依據磨（mó）粒的工（gōng）作（zuò）方式，金剛石（shí）線鋸可以分為遊 離磨粒線鋸和（hé）固結（jié）磨料（liào）線鋸兩種。與遊離磨（mó）料金剛 石線鋸相比，固結磨料線鋸具有切縫窄、線速度高、 工件表麵切割質量好、線鋸工作壽（shòu）命（mìng）長（zhǎng）等優點。

 

“

目前在實際加工領域應用的固結磨料線鋸主要有樹脂結合劑金（jīn）剛石（shí）線鋸和電鍍金剛石線鋸， 兩者都是通（tōng）過機械鑲（xiāng）嵌的方式將金剛石磨粒固定（dìng）在線鋸基體上，因此磨粒與基體之間的結（jié）合強度低，切 割過程中（zhōng）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（duì）基體和工件表麵產生 機械（xiè）滾壓（yā）和刻劃作用，勢必會降低線鋸的使用壽命（mìng） 和工（gōng）件的切割表（biǎo）麵質量（liàng）。

 

釺焊金剛石（shí）固結磨料線鋸 是近幾年研製的一種新（xīn）型固結磨（mó）料線鋸，其基本原 理（lǐ）是利用釺焊技術，在鋼絲基體表麵高溫焊接單層 金剛石顆粒，以實現金剛石磨（mó）粒與釺料層之間牢固 的化學鍵合。與樹脂結合劑固結磨料線鋸和電鍍金（jīn）剛石（shí）固結磨料線鋸相（xiàng）比，釺焊金剛石線鋸具有 以下優勢:金剛石磨粒與線鋸釺（qiān）料層的結合強度高， 金剛石露出充分，容屑空間大，切割過程中線鋸不易 堵塞，切割效率髙，線鋸壽命（mìng）長;線鋸使用切割過程 中的切（qiē）割力小，功率低，切（qiē）割溫度低，工（gōng）件切割表麵 質（zhì）量髙。

 

目前，雖然學者們（men）嚐試利用不（bú）同釺焊加熱方法和合金粉體釺料製（zhì）備金剛石線鋸，實現 了金剛石磨粒與鋼絲基體之間（jiān）的牢固連接（jiē），但是沒（méi）有（yǒu）從根本上（shàng）解決（jué）高溫加熱過程（chéng）中鋼絲基體（tǐ）的熱損傷問題（tí），也沒有揭（jiē）示釺（qiān）焊加（jiā）熱過程中各參數對線（xiàn）鋸力 學性能和顯微組織（zhī）的影響機製，製備的線鋸要實現 實際加工應用還有很長的一段探（tàn）索過程。

 

為解決（jué）此問題，作者利用兩（liǎng）種不同的（de）釺焊工藝方案，製（zhì）備了釺焊金剛石固結（jié）磨料線鋸，檢測了線鋸 的力學性能，觀察線鋸的宏觀形（xíng）貌和顯微組織，並在 線鋸切割機上進行實（shí）際運轉疲勞試驗，比較了（le）不同 釺焊加熱方式和不同釺料（liào）製備金剛（gāng）石線鋸性能的優 劣（liè），力圖揭示釺焊（hàn）各參數對線鋸力學（xué）性能的影響，為 實現釺焊金剛石固結磨料線鋸的實（shí）際切割應用奠定基礎。

”

 

  1 試樣製備（bèi）與試驗方法

 

1.1試樣製備

所用釺料（liào）為高熔點的鎳（niè）基合金粉體釺料（liào）和低熔（róng） 點的（de）銀-銅-鈦合金粉體（tǐ）釺料;線鋸基體選用65Mn 彈簧鋼（gāng）絲，直徑0. 2mm;金剛石磨粒選用PDA989 金（jīn）剛石，平均粒徑（jìng）45um。分別在QHL850型真空釺焊爐中及SK-G06143-3型管式加熱（rè）爐中加（jiā）熱進行釺焊，兩（liǎng）種釺焊工藝路線如（rú）下所示。

 

工藝一（yī）:

 

采用加熱（rè）時間長的QHL850型真空釺焊（hàn）爐進（jìn）行電阻加熱釺焊，配（pèi）以高熔點的鎳基合金粉為釺料，其主要化學成分(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（yóu）汙，烘幹後在鋼絲基體上塗覆釺料，種金剛石磨粒， 烘幹;然後將鋼絲置於真空爐腔體內，機械泵抽真空 至100-2 Pa;開始加熱，離子泵抽（chōu）真空；溫度達到預定（dìng）值1020 °C後（hòu）保溫15 min;停止加熱，隨爐冷卻， 製備得到（dào）的線鋸記為線鋸1。

 

工藝二:

 

采用加熱時間短的SK-G06143-3型管式爐進行加（jiā）熱釺（qiān）焊，配以低熔點的銀-銅-鈦合（hé）金粉 為釺料，其（qí）主（zhǔ）要化學成（chéng）分為68.8%Ag，26.2%Cu,

5%Ti。先去除鋼絲基體表麵（miàn）的油汙，烘幹後在鋼絲 基（jī）體上塗覆（fù）釺料，種金剛石磨粒，烘幹;管式爐開始 加熱，達到預定值850 °C後通人氬氣15 min;鋼絲入爐，通過控（kòng）製鋼絲走速來控（kòng）製鋼絲釺焊加熱時間； 鋼絲出爐，並將該線鋸記為線鋸2。此工藝方法的 優（yōu）點在於鋼絲無須隨爐一起加熱，而是等爐溫達到 預定值後（hòu），鋼絲再人爐（lú），實現（xiàn）了類（lèi）似（sì）於（yú）高頻感應快速（sù） 釺焊之目的。

 

 

1.2試驗方法

線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（xiàn）鋸的抗彎（wān）性能在自製的設 備上進行，每組（zǔ）10根，以（yǐ）每（měi）根鋼絲（sī）或線鋸斷裂前的 90°彎（wān）折次數來表示其（qí）抗彎性能，取10根的平均值； 線鋸（jù）的疲勞（láo）性能測試在STX-202型金剛石線鋸切 割機上進行，分別截取（qǔ）20m的（de）鋼絲、線鋸1和線（xiàn）鋸2，無載（zǎi）荷運轉，以鋼絲或線鋸斷裂前（qián）的實際運轉（zhuǎn）時 間為其疲勞壽命，取10次的平均值:在VHX-1000 型（xíng）基恩士三（sān）維形貌光學顯（xiǎn）微鏡上觀察線鋸的表麵形 貌;在OLYMPUS GX51型倒置式數碼光學（xué）顯微鏡 上觀察線鋸的顯微組織。

  2 試驗結果與討論

 

2.1表麵形貌和結合麵形貌

線鋸1的直徑（jìng）為0. 30 mm,極（jí）差為0. 017 mm； 線鋸2的直徑為0. 30 mm,極差（chà）為0. 015 mm。由 圖1可見，線（xiàn）鋸（jù）1的釺料層鋪展均勻（yún），釺料融化充 分，金剛石（shí）磨粒周圍的釺料有（yǒu）明顯的爬（pá）升現象，磨粒 出露高（gāo）度高。由（yóu）圖2可見（jiàn），線鋸2的釺料（liào）融化（huà）充分， 但釺料層在鋼絲（sī）基體（tǐ）表麵的鋪展流動性和均勻性較 差，經常會出現（xiàn）斷續的釺料層;單顆（kē）金剛（gāng）石磨粒和釺料浸潤（rùn）良好，磨粒周圍的釺料爬升顯著，磨粒出露高 度高。

 

 

 

從圖3中可（kě）以看出，線鋸1中的釺料和基體（tǐ）間（jiān） 出現了白色絲狀組織，而（ér）且絲狀組織已（yǐ）經滲人至（zhì）基生（shēng）共價鍵，結（jié）合強度（dù）比線鋸1的強度差。

 

 

2.2力學性能

由拉伸試驗可知，兩種線鋸的抗拉（lā）強度相對（duì）於鋼 絲基體而言均有很（hěn）大幅度的降低（dī），線鋸1下降的最為 嚴重，最大斷裂載荷僅為為（wéi）41N，換算成抗拉強度為 591 MPa;線鋸2的最大斷裂載荷為80N，換算（suàn）成抗 拉強度為1132MPa。根據文（wén）獻可知，固結磨料線鋸在切割（gē）加工過程中張緊機構提供的（de）拉（lā）力一般小 於30N，對於循環往複式切（qiē）割方式來說，切割過程中還存在加減速環節，長20m、線速度為1 m • s-1、加減速時（shí）間為0.5s的線鋸在切割過程中承受的拉力約 為35N。因此，采用兩種釺焊（hàn）工藝製備的釺焊金剛 石線鋸理（lǐ）論上都能用於一般的切割加工。

 

鋼絲的伸長率為4.01%,線鋸1的伸長率（lǜ）為 6.4%，而（ér）線鋸2的則為3. 27%。根據文獻可 知，線鋸的（de）伸長率不能太大，否（fǒu）則在實際切割過程 中，線鋸將在拉力的（de）作（zuò）用下被拉長，導致線鋸（jù）表層出體內部，提高了基體與釺料層的結合強度;線鋸2中 的釺料和基體之間的結合部界限清晰，沒有相互（hù）滲 透現象，說明銅基合金（jīn）釺料與基體之（zhī）間的結合力（lì）較 弱，釺料層和基體之間主（zhǔ）要是以分子力結合，沒有產（chǎn）現裂紋（wén）甚至被（bèi）拉斷，一般商業用電鍍金剛石（shí）線鋸的 伸長率為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（wān）性能在很大程度上影（yǐng）響著線鋸 的使用壽命，如果抗彎性能過差，線鋸工作一段時間 後，就會由於彎曲疲（pí）勞破壞（huài）而（ér）斷裂（liè），從而失去切割功能。

2.3顯（xiǎn）微組織

釺焊加熱前，鋼絲為冷拉狀（zhuàng），組織為長條形鐵素 體+珠光體，如圖4(a)所示;經1 020 °C以上的緩（huǎn）慢 升溫和降溫後，線鋸1的基體組織發生顯著變化，為 高溫退火組織，晶粒明顯長（zhǎng）大，如圖4 (b)所示；經 850 °C左右的較快升溫和降溫後（hòu），線鋸2的基體組 織為索氏體+塊狀鐵素體，晶粒有所長大（dà），如圖4 (C)所示。

 

 

2.4疲勞性能

鋼絲（sī）在（zài）連續運轉了48h後仍（réng）然沒有發（fā）生疲勞 斷裂（liè）;線（xiàn）鋸1在張緊彈簧未充分張緊的（de）情況下就發 生（shēng）了斷裂，或者在主軸啟（qǐ）動和停止時即發生了斷裂， 故其疲勞壽命為0;線鋸2實際運轉時間最長的為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（biāo）而言，管式爐中釺焊製備工藝比較 合適（shì）製備小直徑的線鋸。

  3 結論

(1)兩（liǎng）種釺焊（hàn）工藝製備（bèi）的線（xiàn）鋸釺料層充分融化，釺料與金剛石浸潤良好;線鋸1釺料層與基體之間的結合更好,釺料層在鋼絲基（jī）體表麵（miàn）鋪展的連續 性和均勻性較好;線鋸1基體組織（zhī）為高溫（wēn）退火組織， 線鋸2基（jī）體組織為回火索氏體組織。

 

(2)線鋸2的抗拉強度約（yuē）為線鋸1的2倍，伸長率為線鋸1的1/2，抗彎性（xìng）能為線（xiàn）鋸（jù）1的2倍，線 鋸2的疲勞壽命為12 h，而線鋸1的為（wéi）0。

 

(3)以銀銅鈦合金粉為釺料，在管式爐中氬氣 保護氣氛下製備的釺焊金剛石線鋸性能較好（hǎo）,能滿 足線鋸的基本性能要求，有望應用於實際切割（gē）加工。