切割刀數(shù)的增多，結(jié)合劑的磨損越來(lái)越慢，而切速逐漸變慢，表明金剛石的出刃高度越來(lái)越低，所以H1片在切割過(guò)程中結(jié)合劑的磨損速度要慢于金剛石的磨損速度，當(dāng)金剛石的出露高度小到一定值時(shí)（見(jiàn)圖5c），切速已經(jīng)很慢，切割300mm長(zhǎng)的花崗巖板用時(shí)已達(dá)45秒以上，效率已經(jīng)太低，需二次開刃。

圖3 本公司生產(chǎn)的四種花崗巖鋸片的切速對(duì)比圖Fig.3 Cutting rate comparison of four kinds of granite saw blades that produced by us

圖4 本公司生產(chǎn)的四種花崗巖鋸片切割刀頭磨損高度對(duì)比圖Fig.4 Wear height comparison of segment of four kinds of granite saw blades that produced by us

H2片與H1片相比結(jié)合劑由C變?yōu)榱薆，其中50wt%為預(yù)合金粉末A。由圖3可見(jiàn)，H2片前25刀切速較快，切割用時(shí)20秒以內(nèi)，隨后切速變慢，直至切割用時(shí)穩(wěn)定在28秒左右。再看圖4，H2片前25刀刀頭磨損量較大，達(dá)到0.18mm，隨后的26～50刀磨損略微變慢，51～75及76～100刀刀頭磨損量基本穩(wěn)定在0.13mm右。前25刀磨損量大的原因主要是由于鋸片剛開刃完畢，金剛石出露較高，切速較快，金剛石的快速磨損造成了刀頭高度的快速降低。25刀后切速逐漸變慢，表明金剛石的出刃高度在逐步降低，說(shuō)明此時(shí)金剛石磨損速度要快于結(jié)合劑的磨損速度，約50刀后切速穩(wěn)定在了28秒左右，此時(shí)金剛石與結(jié)合劑的磨損速度達(dá)到了平衡。由此可見(jiàn)，結(jié)合劑B相對(duì)于C更易磨損，切速也更快?？梢岳斫鉃榻Y(jié)合劑B中約一半均采用了預(yù)合金粉末A，A為鐵鈷基，而鐵、鈷化學(xué)性質(zhì)十分相近，通過(guò)合金化又大大削弱了鐵粉的弱點(diǎn)，因此A粉可以被認(rèn)為是一種性能略微弱化了的鈷粉，如此與結(jié)合劑C相比，“鈷量”幾乎增長(zhǎng)了3倍。有研究［5］表明鈷結(jié)合劑好的原因主要是其耐磨性隨鈷含量的提高而降低，這種趨勢(shì)帶有普遍性。之所以B結(jié)合劑較C結(jié)合劑更鋒利，主要是由于其有效“鈷量”較C多，從而其耐磨性較C低，更易磨損，更易出刃造成的，由圖5（d）和（c）對(duì)比也可看出，切割100刀后H2片金剛石相對(duì)于結(jié)合劑的出露高度，明顯高于采用結(jié)合劑C的H1片。

圖5 切割100刀后金剛石相對(duì)于胎體的出露圖（a）T片（b）H3片（c）H1片（d）H2片F(xiàn)ig.5 Diamond exposure relative to matrix after 100times of cutting（a）blade T；（b）blade H3；（c）blade H1；（d）blade H2

圖6 切割100刀后T片和H3片胎體對(duì)金剛石的把持（a）T片；（b）H3片F(xiàn)ig.6 The holding force of the matrix to diamond in blade T and blade H3after 100times of cutting（a）blade T；（b）blade H3

H3片與H1片主要的不同為一部分金剛石粒度由40／50變?yōu)?5／40。由圖3可見(jiàn)其與H2類似，開始時(shí)速度較快，隨后切速變慢，50刀后切割用時(shí)基本穩(wěn)定在26秒左右。由圖4同樣可看出開始時(shí)刀頭磨損較快，這是由開刃因素造成的，隨后磨損變慢，直至約50刀后磨損量穩(wěn)定，切速也保持了穩(wěn)定。由圖3可見(jiàn)，H3與H1相比切速明顯變快，主要是因?yàn)椴捎昧肆６雀蟮?5／40金剛石，由于金剛石外徑變大，當(dāng)結(jié)合劑對(duì)金剛石把持較好時(shí)，對(duì)于相同的結(jié)合劑磨損量，40／50金剛石剛剛脫落時(shí)，35／40的金剛石還不會(huì)脫落，這樣為下一層的金剛石出露爭(zhēng)取了更多的時(shí)間，也就是說(shuō)35／40金剛石較40／50更不易磨損；反過(guò)來(lái)即同一層金剛石35／40較40／50可以磨損更多的結(jié)合劑，金剛石的出刃也就可以更高，切速也就可以更快。切速加快的同時(shí)，摩擦力也加大，更進(jìn)一步加劇了結(jié)合劑的磨損，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)合劑的更快速磨損，也就獲得了更高的出刃，更快的切速。由圖5（b）和（c）對(duì)比可見(jiàn)，切割100刀后采用部分35／40粒度金剛石的H3片金剛石出露高度明顯高于全部采用40／50粒度金剛石的H1片。

T片就是將H2和H3相對(duì)于H1的優(yōu)點(diǎn)集中起來(lái)，由圖3及圖4可見(jiàn)切速又有了較大的提高，前50刀切速略微較快，在15秒左右，磨損也略微較快，每25刀0.25mm左右；后50刀切速略微變慢，穩(wěn)定在了18秒左右，磨損量也基本穩(wěn)定在了每25刀0.22mm左右。由圖4可見(jiàn)，T片結(jié)合劑的磨損速度明顯快于H2和H3，同時(shí)由圖5可見(jiàn)，切割100刀后T片的金剛石出露高度均明顯高于H2和H3片，這是B結(jié)合劑（采用鐵鈷基預(yù)合金粉，擁有更多的“鈷量”）及粗粒度金剛石共同作用的結(jié)果，也是其切速變快的根本原因。其實(shí)，在開刃較充分的情況下，剛開始切割的速度是最快也是最理想的切割速度，因?yàn)榇藭r(shí)金剛石出刃最高，如果能一直保持此切速將是最理想的。本研究的T片與此理想的狀況還略有差距，切割用時(shí)由開始切割的15秒穩(wěn)定到了18秒，速度與最初時(shí)略微變慢，說(shuō)明T片使用的配方還沒(méi)有達(dá)到最理想的境界，還可進(jìn)一步研究。

3.2.2 T片與其余公司花崗巖鋸片性能對(duì)比

以下將對(duì)T片、市場(chǎng)暢銷的國(guó)內(nèi)某公司產(chǎn)花崗巖高檔片N及韓國(guó)產(chǎn)花崗巖高檔片K作切割性能對(duì)比。

表3為三種鋸片的一些主要信息。

三種鋸片各取一片做切割測(cè)試，切速對(duì)比見(jiàn)圖7，壽命對(duì)比見(jiàn)圖8，切割后金剛石相對(duì)于胎體的出露見(jiàn)圖9。

表3 國(guó)內(nèi)外三種鋸片基本信息Table 3 Basic information of three kinds of saw blades that made in China and other countries

圖7 國(guó)內(nèi)外三種鋸片的切速對(duì)比圖Fig.7 Cutting rate comparison of three kinds of saw blades that made in China and other countries

圖8 國(guó)內(nèi)外三種鋸片的切割刀頭磨損高度對(duì)比圖Fig.8 Wear height comparison of segment of three kinds of saw blades that made in China and other countries

圖9 切割100刀后金剛石相對(duì)于胎體的出露圖（a）K片 （b）N片F(xiàn)ig.9Diamond exposure relative to matrix after 100times of cutting（a）blade K；（b）blade N

由圖7可見(jiàn)，三種鋸片開始切割時(shí)切速都較快，與開刃有關(guān)，隨后切速變慢，切割50刀后切速穩(wěn)定，此時(shí)，T片與N片及K片相比，切速是最快的，每25刀的刀頭磨損量也為最大（見(jiàn)圖8），說(shuō)明T片結(jié)合劑較K片及N片更易磨損，金剛石更易出刃，切割100刀后T片金剛石相對(duì)于胎體的出露高度（見(jiàn)圖5a）明顯高于K片（見(jiàn)圖9a）和N片（見(jiàn)圖9b）。而通過(guò)EDX成分分析，主要對(duì)比鈷、鎳含量，見(jiàn)表3，T片的結(jié)合劑成本要比N片及K片低得多，因此T片采用了更經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的配方。經(jīng)觀察，N片及K片均采用了40／50為主的金剛石，如果采用部分35／40金剛石，可使結(jié)合劑更易磨損，金剛石出露更高，獲得更快的持續(xù)切速。

由上可見(jiàn)，花崗巖手持鋸片要想獲得持續(xù)快速的切割性能，結(jié)合劑的較易及適度磨損及較粗的金剛石粒度是非常必要的。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)選用鐵鈷基預(yù)合金粉末及35／40粒度金剛石獲得了一種比市場(chǎng)暢銷的國(guó)內(nèi)某廠花崗巖高檔片及韓國(guó)產(chǎn)花崗巖高檔片更經(jīng)濟(jì)、持續(xù)切速更快的配方，真正實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高效，有利于市場(chǎng)推廣。

（2）花崗巖鋸片剛開始使用時(shí)的切速只能代表與開刃有關(guān)的切速，只有切割一定刀數(shù)，結(jié)合劑與金剛石的磨損速度達(dá)到平衡時(shí)，才能代表鋸片的真實(shí)切速。

（3）結(jié)合劑較易及適度的磨損，有利于鋸片的出刃及切速的提高。

（4）鐵鈷基預(yù)合金粉末可以被認(rèn)為是一種性能略微弱化了的“鈷粉”，成本遠(yuǎn)低于純鈷粉，在結(jié)合劑中可以加入較大的量使結(jié)合劑更易磨損，以獲得更高的切速。

（5）手持式切割花崗巖鋸片，加入35／40較粗顆粒的金剛石，可使結(jié)合劑更易磨損，提高鋸片鋒利度。

參考文獻(xiàn)：

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Study on the formular of sharp diamond saws segments for dry cutting granite

YANG Zhi-wei
（Beijing Gong Yan Diamond Products Compang，Beijing102200，China）

The paper mainly studied the diamond saws（Φ105～125mm）segments formulating for dry cutting granite.Through using Fe and Co based prealloy powder bond and 35／40grain size diamond，a more economical and sharper formulating was got than one made in inland and another made in Korea ready market granite top saw，and it was pointed out that the easier and moderate wear-down of the bond was to the benefit of high protrusion of diamond grains and faster cutting.

dry cutting granite；sharp；Fe and Co based prealloy powder；35／40grain；easier wear-down

TQ164

A

1673－1433（2013）02－0006－06

2013－02－20

楊志威（19－），男，北京安泰鋼研超硬材料制品有限責(zé)任公司工程師。