切割花崗巖等使用的工具磨損機(jī)理

時(shí)間：2014-04-23 10:17:01

作者：世邦機(jī)器

花崗巖加工時(shí)，金剛石工具在切削力與切削熱的綜合作用下，磨損主要有金剛石磨粒磨損與結(jié)合劑磨損兩方面。加工過(guò)程中，金剛石磨粒不斷受到工件對(duì)它的機(jī)械載荷沖擊作用、熱沖擊和疲勞作用，主要存在磨粒局部破碎、磨粒磨平、磨粒折斷、整體破碎和脫落等；結(jié)合劑磨損主要表現(xiàn)為結(jié)合劑表面沿切磨方向的機(jī)械擦傷、結(jié)合劑軟化和磨損等。

金剛石磨粒的局部破碎產(chǎn)生于磨粒的尖角與棱邊處。金剛石顆粒與石材間的劇烈擠壓和摩擦產(chǎn)生的交變熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的沖擊，使金剛石表面出現(xiàn)疲勞裂紋而局部破碎。另一方面，金剛石顆粒露出磨損表面的部分，尤其是棱邊，當(dāng)承受不了劇烈的及壓力和摩擦力時(shí)，金剛石顆粒表面也將發(fā)生局部破碎，顯露出許多微小的切削刃。新的微切削刃能提高金剛石工具的切削力，屬于正常的磨損狀態(tài)。石材對(duì)金剛石顆粒進(jìn)一步的摩擦，使其表面和棱邊作為切削部位進(jìn)行切削，在切削過(guò)程中，交變熱負(fù)載的沖擊促使金剛石表層不斷進(jìn)行石墨轉(zhuǎn)化，其外層表面硬度下降，交變的機(jī)械負(fù)荷沖擊又使石墨化的外表面逐漸被磨掉，這樣金剛石顆粒不斷地被磨平。磨粒逐漸磨平失去有效切削刃，工具的加工能力下降，磨粒磨平屬于一種有害的磨損形式，較大的機(jī)械沖擊或切削力，以及加工引起的熱沖擊作用，使金剛石磨粒的內(nèi)部缺陷產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展，最終使金剛石磨粒產(chǎn)生直接折斷或破碎脫落，磨粒露出鍍層部分大部分產(chǎn)生破碎，使金剛石磨粒出刃高度與結(jié)合劑表面齊平，整體破碎使工具喪失有效切削能力，多發(fā)生在嚴(yán)重磨損階段，整體脫落是指金剛石磨粒在加過(guò)過(guò)程未產(chǎn)生明顯的破碎而直接從結(jié)合劑上脫落。金剛石的整體脫落主要是在結(jié)合劑對(duì)磨粒的把持力不夠或者交變的切削力使金剛石顆粒在結(jié)合集中不斷地被晃動(dòng)產(chǎn)生松動(dòng)的情況下發(fā)生。當(dāng)破碎和脫落的磨粒數(shù)超過(guò)總數(shù)1/3時(shí)，工具失效。圖1-20是金剛石磨粒的集中常見(jiàn)磨損形式。

金剛石磨粒的磨損過(guò)程是一個(gè)漸進(jìn)的磨損過(guò)程，分為3個(gè)磨損階段；初始的快速磨損階段（也成過(guò)度階段）、磨損率均為常熟的穩(wěn)定磨損階段以及隨后的加速磨損階段。加速磨損階段表明工具不能繼續(xù)工作，需要重新修整。周期性的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷對(duì)金剛石磨粒的沖擊是影響其磨損形態(tài)和磨損過(guò)程的主要因素。

結(jié)合劑磨損會(huì)降低對(duì)金剛石磨粒的把持力，造成磨粒的脫落。加工過(guò)程中，花崗巖和切屑會(huì)造成結(jié)合劑表面沿切磨方向的機(jī)械擦傷。結(jié)合劑本身的磨損和切削熱會(huì)使結(jié)合劑軟化，結(jié)合劑對(duì)磨粒的把持力下降，易加劇磨粒的脫落。結(jié)合急劇磨損主要發(fā)生于磨損的后期，金剛石磨粒不斷地破碎和脫落，使結(jié)合劑收到工件材料的摩擦，磨損速率加快；同時(shí)結(jié)合劑的磨損和軟化使磨?？焖倜撀?，工具整體處于急劇磨損階段，進(jìn)而發(fā)生失效。