宝石加工用金刚石压牙锯片研制分析
| 1 引言 目前，国内、国际优质石材及玉石的市场发展活跃，经济发展前景很广阔，因而刺激和带动了相关加工工业的飞速发展。就加工难度而言，玉石的加工难度最大。一般珍贵石材如绿松石等莫氏硬度为3～4.5,而玉石中软玉的莫氏硬度为4.5～5.5，硬玉如缅甸翡翠等的硬度为6.5～7。通俗地讲，玉料愈珍贵，其加工难度愈大。因为除了硬度高这一原因外，珍贵玉料都有要求切缝细、切面美观、玉料损失削地的苛刻要求。 国际国内玉石、宝石等硬质贵重材料的切割锯片产品制造通常有下述两类技术途径： （1）粉末冶金热压和焊接的工艺方法：即将金刚石颗粒与青铜等金属粉末混合后热压成切割耐磨环（或块），然后将耐磨环焊接于锯片基体上。这种锯片用于切割玉料存在着切割效率低、切缝粗大、玉料磨损严重等致命弱点。 （2）电镀金刚石锯片：即在锯片基体外缘开槽后，均匀洒上金刚石，然后用电镀的方法使基体与金刚石结合。这种方法生产的锯片可以切割所有玉料，工作效率也很高。但存在如下缺点：①电镀时金刚石颗粒会附着在锯片基体的非边缘处，使锯片厚度增加，切缝加宽，从而加大了玉料损耗；②由于电镀槽的限制，无法制造大尺寸的锯片；③电镀工艺存在严重的环境污染问题。 本文简单介绍我公司自行研制的加工玉石、宝石用金刚石压牙锯片的技术路线。 2 项目的技术路线 本项目采用自行研制的粘结剂将选好的人造金刚石颗粒粘结成团片状，置入经精确设计计算的锯片基体边缘铣槽中，采用科学合理的压延工艺使锯片边缘金属有适当程度的塑性变形，从而对金刚石单晶起到很好的固定作用。这种不采用电镀固定的方法，可以做大直径片又避免了电镀对环境的污染。 3 研制简介 3．1 磨料选择 本项目研制的压牙锯片是用人造金刚石作为切割锐体的，需根据加工技术要求选择金刚石磨料的粒度和浓度。由于切割硬玉的锯片尺寸不同，对金刚石的粒度、浓度便有不同的要求。我公司生产的锯片直径从Φ200～Φ1250，共有13个分档。我们对每个尺寸都预选出3个粒度号和2种浓度进行对比试验筛选，从而确定了13种不同尺寸的产品和金刚石粒度。 3．2 基体选择与加工 锯片基体既要求有一定的强度，又要求有相应的韧性和塑性。在钢种选择后依据锯片尺寸进行力学计算，确定厚度以满足应用上要求的强度。强度要求的另一个作用是保证切割效率，而塑性和韧性则要提供锯片在进行压牙压延时足够的金属变形度，以牢固支持金刚石颗粒团片而保证切削。 经详细计算和试验，选定用日本进口的优质冷轧薄钢板作为基体材料。其化学成份为：C＜0.08%，Mn=0.30%～0.45%，Al=0.02%～0.07%,力学性能为“бb=260～350N/mm2、бS＜240mm2、δ10≥39％”，有了这些性能保证，基体在进行车削、宪削、压延时均能符合技术要求。 3．3 粘结剂试制 经过10～15个品类的试验对比，确定了YJ204专用粘结剂。该粘结剂能使金刚石颗粒柔性粘连，既保证粘结强度，又能耐受压延工艺的金属挤压力。从显微镜下观察，粘结的人造金刚石团粒之间有一层半固化的油脂粘结膜。在未经受压延应力时，粘结膜厚度较大；经受压延挤压后粘结膜面积扩大，厚度变小，但始终保持很好的团粒结合。 3．4 压延工艺 为了便于压延操作，我们自行设计出适合各种产品尺寸的相应模具，模具的形状与锯片轴孔、边槽均有很好的配合。有了模具的保证，可使基体金属的压延变形基本集中在牙槽部分。变形的牙槽与内包的人造金刚石团片紧密结合在一起呈凸球波动连接状，这样的牙型最有利于硬玉的锯切。 针对压延工艺参数的选择，我们在力学计算的基础上进行了上百次的压延试验，对各种压力强度下的变形量进行了精确的测定和记录。目前在生产工艺上选用的压延力学参数与锯片的直径有很好的对应性。 |
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