花岗岩干切片锋利型配方研究（下）①

杨志威

（北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司，北京昌平102200）

花岗岩干切片锋利型配方研究（下）①

杨志威

（北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司，北京昌平102200）

文章主要研究用于花岗岩板材干切加工的金刚石圆锯片（外径105～125mm）刀头配方，通过选用铁钴基预合金粉末及35／40粒度金刚石获得了一种比市场畅销的国内产花岗岩高档片和韩国产花岗岩高档片更经济、更锋利的配方，并指出结合剂较易及适度的磨损有利于锯片出刃，切速提高。

金刚石工具；干切花岗岩；锋利；铁钴基预合金粉末；易磨损

3 结果及讨论

3.1 安全强度测试

将表1中的T片任取2片做扳齿强度测试，强度值见表2。由表2可见，T片的扳齿强度都大于6.56N·m，完全满足EN 13236标准。

表2 T片扳齿强度测试Table 2 Segment strength test on blade T

3.2 切割性能测试对比及电镜显微分析

3.2.1 本公司锯片配方对比

将表1的四种锯片各取一片做切割测试，切速对比见图3，寿命对比见图4，切割后金刚石相对于胎体的出露见图5，切割后T片和H3片胎体对金刚石的把持见图6。

由图6可见，切割100刀后从T片的结合剂B和H3的结合剂C对金刚石的包裹状态来看，两种结合剂对金刚石的把持都较好，金刚石都不易脱落。

由图3可见，50刀后H2、H3及T片切速都较平稳，仅有H1片切速越来越慢，直至用时过长，无法继续切割。由图4的刀头高度磨损也可看出H1片随着切割刀数的增多，刀头高度磨损量越来越小，切割51到75刀后，刀头高度仅降低0.05mm，表明随着切割刀数的增多，结合剂的磨损越来越慢，而切速逐渐变慢，表明金刚石的出刃高度越来越低，所以H1片在切割过程中结合剂的磨损速度要慢于金刚石的磨损速度，当金刚石的出露高度小到一定值时（见图5c），切速已经很慢，切割300mm长的花岗岩板用时已达45秒以上，效率已经太低，需二次开刃。

图3 本公司生产的四种花岗岩锯片的切速对比图Fig.3 Cutting rate comparison of four kinds of granite saw blades that produced by us

图4 本公司生产的四种花岗岩锯片切割刀头磨损高度对比图Fig.4 Wear height comparison of segment of four kinds of granite saw blades that produced by us

H2片与H1片相比结合剂由C变为了B，其中50wt%为预合金粉末A。由图3可见，H2片前25刀切速较快，切割用时20秒以内，随后切速变慢，直至切割用时稳定在28秒左右。再看图4，H2片前25刀刀头磨损量较大，达到0.18mm，随后的26～50刀磨损略微变慢，51～75及76～100刀刀头磨损量基本稳定在0.13mm右。前25刀磨损量大的原因主要是由于锯片刚开刃完毕，金刚石出露较高，切速较快，金刚石的快速磨损造成了刀头高度的快速降低。25刀后切速逐渐变慢，表明金刚石的出刃高度在逐步降低，说明此时金刚石磨损速度要快于结合剂的磨损速度，约50刀后切速稳定在了28秒左右，此时金刚石与结合剂的磨损速度达到了平衡。由此可见，结合剂B相对于C更易磨损，切速也更快。可以理解为结合剂B中约一半均采用了预合金粉末A，A为铁钴基，而铁、钴化学性质十分相近，通过合金化又大大削弱了铁粉的弱点，因此A粉可以被认为是一种性能略微弱化了的钴粉，如此与结合剂C相比，“钴量”几乎增长了3倍。有研究［5］表明钴结合剂好的原因主要是其耐磨性随钴含量的提高而降低，这种趋势带有普遍性。之所以B结合剂较C结合剂更锋利，主要是由于其有效“钴量”较C多，从而其耐磨性较C低，更易磨损，更易出刃造成的，由图5（d）和（c）对比也可看出，切割100刀后H2片金刚石相对于结合剂的出露高度，明显高于采用结合剂C的H1片。

图5 切割100刀后金刚石相对于胎体的出露图（a）T片（b）H3片（c）H1片（d）H2片Fig.5 Diamond exposure relative to matrix after 100times of cutting（a）blade T；（b）blade H3；（c）blade H1；（d）blade H2

图6 切割100刀后T片和H3片胎体对金刚石的把持（a）T片；（b）H3片Fig.6 The holding force of the matrix to diamond in blade T and blade H3after 100times of cutting（a）blade T；（b）blade H3

H3片与H1片主要的不同为一部分金刚石粒度由40／50变为35／40。由图3可见其与H2类似，开始时速度较快，随后切速变慢，50刀后切割用时基本稳定在26秒左右。由图4同样可看出开始时刀头磨损较快，这是由开刃因素造成的，随后磨损变慢，直至约50刀后磨损量稳定，切速也保持了稳定。由图3可见，H3与H1相比切速明显变快，主要是因为采用了粒度更大的35／40金刚石，由于金刚石外径变大，当结合剂对金刚石把持较好时，对于相同的结合剂磨损量，40／50金刚石刚刚脱落时，35／40的金刚石还不会脱落，这样为下一层的金刚石出露争取了更多的时间，也就是说35／40金刚石较40／50更不易磨损；反过来即同一层金刚石35／40较40／50可以磨损更多的结合剂，金刚石的出刃也就可以更高，切速也就可以更快。切速加快的同时，摩擦力也加大，更进一步加剧了结合剂的磨损，从而实现了结合剂的更快速磨损，也就获得了更高的出刃，更快的切速。由图5（b）和（c）对比可见，切割100刀后采用部分35／40粒度金刚石的H3片金刚石出露高度明显高于全部采用40／50粒度金刚石的H1片。

T片就是将H2和H3相对于H1的优点集中起来，由图3及图4可见切速又有了较大的提高，前50刀切速略微较快，在15秒左右，磨损也略微较快，每25刀0.25mm左右；后50刀切速略微变慢，稳定在了18秒左右，磨损量也基本稳定在了每25刀0.22mm左右。由图4可见，T片结合剂的磨损速度明显快于H2和H3，同时由图5可见，切割100刀后T片的金刚石出露高度均明显高于H2和H3片，这是B结合剂（采用铁钴基预合金粉，拥有更多的“钴量”）及粗粒度金刚石共同作用的结果，也是其切速变快的根本原因。其实，在开刃较充分的情况下，刚开始切割的速度是最快也是最理想的切割速度，因为此时金刚石出刃最高，如果能一直保持此切速将是最理想的。本研究的T片与此理想的状况还略有差距，切割用时由开始切割的15秒稳定到了18秒，速度与最初时略微变慢，说明T片使用的配方还没有达到最理想的境界，还可进一步研究。

3.2.2 T片与其余公司花岗岩锯片性能对比

以下将对T片、市场畅销的国内某公司产花岗岩高档片N及韩国产花岗岩高档片K作切割性能对比。

表3为三种锯片的一些主要信息。

三种锯片各取一片做切割测试，切速对比见图7，寿命对比见图8，切割后金刚石相对于胎体的出露见图9。

表3 国内外三种锯片基本信息Table 3 Basic information of three kinds of saw blades that made in China and other countries

图7 国内外三种锯片的切速对比图Fig.7 Cutting rate comparison of three kinds of saw blades that made in China and other countries

图8 国内外三种锯片的切割刀头磨损高度对比图Fig.8 Wear height comparison of segment of three kinds of saw blades that made in China and other countries

图9 切割100刀后金刚石相对于胎体的出露图（a）K片 （b）N片Fig.9Diamond exposure relative to matrix after 100times of cutting（a）blade K；（b）blade N

由图7可见，三种锯片开始切割时切速都较快，与开刃有关，随后切速变慢，切割50刀后切速稳定，此时，T片与N片及K片相比，切速是最快的，每25刀的刀头磨损量也为最大（见图8），说明T片结合剂较K片及N片更易磨损，金刚石更易出刃，切割100刀后T片金刚石相对于胎体的出露高度（见图5a）明显高于K片（见图9a）和N片（见图9b）。而通过EDX成分分析，主要对比钴、镍含量，见表3，T片的结合剂成本要比N片及K片低得多，因此T片采用了更经济、优质的配方。经观察，N片及K片均采用了40／50为主的金刚石，如果采用部分35／40金刚石，可使结合剂更易磨损，金刚石出露更高，获得更快的持续切速。

由上可见，花岗岩手持锯片要想获得持续快速的切割性能，结合剂的较易及适度磨损及较粗的金刚石粒度是非常必要的。

4 结论

（1）通过选用铁钴基预合金粉末及35／40粒度金刚石获得了一种比市场畅销的国内某厂花岗岩高档片及韩国产花岗岩高档片更经济、持续切速更快的配方，真正实现了经济高效，有利于市场推广。

（2）花岗岩锯片刚开始使用时的切速只能代表与开刃有关的切速，只有切割一定刀数，结合剂与金刚石的磨损速度达到平衡时，才能代表锯片的真实切速。

（3）结合剂较易及适度的磨损，有利于锯片的出刃及切速的提高。

（4）铁钴基预合金粉末可以被认为是一种性能略微弱化了的“钴粉”，成本远低于纯钴粉，在结合剂中可以加入较大的量使结合剂更易磨损，以获得更高的切速。

（5）手持式切割花岗岩锯片，加入35／40较粗颗粒的金刚石，可使结合剂更易磨损，提高锯片锋利度。

参考文献：

［1］ 花岗岩.百度百科.http：／／baike.baidu.com／view／57659.htm？fr＝ala0＿1＿1.

［2］ 冯祖宾，夏举学，王小军.铁基结合剂金刚石锯片的研制［J］.金刚石与磨料磨具工程，1997，（98）：9-12.

［3］ 陈芄，吕海波，王四清.石材切割锯片结合剂中铁含量对金刚石把持力的影响［J］.金刚石与磨料磨具工程，1997，（98）：13-16.

［4］ 肖俊玲，胡国程，丘定辉.金刚石工具铁基结合剂的应用及展望［J］.湖南有色金属，2002，（18）：29-31.

［5］ 孙毓超，宋月清.对结合剂中钴的再认识［J］.人工晶体学报，2002，（31）：608-615.

Study on the formular of sharp diamond saws segments for dry cutting granite

YANG Zhi-wei
（Beijing Gong Yan Diamond Products Compang，Beijing102200，China）

The paper mainly studied the diamond saws（Φ105～125mm）segments formulating for dry cutting granite.Through using Fe and Co based prealloy powder bond and 35／40grain size diamond，a more economical and sharper formulating was got than one made in inland and another made in Korea ready market granite top saw，and it was pointed out that the easier and moderate wear-down of the bond was to the benefit of high protrusion of diamond grains and faster cutting.

dry cutting granite；sharp；Fe and Co based prealloy powder；35／40grain；easier wear-down

TQ164

A

1673－1433（2013）02－0006－06

2013－02－20

杨志威（19－），男，北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司工程师。