依（yī）據磨（mó）粒的（de）工（gōng）作方式，金剛石線鋸可以分為遊 離磨粒（lì）線鋸和固結（jié）磨料線鋸兩（liǎng）種。與遊離磨料金剛 石線鋸相比，固結磨料線（xiàn）鋸具有切縫窄、線速度高、 工件（jiàn）表麵切割質量好、線鋸工作壽（shòu）命（mìng）長等優點（diǎn）。

 

“

目前在實（shí）際加工領域（yù）應用的固結（jié）磨料線鋸主要有（yǒu）樹脂（zhī）結合劑金剛石線鋸和電鍍金剛（gāng）石線（xiàn）鋸， 兩者都是（shì）通過機械鑲（xiāng）嵌的方（fāng）式將金剛石磨粒固定在線鋸基體上，因此磨粒（lì）與（yǔ）基體（tǐ）之間的結合強度低，切 割過程中金剛石磨粒很容易發生脫落,脫落（luò）的金剛石磨粒進入切割加工區域，對基體和工件表（biǎo）麵產生 機械滾壓和刻劃作用，勢必會降低線鋸的使用壽命 和（hé）工件（jiàn）的切割表麵質量。

 

釺焊金（jīn）剛石固結磨料線鋸 是近幾（jǐ）年研製的一種新型固結磨料線鋸，其基本原 理是利用釺焊技（jì）術，在鋼絲基（jī）體表麵高溫焊接（jiē）單層 金剛石顆粒，以實現金剛石磨（mó）粒與釺料層之間牢（láo）固 的化學鍵合。與樹脂結合（hé）劑固結磨料線鋸和（hé）電鍍金剛石固結磨料線鋸相比，釺焊金剛石線鋸具有 以下（xià）優勢:金剛石磨粒與線鋸釺料層的結合強度高， 金剛石露出充分，容屑空間大，切割過程中（zhōng）線鋸不易 堵塞，切割效率髙，線（xiàn）鋸壽命長;線鋸使用切割過程 中的切割力小，功率低（dī），切割溫度低，工件切割（gē）表麵 質量髙（gāo）。

 

目前，雖然學（xué）者們嚐試利用不同釺焊加熱方法和合金粉體釺料（liào）製備金剛石線鋸，實現 了金剛石磨（mó）粒與鋼絲基體之間的（de）牢（láo）固連（lián）接，但是沒有從（cóng）根本上解決高溫加熱過程中鋼絲基體的熱損傷問題，也沒有揭（jiē）示（shì）釺焊加熱過（guò）程中各參數對線鋸力 學性能和顯微組織的影響機製，製備的線鋸要（yào）實現 實際加工（gōng）應用還有很長的一段探索過程。

 

為（wéi）解決此問題，作（zuò）者利用兩種不同的釺（qiān）焊工藝方案，製備了（le）釺焊金剛石固結磨料線鋸，檢測了線鋸 的力學性能，觀察線鋸（jù）的宏觀形貌和（hé）顯微組織，並在 線鋸切割機上進行實際運轉疲勞試驗（yàn），比較了不同 釺焊加熱方式和不同釺（qiān）料製備金剛石線鋸性能的優 劣，力圖揭示釺（qiān）焊各參數對線鋸力學性能的影響，為 實現釺焊金剛石固（gù）結磨料（liào）線鋸的實際切割應用奠定基礎（chǔ）。

”

 

  1 試樣（yàng）製（zhì）備與（yǔ）試驗方法

 

1.1試樣（yàng）製（zhì）備

所用釺料為高熔點的鎳基合金粉體釺料和低熔 點的銀（yín）-銅-鈦合金粉體釺料;線鋸基體選用65Mn 彈簧（huáng）鋼絲（sī），直徑0. 2mm;金剛石磨粒（lì）選用PDA989 金剛石，平均粒徑45um。分別在QHL850型真空釺焊爐中及SK-G06143-3型管式加熱爐中加熱進行釺焊，兩種釺焊工藝（yì）路線如下所示。

 

工藝一（yī）:

 

采用加熱時間長的QHL850型真空釺焊（hàn）爐進行電阻（zǔ）加熱釺焊，配以高熔點的鎳基合金粉（fěn）為釺料，其（qí）主要化學成分(質量分數，下同）為72% Ni，10%Cr，餘(B、Si)。先去除鋼絲基體表麵的油汙，烘幹後在鋼絲（sī）基體上塗覆釺料，種金剛石磨粒， 烘幹;然後將鋼絲置於真空爐腔體內（nèi），機械泵抽真空 至（zhì）100-2 Pa;開始（shǐ）加熱，離子泵抽真空；溫（wēn）度達到預定值1020 °C後保溫15 min;停止加熱，隨爐冷卻， 製備得到的線鋸記為線（xiàn）鋸（jù）1。

 

工藝二:

 

采用加熱時間短的SK-G06143-3型管式爐進行加熱釺焊，配以低熔點的銀-銅-鈦合金粉 為釺料，其（qí）主要化學成分為68.8%Ag，26.2%Cu,

5%Ti。先去除鋼絲基體（tǐ）表麵的油汙，烘幹後在鋼絲 基體上塗（tú）覆釺料（liào），種金剛石磨粒，烘幹;管式爐開始 加熱，達到預定值850 °C後通人（rén）氬氣15 min;鋼絲入爐，通過控製鋼絲（sī）走速來控製鋼絲釺焊（hàn）加熱時間； 鋼絲出爐（lú），並將（jiāng）該線鋸記為線鋸2。此工藝方法的 優點在於鋼絲無須隨爐一起加熱，而是等爐溫達到 預定值後，鋼絲再人爐，實現了類似於高（gāo）頻感應快速 釺焊之目（mù）的。

 

 

1.2試驗方法

線（xiàn）鋸的拉伸性能測試在島津EZ-LX型台式試 驗機上，按照GB/T 228—2002《金屬材料室溫拉伸 試（shì）驗方法》進行，線鋸試樣標準間距為100 mm，每 組10根，取其平均值;線鋸的抗彎性能在自製（zhì）的設 備上（shàng）進行，每組10根，以每根鋼絲或線鋸斷裂前（qián）的 90°彎折次數來表示其抗彎性能，取（qǔ）10根的平均值； 線鋸的疲勞性能測試在（zài）STX-202型金剛石線鋸切 割機上進行，分別（bié）截取20m的（de）鋼絲、線鋸1和線鋸（jù）2，無（wú）載荷運轉，以鋼絲或線鋸斷裂前的實際運轉時 間為其疲勞壽命，取（qǔ）10次的（de）平均值:在VHX-1000 型基恩士（shì）三（sān）維形貌光學顯微鏡上觀察（chá）線鋸的表麵形 貌;在OLYMPUS GX51型倒置式（shì）數碼光學（xué）顯（xiǎn）微鏡 上觀察（chá）線鋸的顯微組織。

  2 試驗結果與討論

 

2.1表麵形貌和結合麵形貌

線鋸1的直（zhí）徑為（wéi）0. 30 mm,極差為0. 017 mm； 線鋸2的直徑為0. 30 mm,極差為0. 015 mm。由 圖1可見，線鋸1的釺料層鋪（pù）展均（jun1）勻，釺料融化充 分，金剛石磨粒周圍的釺料（liào）有明顯的爬升現象，磨粒 出露高度高（gāo）。由圖2可見，線鋸2的釺料融化充分， 但釺料（liào）層在（zài）鋼絲基體表麵的（de）鋪展流動性和均勻性較 差，經常會出現斷續的釺料層;單顆（kē）金剛石磨粒和釺料浸潤良好（hǎo），磨粒周圍的（de）釺料（liào）爬升（shēng）顯著，磨粒出露高 度高。

 

 

 

從圖3中可以看出（chū），線鋸1中的釺料和基體間 出現了白色絲狀組織，而且絲狀組織已經滲人至基生共價鍵，結合強度比（bǐ）線（xiàn）鋸1的強（qiáng）度差。

 

 

2.2力學性能（néng）

由拉伸試驗可知，兩種線鋸的抗（kàng）拉強度（dù）相對於鋼 絲基體而言（yán）均有很大幅度的降低，線鋸1下降的最為 嚴重，最大斷裂載（zǎi）荷（hé）僅（jǐn）為為41N，換算成抗拉（lā）強度為 591 MPa;線鋸2的最（zuì）大斷（duàn）裂載荷為80N，換算成抗 拉強度為1132MPa。根據文獻可（kě）知，固結磨料線鋸在切（qiē）割加工過程中張緊機構提供的拉力一般小 於30N，對於循環往複式切割方式來說，切割過程中還存（cún）在加（jiā）減速環節，長20m、線速度為1 m • s-1、加減速時間為0.5s的線鋸在切割過程中（zhōng）承受的拉力約 為35N。因此，采用兩種釺焊工藝製備的釺焊金剛 石線鋸理論上都能用於一般的切割加工。

 

鋼絲（sī）的伸長率（lǜ）為4.01%,線鋸1的伸長率為 6.4%，而線鋸2的則為3. 27%。根據文獻可 知，線鋸的伸長率不能太大（dà），否則在實際切割過程 中，線鋸將在拉力的作用下被拉長（zhǎng），導致線鋸表層（céng）出體內部，提高了基體與（yǔ）釺料層的（de）結合強度;線鋸2中 的（de）釺料和基體（tǐ）之間的結合部界限清晰，沒有（yǒu）相互滲 透現象，說明銅基合金釺料與基體之間的結合力較 弱，釺料層（céng）和基體之間主要是以分子力結合，沒有產現裂紋甚至被拉（lā）斷，一般商業用電鍍金剛石線鋸的（de） 伸（shēn）長率為2%。因此，就伸長率而言，線鋸2比線鋸1更加適合實際切割加工。

 

由彎曲試驗可知，鋼絲基體的抗彎性能最（zuì）佳，其 彎折次數可達110次，線鋸2次之，為41次，線鋸1 的僅為18次。抗彎性能在很大程度上影響著（zhe）線鋸 的使用壽命，如果抗彎性能過差，線鋸工作（zuò）一段時間 後，就會由於彎曲疲勞破壞而斷裂，從而失（shī）去切割功能。

2.3顯微組（zǔ）織

釺焊加熱（rè）前，鋼絲為冷拉（lā）狀，組織為長（zhǎng）條形鐵素 體+珠光體，如圖4(a)所示;經1 020 °C以上的緩慢 升溫和降溫後，線鋸1的基體組織發生顯著變化，為 高溫退火組（zǔ）織，晶粒明顯（xiǎn）長大，如圖4 (b)所示；經 850 °C左右的較快升溫和降溫後，線鋸2的基體組 織為索氏體+塊狀（zhuàng）鐵（tiě）素體，晶粒有所長大，如（rú）圖4 (C)所示（shì）。

 

 

2.4疲勞性能

鋼絲在連續運轉了48h後仍（réng）然沒有發生疲勞 斷裂;線鋸1在張緊彈簧未充分張緊的情況下（xià）就發 生了斷（duàn）裂，或者在主軸啟動和停止時即發生（shēng）了斷裂， 故其疲勞壽命為0;線鋸2實際運轉（zhuǎn）時間最長的（de）為15h，最短的為8 h,其平均疲勞壽命為12h。因此， 就疲勞壽命指標而（ér）言，管式爐中釺焊製備工藝比較 合適製備小直徑的（de）線鋸。

  3 結論

(1)兩種釺焊工藝製備（bèi）的線鋸釺料層（céng）充分融化，釺料與金剛石浸潤良（liáng）好;線鋸1釺料層與基（jī）體之間的結（jié）合更好,釺料層在鋼絲基體表麵鋪（pù）展的連續 性和（hé）均勻性較好;線鋸1基（jī）體組織（zhī）為（wéi）高溫退火組織， 線鋸（jù）2基體組織為（wéi）回火索氏體組織。

 

(2)線鋸2的抗拉強度約為線鋸1的（de）2倍，伸長率為線鋸1的（de）1/2，抗彎性能為線鋸1的2倍，線 鋸2的疲（pí）勞壽命為12 h，而線鋸1的為0。

 

(3)以（yǐ）銀銅鈦合金粉為釺料（liào），在（zài）管式爐（lú）中氬氣 保護氣氛下製（zhì）備的釺焊金剛石線鋸性能較好,能滿 足線鋸的（de）基本性能要求，有望應用於實際切（qiē）割加工。