金剛石鋸片在鋸切石材的過程中, 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程中刀頭上金剛石與胎體的磨損機(jī)理, 對于金剛石鋸片的設(shè)計與選用都具有實際意義。

金剛石的磨損機(jī)理

金剛石鋸片鋸切石材的過程即鋸片與石材之間的相對運動。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)與石材相對摩擦, 往往使金剛石磨鈍而弱化刮削石材的作用。此時, 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。但是若切削力過大,超過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摩擦, 此時鋸片也會失去鋸切能力。

從另一方面說, 為了獲得較好的鋸切效率, 金剛石刻入石材的深度不能過小, 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, 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)定性是一個很關(guān)鍵的問題。

金剛石鋸片要達(dá)到較長的使用壽命和較高的鋸切速度, 從金剛石的磨損機(jī)理來說, 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)理來說, 材料的選擇以及材料之間應(yīng)達(dá)到最佳配比。