提高金刚石工具锋利度的方法

青铜基人造金刚石砂轮的强制“自锐”方法摘要：对使用青铜基金刚石砂轮片切削光学玻璃时，出现的截面质量逐渐下降甚至最终出现大量边缘破损的现象进行了分析，揭示了青铜基砂轮随着使用时间的增加，因无法“自锐”而“堵塞”、进而变得钝化是此种现象的根本原因。

在此基础上，结合实践经验和相关试验，提出了相应的解决方法，并对这一方法的机理展开研究。

关键词：青铜基金刚石砂轮；光学玻璃切割；“堵塞”钝化；油石；强制自锐1引言人造金刚石磨具是以人造金刚石作为磨料所制成的各种磨具。

由于人造金刚石有着十分优越的物理机械性能，因此，在磨削或切割光学玻璃方面得到广泛的应用。

常见金刚石磨具有多种结合剂，包括电镀、树脂和青铜；切割光学玻璃时，一般选择青铜结合剂的金刚石砂轮。

但是，使用青铜结合剂金刚石砂轮切割光学玻璃最常见的问题是切割砂轮的“堵塞”钝化。

即砂轮在使用之初，切割能力强，非常锋利。

在使用一段时间后，随着使用时间的推移，砂轮切割能力逐渐下降，以致不能使用。

引起这种现象的主要原因是由于青铜结合剂的结合强度高，导致金刚石砂轮“自锐性”差，钝化的磨料颗粒无法破裂和从结合剂组织上脱落，伴之以切削对象堵塞了砂轮的容屑槽，从而降低了砂轮的切削能力。

将这种现象称之为“堵塞”钝化。

具体表现为：砂轮在使用一段时间后，砂轮割片就显得较钝，伴随着切削噪音增大；砂轮“堵塞”钝化后，切削负荷增大，引起被切削工件的截面变得粗糙，切割质量下降；严重时，切割对象甚至在被切断之前，就被增大的切削力挤断、挤破。

2堵塞原因分析与普通刀具一样，砂轮磨具在使用一段时间后，也会变钝。

但普通砂轮无需重新刃磨，因为其具有自锐性：即在切削过程中，磨料颗粒在切削力的作用下，不断地破裂和脱落，暴露出新的切削刃口，从而长期保持砂轮的锋利。

这种特性，称之为“自锐性”。

青铜结合剂的主要特点是结合强度高，也就意味着这种磨具的自锐性差，即人造金刚石磨料在变钝后，无法自行脱落；此外，金刚石颗粒本身颗粒度较小，硬度极高，被切割的材料很难使金刚石颗粒破损，以暴露出新的切割刃口。

汽车玻璃磨边工具技术改善摘要:随着汽车行业高速发展,汽车玻璃这一汽车车身中必不可少的附件需求大增,不断提高的产品质量和ＣＮＣ自动化设备的高线速,使汽车玻璃的生产商对加工工具性能提出了更高的要求,本文介绍了通过改变金刚石磨料、优化产品设计、改善成型加工工艺等方法,开发制作的产品性能达到了国外同类产品先进水平,具有较好的经济性和实用价值。

关键词:汽车玻璃金刚石磨具口形镀钛介质压电火花加工从1908年亨利·福特发明流水线生产汽车的技术开始,汽车制造成本大大降低,汽车从一个奢侈品逐渐变为日常必需品,汽车的发展和运用大大加速了人类生活节奏,汽车工业的发展也推动了与汽车相关产业的高速发展。

汽车玻璃是汽车车身中必不可少的附件,承担着挡风、遮雨和采光的基本防护功能,也对汽车的外观和内在性能起着重要的作用,从福特发明夹层安全玻璃到现在,汽车玻璃为人们驾驶汽车带来了太多的方便,玻璃在经过切、掰、磨、钻等预处理工序后,再经过不同的工艺方法加工成夹层、钢化或区域钢化等安全玻璃。

玻璃是典型的脆性材料,可加工性能极差[１]其强度极限与弹性极限非常接近,所以当玻璃承受的载荷稍微超过弹性极限时,就会发生断裂性破坏,以至于在加工表面产生凹坑和裂纹,影响玻璃性能,所以玻璃加工过程中的工具性能就显得尤为重要,在当代汽车玻璃生产中磨削加工已广泛采用金刚石工具,金刚石工具性能在使用中能不能充分发挥,取决于人、机、料、法、环等各方面的因素,但就工具本身而言通过优选磨料、结合剂、优化磨料层形状设计、改善成型加工工艺等方法,均在提高工具寿命、改善磨削效率、提高磨边质量方面取得良好效果。

1 技术改善(1)金刚石工具的性能好坏首先取决于超硬磨料选取,金刚石工具的寿命、工作层消耗与磨削效率、加工表面质量最终取决于所有金刚石在工具表面的综合作用,首先要根据磨削表面要求确定粒度范围,通过进行不同粒度的磨削试验,可见粒度越细表面质量越好,在不影响磨削效率的前提下可优先选用细粒度;其次是同规格下磨料的品质,GB/T23536-2009规定磨料级金刚石分两种代号RVD和MBD,共五个牌号,选取原则一般是在结合剂烧结强度足够把持的情况下选择品质较高的金刚石,通过磨削试验用品质高的磨料工具寿命和磨削锋利度上都有明显的优势;再次是金刚石表面镀钛处理[2],镀钛的贡献主要有四个方面:一是使金刚石表面改性,使金刚石表面由非金属性质改变为具有金属性质;二是使金刚石表面有了保护层,这一保护层耐腐蚀、耐高温、耐氧化,在烧结过程中可有效隔离金属和有害杂质对磨料的腐蚀;三是弥合了金刚石表面微裂纹,提高了金刚石性能;四是相同配方可适当降低10%～20%浓度,大幅降低工具成本,金刚石镀钛处理可降低金刚石的脱落,使出刃增加,从而提高工具的锋利性并延长了寿命。

提高金刚石制品性能的方法一、添加稀土元素稀土元素对硬质合金性能的改善可望对金刚石工具的性能同样发挥作用: (1) 稀土元素的加入将能提高胎体金属对金刚石的浸润性, 增强其粘结能力; (2) 稀土元素的加入能提高胎体材料的抗弯强度、耐磨性、抗冲击韧性等, 从而提高金刚石工具的质量; (3) 稀土元素能降低粘结金属的熔点, 降低金刚石制品的烧结温度, 从而减少热压法高温造成的金刚石质量下降。

二、采用预合金胎体金属粉末各种金属都有自己的熔点, 而且相差较大。

金刚石制品的烧结温度大多在1000℃以下, 有文献[4 ] 报道, 烧结温度超过1060℃时, 金刚石的强度下降比较明显, 从而影响金刚石制品的使用寿命。

在950～ 1000℃的烧结温度下, 低熔点金属早已熔化甚至有很大一部分被烧伤, 而对于高熔点金属来说, 在该温度下烧结所得的胎体多为假合金, 即胎体中大多数高熔点金属仍以元素形式存在,不能充分发挥作用, 达不到原胎体配方设计的要求。

这种胎体金属末能完全合金化, 各金属颗粒之间是通过固溶扩散、蠕变而结合的, 其结合力不强, 影响了金刚石制品的机械强度。

胎体金属粉末的预合金化, 即是把各种有关的金属在熔炼炉中预先炼成合金, 然后再制成粉末。

该预合金粉末具有单一的熔点, 其熔点可以通过调整成分配比来控制和选择。

胎体金属粉末的预合金化有如下优点: (1) 合金熔点比单元素熔点低, 可使一些高强度金属通过合金化后降低熔点, 以达到烧结金刚石制品的要求; (2) 合金和单元素金属相比, 具有较高的物理机械性能, 易于满足金刚石制品胎体性能要求; (3) 合金抗氧化性比单元素强, 烧结性能好, 易于保存; (4) 预合金粉末比机械混合粉末均匀, 对金刚石的浸润性好; (5) 合金粉末具有单一的熔点, 从而避免了机械混合粉末胎体烧结中最常出现的成分偏析和低熔点金属先熔化并富集以及易氧化、挥发等缺陷, 从而可保证金刚石制品的质量, 制品的机械性能也大有提高。

金刚石锯片锋利性试验分析随着石材厂家对利益最大化的不断追求，加上人们对石材加工质量要求在不断提高，因此，人们不在追求寿命的最大化，而是将目光逐渐放在金刚石锯片的锋利性方面。

由于我国针对金刚石锯片的研究起步比较晚，大多数研究只是停留在试验探索阶段，从理论上进行研究分析的比较少。

因此，本研究通过对三种切割花岗岩石的金刚石锯片锋利性进行研究对比，分析其锋利性的影响因素。

标签：金刚石锯片；锋利性；试验分析1 金刚石锯片锋利性试验方法金刚石锯片锋利性实验主要是在自动切割机中开展的，其试验的工件需要放置在水平工作台面上，确保金刚石锯片以一定的转速运转，在电动机带动的前提下，需要以常规的切割速度均匀开展切割工件，并且需要通过电流显示计算锯片消耗的功率。

在通常情况下，走刀速度一致的时候，锯片越锋利，其所消耗的功率就会越小，因此，在分析锯片锋利性的时候，可以根据功率消耗的大小来分析研究[2]。

本研究的试验材料主要是选取芝麻灰花岗岩为切割对象，并选取胎体成分一致的三种配方的金刚石锯片，三种配方金刚石锯片所设置的参数如表1所示。

这三种锯片的规格是一致的，均为φ350mm的锯片，节块的数量为24个，其尺寸为40mm×3.5mm×6mm。

2 试验结果金刚石锯片切割的厚度均为17毫米的同一种材质的花崗岩，其切割长度为70米。

切割走刀的速度为每秒42毫米，其锯片的运转速度为每分钟1460圈。

待切割10米之后，需要开始观察并记录锯片的切割功率值，每切割10米记录一次，总记录6次，并根据6次的记录值取平均数。

三种金刚石锯片锋利性实验结果如表2所示。

三种锯片的锋利性对比排序为：锯片b>锯片c>锯片a。

并根据金刚石参数的设置值就可以看出，在金刚石粒度以及粒度组成成分不变的情况下，可以通过降低金刚石的浓度来提高其锋利性。

另外，还可以在金刚石浓度不变的情况下，通过加大金刚石的粒度来提高其锋利性。

表2 三种锯片锋利性试验结果3 试验分析与讨论3.1 金刚石锯片切割的原理金刚石锯片的主要成分是金刚石，其具有锋利的尖刃，得到结块合金胎体的包裹与支持，主要是在锯片高速度运转并且横向给进力的作用下切割岩石。

如何有效的提高金刚石的综合性能硬质合金(碳化钨又称钨钢)被喻为工业的牙齿,而比它更硬的还有金刚石，金刚石是迄今所知自然界最硬的物质，有史以来就被视为物质硬度的上限，作为衡量物质硬度等级的比较标准。

金刚石又是导热率最高的物质，室温下的导热率是铜的5倍，是最好的热沉材料。

它还具有光、电、声等一系列极佳的物理化学性能，无论是用在切削还是研磨,其用途都非常广泛而重要。

但是金刚石的表面能很高，与金属的浸润性极小，粘结力很弱，往往可以在生产使用中的金刚石工具上观察到许多金刚石脱落后的凹坑，其面积甚至占全部切削面的一半左右，并且凹坑的内壁通常都是很平滑的。

所以常用的金刚石工具制品，金刚石本身磨损不到1/3就几乎脱落殆尽，因而未能实现物尽其用的目的。

金刚石在高于600oC的气氛中容易氧化和石墨化,还不能用于黑色金属的加工。

工业应用的金刚石大都是人造的，生产厂家故意掺入了稀土等金属元素，使金刚石变成了半导体或准导体,此类金刚石做成的电镀产品,由于在电镀液电场驱动下金刚石加速漂移，造成堆积效应,致使产品出现长刺或长瘤（起球）等负面效果。

为了提高金刚石与结合剂的结合力，全世界的相关科技工作者长期以来一直千方百计地采用各种手段（如电镀、蒸发镀、热喷镀、化学镀、离子镀、溅射镀膜等）进行探索，虽然取得了一定的效果，但始终不尽人意。

针对上述问题,科研工作者在生产实践中进行了调查研究，经过十多年来的不断实验与探索,找到了利用离子注入、离子束混合、离子束辅助镀膜和等离子体渗透等工艺对金刚石进行表面攻性的技术，取得了突破性的进展。

首先是大幅提高其结合力。

薄膜在基体上的附着可以和液体在固体表面的浸润相类比，如果二者能很好地相互浸润，结合力就会大。

从热力学的角度看，粘结力问题属于表面能或介面能问题。

表面能很低的材料容易和表面能较高的材料相浸润；反之亦然。

金刚石的表面能很高，而金属的表面能也较高，它们自然难以浸润，结合力小是肯定无疑的。