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和石材性質有密切關系, 但后者是不可控因素。鋸切參數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理, 對于金剛石鋸片的設計與選用都具有實際意義。

金剛石的磨損機理

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, 并隨著鋸片的旋轉與進給而不斷地對石材進行高速刮削才能有效地進行鋸切。若鋸切參數選擇不當, 切削力不足以使金剛石刻入石材, 而隨鋸片高速旋轉與石材相對摩擦, 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系。為了達到足夠的刻入深度, 在實踐中通常是在一定的鋸片轉速下加大進給速度。但是若切削力過大,超過了金剛石所能承受的應力, 則可能使金剛石產生裂紋甚至破碎而從胎體上脫落, 導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的周速與進給速度, 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之外, 還有被鋸切石材的性質、金剛石的性能( 主要是抗壓強度和熱穩(wěn)定性) 以及刀頭的技術參數, 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, 比如關于鋸切速度。在鋸切混凝土時, 金剛石鋸片的周速可達到45m/ s, 而鋸切石材時, 鋸片的周速遠未達到此值, 一般周速在30m/ s 左右。因此,有必要研究刀頭的新型結構設計以改善其冷卻條件。另一方面提高人造金剛石的熱穩(wěn)定性是一個很關鍵的問題。

金剛石鋸片要達到較長的使用壽命和較高的鋸切速度, 從金剛石的磨損機理來說, 磨出平面的磨損方式與出現裂紋甚至破裂的磨損方式之間應達到最佳平衡; 從胎體的磨損機理來說, 材料的選擇以及材料之間應達到最佳配比。