金刚石锯片刀头铁基胎体的研究

5 一 金刚石锯片刀头铁基胎体的研究 蕉萤。盟 郭忠松 罗怡瓯 丁 7 皇蕉君0盟 郭忠松 罗怡瓯 丁 7／7 摘要：目前，国内外金刚石锯片多采用铜基，钴基作为刀头胎体，本文主要撂讨利用铁基胎体的 各种性能．通过试验研究表明，铁基胎体具有 良好的金相组织和金刚石固位强度．在石材 ． 锯切，磨削领域实践中取得了一定罄果．． ，J 荑键 词： 垦生 ，堕生 竖日丝绎 目前．国内外金剐石锯片生产商多采用铜基．钴基作为锯片刀头胎体，而铁基胎体采 用甚少．尽管某些文献．信息涉及了铁基胎体．但叙述较简．本文就金刚石锯片刀头铁基 胎体研究情况进行初步探讨． — 胎体组成 本研究采用的胎体由以下部份组成： 1．骨架金属 骨架金属系高熔点 高硬度的难熔金属化台物．主要为wC，其粒度为 3．2-0． m． 2．过渡金属或添加剂的选用是关系锯片刀头胎体性能的关键，正确的选用可保证： (1)金刚石一骨架材料一粘接材料界面问发生化学键或金属键反应． (2)降低粘接相融熔温度，使上述反应易于进行，胎体更趋于台金化． ， (3)增强粘结相对金剐石表面的湿润能力，反应能力．但有时会使胎体对金剐石的侵 蚀能力受到限制．主要为Cr、Ni等，粒度为30O 一 lO#m． 3．牯接金属 粘接金属系在金刚石制品烧结过程中熔融．渗透达到粘接制品各组份．并提供各组份 发生界面反应之热力能源，并具有良好的机械力学性能．主要为 F Cu，粒度为 200 ～ 300# ． 胎体性能 胎体配方的确定是通过胎体性能的室内检测．锯切实践验证，配方筛先而完善的．现 将确立的A．B两种基本配方的胎体性能，锯切效率分别叙述如下： (一)胎体性能： ． 胎俸性能检测项目分为硬度．抗冲击韧性、抗弯强度 耐磨性，切磨教率．它们与配 方的关系分别如图 1-5所示． 上述检测条件为： ①史连君等 鑫利金刚石工业有限公司 高级工程师 辽宁营IZl经济技术开发区 l l5o07 — 65— 维普资讯 http://www.cqvip.com 图3 配方与抗弯强度的关系 图4 配方与耐量性的关系 圈5 配方与切削效率的关系 1．抗弯强度是采用 WE一30万能材料试验机．5×5×40ram试块进行测定的． 2．冲击韧性是采用 JB一5型冲击试验机，10×10x 60ram试块进行检测的． 一 66— 维普资讯 http://www.cqvip.com 3．胎体硬度系采用 HR一150洛氏硬度试验计测定． 4．耐磨性与切削效率采用 J2—1型岩石可钻性测定仪．m6mm试棒进行耐磨性以恒 速 恒压条件下，测定 20分钟时试棒的磨耗量和岩样切磨辣度．并以每分钟试棒磨耗量 {mg／mIn)作为耐磨性指标． (二)锯切实践 A．B系列配方分别在辽宁 四川等石材加工厂家进行了锯切切磨实践，证明其效果良 好． 本实践正在扩大过程中． 三 铁基胎体的有关探讨 (--)．胎体对金刚石固位机理探讨 胎体固定金剐石颗粒的能力称之为固位性能(文献【l1)． 孕镶金刚石胎体在切磨工件过程中胎体磨蚀，金刚石出踮 磨耗．脱粒而不断更新． 其更新过程中，全粒金刚石所占出露金刚石比例越小．则处于工作状态金刚石颗粒比例越 大，亦说明金刚石的固位效果越好．胎体切磨效率、寿命也越高． 文献[11：I苷胎体对金刚石固位模式分为三种：1．机械固位，仅靠胎体机械包裹作为固位 方式；2．增强机械包裹和弱化学键粘着．增强机械包裹是通过金刚石表面粗糙处理．以使 其更好地固位在胎体之中：弱化学键粘着是胎体在加热状态中组成，生成碳化物．碳化物 与金刚石之间形成了高温度的粘着：3．化学键粘着．将 Cr Ti、Ni、Mo、Ta等金属加人 孕镶胎体中，这些金属将与金刚石发生化学反应．在金刚石表面生成碳化物层． 由上叙述．则铁基胎体属于那种金刚石固位模式呢?首先从铁基胎体组份对金刚石颗 粒的反应程度进行分析． 从文献 情 录列出了有关胎体组份中元素对金刚石的侵蚀： 合金成份 金刚石失重％ Ni 3．51 Fe 1．48 W C 0．03 50％ Fe+50％W 1．87 共晶 cu—Ag 0．84 文献[3冽 出了某些金属对石墨和金刚石的湿润角和牯肘功： 石墨 金刚石 粘接荆 温度 湿润角 粘附功 温度 湿谰角 粘附功 成分 ℃ 口 10-2Jran2 ℃ 口 |0-2~~m Cu 【l∞ 140 3l6 ll50 145 ” 5 Si I450 0 l720 ／ ／ ／ Fc I550 50 3040 ／ ／ ／ NJ I550 57 27O4 ／ ／ ／ Co I550 68 2550 ／ ／ ／ Cu+1OCr 12∞ 5 264(} ／ ／ ／ 一 67— 维普资讯 http://www.cqvip.com 某些液态金属对金属碳化物 的湿润性 ． 固体表面 液态金属 温度℃ 湿捐角口． 气氟 C0 I50o 0 氧气 WC Ni IS00 ～0 真空 Fe I490 ～0 真空 Ag 9柚 [08 真空 Ni 145o I7 氧气 T|c Co I50O 36 氢气 Fe 1550 49 氢气 Cu 1l00～1300 [08～70 真空 以上可见 Ni。Fe对金剐石表面侵蚀作用较严重．在某种意义上讲与金刚石颗粒表面 具有较强的化学反应发生．Ni Fe、Cr对金刚石与碳化物具有良好的湿润性。牯跗功 大 ． 粘 附 功 大 则 在 组 份 中 各 界 面 结 合 力 越 强 ． 所 以 在 铁 基 胎 体 中 WC(C卜Cr(Ni卜Fe(Fe．Cu)或 WC(C卜Fe(Cr．Ni)-Cu．Ni问具有良好的界面反应能力．通 过试样断面观察亦发现金刚石颗粒表面颜色发生变化。张力剪断处金刚石颗粒脱粒比例极 低，并存在剪断金刚石颗粒现象．由此进一步证明：铁基胎体对金刚石颗粒的固位属于化 学键粘着，具有良好的固位强度． (二>铁基船体金相组织探讨 本研究铁基胎体其组成为：金刚石(提供都份 C源)、WC，Fe、Ni、Cr、Cu为多元 素系． 由粉末冶金原理等文献f4】得知： 1)Fe-cu—c系中。铜在铁中的溶懈度随温度变化．在 1094~时，铜在 一Fc中的溶 懈度为 7．5～8．5％：835℃时约为 3．5％，铜对铁有一定的固溶强化作用． 2)Fe-Ni—cu—c系或 Fe-Cr-C系中Nj和 Cr为稳定奥氏体。改善组织而起强化作 用，并改善其对碳化物的润湿性． 3)WC-Fe-Ni系可达到 wc—Co系台金性能． 通过以上探讨可见铁基胎体具有良好的金相组织．其机械性能可随工作情况对其各组 份进行适当调整，以满足石材锯切业的需求． 本研究已将铁基胎体系引入石材锯切。磨削领域，取得了一定效果．但尚需进行大量 的工作。不断进行完善。同时敬恳同仁对本探讨提出见解． 参 考 文 献 ⋯ 史连君译 《九十年代孕镶金刚石钻头的胎体固位形式》《国外地质勘探技术》{993 6 — 68— 维普资讯 http://www.cqvip.com 【2】徐湘涛编著‘金阿4石钻探工具与锯切工具制造。 【31衰公昱主编。人造金刚石合成与金剐l石工具制造’ 【41曾德辩主编。粉末冶金材料 Study on Ferro Base Matrix Used for Diamond Sow Edge ShlLlanjun ctal· ()【jn Diamond Indast~y Co．Ltd) Fnrro base matrix for diamond saw edge has been dj ss甜 jn this article．b compared with the~'adi· tional matrix of Cu and／or Co bsse the fnrro basc matrix has higher security to diam ond grain_nd better mctai phase$troctnl~while as the result of experiment and application the authors consider that it is pros- pective to use the new matrix in the stone working industry． 一 69— 维普资讯 http://www.cqvip.com