介紹金剛石圓鋸片的部分應(yīng)用（上篇）

一、金剛石圓鋸片類型、應(yīng)用范圍

金剛石圓鋸片有小鋸片、中徑鋸片和大徑鋸片。

1、 小鋸片

習(xí)慣把直徑在Φ230mm（9″）及以下的金剛石圓鋸片叫做小鋸片。從形狀結(jié)構(gòu)來看，小鋸片有連續(xù)型和分齒型兩種磨料層型貌。連續(xù)型中有整邊（平面型，The continuous Rim Blade）、渦輪（分粗齒、細(xì)齒，進(jìn)一步地，還有加強(qiáng)型、波紋基體型。The Turbo Blade）；分齒型結(jié)構(gòu)中有分齒（平面型，進(jìn)一步地，還有加強(qiáng)型。The Segmented Type Blade）、半連續(xù)分齒（根部磨料層相連）、渦輪型分齒。所謂加強(qiáng)型是指有一部分磨料層深入到基體中，這樣的鋸片在切割強(qiáng)研磨性材料時(shí)，由于有這深入到基體中的磨料層作保護(hù)，基體不易被磨薄和產(chǎn)生變形，同時(shí)它還相當(dāng)于加寬了磨料層，起到加強(qiáng)切割、提高壽命的作用；

小鋸片主要是裝在手持式或半自動(dòng)的切割機(jī)上使用，廣泛用于建筑工程、裝修等場(chǎng)合，可以切割石材板材、地板磚、陶瓷、玻璃、混凝土等。整邊鋸片適合于濕切和雕刻，分齒和渦輪鋸片可用于干切。

2、 中、大徑鋸片

一般地，習(xí)慣把￠250～750mm直徑的金剛石圓鋸片稱為中徑鋸片，￠800mm及以上的稱為大鋸片。

中徑金剛石圓鋸片主要用于石材等板材的切邊、切角或開槽，也用于高密度耐火材料、高壓電瓷瓶、混凝土路面、瀝青路面伸縮縫、飛機(jī)跑道防滑槽、墻體材料、水泥樓板、電氣絕緣材料等的切割。中徑鋸片多在小型橋式切割機(jī)（液壓或手動(dòng)）上使用，移動(dòng)式切割（如馬路伸縮縫切割）多用手扶式切割機(jī)。

大鋸片主要用于將已開采好的石料切成板材。￠2000mm以上大鋸片多用于不規(guī)則荒料的整形和板材切割。大鋸片多在雙向切割機(jī)、臺(tái)式切割機(jī)、大型橋式液壓切割機(jī)上使用；也有采用一組相同直徑或兩組不同直徑大鋸片成組切割板材，這樣可明顯提高效率，板材可以加工得更薄、重量更輕、石材利用率更高，當(dāng)然成組使用對(duì)鋸片質(zhì)量、鋸機(jī)功率、剛性、精度、冷卻情況等要求更高。

二、正確選用金剛石圓鋸片

1、鋸片結(jié)構(gòu)尺寸選用

對(duì)直徑￠105～2200mm圓鋸片基體和產(chǎn)品的常規(guī)結(jié)構(gòu)、尺寸應(yīng)該熟悉，應(yīng)能根據(jù)客戶的加工條件推薦合理結(jié)構(gòu)尺寸的鋸片。

2、鋸片基體選用

（1）基體材質(zhì)、性能

金剛石圓鋸片基體必需具有足夠的強(qiáng)度、剛性和硬度，一般焊接鋸片基體硬度要求HRC37～42；表面粗糙度最大值為Ra3.2μm；表面不得有裂紋、毛刺、銹跡；基體必需消除變形力、微裂紋，確保張應(yīng)力平衡、平直度及其它形位要求和表觀、內(nèi)在質(zhì)量要求。

目前，金剛石圓鋸片基體材質(zhì)多選用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼65Mn或50Mn2V,；激光焊鋸片基體宜用調(diào)質(zhì)鋼30CrMo、35CrMo，因其碳含量較低，能與激光焊接過渡層很好地焊合。

（2）基體結(jié)構(gòu)

金剛石圓鋸片基體從周邊結(jié)構(gòu)看，大體可分為連續(xù)型和帶水口型。連續(xù)型基體主要用于制作燒結(jié)鋸片，其邊緣多為減薄的長(zhǎng)城齒；帶水口型基體可用于焊接或整體燒結(jié)（邊緣亦為減薄的長(zhǎng)城齒）。

水口分窄水口（小U形、匙形）、寬水口（大U形）。窄水口基體用于切割弱研磨性或脆性材料（如石灰石、大理石、微晶石、釉面磚）中徑鋸片，寬水口基體用于大鋸片或是切割強(qiáng)研磨性材料（如砂巖、耐火材料、混凝土、瀝青路面等）的中徑鋸片，這會(huì)有利于大量冷卻液流入切口以便沖屑和冷卻。使用窄水口基體，可以使刀頭相互靠得近，同時(shí)也不象做較大規(guī)格整邊鋸片那樣易產(chǎn)生變形，鋸切時(shí)連續(xù)性好，不易形成沖擊，切口整齊，不易產(chǎn)生崩邊，鋸片使用壽命長(zhǎng)，但水口底部應(yīng)力更集中，尤其是小U形的，易從此處裂開。

應(yīng)該指出，基體帶水口相當(dāng)于讓基體外緣部位延長(zhǎng)，增加了一定的應(yīng)力，這可以補(bǔ)償焊接和使用時(shí)因熱或離心力的作用造成的外緣增長(zhǎng)，從而有利于制造時(shí)不變形（整體燒結(jié)、焊接時(shí)抵償熱應(yīng)力或胎體的收縮應(yīng)力）和使用時(shí)的排屑、冷卻（水冷和風(fēng)冷）、減少搖擺和走“S”形切削徑；但是，開水口易造成基體使用時(shí)開裂和磨損加快,這主要是由于切割時(shí)的作用力反復(fù)集中作用于水口底部（不斷拉伸、壓縮），易產(chǎn)生疲勞裂紋。一般地，加大水口底圓弧半徑有利于分散應(yīng)力。因此，一旦發(fā)現(xiàn)有裂紋存在，可在裂紋根部打一圓孔，這樣能阻止裂紋進(jìn)一步蔓延；為減少切割強(qiáng)研磨性材料時(shí)鋸片基體水口環(huán)形帶的磨損，可采用帶護(hù)齒結(jié)構(gòu)的鋸片。

采用消音基體可降低鋸片切割時(shí)產(chǎn)生的尖銳高音頻噪聲。消音基體多為復(fù)合型材料構(gòu)成，如：基體中間加一層吸音系數(shù)大的材料（銅箔、橡膠、彈性高分子材料）；采用厚薄鋼板復(fù)合；將基體匙形水口用吸音較好的銅片填緊；用激光順著基體水口底部和中心孔沿徑向有規(guī)則地切出“S”型、 “C”型細(xì)縫，在激光切縫的基礎(chǔ)上再向縫中灌注一些特殊的樹脂材料效果會(huì)更好。

3、金剛石選用

金剛石選用需結(jié)合基體、結(jié)合劑胎體性質(zhì)、制造工藝以及加工材質(zhì)性質(zhì)、切機(jī)參數(shù)、切割方式、切割參數(shù)等。

切割時(shí)，鋸片刀頭表面凸出的金剛石要經(jīng)受被切材料和切屑的摩擦作用以及切入過程中的沖擊作用，因而金剛石在切割、刻蝕其它材料的同時(shí)，自身也要被摩擦磨損和沖擊磨損。金剛石摩擦磨損的表征是被磨出非晶體學(xué)平面或弧形面，棱角被磨掉，沖擊磨損的特征是金剛石出現(xiàn)破損，形成粗糙面。一般地，被切材質(zhì)越硬、摩擦性越強(qiáng)、切割速度越快、進(jìn)給越快，則金剛石受到的沖擊越大，主要以沖擊磨損或脫落形式消耗金剛石，反之，金剛石則主要以機(jī)械摩擦磨損形式被消耗。

金剛石圓鋸片切割加工屬粗加工作業(yè)，主要要求效率高以及有一定的使用壽命，金剛石的消耗應(yīng)是充分發(fā)揮作用的同時(shí)合理地磨損、破碎和脫落。金剛石過早消耗或是過于耐磨都不利于切割加工，前者是金剛石未能正常發(fā)揮作用，說明胎體不耐磨或是對(duì)金剛石把持力弱、切速或進(jìn)給太快、被加工材質(zhì)摩擦性太強(qiáng)，而大塊崩碎則說明金剛石品質(zhì)差、濃度低。過早消耗表現(xiàn)的都是切割效率低、壽命低，因此需調(diào)整金剛石、結(jié)合劑和用高切速、大切深、小進(jìn)給來減少金剛石的破碎、脫落和結(jié)合劑的磨損，相應(yīng)地提高磨削效率和使用壽命；金剛石過于耐磨，表現(xiàn)為只是被磨平或磨成光整的圓弧面，不易產(chǎn)生微破碎，說明結(jié)合劑胎體過于耐磨或?qū)饎偸殉痔珡?qiáng)、鋸片切深大、進(jìn)給小、被加工材質(zhì)硬而細(xì)密、金剛石品質(zhì)過于好、濃度過高、金剛石顆粒切入巖石深度小、金剛石顆粒受沖擊和切削力小，使得鋸片宏觀表現(xiàn)為切割效率低、壽命長(zhǎng)。因此需通過調(diào)整金剛石、結(jié)合劑和采用低切速、小切深、大進(jìn)給來促使金剛石產(chǎn)生微破碎和加快胎體磨損，從而提高切割效率。

一般地，高品質(zhì)金剛石的抗壓、抗沖擊強(qiáng)度高，切割時(shí)能長(zhǎng)時(shí)間保持完整性，磨損慢，不易產(chǎn)生微破碎，只有在遇到摩擦性特別強(qiáng)的材料（如粗粒石英且含量高、組織疏松）時(shí)才發(fā)生微破碎；但另一方面，金剛石品質(zhì)好，晶型越趨向等積型，表面光滑，故結(jié)合劑胎體對(duì)其愈難把持，這樣就容易直接脫落。因此對(duì)高品級(jí)金剛石，應(yīng)采取措施使得表面變粗糙，或最好采用表面鍍覆金剛石；粒度要粗、濃度應(yīng)低，所用結(jié)合劑應(yīng)具有相適應(yīng)的耐磨性和對(duì)金剛石及其鍍覆層有較強(qiáng)的粘結(jié)力，被切對(duì)象研磨性較強(qiáng)時(shí)更適合；對(duì)較低品級(jí)金剛石，因抗壓、抗沖擊性較差，在切割一般材料時(shí)就有可能發(fā)生明顯的磨損和破碎，而切割難加工材料（如硬而細(xì)密花崗石）時(shí)會(huì)很快產(chǎn)生大塊崩碎和失去切割能力。因此，對(duì)較低品級(jí)金剛石，粒度宜細(xì)、濃度宜高，而結(jié)合劑胎體應(yīng)軟、不能太耐磨，燒結(jié)溫度應(yīng)低以減少對(duì)金剛石的影響，被加工材質(zhì)應(yīng)為易切割材料，這樣也能較充分地發(fā)揮這些金剛石的作用。

還有一點(diǎn)要特別注意，對(duì)使用高溫耐磨結(jié)合劑、高品級(jí)金剛石和切割難加工材料的場(chǎng)合，如果摻加一些低品級(jí)金剛石或是高品級(jí)金剛石品質(zhì)分散性大，都會(huì)造成鋸切工具的效率、壽命明顯下降。

鋸片用金剛石粒度多為30/35～60/70。切割砂巖、水泥路面、瀝青路面、耐火材料等較強(qiáng)研磨性材料時(shí)，粒度宜粗；切割一些高硬細(xì)密花崗石和脆的玻璃等材料時(shí)，金剛石粒度宜細(xì)。

鋸片用金剛石濃度一般為25～50%，小鋸片多用15～30% 。

表2-1是花崗石中徑鋸片用金剛石、結(jié)合劑胎體性能與石材性質(zhì)、鋸切參數(shù)的關(guān)系。

表2-1花崗石中徑鋸片參數(shù)、鋸切參數(shù)、巖石性能的適應(yīng)關(guān)系

4、結(jié)合劑選用

一般地，切割硬度低或弱研磨性、無(wú)研磨性材料如玻璃、釉面瓷磚、軟大理石等，要求結(jié)合劑胎體應(yīng)軟、不耐磨和有一定的脆性、宜用青銅基、銅基、鈷青銅基或鐵青銅基結(jié)合劑；金剛石要求棱角鋒利、表面粗糙；鋸切速度、切深、進(jìn)給都可以大些，但要注意被切材料的脆性是否能承受，以防崩邊、崩角。

切割一般研磨性或中等硬度、中等研磨性材料如普通大理石、石灰石、青石、軟花崗石（玄武巖等）和切割硬而細(xì)密的花崗石時(shí)，結(jié)合劑胎體的耐磨性應(yīng)低、對(duì)金剛石的把持力要強(qiáng)；金剛石表面也應(yīng)粗糙、宜表面鍍覆；切割參數(shù)的選擇還要看被切割材料的硬度：硬度高易形成沖擊性切割，故切速、切深都不宜大，但宜快進(jìn)給。而硬度不太高時(shí)，切速、切深宜大些。

對(duì)強(qiáng)研磨性材料如粗石英花崗石、砂巖、混凝土、耐火磚等的切割，要求鋸片用結(jié)合劑的胎體耐磨，對(duì)金剛石的把持性要高，宜用鐵基、WC基配方；金剛石要用高品質(zhì)、耐熱性好、鍍覆的；切割高硬度的強(qiáng)研磨性材料時(shí)易形成沖擊，故切速、切深不宜過大，可以快進(jìn)給；而切割低硬度的強(qiáng)研磨性材料正相反，應(yīng)采用高切速、大切深和慢進(jìn)給，這樣可有效保持切割效率，同時(shí)能減少結(jié)合劑胎體的磨損及金剛石的磨損和脫落。

對(duì)于干切用途的金剛石鋸片，需要考慮結(jié)合劑胎體受熱時(shí)的傳熱性要好、不易軟化以及對(duì)金剛石的牢固把持性，因此用鈷基結(jié)合劑較合適，鎢基也是較合適的一類配方；金剛石的耐熱性要好、宜表面鍍覆；還要特別注意金剛石刀頭結(jié)構(gòu)、基體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以加強(qiáng)排屑和風(fēng)冷卻效果。

5、“對(duì)號(hào)切割”原則

“對(duì)號(hào)切割”是選用金剛石圓鋸片的一般原則，即所選鋸片的各項(xiàng)參數(shù)（主要指金剛石品質(zhì)、粒度、濃度、結(jié)合劑配方、胎體性能、刀頭結(jié)構(gòu)與尺寸、基體結(jié)構(gòu)與尺寸、焊接等）應(yīng)與被切割材料的硬度、研磨性、性能分布性、切機(jī)性能、切割參數(shù)相適應(yīng)，這樣才能發(fā)揮出最佳效果。一旦“對(duì)號(hào)”錯(cuò)誤，就會(huì)出現(xiàn)切不動(dòng)或壽命很低的問題。