进给电流对FeCuCo基结合剂金刚石绳锯性能影响_刘志环.pdf

第3 5卷 第2期 超 硬 材 料 工 程V o l.3 52 0 2 3年4月S U P E RHA R D MA T E R I A L E NG I N E E R I NGA p r.,2 0 2 3进给电流对F e C u C o基结合剂金刚石绳锯性能影响刘志环1,2,于盛睿1,廖才超2,娄 晶2,陈浚阳2,翟振鑫2(1.景德镇陶瓷大学 机械电子工程学院,江西 景德镇 3 3 3 4 0 3;2.江西众利超硬材料工具有限公司,江西 上饶 3 3 3 1 0 0)摘 要:采用F e C u C o基结合剂为原料和优化的制作工艺,以金刚石参数设计理论为依据,根据被切割石材的基本特征,制作出金刚石绳锯并进行石材矿山切割实验,研究绳锯进给电流I对F e C u C o基结合剂金刚石绳锯锯切性能的影响规律。结果表明:在不同进给电流时,随着锯切的进行和串珠直径的逐渐消耗,绳锯锯切效率逐渐提高,而工具理论寿命逐渐降低;随着进给电流的增加,绳锯串珠表面单颗金刚石平均切削厚度hc值呈逐渐增加的趋势,表面完整态金刚石出刃高度平均值也呈逐渐增加的趋势,且进给电流越大,串珠表面金刚石出刃高度越大;随着进给电流的提高,岩屑D 5 0粒度也呈现逐渐增大的趋势,且明显远大于单颗金刚石平均切削厚度hc值,这是由于金刚石颗粒的切削机理属于有裂纹扩展的“体积破碎”方式产生的。关键词:F e C u C o;金刚石绳锯;进给电流;切削厚度;出刃高度中图分类号:TQ 1 6 4 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 3-1 4 3 3(2 0 2 3)0 2-0 0 0 1-0 7I n f l u e n c e o f f e e d c u r r e n t o n t h e p e r f o r m a n c e o fF e C u C o b a s e d d i a m o n d w i r e s a wL I U Z h i h u a n1,2,YU S h e n g r u i1,L I AO C a i c h a o2,L OU J i n g2,CHE N J u n y a n g2,Z HA I Z h e n x i n2(1.S c h o o l o f M e c h a n i c a l a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g,J i n g d e z h e n C e r a m i c U n i v e r s i t y,J i n g d e z h e n 3 3 3 4 0 3,C h i n a;2.J i a n g x i Z h o n g l i S u p e r h a r d M a t e r i a l T o o l s C o.,L t d.,S h a n g r a o 3 3 3 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:F e C u C o b a s e d m a t r i x a n d t h e o p t i m i z e d f a b r i c a t i o n p r o c e s s a r e u s e d,b a s e d o n t h e t h e o r y o f d i a m o n d p a r a m e t e r d e s i g n,a c c o r d i n g t o t h e b a s i c c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s t o n e b e i n g c u t,a d i a m o n d w i r e s a w i s m a n u f a c t u r e d f o r s t o n e c u t t i n g e x p e r i m e n t i n t h e m i n e.T h e e f f e c t o f w i r e s a w f e e d c u r r e n t I o n t h e c u t t i n g p e r f o r m a n c e o f F e C u C o b a s e d d i a-m o n d w i r e s a w i s s t u d i e d.T h e s t u d y r e s u l t s h o w s t h a t a t d i f f e r e n t f e e d c u r r e n t,a s t h e s a w i n g p r o g r e s s e d a n d t h e b e a d d i a m e t e r i s g r a d u a l l y c o n s u m e d,t h e s a w i n g e f f i c i e n c y o f w i r e s a w g r a d u a l l y i n c r e a s e s,a n d t h e t h e o r e t i c a l l i f e o f t h e t o o l g r a d u a l l y d e c r e a s e s.W i t h t h e i n c r e a s e o f f e e d c u r r e n t,hc v a l u e o f a v e r a g e c u t t i n g t h i c k n e s s o f s i n g l e d i a m o n d o n t h e s u r f a c e o f w i r e s a w b e a d s h o w s a g r a d u a l l y i n c r e a s i n g t r e n d.T h e a v e r a g e v a l u e o f d i a-m o n d o u t b l a d e h e i g h t o n t h e s u r f a c e o f w i r e s a w b e a d i n t a c t a l s o s h o w s a g r a d u a l l y i n-收稿日期:2 0 2 3-0 1-1 6基金项目:江西省教育厅科技项目(G J J 2 0 1 3 2 7);江西省重点研发计划(2 0 1 9 2 B B E 5 0 0 3 2);国家自然科学基金(5 2 0 6 5 0 2 9,5 1 7 4 1 5 0 5);江西省自然科学基金(2 0 2 1 2 A C B 2 0 4 0 1 3,2 0 2 0 2 B A B L 2 0 4 0 3 8);江西省教育厅科技项目(G J J 2 1 1 3 2 3);景德镇科技局项目(2 0 2 1 2 G Y Z D 0 0 9-0 8)作者简介:刘志环(1 9 8 3),男,博士,副教授,主要从事超硬材料及制品科学研究与产业化工作。E-m a i l:4 2 3 1 9 8 8 1 9q q.c o m引文格式:刘志环,于盛睿,廖才超,等.进给电流对F e C u C o基结合剂金刚石绳锯性能影响J.超硬材料工程,2 0 2 3,3 5(2):1-7.c r e a s i n g t r e n d,a n d t h e h i g h e r t h e f e e d c u r r e n t,t h e g r e a t e r t h e d i a m o n d o u t b l a d e h e i g h t o n t h e s u r f a c e o f w i r e s a w b e a d.T h e r o c k c h i p D 5 0 g r a i n s i z e s h o w s a g r a d u a l l y i n c r e a s-i n g t r e n d w i t h t h e i n c r e a s i n g f e e d c u r r e n t,a n d i s o b v i o u s l y m u c h l a r g e r t h a n t h e s i n g l e d i-a m o n d a v e r a g e c u t t i n g t h i c k n e s s hc v a l u e,w h i c h r e s u l t s f r o m t h e f a c t t h a t t h e c u t t i n g m e c h a n i s m o f d i a m o n d p a r t i c l e s b e l o n g s t o t h e“v o l u m e c r u s h i n g”w a y w i t h c r a c k p r o p a-g a t i o n.K e y w o r d s:F e C u C o p r e-a l l o y e d p o w d e r,d i a m o n d w i r e s a w,f e e d c u r r e n t,c u t t i n g t h i c k-n e s s,d i a m o n d o u t b l a d e h e i g h t 预合金粉在粉末冶金制品特别是金属基金刚石制品中逐渐普及使用,金属基金刚石制品已被广泛应用于石材、陶瓷、玻璃、混凝土、人工晶体材料等的切割、磨削和钻孔加工等1-3。预合金粉在金刚石制品中的使用相较于单质混合粉末,能提高胎体成分的均匀性,减少了低熔点成分的偏析,提高产品性能稳定性;同时预合金化降低了烧结过程中金属原子扩散所需的激活能,能显著降低烧结温度和缩短烧结时间,从而提 高 了 生 产 效 率 并 减 少 了 对 金 刚 石 的 热 损伤4-5。行业内对F e C u C o基结合剂代C o应用于金刚石绳锯做了不少研究6-8,但是锯切工艺对F e C u-C o基结合剂金刚石绳锯的影响研究几乎空白。本文采用F e C u C o基结合剂为原料,并辅助以优化的制作工艺,以金刚石参数设计理论为依据,根据被切割石材的基本特征,制作出金刚石绳锯进行石材矿山切割实验,研究F e C u C o基结合剂的锯切性能;以前期研究为基础9,在保持锯切线速度不变条件下,通过调节绳锯机的进给电流,研究绳锯进给电流对F e C u C o基结合剂金刚石绳锯锯切性能的影响规律,为合理使用F e C u C o基结合剂金刚石绳锯提供理论依据。1 实验条件与实验方法1.1 金刚石绳锯样品的制作采用表1中所示的F e C u C o基结合剂为绳锯串珠胎体配方,金刚石采用MB D品级、目数为4 0/4 5目,体积浓度为4 5%,制作金刚石绳锯并用于石材切割,检测绳锯的切割效率(单位:m2/h)和使用寿命(单位:m2/m)。绳锯串珠外径为 1 1.5 mm,胎体内径为 7.0 mm,胎体长度为6 mm;串珠冷压压制压力为6 7 0 MP a,压制后致密度为7 0%,烧结采用真空热压烧结法,真空度为0.1 P a,F e C u C o基胎体烧结温度为8 7 0,烧结时间为4 m i n,保温压力为2 5 M P a;绳锯表面串珠分布密度为4 0粒/m,固定方式为橡胶固定,橡胶硫化温度为1 8 0,硫化时间为6 m i n,橡胶注射压力为1 0 MP a,硫化时锁模力为2 0 0 t。注胶完成后采用全自动开刃机进行开刃,开刃时间为5 m i n。表1 F e C u C o基结合剂成分组成T a b l e 1 C o m