依據磨粒的工作方式，金剛石線鋸可（kě）以分（fèn）為遊 離磨粒（lì）線鋸和固結磨料（liào）線鋸（jù）兩種。與遊離磨料金剛 石線鋸相比，固結磨料線鋸具有切縫窄、線速度高、 工（gōng）件表麵切割質量好、線鋸工作壽命長等優點。

 

“

目前在實際加（jiā）工領域應用的固結（jié）磨料線鋸主要有樹脂結合劑金剛（gāng）石線鋸和電鍍金剛石線（xiàn）鋸， 兩（liǎng）者都是通過（guò）機械鑲嵌的方（fāng）式將金剛石磨粒固定在線鋸基體（tǐ）上（shàng），因此磨粒與基體（tǐ）之間的結合強度（dù）低，切 割（gē）過程中（zhōng）金剛石磨粒很容易發生脫落,脫落的金剛（gāng）石磨粒進入（rù）切（qiē）割加工區域，對基體和工件表麵產生 機械滾壓和刻劃作用，勢必會降低線鋸（jù）的使用壽（shòu）命 和（hé）工件的切割表麵質量。

 

釺焊金剛石（shí）固結磨料線鋸 是（shì）近幾年研製的一種新型固結磨料線鋸，其基本原 理是利用釺焊（hàn）技術，在鋼絲（sī）基體表麵高溫焊接（jiē）單層 金剛石顆粒，以實現金（jīn）剛石磨粒與釺料（liào）層之間牢固 的化學鍵合。與樹脂結合劑固結磨（mó）料線鋸和電鍍金剛石（shí）固（gù）結磨（mó）料（liào）線鋸相比，釺焊金（jīn）剛（gāng）石線鋸具有 以下優勢（shì）:金（jīn）剛石磨粒（lì）與線鋸釺料層的結合（hé）強度高， 金（jīn）剛石露出充分，容屑空間大，切割過程中線鋸不（bú）易 堵塞，切割效率髙，線鋸壽（shòu）命（mìng）長;線鋸使用切割過程 中的切割力小，功率低，切割溫度低，工件（jiàn）切割表（biǎo）麵（miàn） 質量髙。

 

目前，雖然學者們嚐試（shì）利用不同釺焊加熱方法和合金粉體釺料（liào）製備金剛（gāng）石線鋸，實現 了金剛石磨粒與鋼（gāng）絲基體之間的牢固連接，但是沒有從根本上解（jiě）決高溫加熱過程中鋼絲基體的熱損傷問題，也沒有揭示釺焊加熱過程中各參數對線鋸（jù）力 學（xué）性（xìng）能和顯（xiǎn）微組織的影響機製，製（zhì）備（bèi）的線鋸要實現 實際加工應用還有很（hěn）長的一段探索過程。

 

為解決此問題，作者利用兩種不同的（de）釺焊工藝方案，製備（bèi）了釺焊金剛石固結（jié）磨料線鋸，檢測（cè）了線鋸 的力學性（xìng）能，觀（guān）察（chá）線鋸的宏觀形貌和顯微組織，並在 線鋸切割機（jī）上進行實際運轉疲勞試驗，比較了不同 釺焊加熱方式和不同釺料製備金剛石線鋸（jù）性能的優 劣，力圖揭示釺焊各參數對線鋸力學性能的影響，為 實現釺焊（hàn）金剛（gāng）石固結磨料線鋸的實際切割應用奠（diàn）定基（jī）礎。

”

 

  1 試樣製備與試驗方法

 

1.1試樣製備

所用釺料為高熔點的鎳基合金粉體釺料和低（dī）熔 點的銀-銅-鈦（tài）合金粉體釺料;線鋸基體選用65Mn 彈簧鋼絲，直徑0. 2mm;金剛石磨粒選用PDA989 金剛石，平均粒徑45um。分別在QHL850型（xíng）真空釺焊爐中（zhōng）及SK-G06143-3型管式加熱爐中加熱（rè）進行釺焊，兩種釺焊工藝路線如下所示。

 

工藝一:

 

采用加熱時間長的QHL850型真空釺焊爐進行（háng）電阻加熱釺焊，配以高熔點（diǎn）的（de）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（xiān）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（liào），種（zhǒng）金（jīn）剛石磨粒， 烘幹;然後將鋼絲置於真空爐（lú）腔體內，機械泵抽真空 至100-2 Pa;開始加熱，離子泵抽真（zhēn）空；溫度（dù）達到預定值1020 °C後保溫（wēn）15 min;停止加熱，隨爐冷卻， 製備得到的線（xiàn）鋸記為（wéi）線鋸1。

 

工藝二:

 

采用加熱時間（jiān）短的SK-G06143-3型（xíng）管式爐進行加熱釺焊，配以（yǐ）低熔點的銀-銅-鈦合金粉（fěn） 為釺料，其主要化學成分為68.8%Ag，26.2%Cu,

5%Ti。先去除鋼（gāng）絲（sī）基體表麵的油汙，烘幹後在鋼絲 基體（tǐ）上塗覆釺料，種金剛石磨粒（lì），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，通過控製鋼絲走速來控製鋼絲釺焊加熱時間； 鋼絲出爐，並將該線（xiàn）鋸記為線鋸2。此工（gōng）藝方法的 優點在於鋼絲無須隨爐一起加熱，而是等爐溫（wēn）達到（dào） 預定值後，鋼絲再人爐，實現了類似於高頻感應快速 釺焊之目的。

 

 

1.2試驗方法（fǎ）

線鋸（jù）的拉伸性能測試在島津EZ-LX型（xíng）台式試 驗（yàn）機上（shàng），按（àn）照GB/T 228—2002《金屬材料室溫拉伸 試驗方法》進行，線鋸（jù）試樣標準間距為100 mm，每（měi） 組10根，取其平均值;線鋸的（de）抗彎性能在自（zì）製的設 備上進行，每組10根，以每根鋼絲或線鋸斷裂前的（de） 90°彎折次數來表示其抗彎性能，取10根的平均值； 線鋸的疲勞性能（néng）測試（shì）在STX-202型金剛（gāng）石線鋸切（qiē） 割機上進行，分（fèn）別截取20m的鋼（gāng）絲、線鋸1和線鋸2，無載荷運轉，以鋼絲或線鋸斷裂前（qián）的實際（jì）運轉時 間為其疲勞壽命，取10次的平均值:在VHX-1000 型基恩士三維形貌光學顯微鏡上觀察線鋸的表麵形 貌;在OLYMPUS GX51型倒置式數碼光學顯微鏡 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（xíng）貌

線鋸1的直（zhí）徑為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（liào）層鋪展均勻，釺料融化（huà）充 分（fèn），金剛石磨粒周圍的釺料有明顯（xiǎn）的（de）爬升現象，磨粒 出露高度高。由圖2可見，線鋸（jù）2的釺料融化充分， 但釺（qiān）料層在鋼絲基體表麵的鋪展流動性和均（jun1）勻性較 差，經常會出現斷續的釺料層;單顆金剛石磨粒和釺料浸潤良好（hǎo），磨粒周圍的（de）釺料爬升顯（xiǎn）著（zhe），磨粒出露高 度高（gāo）。

 

 

 

從圖3中可以看出，線鋸（jù）1中的（de）釺料和基體（tǐ）間 出現了白色絲狀組（zǔ）織，而且絲狀組織已經滲人至基生共價鍵，結合強度比線鋸1的強度差。

 

 

2.2力學性能

由（yóu）拉（lā）伸試（shì）驗可知，兩種線鋸的抗拉強度相對於（yú）鋼 絲基體而言均有很大（dà）幅度（dù）的降低，線鋸1下降的最（zuì）為 嚴重，最大（dà）斷裂載荷僅為為41N，換算成抗拉強度為 591 MPa;線鋸2的最大斷裂（liè）載荷為（wéi）80N，換算成抗 拉強度為1132MPa。根據文獻可知，固結磨料線鋸在切割加工過（guò）程中張緊機構提供（gòng）的拉力一（yī）般小 於（yú）30N，對於循環往複式切割方式來說，切割過程中還存（cún）在加減速環節，長20m、線速度為1 m • s-1、加減（jiǎn）速時間為0.5s的線鋸在切割過程中承受的拉力約 為35N。因此（cǐ），采用兩種釺焊工藝製備的釺焊（hàn）金剛 石線鋸理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（de）伸（shēn）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（tài）大，否則在（zài）實際切割過程 中，線鋸將在拉力的作用下被拉長，導致線鋸表（biǎo）層出體內部，提高了（le）基（jī）體與釺料層的結（jié）合強度;線（xiàn）鋸2中（zhōng） 的釺料和基體之（zhī）間的結合部界限清（qīng）晰，沒有（yǒu）相互滲 透現象，說明銅基合金釺料與基（jī）體之間（jiān）的結合力較（jiào） 弱，釺料層（céng）和基體之間主要是以分（fèn）子力結合，沒有產現裂紋甚至被拉斷，一般（bān）商業用電鍍金剛（gāng）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（jì）切割加工。

 

由彎曲試驗可知，鋼絲基體的抗彎性（xìng）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（hěn）大程（chéng）度上影響著線鋸 的使用壽命，如果抗彎性（xìng）能過差，線鋸工作（zuò）一段時間 後（hòu），就會由於彎曲疲勞破壞而斷裂，從而失去切割功能。

2.3顯（xiǎn）微組（zǔ）織

釺焊加熱前，鋼絲為冷拉狀，組織為長（zhǎng）條形鐵素（sù） 體+珠光體，如圖4(a)所示;經1 020 °C以上的緩（huǎn）慢 升（shēng）溫和降溫後，線（xiàn）鋸1的基體組織發生顯著變化，為 高溫退火組織，晶粒（lì）明顯長（zhǎng）大，如圖4 (b)所示；經 850 °C左右的較（jiào）快升溫和降溫後，線鋸2的基體組 織為索氏體+塊狀鐵素（sù）體，晶粒有（yǒu）所長大，如（rú）圖4 (C)所示（shì）。

 

 

2.4疲勞性能

鋼絲在連續運轉（zhuǎn）了48h後仍然沒有發生疲勞 斷裂;線鋸1在張緊彈簧未充分張緊（jǐn）的情況下就（jiù）發 生了斷裂，或者在主軸啟動（dòng）和停止時即發生了斷裂（liè）， 故其疲勞（láo）壽命為0;線鋸2實際運轉時間最長的為15h，最短的（de）為（wéi）8 h,其平均疲（pí）勞（láo）壽命為12h。因此， 就疲勞壽命指標而言，管（guǎn）式爐中釺焊製備工藝比較 合（hé）適製備（bèi）小直徑的線鋸。

  3 結論

(1)兩（liǎng）種釺焊工藝製備的線鋸釺料層充分融化，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（hǎo）,釺料層在（zài）鋼絲基體表（biǎo）麵鋪展（zhǎn）的連續 性和均勻性較好;線鋸1基體組織為高（gāo）溫退火組織， 線鋸2基體組織為回火索氏體組織。

 

(2)線鋸2的抗拉強度約為線鋸1的2倍，伸長率為線（xiàn）鋸1的1/2，抗彎性能為線鋸1的2倍，線 鋸2的疲勞壽命為12 h，而（ér）線鋸1的為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,能滿（mǎn） 足線鋸的基本性能要求（qiú），有望應（yīng）用於實際切割加（jiā）工。