兩種冷壓方式對串珠冷壓坯重量的影響

莫 睿，余曉明

（桂林特邦新材料有限公司，廣西 桂林 541004）

1 簡介

金剛石串珠繩鋸是一種典型的柔性金剛石切割工具，在石材加工行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，因其同時具備金剛石超強(qiáng)的剛性和繩索的柔韌特性，非常適合于礦山石材開采、異形石板加工等，隨著社會進(jìn)步與人民生活水平提高，金剛石繩鋸應(yīng)用范圍與使用量也在不斷擴(kuò)大與增長［1］［2］。

在金剛石串珠繩鋸生產(chǎn)中，串珠冷壓工序是非常重要的環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)中的生產(chǎn)過程對串珠的重量和金剛石分布有比較大影響。其中串珠壓坯的重量穩(wěn)定性是金剛石串珠最終質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)，串珠中金剛石分布的均勻性也決定著最終產(chǎn)品的切割質(zhì)量［3］。

金剛石串珠結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是在串珠中需要串珠基體做支撐，使得串珠冷壓工序的自動化生產(chǎn)一直難以實現(xiàn)。國內(nèi)的串珠冷壓工藝，尤其在裝料環(huán)節(jié)，基本還是以人工裝料為主，輔以機(jī)械的半自動壓制。德國飛羽公司推出的KV218型全自動冷壓機(jī)，可以實現(xiàn)自動壓制串珠壓坯，其串珠壓坯具有外觀完整，重量偏差小的優(yōu)點，但其所采用的胎體結(jié)合劑必須進(jìn)行造粒，冷壓時僅能壓制出胎體壓坯，串珠燒結(jié)前還需進(jìn)行組裝基體工序，這就延長了生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)成本［4］［5］。

近期開發(fā)的全自動冷壓機(jī)采用主動送料方式，可以使用不造粒的粉料進(jìn)行金剛石串珠冷壓，并且在冷壓過程中完成了基體組裝工序，極大地節(jié)約了串珠生產(chǎn)成本并簡化了生產(chǎn)工序。

本次實驗通過研究主動式全自動冷壓機(jī)與常規(guī)人工稱量裝料半自動壓制串珠的重量穩(wěn)定性與金剛石表面分布情況，進(jìn)一步探索了全自動冷壓串珠的可行性。

2 實驗

2.1 實驗原料

采用未經(jīng)造粒的WF金剛石串珠結(jié)合劑配方粉料，添加劑0．3%，采用三維混料機(jī)混大料4小時，混金剛石50分鐘。

2.2 串珠規(guī)格

實驗選定串珠冷壓坯規(guī)格為：外徑Φ11．4mm，目標(biāo)冷壓坯粉料總重3．21g，壓制胎高9．5mm，選取外徑為Φ8mm、內(nèi)徑Φ5mm、長度11mm、重量2．30g的串珠基體。

2.3 實驗方式

第一種冷壓方式：采用全自動冷壓設(shè)備，全自動喂料，自動放置基體后，粉料與基體同時冷壓（簡稱全自動冷壓）。

第二種冷壓方式：采用傳統(tǒng)方式人工稱量粉料，人工投料，并人工投放基體，采用半自動冷壓設(shè)備進(jìn)行冷壓（簡稱半自動冷壓）。

采用兩種冷壓方式，分別連續(xù)壓制2000粒串珠。按時間次序與固定排列次序稱量其帶基體的串珠冷壓坯重量，減去基體重量得到串珠實際粉料的重量。通過連續(xù)記錄的串珠冷壓坯重量數(shù)據(jù)，分析比較兩種冷壓方式連續(xù)壓制時的重量波動、重量整體分布等特性。

將兩種方式冷壓后的串珠壓坯進(jìn)行燒結(jié)，然后分別隨機(jī)采樣50粒串珠，開刃后對比觀察兩種冷壓方式表面金剛石的分布情況。

將采樣串珠用液壓機(jī)沿徑向方向壓裂，觀察串珠斷面的金剛石，并在顯微鏡下對斷面金剛石出露顆粒數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計。對比兩種冷壓方式下金剛石在胎體內(nèi)部的分布情況。

3 結(jié)果與討論

3.1 串珠重量波動：

測試在連續(xù)壓制時，全自動冷壓與半自動冷壓串珠壓坯的重量波動特性，分別連續(xù)記錄2000次，結(jié)果見圖1和圖2。

圖1和圖2對比可以看出，全自動冷壓壓制過程中的重量波動振幅比半自動冷壓小。

3.2 重量分布區(qū)間統(tǒng)計

統(tǒng)計全自動冷壓與半自動冷壓的胎體重量分布特性，結(jié)果見圖3和表1。

圖1 全自動冷壓連續(xù)壓制壓坯重量波動曲線Fig．1 The Weight Fluctuating Curve of Beads Compressed Continuously on the Full Automatic Cold Pressing Line

圖3 兩種冷壓方式胎體重量區(qū)間分布比較Fig．3 Comparison of Weight Distribution Interval of Beads with Two Cold－pressing Methods

表1 兩種冷壓方式胎體重量區(qū)間數(shù)量分布數(shù)據(jù)Table 1 The Quantitative Distribution Data of Weight Interval of Beads with Two Cold－pressing Methods

表2 兩種冷壓方式胎體重量對比數(shù)據(jù)Table 2 The Weight Contrast Data of Beads with Two Cold－pressing Methods

通過圖3和表1，比較兩種冷壓方式胎體重量區(qū)間分布，全自動冷壓方式壓制的串珠胎體重量分布比半自動冷壓方式集中，而通過圖3和表2可以看出，全自動冷壓串珠重量與目標(biāo)重量偏差小，半自動冷壓串珠重量則嚴(yán)重偏離目標(biāo)重量。兩者數(shù)值上均偏小，則說明偏差大的在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的損耗較大。

3.3 燒結(jié)后串珠金剛石分布對比

圖4 全自動冷壓串珠橫截面Fig．4 The Cross Section of Beads with Full Automatic Cold Pressing

圖5 半自動冷壓串珠橫截面Fig．5 The Cross Section of Beads with Semi－Automatic Cold Pressing

圖6 串珠燒結(jié)后開刃外觀對比Fig．6 The Appearance Contrast of Beads after Sintering and Edging

3.4 斷面金剛石數(shù)對比

表中顯示，全自動冷壓方式斷面金剛石平均顆粒數(shù)與半自動冷壓方式相同，分布方差略小，顆粒數(shù)分布區(qū)間較小，分布方差小，證明全自動冷壓方式生產(chǎn)的串珠比半自動冷壓的金剛石分布均勻。

表3 兩種冷壓方式斷面金剛石顆粒數(shù)對比Table 3 The Comparison of Diamond granule numbers on the Section of Beads with Two Cold－pressing Methods

4 結(jié)論

（1）全自動冷壓方式壓制的串珠冷壓坯比半自動冷壓生產(chǎn)的串珠冷壓坯重量穩(wěn)定，整體波動范圍小，可以降低出現(xiàn)不合格產(chǎn)品的幾率，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（2）全自動冷壓方式壓制的串珠，串珠重量分布明顯優(yōu)于傳統(tǒng)人工稱料裝料模式，并且冷壓出的壓坯重量與目標(biāo)重量偏差小，可以減少串珠生產(chǎn)過程中的損耗，降低生產(chǎn)成本。

（3）全自動冷壓方式相比半自動冷壓方式壓制的串珠，其表面金剛石分布狀態(tài)以及在胎體中的分布情況均勻，生產(chǎn)出的串珠金剛石分布均勻，為最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能穩(wěn)定奠定了良好的基礎(chǔ)。

5 展望

在串珠冷壓生產(chǎn)中，人工稱料、裝料過程使得串珠重量受人為因素影響較大，操作人員的熟練程度對產(chǎn)品重量影響很大，而且產(chǎn)品重量分布范圍廣，出現(xiàn)不合格品的幾率大，金剛石分布偏差大，影響串珠成品質(zhì)量，使得最終產(chǎn)品合格率降低，進(jìn)而使金剛石繩鋸的工作壽命、效率和穩(wěn)定性得不到保障，在一定程度上影響了金剛石繩鋸的推廣應(yīng)用。

全自動冷壓工藝生產(chǎn)的串珠具有重量穩(wěn)定、分布范圍窄、合格率高、金剛石分布均勻的特點，并且采用自動化控制后，串珠冷壓質(zhì)量控制可以很大程度上擺脫人為因素影響，降低人員管理、培訓(xùn)的難度和成本。而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可控性強(qiáng)，對金剛石串珠繩鋸工作性能穩(wěn)定性提高具有積極意義。

近年來隨著制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)＋的程度不斷提高，自動化、智能化生產(chǎn)是大勢所趨，在這個大環(huán)境下全自動冷壓成為今后金剛石串珠產(chǎn)品生產(chǎn)的趨勢，將會有越來越多的串珠生產(chǎn)采用全自動冷壓方式，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

當(dāng)前串珠全自動冷壓方式作為一種新的生產(chǎn)方式，尚處于探索階段，存在一些不足，如需要針對不同的粉料特性摸索不同的工藝參數(shù)，需要針對不同規(guī)格的串珠產(chǎn)品設(shè)計不同的模具結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中需要人工微調(diào)參數(shù)保證產(chǎn)品穩(wěn)定性，這個過程如何進(jìn)一步自動化以提高生產(chǎn)效率等問題，都是今后全自動冷壓金剛石串珠工藝中值得研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

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［5］ 黃漫，羅錫裕．造粒粉末在金剛石工具中的應(yīng)用［J］．金剛石與磨料磨具工程，2002（3）．