金刚石锯片使用性能影响因素探究

导语：目前人造金刚石单晶60%以上用于石材加工，巨大的石材市场刺激了金刚石工具制造业的迅猛发展。作为金刚石工具首要代表的金刚石圆锯片，其切割性能和质量已成为业界关注的焦点，那么如何判断金刚石锯片的切割性能，又如何确保和提高金刚石锯片的使用性能呢？且看银天专家团队为您支招。金刚石锯片切割性能存在杀手银天专家提醒石材加工商们依石选刀湖北银天（集团）公司产品课题组金刚石是世界上最硬的物质，它的莫氏硬度为10，而石材中最硬的成分石英莫氏硬度为7，所以运用天然金刚石单晶或人造金刚石单晶，加工制造石材切割工具，是目前最理想的方法。目前人造金刚石单晶60%以上被用于石材加工，并且随着城市建设规模和建筑行业的不断壮大，对石材的需求与日巨增，对石材品质的要求也越来越高。巨大的石材市场刺激了对金刚石工具的需求，使石材用金刚石工具的研发和生产加工，得到迅猛发展。（一）三项指标判定金刚石锯片的切割性能金刚石工具制造商们，按照各自独特的配方，把金刚石颗粒与辅助金属粉末按一定配比巧妙地混合后，再烧结成金刚石结块，俗称刀头。然后，把刀头焊接在圆形钢制基体上，制作成金刚石圆锯片。金刚石锯片的切割性能，受制于基体的性能，刀头原材料的选用，以及胎体与金刚石颗粒的匹配性，即金刚石刀头配方。评价金刚石圆锯片的使用性能，一般从三方面去考虑：加工质量（加工成型板材的质量）；锯切效率；锯片使用寿命。金刚石锯片在我国大量应用近30年来，许多工程师和技术人员对它的设计和生产工艺等，进行了大量的创新和尝试，逐步提高了金刚石锯片的切割性能，降低了其使用成本。相比之下，对影响金刚石锯片切割性能的众多因素，关注不够。银天产品研发专家团队在实践中积累了大量的相关数据，发现影响金刚石锯片切割性能的主要因素有:对锯片款型和刀头结构的设计，对金刚石单晶的选择，对预合金粉/辅助添加的金属粉末的选择，以及金刚石锯片的生产制造工艺流程、切割使用方法等。（加公司图片）加工质量是判别金刚石锯片切割性能的因素之一。加工质量是指金刚石锯片锯切出来的板材的质量，主要是指表面平整度、平直度、两面平行度，以及边棱完整性（俗称不崩边）等，这是一张锯片能否正常使用的首要问题。锯切效率是判别金刚石锯片切割性能的另一重要因素。金刚石锯片的锯切效率，是其生产率的主要指标，通常以cm²／min来表示，它是锯片锋利性的标志，这是石材加工企业关注的一个最基本指标。这个指标除了一般意义上的切机、人工操作效率以外，还包涵着产品单位电耗等的使用效益，这是金刚石锯片作为商品能够进入石材市场的前提条件。使用寿命也是判别金刚石锯片切割性能的重要指标。使用寿命是反映金刚石锯片工作能力基本参数，或者说是金刚石锯片耐用度的指标。它是指一张金刚石锯片总共能够加工板材的数量，通常以面积㎡表示。有时也以直线米数来衡量。例如，专门用于石材切边、打磨的金刚石小锯片，专门用于切割、修复马路或混凝土的金刚石工程锯片等，其使用寿命（既可以用截面积㎡数表示，也可以用延长米数表示），直接关系到被加工石材的使用成本，这项指标对于石材加工商们而言至关重要。我们认为，金刚石锯片的以上三项使用效果指标，直接代表了金刚石锯片的性能，如金刚石锯片的锋利度和耐磨度。在切机状态正常，以及正确安装金刚石锯片的前提下，石材的加工质量与金刚石刀头的锋利度和基体的刚度密切相关。但影响金刚石锯片锯片切割性能，造成金刚石锯片使用效果不佳的原因，决不仅仅是锯片本身的质量问题，很多情况下还与锯片人为使用不当息息相关。就目前来看，金刚石锯片的生产企业和石材加工企业，都存在许多问题，双方责任大致各占一半。（二）金刚石锯片生产厂家有效提高金刚石锯片切割性能的途径1．针对石材特性具体调整金刚石刀头配方锯片配方中主要原料是金刚石和金属粉末。金刚石作为超硬磨粒，其作用是高速刻入被切石材。响锯片性能的因素主要有强度等级、粒度、浓度。不言而喻，强度等级高，金刚石耐磨，锯片使用寿命长，强度的选择主要受价格限制，从挖掘潜力方面出发，主要考虑粒度和浓度的设计；金属粉末的主要作用是分散和把持金刚石，设计的重点在于组元金属种类及配比，金属组元是以纯粉还是合金方式加入以及粉末特性（颗粒形状、粗细）。2．针对生产工艺流程进行细节上的创新和变革制造工艺主要因素及对锯片的影响。烧结温度与压力直接影响刀头密度和强度，从而影响胎体对刀头的把持力，温度太低或压力太小，刀头密度和强度都低，温度太高，低熔点组元烧损严重，同样造成刀头密度和强度低，压力太大，烧结模具寿命短；焊接的关键是焊片选用和焊接温度控制。焊片的主要参数是含银量和尺寸规格。含银量的选用受价格限制，而厚度以0.2+0.3mm为宜，已无多少潜力可挖。焊接温度和受热范围是焊接时控制的主要因素，焊接温度以焊片刚好熔化为宜，刀头及基体的受热范围尽量小，严禁超过基体水槽根部；锯片校正是指调整基体的平面度、端面跳动、内部张应力及其分布，前两者虽有国标规定，但往往水平超过国标，而内部张应力调整是有一定难度的，需要掌握一定的技巧。（三）石材加工企业充分发挥金刚石锯片切割性能的途径金刚石锯片的切割性能，还与石材加工企业的操作水平和管理水平直接相关，目前石材厂的管理现状仍显粗放，重视正确使用，往往能使金刚石锯片的应用效果发挥到极致。因此，石材加工商们，应根据石材的品种和特性，选择匹配的切机（包括功率等）和金刚石锯片。1.锯切机的选择锯片直径较大（Φ800mm——Φ3000mm）时，锯机类型分为四柱龙门型和悬臂型。锯片直径较小时（Φ250mm——Φ800mm）时，锯机类型分为桥切机和普通锯机。龙门型和悬臂型：概括地说，悬臂型锯机的结构特点是：主轴悬臂，靠荒料台车移动实现纵向走刀，锯片只能垂向进刀和横向移位，台车两条轨道的长度一般都在6米左右，在全长范围内都要求较高的水平度和平行度以保证台车均匀稳定的运动。平整度的调整需要较长的平尺和水平，一般都在800mm以内，这个条件不是一般厂家都具备的，即使新安装时调整正确了，在使用过程中也因基础变形或不均匀磨损而影响其平整度；龙门型锯机的结构特点是：主轴双向支撑，荒料台车不动，锯片纵向走刀垂向进刀和横向移位，荒料加台车的重量往往有十几吨，远重于锯片及其支撑系统，所以龙门型比悬臂型锯机系统稳定性和精度好得多，对锯片锋利度与寿命以及板材质量也好得多。桥切型和普通手摇型：桥切系统类似于龙门型，自动移送锯片，板材不动。普通手摇型类似于悬臂型，锯片不移动，人工手摇移送要切边的板材。人工手摇进刀使锯片受力不稳定而且锯片侧向受不规则力而偏摆。所以桥切型、龙门型比普通手摇型、悬臂型锯机系统稳定性和精度好得多，对锯片锋利度与寿命以及板材质量也好得多2.锯切参数的影响锯切主要参数：圆周线速度、进刀量、移送速度。圆周线速度：在实际工作中，金刚石圆锯片的线速度受到设备条件、锯片质量和被锯切石材性质的限制。从最佳锯片使用寿命与锯切效率来说，应根据不同石材的性质选择锯片的线速度。锯切花岗石时，锯片线速度可在25-35m/s范围内选定。对于石英含量高而难于锯切的花岗石，锯片线速度取下限值为宜。在生产花岗石面砖时，使用的金刚石圆锯片直径较小，线速度可以达到35-50m/s。进刀量：进刀量是涉及金刚石磨耗、有效锯切、锯片受力情况和被锯切石材性质的重要参数。一般来讲，当金刚石圆锯片的线速度较高时，应选取小的切削深度。从目前技术来说，单片：5-30mm，等径组合0.5-1.2mm，阶梯径组合2-10mm。进刀速度：进刀速度即被锯切石材的进给速度。它的大小影响锯切率、锯片受力以及锯切区的散热情况。它的取值应根据被锯切石材的性质来选定。一般来讲，锯切较软的石材，如大理石，可适当提高进刀速度，若进刀速度过低，更有利于提高锯切率。锯切细粒结构的、比较均质的花岗石，可适当提高进刀速度，若进刀速度过低，金刚石刃容易被磨平。但锯切粗粒结构而软硬不均的花岗石时，应降低进刀速度，否则会引起锯片振动导致金刚石碎裂而降低锯切率。锯切花岗石的进刀速度悬臂式一般在3-6m/min，龙门式6-13m/min或9-12m/min范围内选定。