石材锯切机理与金刚石工具磨损机理的研究现状
1 引言
硬脆材料是指具有高硬度、高脆性的材料，通常为非导电体或半导体，如各种石材、玻璃、硅晶体、石英晶体、硬质合金、陶瓷等。随着科学技术和现代工业的发展，硬脆材料的应用领域日益扩展，硬脆材料加工技术也不断发展。在各种硬脆材料加工方法中，切割加工占有重要地位。例如，在建筑装饰板材和岩石材质精密零部件的加工中，锯切加工是机械加工的第一道工序，锯切加工成本占整个加工成本的50%以上。目前，石材等硬脆材料的切割加工主要采用各种金刚石切割工具。由于金刚石是自然界已知的最硬物质，其优异性能决定其在石材等硬脆材料切割加工领域具有广阔的发展前景。
应用金刚石工具锯切硬脆材料的加工方式主要有：圆锯片切割、金刚石带锯切割、金刚石框架锯切割、金刚石串珠锯切割等。尽管每种方法各有其不同特点和应用范围，但其切割机理和金刚石磨损机理都大致相同。由于岩石切割是金刚石切割工具最主要的用途，因此，深入研究石材锯切机理和金刚石切割工具的磨损机理对于金刚石切割工具的合理制造与正确使用具有重要意义。长期以来，国内外专家学者对金刚石工具锯切花岗岩的加工机理、金刚石工具的磨损机理以及锯切加工过程中的锯切力作了大量试验和研究，取得了令人瞩目的成果，对岩石锯切加工以及金刚石工具的研究开发起到了积极的理论指导作用。
2 金刚石切割石材锯切机理的研究
金刚石磨料通常通过烧结或电镀的方式制成切割工具。金刚石工具的切割过程类似于磨削加工，但由于受材质影响，岩石、陶瓷等硬脆材料的加工机理与金属加工机理不同，且加工过程更为复杂。由于金刚石切割工具最早应用于石材切割，因此对金刚石切割石材的机理研究较多。国内外学者对金刚石工具锯切花岗岩的加工机理进行了长期研究：从早期应用岩石在压头侵入下的断裂理论、单颗粒金刚石划伤表面形貌观察法逐渐发展到综合应用偏光显微镜和扫描电镜观察岩石加工表面形貌以及裂纹的产生和扩展规律、用声发射信号评价岩石的切削状态等。但由于岩石等硬脆材料的切割状态及切割过程非常复杂，因此对其切割机理的研究至今尚未形成统一的认识。
与磨削加工的研究类似，人们首先研究了切割加工时单颗金刚石颗粒与石材之间的作用机理。早期的试验研究表明：单颗粒金刚石在不同条件下切削花岗岩时，岩石的破坏方式主要以脆性崩碎
图1 单颗粒金刚石切割岩石的P.Bienert模型图2 经M.Meding改进后的单颗粒金刚石切割岩石模型为主；同时，根据不同的矿物成分，岩石中仍有塑性变形产生。P. Bienert在以混凝土加工为
研究对象的博士论文中提出了单颗粒金刚石切割岩石的模型(见图1)。该模型将锯切岩石
的过程概括为：①在金刚石颗粒的前方，由于压应力产生的剪切作用，岩石材料被破碎，
形成主切屑，并被崩出和挤出切削区；②在磨粒下方，由于高压作用以及可能存在的温度影响，岩石材料产生塑性变形而形成二次切屑，在一定的薄层内形成光滑表面；③在磨粒后方，由于突然的弹性应力释放，导致较大切屑的形成，它由松散的块状切屑和二次切屑组成。P. Bienert 模型对金刚石磨粒切削岩石的切屑形成过程作了详细描述，但未能深入研究切屑形成过程中切削区的应力分布及其引起裂纹的产生和扩展规律，也没有反映刀刃前下方压实体的情况。
M.Meding对P. Bienert模型进行了改进(见图2)，认为切削过程存在三个变形区：①第一变形区位于磨粒前方及其附近区域。负前角刀刃产生的压应力使岩石发生剪切破坏，碎裂的岩石颗粒从磨粒前部飞出，岩石向磨粒两边挤压。②第二变形区位于磨粒下方。对于石灰岩和大理石，在与磨粒接触的表面上形成一个塑性变形区，工件表面光滑(主要由压应力引起)，强烈的塑性变形只有几微米厚；花岗岩在接触区高温高压作用下也会产生局部塑性变形。③第三变形区位于磨粒后方。在与磨粒邻近区域形成一些由细小的岩石颗粒组成的尾巴，由试验结果推断，这主要是由于磨粒划过后划痕表面应力由压应力转变为拉应力所致。
国内也有不少学者对花岗岩等石材的锯切机理进行了研究。徐西鹏等通过对花岗岩锯切表面的扫描电镜观察认为：石英岩的断裂形式主要为沿晶断裂和穿晶断裂，其变形方式主要由岩石主要成分———石英的变形方式决定；其它花岗岩的主要构造成分为石英、正长石和斜长石，因此其变形特征由三者共同决定。其中，云母的解离最完整，最易去除，其次是正长石和斜长石，而石英几乎不发生解离断裂，因此最难切割。金刚石切割花岗岩时的挤压作用将引起花岗岩的脆性断裂，这是因为花岗岩石中存在各种缺陷和应力集中，在挤压作用下引起裂纹产生及扩展，导致花岗岩的脆性破坏。
作为一种无损检测方法，声发射测量法已被用于切削加工刀具的
1.基体与切屑间的摩擦
2.基体被切屑和薄片磨蚀
3.第一薄片区
4.石材与磨粒摩擦
5.塑性变形
6.弹性变形
图3 切割石材时刀具与工件之间
的机械作用破损和磨损监控、金属以及岩石断裂过程分析等方面。一些研究认为，声发射均方根值(AErms)与岩石的可加工性有良好的对应关系，岩石硬度与AErms 值成正比。试验表明，AErms值越大，用金刚石圆盘锯锯切岩石的可加工性越差。王成勇采用DIN50103 测量用洛氏硬度金刚石压头在TypFP3 NC 铣床上进行了单颗磨粒磨削试验，分析了声发射信号与磨削深度、岩石种类、矿物成分等因素的关系。研究表明：单颗粒金刚石磨削花岗石时的声发射信号受到花岗岩种类、矿物成分、磨削深度等因素的影响。磨削和锯切可加工性好的花岗岩、石英(或磨削深度较大)时，AErms 平均值较大，处于高峰值范围的信号较多。AErms 值还反映了磨削过程中的断裂方式，对花岗岩而言，AErms 平均值小，处于低峰值范围的信号多，则表示微破碎成分多、破碎能耗高。
虽然人们从不同角度对石材锯切机理进行了大量研究，但由于岩石锯切过程相当复杂，人们对锯切过程物理本质的认识尚需进一步深入。岩石锯切过程犹如一个黑箱，只能通过合适的测量仪器，建立输入与输出参数的对应关系。因此，目前建立的一些锯切模型虽然在一定程度上反映了锯切过程的规律，但还不能完全说明锯切过程的物理本质。
3 金刚石工具磨损机理的
研究
金刚石工具在锯切石材等硬脆
材料时，由于较高压力、剧烈摩擦以及可能出现的高温作
用，金刚石磨料和基体均不可
避免地会产生磨损。金刚石磨粒的磨损、脱落及基体的磨损决定了锯切效果和工具寿命。Balogh指出，影响金刚石锯片寿命和使用效率的主要因素包括切割速度、被切割材料的特性、锯片质量和操作者技术水平等。Liao Y. S.研究了金刚石圆锯片切割花岗岩时金刚石烧结块的磨损特性。研究表明：烧结块的失效形式主要为冲刷腐蚀、气穴腐蚀和磨损。英国学者Luo S. Y.对金刚石圆锯片的磨损进行了卓有成效的研究。他早在1991年就进行了金刚石锯片磨损的实验研究。实验所用锯片直径为205mm，片芯厚度为5mm，金刚石烧结块的尺寸为40×7×10. 5(mm)；锯片外圆速度为30m/s，进给速度为1m/min，切割深度为0.2mm；冷却液为水；工件材料为印度红花岗岩；用SEM 分析了金刚石磨粒的磨损情况，测量了锯片磨损量及作用力。实验结果表明：刀块上的金刚石表面刻蚀凹坑很小时，工作面的磨损主要表现为金刚石颗粒的微观
破损和磨光，此时切割力较小，锯片比较耐磨。相反，当金刚石表面有大量扩展性凹坑时，磨损形式主要为微观破损和颗粒拔出，此时切割力较大且锯片不耐磨。1996 年Luo S. Y.进一步研究了圆锯片切割时金刚石的磨损特性，研究表明：锯片失效主要是由于磨粒破损和拔出造成的，当超过三分之一的磨粒发生破损或拔出时，切割效率明显降低，严重时甚至导致锯片失效。H. K. T?nshoff 和J.Asche 研究了金刚石工具切割石材时的磨损，建立了单颗金刚石切割石材的模型。该模型描述了金刚石圆锯片切割石材时刀具与工件间的机械作用(见图3)，包括工件在切削力作用下产生的弹性和塑性变形、石材与金刚石之间的摩擦、石材与基体间的摩擦、切屑与基体间的摩擦等。研究认为，金刚石的磨损机理可分为四种类型：①粘着磨损：金刚石粘着在石材表面，并被剪切掉一部分；②摩擦磨损：岩石中的极硬颗粒刮擦金刚石表面；③扩散磨损：工件与金刚石之间的化学反应降低了金刚石的强度和硬度；④磨粒破碎：机械过载、热过载或疲劳引起的金刚石破碎。
国内也有不少学者对金刚石锯片的磨损及失效形式进行了研究。北京有色金属研究总院的宋月清等人通过对不同金刚石锯片的切割性能和磨损表面形貌的观察，分析了工具中金刚石颗粒的磨损形态与工具胎体磨损性能的关系以及对工具切割性能的影响，认为工具中磨平或抛光的金刚石对工具的切割性能不利，而新出刃和微破碎金刚石颗粒的增多则有利于提高工具的切割性能。北京市粉末冶金研究所的杨伟光等人对金刚石工具的磨损机理进行了研究。扫描电镜观测结果表明：金刚石工具的磨损包括轻微磨损和严重磨损两种类型。轻微磨损包括金刚石的犁沟磨损、剥层磨损和点蚀磨损等形式；严重磨损包括金刚石碎裂磨损、胎体与金刚石界面挤出、离隙和整体脱离等形式。研究表明，金刚石工具的出刃高度h随轻微磨损而减小，随严重磨损而增大。金刚石的严重磨损虽可提高加工效率，但却影响工具使用寿命。中南工业大学的王殿将研究了切割硬石料时金刚石锯片的磨损机理。研究表明，金刚石锯片有四种磨损机理：冲击剪切、疲劳失效、颗粒拔出和热影响。表面侵蚀是热影响造成的，冲击剪切和疲劳会导致金刚石颗粒的微观破碎，而颗粒拔出会使单个颗粒的切削力增加。华侨大学的徐西鹏等通过对金刚石工具磨损机理的研究，认为金刚石在承受与花岗岩的直接摩擦、磨损的同时，还要受到花岗岩切削碎屑的冲击与磨损，因此金刚石的磨损类型可归纳为磨粒磨损、冲击磨损和流体中固体微粒引起的冲击磨损。金刚石的
实际磨损过程可经历不同路径，既可以是从完整晶型开始，经历微破碎再到宏观破碎，最后发生脱落，也可以是一开始就发生脱落。具体以何种方式磨损则取决于金刚石品质、所承受载荷和结合剂性能等。此外，还有不少学者对金刚石锯片切割石材时的摩擦、磨损特性进行了研究，获得了一些有价值的结论。
4 锯切力的研究
在石材锯切过程中，锯切力是一个非常重要的参数，锯切力的大小不仅决定了加工机床的功率，而且还决定了工具所受的载荷，从而决定了工具的锯切能力。由于金刚石工具所受锯切力是作用于每个金刚石颗粒上的锯切力的总和，因此有必要研究锯切力、切屑与金刚石磨粒几何形状之间的关系，同时研究工艺参数对单个金刚石颗粒及整个工具切削性能的影响。
在对锯切力的早期研究中，T?nshoff通过试验获得了单个金刚石磨粒上的作用力以及磨粒尺寸、进给量和进给压力之间的关系。T?nshoff认为，进给压力与切向力之比为5～15，因此进给压力是主要的锯切力分量；磨粒越大，作用于磨粒上的进给压力越大；随着进给量的增加，进给压力将减小，这是由于切屑断面积的增加导致金刚石磨粒破碎，产生的自锐效应使磨粒更为锋利。
陈先通过研究认为，锯切力包括岩石的破碎阻力、金刚石与岩石之间的摩擦力、锯屑与金刚石和金属胎体之间的摩擦力。显然，岩石的破碎阻力与岩石的物理性能、化学成分、矿物组成以及锯切工艺参数有关。尽管对花岗岩的破碎机理尚不完全清楚，但人们普遍认为，锯屑的形成过程属于脆性破坏，消耗的能量并不大，因此破碎阻力分量很小，仅占锯切力分量的15%左右，而摩擦力造成的功率损耗约占锯切功率的82%～87%。徐西鹏对锯切力的研究也证明了这一点，研究结果表明：锯切过程中的断裂能及切屑动能均可忽略不计，其能量主要消耗在摩擦方面。
Jerro等人用有限元法分析了金刚石锯片的切割过程，建立了切割硬脆材料的切削力计算模型。该模型除包括加工工艺及工具参数，如锯片的圆周速度、进给速度、锯片直径、切割深度、磨粒尺寸、金刚石烧结块的密度及分布情况外，还包括工件材料性能参数，如弹性模量、泊松比等。可利用有限元法先计算出单个磨粒的切割情况，然后计算出单个结块及整个锯片的切割力。
由于锯切过程的复杂性和随机性，对锯切力的研究大都基于试验以及根据试验得到的经验公式，理论研究相对较少。北京石油化工学院的周灿丰从理论上研究了金刚石圆锯片锯切石材时的锯切力，通过借鉴G.Wener推导的有关公式得到了相关的理论公式，该
公式反映了工件材料微观结构分布不均匀和非线性特征对锯切力的影响，但没有考虑锯切脆性材料时的特殊性。
5 结语
综上所述，迄今为止人们对金刚石工具锯切石材等硬脆材料的锯切机理和金刚石工具的磨损机理进行了大量研究，取得了不少成果。但由于锯切过程的复杂性，这些研究大都处于探索阶段，还有许多重大理论问题如锯切过程的微观机理、锯切力的理论计算、金刚石磨粒的微观磨损机理、金刚石磨粒与烧结基体或电镀镀层的微观界面分析等亟待人们进一步深入探讨和研究。
刀具在加工过程中的磨损以及应对策略 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 刀具磨损是切削加工中基本的问题之一。了解刀具磨损的情况和原因，可以帮助刀具制造商以及用户延长数控刀具寿命。现在的数控刀具都会采用涂层技术（包括采用新的合金元素），这进一步有效的延长了刀具的使用寿命，同时可以显著提高生产率。 一、刀具磨损机理介绍 在金属切削加工中，产生的热量和摩擦是能量的表现形式。由很高的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的热量和摩擦，使刀具处于一种极具挑战性的加工环境中。 切削力的大小往往会上下波动，主要取决于不同的加工条件（如工件材料中存在硬质成份，或进行断续切削）。因此，为了在切削高温下保持其强度，要求刀具具有一些基本特性，包括极好的韧性、耐磨性和高硬度。
尽管刀具/工件界面处的切削温度是决定几乎所有刀具材料磨损率的关键要素，但要确定计算切削温度所需的参数值却十分困难。不过，切削试验的测量结果可以为一些经验性的方法奠定基础。 通常可以假定，在切削中产生的能量被转化为热量，而通常这些热量的80％都被切屑带走（这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度）。其余大约20％的热量则传入刀具之中。即使在切削硬度不太高的钢件时，刀具温度也可能会超过550℃，这是高速钢在硬度不降低的前提下能够承受的高温度。用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削淬硬钢时，刀具和切屑的温度通常将超过1000℃。 二、刀具磨损与刀具寿命 刀具磨损通常包括以下几种类型：①后刀面磨损；②刻划磨损；③月牙洼磨损；④切削刃磨钝；⑤切削刃崩刃；⑥切削刃裂纹；⑦灾难性失效。 对于刀具寿命，并没有被普遍接受的统一定义，通常取决于不同的工件和刀具材料，以及不同的切削工艺。定量分析刀具寿命终止点的一种方式是设定一个可以接受的后刀面磨损极限值（用VB或VBmax表示）。刀具寿命可用预期刀具寿命的泰勒公式表示，即VcTn=C，该公式的一种更常用的形式为VcTn×Dxfy=C式中，Vc为切削速度；T为刀具寿命；D为切削深度；f为进给率；x和y由实验确定；n和C是根据实验或已发表的技术资料确定的常数，它们表示刀具材料、工件和进给率的特性。
（ 二 〇 一 三 年 十 二 月 本科科研训练论文 题 目：铝合金的钎焊工艺 学生姓名：/// 学 院：材料科学与工程 系 别：材料成型及 控制工程 专 业：材料成型及控制工程 班 级：材///班 指导教师：///
内蒙古工业大学本科科研训练论文 摘要 焊接是制造业的重要组成部分，应用广泛，发展迅速，在制造行业占有重要的地位。我国是世界产钢、用钢大国，也是焊接大国。随着高新技术和新工艺的不断出现，机械制造、安装、维修业也逐步向精细方向发展，对焊接技术的要求也越来越高。近几年来，焊接的使用量迅速增加；焊接机械化自动化技术改造加快；焊接自动化率快速提高。钎焊是用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接过程，这篇论文对钎焊焊接前的准备和焊接方法的做了设计，介绍了焊接所需的钎料和钎剂，给出了钎接接头形式以及接头的质量检测方法，在钎焊操作中应该注意的安全问题。 关键词:焊料，焊剂，钎焊接头，钎焊装置，钎焊气体
Abstract Welding is an important part of the manufacturing industry, widely used, rapid development in the manufacturing industry occupies an important position. China is the world steel production, steel big country, but also the welding power. With the emergence of high-tech and new technology, machinery manufacturing, installation and maintenance industry is also gradually to the fine direction of welding technology requirements are also increasing. In recent years, the rapid increase in the amount of welding; welding mechanization and automation to accelerate technological innovation; welding automation rate rapidly increased. Brazing with a lower melting point than the base metal material is used as brazing filler metal, wetted with a liquid base material and the solder filling the gap and the interface to the work piece during welding and the base material inter diffusion, the paper prior to brazing welding preparation and welding methods to do the design, introduces the required solder and soldering flux, solder joints is given in the form of joint detection methods and the quality of the brazing operation should p ay attention to security issues. Key words: Solder, Flux, Solder joints, Soldering equipment, Soldering gas
树脂结合剂的磨具基体材料和结合剂材料是铸铝合金酚醛树脂（或聚酰亚胺）树脂CBN砂轮的硬化温度是多少220℃ PCBN的维氏硬度（HV）是多少8000-9000 金刚石工具原材料中液态石蜡的作用 当前绳锯长度最大达多少米60米 对于不同的结合剂具有不同的烧结温度，大多数金属粉末的烧结温度约为其熔点的多少2/3 国内外通用的金刚石浓度表示方法是，工作层内磨料所占体积比为多少时，金刚石含量0.88g/cm3，规定为100%浓度25% 金刚石砂轮的四种基本类型是树脂砂轮、陶瓷砂轮、金属砂轮、电镀砂轮 PCD刀具适合加工对象有色金属 PCD刀具合适的焊接温度低于700℃ 常用金刚石工具有 论述PCBN刀具的性能特点和应用范围？性能特点：1) 具有很高的硬度和耐磨性2) 具有很高的热稳定性和高温硬度3) 具有较高的化学稳定性4) 具有良好的导热性5) 具有较低的摩擦系数。 应用范围：1) 适用于高速及超高速切削加工技术2) 硬态切削加工技术的最佳刀具材料3) 进行干切削加工工艺的理想刀具材料4) 适应于自动化加工及难加工材料加工 绳锯串珠的结构包括基体孕镶胎体 锯片的结构形式圆锯片排锯线锯绳锯链锯 PCD的维氏硬度（HV）是多少，为硬质合金的多少倍8000 80-120 PCBN刀具的制造环节包括合成切割焊接刃磨 金刚石拉丝模适合拉制那种丝材硬金属丝 何为PCBN红硬性？PCBN在高温状态下表现出来的硬度性能，可达1400℃。拉丝模材质有合金钢硬质合金天然金刚石聚晶金刚石CVD涂层陶瓷 何谓金刚石工具？ 金刚石制品类型工具类器件类 新型开发的金刚石工具指哪几种？PCDPCBN刀具、金刚石绳锯、CBN砂轮、金刚石拉丝模 论述拉丝模结构形式和材质对使用寿命的影响？分为“入口区、润滑区、工作区、定径区、出口区”五个区间。 磨削钛合金最好的砂轮是CBN砂轮 绳锯的密封材料硫化橡胶或塑料 PCD刀具设计原则要点？合理选择PCD粒度；合理选择PCD刀片厚度；刀具几何参数与结构设计；PCD刀具的切削参数与失效机理 聚晶拉丝模的优缺点和应用范围？ 何谓金刚石绳锯？ 何谓拉丝模？ PCBN刀具使用哪些粘结剂及其各自用途？ CBN含量(%)－粘结剂种类－主要用途 ～60－TiN－淬火钢 ～70－TiC－铸铁 ～70－Al2O3－铸铁 ～90－AlN－高强度铸铁 ～80－Co－耐热合金钢铸铁
金刚石工具的分类及属性 Diamond Tools 金刚石工具是指用结合剂把金刚石（一般指人造金刚石）或者立方氮化硼制作成一定形状、结构、尺寸，并用于加工的工具产品。金刚石工具如果按照用途分，可以分为金刚石磨削工具、金刚石锯切工具、金刚石刀具、金刚石钻探工具、修整工具和拉丝模等。在上一篇《超硬磨具的分类及属性》中，这里把超硬磨具也就是金刚石磨削工具独立出来了，其余的归入本分类中。以下是详细的分类及属性。
如图1所示，金刚石工具目前在这里被分为9个二级分类和24个三级分类。针对产品数量众多的产品，比如金刚石锯片和，金刚石绳锯、线锯和金刚石刀具等添加了属性，对于数量少的目前只给出了商标和型号两个属性，具体如下： 一、Diamond Saw Blades 金刚石锯片 金刚石锯片一般是指金刚石圆锯片（Circular Saw Blades ），但金刚石带锯（Band Saw
Blades ）和金刚石排锯（Gang Saw Blades ）也应归属于金刚石锯片。金刚石锯片是一种切割工具，广泛应用于石材，陶瓷等硬脆材料的加工。金刚石锯片主要由两部分组成；基体与刀头。基体是粘结刀头的主要支撑部分，而刀头则是在使用过程中起切割的部分。金刚石锯片可以按照工艺分，也可按照外观或者应用分类。在本文，这些被作为属性来定义一款金刚石锯片。 Style 外观：Continuous Rim 连续式、Contour Blade 轮廓切割、Ring Saw 环锯片、Segmented 节块式、Turbo 涡轮形、Tuck Point 开槽片、Other； Weld Type 工艺：Sintered 烧结、Brazed 焊接、Laser Brazed 激光焊接、Electroplated 电镀、Other； Diameter 直径：收集了100mm-900mm的常见金刚石锯片直径供用户选择；Sawing Condition 应用环境：Dry 干切、Wet 湿切、Wet / Dry 干湿两用；Concentration 浓度：200%、150%、125%、100%、75%、50%、25% Materials Sawed 应用材料：Asphalt 沥青、Brick 砖块、Concrete 混凝土、Granite 花岗岩、Glass 玻璃、Marble 大理石、Porcelain 瓷器、Refractory 耐火材料、Stone 石头、Slate 石板、Tile 瓷砖、Universal 通用、Other 应用材料属性可以让供应商选择多个，但我们不建议每次都全选，可以根据实际情况选择，如果适用于多种材料，建议直接选择Universal 通用。 金刚石带锯和排锯目前没有太多的属性，我们会根据情况增加。 二、Diamond Wire 金刚石绳锯、线锯 金刚石绳锯和金刚石线锯的英语都是Diamond Wire，金刚石绳锯一般用于花岗岩、大理石等石材或是混凝土的切割；金刚石线锯也称为金刚线，是指利用电镀工艺或树脂结合的方法，将金刚石磨料固定在金属丝上。线锯一般用于晶体，比如单晶硅硅棒、蓝宝石晶棒开方
常见切削刀具材料的磨损现象及原因分析 1引言 从20世纪80年代开始，由于数控机床的主轴、进给系统等功能部件设计制造技术的突破，数控机床的主轴转速和进给速度均大幅度提高，在现代制造技术全面进步的推动下，切削加工技术开始进入高速切削的新阶段。目前，高速切削已在模具、航空、汽车等制造业领域得到了大量应用，产生了显著的经济效益，并正向其它应用领域拓展。高速切削加工对刀具提出了一系列新的要求。研究表明，高速切削时，造成刀具损坏的主要原因是在切削力和切削温度作用下因机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等的引起的磨损和破损。因此，对高速切削刀具材料最主要的性能要求是耐热性、耐磨性、化学稳定性、抗热震性以及抗涂层破裂性能等。陶瓷、CBN、PCD、金属陶瓷等刀具材料具有良好的耐热性和耐磨性，当其韧性得到改善后，非常适合用于高速切削。先进涂层技术的发展进一步改善了刀具材料的性能。目前，新型涂层材料和涂层工艺的开发方兴未艾，预示着涂层刀具在高速切削领域将有巨大发展潜力和广阔应用前景。 本文对高速切削加工时陶瓷刀具、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具的磨损机理进行了综合评述，对刀具的磨损形态和磨损寿命进行了分析，这些研究将有益于实际生产加工中对高速切削刀具的合理选用与磨损控制。 2高速切削刀具的磨损形态 高速切削时，刀具的主要磨损形态为后刀面磨损、微崩刃、边界磨损、片状剥落、前刀面月牙洼磨损、塑性变形等。 后刀面磨损是高速切削刀具最经常发生的磨损形式，可看作是刀具的正常磨损。后刀面磨损带宽度的加大会使刀具丧失切削性能，在高速切削时常采用后刀面上均匀磨损区宽度VB值作为刀具的磨损极限。 微崩刃是在刀具切削刃上产生的微小缺口，常发生在断续高速切削时，通过选用韧性好的刀具材料、减小进给量、改变刀具主偏角以增加稳定性等措施，均可减小微崩刃的发生概率。通常只要将刀具微崩刃的大小控制在磨损限度以内，刀具仍可继续切削。
一、烧结 （1）、烧结基本原理 烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结对最终产品的性能起着决定性作用，因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的；相反，烧结前的工序中的某些缺陷，在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整，例如适当改变温度，调节升降温时间与速度等而加以纠正。 烧结是粉末或粉末压坯，加热到低于其中基本成分的熔点温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加。在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得具有所需物理，机械性能的制品或材料。烧结时，除了粉末颗粒联结外，还可能发生致密化，合金化，热处理，联接等作用。人们一般还把金属粉末烧结过程分类为：1、单相粉末（纯金属、古熔体或金属化合物）烧结；2、多相粉末（金属—金属或金属—非金属）固相烧结；3、多相粉末液相烧结；4、熔浸。 通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化：1、颗粒间开始联结； 2、颗粒间粘结颈长大； 3、孔隙通道的封闭； 4、孔隙球化； 5、孔隙收缩； 6、孔隙粗化。 上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。理论上机理为：1、蒸发凝聚；2、体积扩散；3、表面扩散；4、晶间扩散；5、粘性流动；6、塑性流动。
（2）、烧结工艺 2-1、烧结的过程 粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段： 1、低温预烧阶段，在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。在PORITE微小铜、铁系轴承中，用R、B、O（Rapid Burning Off）来代替低温预烧阶段，且铜、铁系产品经过R、B、O 后会氧化，但在本体中可以被还原，同时还可以促进烧结。 2、中温升温烧结阶段，在此阶段开始出现再结晶，首先在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒界面形成烧结颈。 3、高温保温完成烧结阶段，此阶段是烧结得主要过程，如扩散和流动充分地进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使得孔隙尺寸和孔隙总数均有减少，烧结体密度明显增加 4、冷却阶段：实际的烧结过程，都是连续烧结，所以从烧结温度缓慢冷却一段时间然后快冷，到出炉量达到室温的过程，也是奥氏体分解和最终组
中心建设方案内容 １、建设单位概况（企业规模、人数、科技人员总数，主要生产产品及其水平、市场占有率、在本行业地位，上年产值、税收、利润情况等）。 一、企业的基本情况 1．企业经营管理等基本情况，（包括所有制性质、职工人数、企业总资产、资产负债率、银行信用等级、销售收入、利润、主导产品及市场占有率、研发来源等）。 Xxx有限公司创建于1987年，是一家民营企业。1987-2007年间主要以生产螺丝批为主，产品研发附加值低，属于劳动密集型产业。2007年后涉足粉末冶金行业，实现从生产螺丝批的传统企业向集研发、生产、销售水雾化钢铁粉末为一体的高新研发企业的转型升级。企业与中南大学建立了产、学、研联合体，成立了Xxx 水雾化粉末高新研发研究开发中心，其占地面积800平方米，固定资产700万元，拥有中频试验熔炼炉、滤波补偿装置等仪器设备，可从事稀土功能材料等方面的研究，企业每年以不少于销售收入5%的经费用于研发，相继开发水雾化稀土钢铁粉、水雾化焊条用稀土钢铁粉、水雾化稀土低合金钢粉等一批新产品，形成了核心了研发，已申报“一种水雾化稀土钢铁粉末合金及生产方法”、“一种高效水雾化焊条用稀土铁粉末合金及生产方法”等2项发明专利,并显现出良好的经济效益和社会效益，2008年企业实现工业总产值12235万元，其中，高新研发产品产值7973万元，占总产值65%。 2007年成立Xxx公司,采用国内先进设备和吸收国际先进制粉研发,专业生产水雾化纯铁粉系列,主要产品有水雾化纯铁粉系列、预合金钢粉系列和扩散型合金钢粉系列等,产品质量稳定可靠,性能卓越,各项研发指标达到国际先进水平。公司占地面积80余亩，现有员工157人，其中中高级研发人员24多人；公司拥有先进的专业化设备和精良的检测设备，从而具备较强的研发开发和生产能力。公司于2000年通过ISO9001-2000质量管理体系认证，2003年通过德国GS产品质量认证。产品远销欧美、东南亚等四十个国家和地区，并深受用户的好评。 公司本着“以诚致信、追求卓越”的企业宗旨，“团结奋进、开拓创新、至全服务、求实发展”的经营理念，真诚期待与国内外客户的合作，共谋发展。 2008年销售额12235亿元，利润709万元，资产6410万元。公司在杭州设
金刚石工具生产制造项目 规划设计方案 规划设计/投资分析/实施方案
金刚石工具生产制造项目规划设计方案说明 金刚石工具市场大体上分为专业市场和通用市场。专业市场对金刚石 工具的要求主要体现在对性能指标要求较高，即针对特定切割设备、特定 切割材料，要求金刚石工具必须满足一定切割效率、切割寿命和加工精度 等技术指标。专业金刚石工具就其产量来说仅为金刚石工具产品总量的10%左右，但其市场销售额却占金刚石工具市场总额的80%～90%。金刚石是在 地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。金刚石 是无色正八面体晶体，其成分为纯碳，由碳原子以四价键链接，为已知自 然存在最硬物质。由于金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共 价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常大，熔点在华氏6900度，金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。 该金刚石工具项目计划总投资17168.83万元，其中：固定资产投资13523.53万元，占项目总投资的78.77%；流动资金3645.30万元，占项目 总投资的21.23%。 达产年营业收入34484.00万元，总成本费用26095.28万元，税金及 附加327.10万元，利润总额8388.72万元，利税总额9872.88万元，税后 净利润6291.54万元，达产年纳税总额3581.34万元；达产年投资利润率
48.86%，投资利税率57.50%，投资回报率36.65%，全部投资回收期4.23年，提供就业职位605个。 坚持“社会效益、环境效益、经济效益共同发展”的原则。注重发挥投资项目的经济效益、区域规模效益和环境保护效益协同发展，利用项目承办单位在项目产品方面的生产技术优势，使投资项目产品达到国际领先水平，实现产业结构优化，达到“高起点、高质量、节能降耗、增强竞争力”的目标，提高企业经济效益、社会效益和环境保护效益。 ...... 报告主要内容：项目概论、投资背景及必要性分析、产业调研分析、项目建设规模、选址分析、工程设计说明、项目工艺可行性、项目环境影响分析、生产安全保护、风险应对说明、节能情况分析、项目计划安排、投资估算与资金筹措、经济评价、评价及建议等。 随着世界经济的发展,人民生活水平的提高，天然石材(花岗石、大理石)、玉石、人造高级石材(微晶石)、陶瓷、玻璃、及水泥制品等,已广泛应用在房屋、建筑物的装修,应用在制作各种装饰品,应用在生活用品及道路、桥梁建设上。
常用的刀具磨损检测方法比较 篇一：刀具的磨损和耐用度浅谈 刀具磨损和耐用度浅谈 刀具在切削金属的同时，本身也逐渐被磨损。当磨损到一定程度时，就需要更换刀具，否则会产生降低加工表面质量等不良后果。让我们先来看看刀具的磨损过程：常用的高速钢和硬质合金钢刀具的磨损过程如图所示，它反映了切削时间和刀具磨损之间的关系。正常磨损 后刀面磨损初期磨损 切削时间/ 1．初期磨损阶段 在该阶段中，由于是新刃磨的刀具，刀后面粗糙不平，后面与工件过渡表面间的实际接触面很小，压力大，磨损速度很快。初期磨损量与刀具刃磨质量有关，经过研磨的刀具初期磨损量小。 2．正常磨损阶段 刀后面经过初期的磨损后，粗糙度值降低，与工件过渡表面实际接触面积增大，压力减小，刀刃仍然比较锋利，磨损速度比较缓慢。该阶段切削过程平稳，持续时间长，是刀具的有效工作阶段。 3．急剧磨损阶段 当刀具磨损到一定程度后，刃口变钝，摩擦力增大，切削力和切削温度迅速上升，刀具材料的性能下降，引起刀具迅速磨损，直至完
全丧失切削性能。所以在切削过程中应避免刀具发生急剧磨损。 刀具的磨损过程又可看为刀具的钝化过程 从上述磨损过程可以看出，刀具在正常磨损阶段即将结束前，刀具必须及时重磨或可转位刀片转换刀刃。否则不仅会损坏刀具，而且会使工件的加工质量变坏。此时的刀具磨损量称为刀具的磨损限度。国家标准规定，把刀具磨损达到正常磨损阶段结束前的某一后面磨损量VB值作为刀具的磨损限度，即磨钝标准。因为刀具磨损后，切削力将增大，在柔性加工系统中，经常用切削力的某一数值作为刀具磨钝标准，以实现对刀具磨损状态的自动控制。 在实际生产中，采用与磨钝标准队赢得切削时间，即刀具耐用度来表示刀具已经磨钝，到了该换刀具的时候。所谓刀具耐用度，是指新磨好的刀具，由开始切削直到磨损量达到磨钝标准的总切削时间，用字母t表示，单位为min。刀具耐用度有时也可用加工同样零件的数量或切削路程长度来表示。 粗加工时，多为切削时间表示耐用度。例如，目前高速钢镗刀的耐用度为30~60min；硬质合金铣刀的耐用度为120~180min。高速钢钻头的耐用度为80~120min；成形刀具耐用度为200~300min。精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示刀具耐用度。 用刀具耐用度衡量磨损量的大小，比直接测量磨损量方便的多，因而在生产中广泛采用。刀具寿命则是指一把新刀从使用到报废为止的总的切削时间，它是刀具耐用度与磨刀次数的乘积。 篇二：刀具磨损原理及耐磨设计
珩磨油石基础知识 过去的几十年里，在机械制造行业中，磨削工艺得到了非常广泛的应用，随着零件精度地不断提高，外圆内孔研磨和珩磨等精加工工艺越来越多被各种零件的制造商采用，因此， 要比较好地完成珩磨加工，选择合适的磨料是非常重要的，磨料选择的一个基本准则就是磨料的硬度要高于被加工材料的硬度。 自然界中最坚硬的材料为金刚石，以下依次为氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化铝、天然刚玉、黄玉和石英，其中金刚石、立方氮化硼、碳化硅和氧化铝磨料是最为常用的，图为这四种磨料在硬度上的排列顺序。 淬火后硬钢的硬度值没有显示在本图中，一般为1600。 金刚石、立方氮化硼称为超级磨料；氧化铝、碳化硅称为普通磨料（或传统磨料）。 首先介绍的是氧化铝磨料，氧化铝磨料是从矾土中通过化学方法提炼出来的，大块的氧化铝用机械进行破碎，破碎后的颗粒按照粒度和形状标准严格分级。按照纯度和颗粒形状的不同主要分为四种： 白色氧化铝：氧化铝的含量99%，外形比较尖锐，晶体间结合力比较弱，脆性比较高。由于这些特点，白色氧化铝磨料比较适合磨削碳含量较高的硬钢和热敏感度较高的合金钢，硬度HRC62以上，能够得到比较好的切削性能和好的孔形，但是白色氧化铝磨损也是非常快速的。白色氧化铝还能够应用于不同铸铁缸体的精加工，应用机理是利用白色氧化铝锋利的切削刃，在较低的切削力下产生比较好的切削效果，获得良好的孔形精度，减少由于铸件内壁不均匀导致的珩磨中不规则的零件变形。 紫色氧化铝：含94-97%氧化铝和1.5%铬，晶体形状平整一点，同时由于铬的存在晶体间结合力有了增强，所以有一定耐磨性。紫色氧化铝磨料并不常用。非常适用于HRC60左右碳钢合金钢零件的珩磨。 红色氧化铝：92%-96%氧化铝加入3%的铬烧制而成，晶体形状较规则，脆性降低，耐磨性增强，比白色氧化铝更坚硬，切削能力有所下降。 棕色氧化铝：96%氧化铝，棕色是因为除氧化铝外其他成分如Na、K等，晶体形状规则，晶体组织坚硬脆性很低，适用于大多数钢材料重型零件的重负载条件下大余量珩磨，也适用
石墨对金刚石工具胎体性能的影响 刘英凯赵振艳林强姚俊青李顺卿 （河北省金刚石工具工程技术研究中心050035石家庄） 摘要：本文对石墨在金刚石工具中的应用进行了研究。探讨了石墨加入量、石墨粒度及石墨类型对金刚石工具胎体性能的影响。结果表明：随着石墨加入量的增加，胎体的孔隙率逐渐增高，致密度降低；加入鳞片石墨的胎体致密度要高于加入颗粒石墨的胎体。不加石墨的胎体抗弯强度为800MPa，随着石墨加入量的增加，胎体抗弯强度逐渐降低，当-325目颗粒石墨加入量达到2.5%时，胎体抗弯强度仅为470MPa，降低了40%。在加入量一定的情况下，200目以粗颗粒石墨对胎体抗弯强度的影响要高于相同粒度的鳞片石墨和-325目颗粒石墨。 关键词：石墨胎体性能孔隙率抗弯强度 1 前言 金刚石工具被广泛的应用于土木工程、石材加工、交通工业、地质勘探与国防工业等领域[1]。随着金刚石工具使用的普及，其价格一跌再跌，相关企业面临着巨大的成本压力。因此国内外本行业的研究人员进行了大量的试验研究，开发出了价格相对低廉的Fe基、Cu基胎体，替代传统的Co基、Ni基胎体。同时随着经济的飞速发展，社会的人工成本逐渐增加，终端使用者要求金刚石工具具有更高的使用效率。因此，目前金刚石工具行业的开发方向是应用Fe、Cu基胎体开发高性能金刚石工具。 在胎体中加入添加剂元素是改善胎体性能的有效方法，石墨作为一种胎体弱化元素被行业内的研究人员所关注[2-4]。本文将石墨作为添加剂元素加入Fe、Cu 基胎体中，重点考察了石墨粒度、石墨含量和石墨种类对金刚石工具胎体性能的影响。 2 试验方法及试验设备 2.1 试验原料 制备胎体的原材料金属粉末有：羰基铁粉、电解铜粉、钴粉、镍粉和锡粉，粒度均为-200目，纯度≥99.2%。 石墨粉末：颗粒石墨，含碳量99%以上，过筛后分为200目以粗和-325目两个粒度组成；鳞片石墨，产地山东青岛，纯度99%，呈扁平状，如图1所示，直径在80μm-200μm之间，厚度20μm左右。 图1 鳞片石墨
刀具磨损原因及减少磨损的方法介绍 提前了解刀具为什么会磨损，可以帮助刀具的使用者延长刀具寿命。此外，现在的刀具涂层技术（包括采用新的合金元素）提供了进一步延长刀具寿命的有效手段，同时可以显著提高生产率。下面成都量具刃具——成都川府工具有限公司为大家介绍刀具磨损及应对之策 刀具磨损机理 在金属切削加工中，产生的热量和摩擦是能量的表现形式。由很高的表面负荷以及切屑沿刀具前刀面高速滑移而产生的热量和摩擦，使刀具处于一种极具挑战性的加工环境中。 切削力的大小往往会上下波动，主要取决于不同的加工条件（如工件材料中存在硬质成份，或进行断续切削）。因此，为了在切削高温下保持其强度，要求刀具具有一些基本特性，包括极好的韧性、耐磨性和高硬度。 尽管刀具/工件界面处的切削温度是决定几乎所有刀具材料磨损率的关键要素，但要确定计算切削温度所需的参数值却十分困难。不过，切削试验的测量结果可以为一些经验性的方法奠定基础。 通常可以假定，在切削中产生的能量被转化为热量，而通常这些热量的80％都被切屑带走（这一比例的变化取决于几个要素——尤其是切削速度）。其余大约20％的热量则传入刀具之中。即使在切削硬度不太高的钢件时，刀具温度也可能会超过550℃，这是高速钢在硬度不降低的前提下能够承受的最高温度。用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具切削淬硬钢时，刀具和切屑的温度通常将超过1000℃。 刀具磨损与刀具寿命 刀具磨损通常包括以下几种类型：①后刀面磨损；②刻划磨损；③月牙洼磨损；④切削刃磨钝；⑤切削刃崩刃；⑥切削刃裂纹；⑦灾难性失效。 对于刀具寿命，并没有被普遍接受的统一定义，通常取决于不同的工件和刀具材料，以及不同的切削工艺。定量分析刀具寿命终止点的一种方式是设定一个可以接受的最大后刀面磨损极限值（用VB或VBmax表示）。刀具寿命可用预期刀具寿命的泰勒公式表示，即 VcTn=C 该公式的一种更常用的形式为 VcTn×Dxfy=C 式中，Vc为切削速度；T为刀具寿命；D为切削深度；f为进给率；x和y由实验确定；n和C是根据实验或已发表的技术资料确定的常数，它们表示刀具材料、工件和进给率的特性。 不断发展的最佳刀具基体、涂层和切削刃制备技术对于限制刀具磨损和抵抗切削高温至关重要。这些要素，加上在可转位刀片上采用的断屑槽和转角圆弧半径，决定了每种刀具对
金刚石工具胎体中铁（Fe）元素的作用 （1）优点铁是极廉价的元素，在金刚石工具中的用量日渐增多，铁用在金刚石工具中有如下优点： 1）价格低廉； 2）铁与济南市有较好的润湿性，接触角为50°，优于钴和镍； 3）液相时铁与金刚石的附着功为3.4×10-7J/cm2，也优于钴和镍； 4）可以形成多种碳化物，如渗碳体型（Fe3C）和ε型碳化物（Fe2C），有硼参与可形成Fe23（CB）6和Fe3（CB），有W、Mo参与时，形成M6C型碳化物（Fe3W3）C和（Fe3Mo3）C； 5）与骨架材料的相容性很好，液相时与WC的接触角接近于0，对TiC的接触角也很低； 6）Fe具有比Cu、Ni、Co低的线胀系数，其值为11.7×10-6/℃，更接近金刚石的线胀系数，对防止冷却裂纹的出现起一定的作用； 7）烧结时铁对金刚石的轻度刻蚀并不损失金刚石的强度，反而会提高金刚石在胎体中的把持力； 8）对于铁基合金的性能是否能接近或达到钴基合金的性能。 （2）铁在金刚石工具中有如下不足； 1）铁基胎体的变形性大于钴基胎体； 2）铁基胎体的耐磨性高于钴基胎体； 3）铁基胎体中的低熔点金属容易发生流失； 4）铁基胎体的工具不够锋利。
（3）为了正确认识铁在金刚石工具中的作用，作如下几点说明： 高温下铁对金刚石的蚀刻虑远比镍、钴都高，但是实验表明，1000℃以下烧结，金刚石只被轻度蚀刻，并不影响金刚石的强度；金刚石表面被蚀刻的碳并不以石墨形态分布在金刚石表面，而是扩散到金刚石表面的含铁金属膜中，按一定的规律分布。 使铁（钢）在高速状态下与金刚石对磨，金刚石会被眼中磨蚀加工。利用这一特性，可以加工天然钻石。 铁基金刚石工具不锋利的原因是铁比钴耐磨，比钴变形大。 铁基结合剂金属不锋利的原因是铁比钴耐磨，比钴变形大。 铁基结合剂工具烧结流失是由于铁与铜基合金中的低熔点金属的溶解度过低造成的，适量加一些互溶性好的元素即可减少流失
四川关于成立金刚石工具生产制造公司 可行性报告 规划设计/投资分析/实施方案
报告摘要说明 随着世界经济的发展,人民生活水平的提高，天然石材(花岗石、大理石)、玉石、人造高级石材(微晶石)、陶瓷、玻璃、及水泥制品等,已广泛 应用在房屋、建筑物的装修,应用在制作各种装饰品,应用在生活用品及道路、桥梁建设上。 xxx有限责任公司由xxx公司（以下简称“A公司”）与xxx集团（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资1130.0万元，占公司股份75%；B公司出资380.0万元，占公司股份25%。 xxx有限责任公司以金刚石工具产业为核心，依托A公司的渠道资 源和B公司的行业经验，xxx有限责任公司将快速形成行业竞争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx有限责任公司计划总投资3854.24万元，其中：固定资产投资3006.76万元，占总投资的78.01%；流动资金847.48万元，占总投资 的21.99%。 根据规划，xxx有限责任公司正常经营年份可实现营业收入 5751.00万元，总成本费用4474.35万元，税金及附加61.95万元，利润总额1276.65万元，利税总额1514.69万元，税后净利润957.49万元，纳税总额557.20万元，投资利润率33.12%，投资利税率39.30%，投资回报率24.84%，全部投资回收期5.53年，提供就业职位91个。
金刚石工具市场大体上分为专业市场和通用市场。专业市场对金刚石 工具的要求主要体现在对性能指标要求较高，即针对特定切割设备、特定 切割材料，要求金刚石工具必须满足一定切割效率、切割寿命和加工精度 等技术指标。专业金刚石工具就其产量来说仅为金刚石工具产品总量的10%左右，但其市场销售额却占金刚石工具市场总额的80%～90%。金刚石是在 地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。金刚石 是无色正八面体晶体，其成分为纯碳，由碳原子以四价键链接，为已知自 然存在最硬物质。由于金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共 价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常大，熔点在华氏6900度，金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。
金刚石刀具的磨损机理 引言：由于金刚石材料的高硬度和各向同性使其磨损非常缓慢。是一种理想的刀具材料。为了充分发挥PCD刀具的切削性能，世界各国先后投入大量人力物力对PCD刀具进行研究。 1、金刚石刀具的磨损形态 金刚石刀具的磨损形态常见于前刀面磨损、后刀面磨损和刃口崩裂。 1、金刚石刀具的磨损机理 金刚石刀具的磨损机理比较复杂，可分为宏观磨损与微观磨损。前者以机械磨损为主，后者以热化学磨损为主。宏观磨损的基本规律如图，早期磨损迅速，正常磨损十分缓慢。通过高倍显微镜观察，刃口质量越差及锯齿度越大，早期磨损就越明显。这是因为金刚石刀刃圆弧采用机械方法研磨时，实际得到的是不规则折线如图，在切削力作用下，单位折线上压力迅速增大，导致刀刃磨损加快。另一个原因是，当金刚石刀具的刃磨压力过大或刃磨速度过高，及温度超过某一临界值时，金刚石刀具表面就会发生氧化与石墨化，使金刚石刀具表面的硬度降低，形成硬度软化层。在切削力作用下，软化层迅速磨损。由此可见，金刚石刀具刃磨质量的高低会严重影响它的使用寿命与尺寸精度的一致性。 当宏观磨损处于正常磨损阶段，金刚石刀具的磨损十分缓慢，实践证明，在金刚石的结晶方向上的磨损更是缓慢。随着切削时间的延长，刀具仍有几十至几百纳米的磨损，这就是微观磨损。通过高倍显微镜长期观察以及用光谱与衍射分析后，金刚石刀具的微观磨损原因可能有以下3个： 1随着切削时间的不断延长，切削区域能量不断积聚，温度不断升高，当达到热化学反应温度时，就会在刀具表面形成新的变质层。变质层大多是强度甚差的氧化物与碳化物，不断形成，不断随切屑消失，逐渐形成磨损表面。
2金刚石晶体在切削力特别是承受交变脉冲载荷持续作用下，一个又一个C原子获得足够的能量后从晶格中逸出，造成晶体缺陷，原子间引力减弱，在外力作用下晶格之间发生剪切与剥落，逐渐形成晶格层面的磨损，达到一定数量的晶格层面磨损后就会逐渐形成刀具的磨损表面。 3金刚石刀具在高速切削有色金属及其合金时，在长时间的高温高压作用下，当金刚石晶体与工件的金属晶格达到分子甚至原子之间距离时，引起原子之间相互渗透。改变了金刚石晶体的表面成分，使得金刚石刀具表面的硬度与耐磨性降低，这种现象称为金刚石的溶解。金刚石刀具的磨损程度与磨损速度则取决于金刚石原子在有色金属或在其它非金属材料原子中的溶解率。实践证明，金刚 石刀具在切削不同的材料时，有不同的溶解率，也就是说金刚石刀具在不同切削条件下切削不同的工件材料，磨损速度与程度是不相同的，溶解率越大，金刚石刀具磨损就越快。 2、金刚石刀具的化学磨损 微切削加工用来制作具有光学表面质量的零件,目前只限于少数材料。属于这一类的材料主要有高纯度铜、无硅铝合金和含磷量约为12%的非电流析出镍。工业上很重要的铁基材料则由于单晶金刚石刀具的严重磨损而无法加工。解决这一问题主要有三种可能的途径,也就是说,通过改进切削加工工艺、刀具材料和被加工材料。金刚石刀具沉积硬质材料涂层则属于改进刀具材料。涂层应能阻止金刚石与被加工材料的直接接触。 为了确定适宜的硬质材料涂层,首先应研究切削加工过程中刀具与工件之间存在的界面的相互作用。切削加工Fe、Ni、Cr、Ti等(门捷列夫元素周期表第-族过渡金属)金属材料时,金刚石刀具则出现严重的化学磨损。解释化学磨损的一种假设是过渡金属中存在非配对d电子。过渡金属倾向于通过其d轨道与碳的p轨道
金刚石工具生产制造项目 实施方案 投资分析/实施方案
摘要 尽管我国生产的各种金刚石工具在各行业得到广泛应用，并取得显著的经济效益，但其技术水平与国外同类产品相比还有一定的差距，大力发展五金工具产业，狠抓新产品、新工艺的开发，加快我国五金工具产业的发展，提高经济效益和整体技术水平。 该金刚石工具项目计划总投资6491.16万元，其中：固定资产投资4803.21万元，占项目总投资的74.00%；流动资金1687.95万元，占项目总投资的26.00%。 达产年营业收入15842.00万元，总成本费用11979.08万元，税金及附加139.84万元，利润总额3862.92万元，利税总额4535.58万元，税后净利润2897.19万元，达产年纳税总额1638.39万元；达产年投资利润率59.51%，投资利税率69.87%，投资回报率44.63%，全部投资回收期3.74年，提供就业职位266个。 依据国家产业发展政策、相关行业“十三五”发展规划、地方经济发展状况和产业发展趋势，同时，根据项目承办单位已经具体的资源条件、建设条件并结合企业发展战略，阐述投资项目建设的背景及必要性。 金刚石工具市场大体上分为专业市场和通用市场。专业市场对金刚石工具的要求主要体现在对性能指标要求较高，即针对特定切割设备、特定切割材料，要求金刚石工具必须满足一定切割效率、切割寿命和加工精度等技术指标。专业金刚石工具就其产量来说仅为金刚石工具产品总量的10%
左右，但其市场销售额却占金刚石工具市场总额的80%～90%。金刚石是在 地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。金刚石 是无色正八面体晶体，其成分为纯碳，由碳原子以四价键链接，为已知自 然存在最硬物质。由于金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共 价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常大，熔点在华氏6900度，金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。 报告主要内容：基本情况、投资背景和必要性分析、产业研究分析、 产品规划方案、选址方案、工程设计方案、工艺可行性、项目环境影响情 况说明、项目职业保护、项目风险评价分析、节能可行性分析、实施安排 方案、投资方案、项目经济效益可行性、综合评价结论等。
郑州市超硬材料产业发展报告 【大中小】作者：zznet 来源：时间：2009-12-17 15:04:55 浏览87 人次 郑州是我国超硬材料及制品产业的主要发源地和行业中心，是技术和人才的辐射源，是我国超硬材料的重要生产研发基地。超硬材料是郑州具有自主知识产权且在国内外占有一席之地的特色产业，在国际国内超硬材料发展史上都占据着十分突出的地位，具有科研、人才、技术成果、产业、信息、市场和行业管理服务等方面一系列的优势。加快郑州市超硬材料产业发展对于调整优化我市产业结构，意义重大。 一、郑州市超硬材料产业的基本概况 多年来，郑州市在产业结构调整中一直把超硬材料这一特色产业做为支持的重点并通过大批项目的实施，培育、壮大和聚集了一批在国际国内市场上有一定影响力的超硬材料龙头企业，形成了较为集中的超硬材料企业群体和由超硬材料、制品、原辅材料、生产设备及检测仪器等组成的较为完整的产品体系和产业链条。科技部已批准在郑州建立全国超硬材料行业唯一的国家级基地。 截至2006年底，郑州市现有超硬材料及相关企业800余家，其中规模以上企业约500家。从业人员2万余人，研发人员约1000人，占全部从业人员的5 %。郑州市超硬材料企业主要分布在郑州高新区、中原区、新郑、荥阳等地。2006年郑州超硬材料行业实现销售收入30多亿元，工业增加值11.65亿元，出口创汇1亿美元，利税9.5亿元。 目前，河南超硬材料产业已形成由原辅材料、金刚石、立方氮化硼、金刚石微粉、专用生产设备和检测仪器、各类超硬
材料制品等组成的较为完善的产业链条，上述产品在全国市场占有率分别达到30%、80%、100%、60%、90%、15%。其中郑州在全国市场的占有率分别为20%、10%、96%、30%、90%、10%。产品国内主要销往北京、上海、江苏、广东、福建、河北等全国各地，同时大量出口到美欧、中东各国、日本和东南亚以及香港、台湾地区。 郑州有数十家国内外知名的超硬材料小巨人企业，发展势头良好且各具产品特色，如以金刚石单晶为主的中南杰特金刚石有限公司、以金刚石微粉为主的河南亚龙超硬材料有限公司、以立方氮化硼磨料为主的河南富耐克超硬材料有限公司、以金刚石单晶和金刚石锯片为主的河南华晶超硬材料股份有限公司、以石油钻探用金刚石复合片为主的郑州新亚复合超硬材料有限公司、以进出口贸易为主的中国磨料磨具进出口联营公司，以超硬材料砂轮、专用设备仪器为主的郑州磨料磨具磨削研究所等。郑州磨料磨具磨削研究所是国内超硬材料行业唯一的国家级研究单位，该所在生产超硬材料制品及检测仪器设备方面均居国内领先水平，国家超硬材料工程中心、国家磨料磨具行业质检中心、信息中心、标准化委员会等均设在该所。 目前郑州市超硬材料产业己形成明显的产业链，专业化特点明显，技术优势和产业竞争力较强。尤其是近年来，超硬材料产业呈现出以持续高速增长、经济效益不断提高、出口能力明显上升、创新能力迅速提高为主要特征的良好发展趋势，企业开展技术创新和产业结构调整的力度明显加大。目前郑州市超硬材料产业经济效益明显高于全国工业平均增长水平，达到了20 %。技术的不断创新促进了该产业的快速发展，对我国超硬材料行业的经济结构产品结构战略性调整的推动作用日益显现。