金剛石鋸片

 金剛石鋸片是我們在工業(yè)活動中經(jīng)常使用的加工設備，為了讓大家更加了解金剛石鋸片的加工工作，接下來我們將從金剛石鋸片對難加工有色金屬材料的加工、金剛石鋸片對難加工非金屬材料的加工以及金剛石鋸片的超精密加工進行介紹。

     （1）難加工有色金屬材料的加工。加工銅、鋅、鋁等有色金屬及其合金時，材料易粘附刀具，加工困難。利用金剛石摩擦系數(shù)低、與有色金屬親和力小的特點，金剛石刀具可有效防止金屬與刀具發(fā)生粘結。此外，由于金剛石彈性模量大，切削時刃部變形小，對所切削的有色金屬擠壓變形小，可使切削過程在小變形下完成，從而可以提高加工表面質量。金剛石鋸片對刀具質量的選擇，若是超微粒合金其整體抗磨，但抗彎性差。

    （2）難加工非金屬材料的加工。加工含有大量高硬度質點的難加工非金屬材料，如玻璃纖維增強塑料、填硅材料、硬質碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料時，材料的硬質點使刀具磨損嚴重，用硬質合金刀具難以加工，而金剛石刀具硬度高、耐磨性好，因此加工。

    （3）超精密加工。隨著現(xiàn)代集成技術的問世，機加工向方向發(fā)展，對刀具性能提出了相當高的要求。由于金剛石摩擦系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)低、導熱率高，能切下極薄的切屑，切屑容易流出，與其它物質的親和力小，不易產(chǎn)生積屑瘤，發(fā)熱量小，導熱率高，可以避免熱量對刀刃和工件的影響，因此刀刃不易鈍化，切削變形小，可以獲得較高質量的表面。1、燒結體應具有優(yōu)良的沖擊性能和適當?shù)挠捕?，以保證對所包裹的金剛石形成良好的機械嚙合和對巖石適度的抗磨損能力。

金剛石刀具的制造方法

　　目前金剛石的主要加工方法有以下四種：薄膜涂層刀具、厚膜金剛石焊接刀具、金剛石燒結體刀具和單晶金剛石刀具。

　　2.1 薄膜涂層刀具

　　薄膜涂層刀具是在剛性及高溫特性好的集體材料上通過化學氣相沉積法（CVD）沉積金剛石薄膜制成的刀具。

　　由于Si3N4系陶瓷、WC-Co系硬質合金以及金屬W的熱膨脹系與金剛石接近，制膜時產(chǎn)生的熱應力小，因此可作為刀體的基體材料。WC-Co系硬質合金中，粘結相Co的存在易使金剛石薄膜與基體之間形成石墨而降低附著強度，在沉積前需進行預處理以消除Co的影響（一般通過酸腐蝕去Co）。有些特殊用途的材料要求的厚度也是特定的，應該按設備要求使用，如開槽鋸片、劃線鋸片等。

　　化學氣相沉積法是采用一定的方法把含有C源的氣體，在極低的氣體壓強下，使碳原子在一定區(qū)域沉積下來，碳原子在凝聚、沉積過程中形成金剛石相。目前用于沉積金剛石的CVD法主要包括：微波、熱燈絲、直流電弧噴射法等。

　　金剛石薄膜的優(yōu)點是可應用于各種幾何形狀復雜的刀具，如帶有切屑的刀片、端銑刀、鉸刀及鉆頭；9、如果切割時是傾斜切割，切深不宜過大，切割過程中一定要注意安全，盡量不要讓自己的身體和鋸片在一個平面上，切割過程中聽到有異常聲音應立即停止切割并檢查鋸片是否破損，或者檢查鋸片固定螺絲是否松動?？梢杂脕砬邢髟S多非金屬材料，切削時切削力小、變形小、工作平穩(wěn)、磨損慢、工件不易變形，適用于工件材質好、公差小的精加工。主要缺點是金剛石薄膜與基體的粘接力較差，金剛石薄膜刀具不具有重磨性。

金剛石與一般的金屬及其合金之間具有很高的界面能，致使金剛石不能被一般的低熔點合金所浸潤，可焊性極差。目前主要通過在銅銀合金焊料中添加強碳化物形成元素或通過對金剛石表面進行金屬化處理來提高金剛石與金屬之間的可焊性。

　　①活性釬料法

　　焊料一般用含Ti的銅銀合金，不加助熔劑在惰性氣體或真空中焊接。常用的釬料成分Ag=68.8wt%，Cu=26.7wt%，Ti=4.5wt%，常用的制備方法是電弧熔煉法和粉末冶金法。Ti作為活性元素在焊接過程中與C反映生成TiC，可提高金剛石與焊料的潤濕性和粘結強度。加熱溫度一般為850℃，保溫10分鐘，緩冷以減小內(nèi)應力。研究表明，粉末冶金方式可以使胎體材料獲得與一般合金相似的組織，實現(xiàn)合金化。

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　　金剛石表面的金屬化是通過表面處理技術在金剛石表面鍍覆金屬，使其表面具有金屬或類金屬的性能。一般是在金剛石的表面鍍Ti，Ti與C反應生成TiC，TiC與Ag-Cu合金釬料有較好的潤濕性和結合強度。目前常用的鍍鈦方法

有：真空物理氣相沉積（PVD，主要包括真空蒸發(fā)鍍、真空濺射鍍、真空離子鍍等），化學氣相鍍和粉末覆蓋燒結。PVD法單次鍍覆量低，鍍覆過程中金剛石的溫度低于500℃，鍍層與金剛石之間是物理附著、無化學冶金。CVD法Ti與金剛石發(fā)生化學反應形成強力冶金結合，反應溫度高，損害金剛石。其次金剛石鋸片產(chǎn)品焊接的焊絲熔點一定要低，給予回火消除應力，等級產(chǎn)品選擇合金晶體夠粗且溫度要高，在考慮焊接強度以及技術問題，再選擇超微晶體合金，但是要注意溫度回火，繁殖會發(fā)生爆裂、掉齒問題，進而直接影響焊接的牢固性能。

　單層釬焊金剛石砂輪目前存在問題主要表現(xiàn)為：

　　一是選用哪種釬料和纖焊加工工藝才可以使金鋼石融合頁面上造成具備較高融合抗壓強度的有機化學冶金工業(yè)融合;二是融合劑層適合的薄厚與勻稱性的操縱;三是耐磨材料有效井然有序的排列。

　　單面纖焊金剛石砂輪在與電鍍工藝沙輪片同樣的生產(chǎn)加工標準下，單面高溫纖焊超硬耐磨材料沙輪片的切削力、輸出功率耗損、切削溫度更低，代表可超過更高的工作中速率，這在300～500m/s左右的快速切削中擁有獨特的實際意義。單面高溫釬焊無鍍膜金剛石砂輪加Cr銀基釬料單層釬焊砂輪利用高頻感應釬焊方法，為了充分發(fā)揮金剛石的作用，要設法增大結合劑對金剛石的把持力，提高砂輪的結合強度。單層高溫釬焊超硬磨料砂輪能克服電鍍砂輪的缺點，可以實現(xiàn)金剛石、結合劑、金屬基體三者之間的化學冶金結合，具有較高的結合強度，僅需將結合層厚度維持在磨粒高度的20%～30%就能在大負荷高速磨削中牢固地把持住磨粒，使釬焊砂輪的磨粒高度可達70%～80%，因而增大了容屑空間，砂輪不易堵塞，磨料的利用更加充分。用添加有Cr的Ag-Cu合金作為釬料，在780℃的空氣中釬焊35s，自然冷卻，可實現(xiàn)金剛石與鋼基體間的牢固連接。經(jīng)X射線能譜及X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，Cr與金剛石之間形成Cr3C2，與鋼基體之間形成(FexCry)C，經(jīng)與不加Cr釬料的對比實驗證明，這是實現(xiàn)合金層與金剛石及鋼基體間都具有較高結合強度的主要因素，并通過磨削實驗證實了金剛石確有較高的把持強度。裝反：當一片嶄新的金剛石鋸片還沒有正式被利用起來就遇到了這樣的“神操作”，通常是狠痛苦的一件事情，因為設備鋸切方向與鋸片的鋸切方向相反，主要開啟設備鋸切型材，鋸齒就會馬上出現(xiàn)磨損，嚴重時會直接造成鋸片鋸齒發(fā)生脫落現(xiàn)象。