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    建筑陶瓷与烧结型金刚石陶瓷切割锯片

    放大字体  缩小字体 发布日期:2022-09-05 17:36:56    来源:本站    作者:标准件之家    浏览次数:578
    导读

    中国很早以前即开始生产建筑陶瓷产品,著名的“秦砖汉瓦”就是它们的代表。“青砖瓦舍”一直是古代建筑的必备元素。  具有现代意义的建筑陶瓷产品生产始于上世纪八十年代。人们对于居住环境视觉美的追求和城市化是推动建筑陶瓷产品迅速发展的强力引擎。经过

    中国很早就开始生产建筑陶瓷,著名的“秦砖汉瓦”就是他们的代表。“青砖房”一直是古建筑必不可少的元素。现代建筑陶瓷产品的生产始于20世纪80年代。人们对居住环境视觉美的追求和城市化是推动建筑陶瓷产品快速发展的强大引擎。经过近30年的发展,我国建筑陶瓷产量已占世界的50%,产品出口到200个国家和地区。2009年墙地砖产量达到54亿平方米,连续六年位居世界第一。建筑陶瓷产品,主要是墙地砖,在生产和使用过程中面临切割和加工问题。人们有必要进一步了解建筑陶瓷制品的特点和烧结金刚石陶瓷切割锯片的性能。一、陶瓷的分类人们习惯把“陶”和“瓷”合在一起。实际上,虽然两者都是由粘土、长石、应时等制成的“土”制品,但由于制作工艺和技术的差异,陶器和瓷器之间有着明显的区别。在人类文明史上,陶器至少有2万到3万年的历史,远早于瓷器。公元前4000年左右,伊朗出现了陶瓷业。在中国古代,仰韶文化时期(公元前5000年至公元前3000年)陶瓷业高度发达。陶器又称“陶器”,断面粗糙,气孔多,吸水率高(6%),硬度低。瓷器主要由瓷土(高岭土)烧制而成,外表面常涂有釉。其断面致密细腻,表面有光泽,吸水率极低(%6%),质地坚硬,声音清脆悦耳。自古以来,民间就有“没有金刚钻,就没有瓷器”的说法,说明瓷器是一种古老的“难加工材料”。还有一种介于陶器和瓷器之间的泥制品叫“炻器”,也叫“坛子”,较少为人所知。经过几万年的发展,陶瓷家族已经非常庞大。现代材料分类学将传统陶瓷和现代发展起来的新型精细陶瓷统称为“狭义陶瓷”。但“广义陶瓷”涵盖的内容更广,无机金属材料、水泥、玻璃、耐火材料、砖瓦等硅酸盐矿物材料以及狭义陶瓷材料,都属于这一类。陶瓷主要是指砖瓦制品,如常见的外墙砖、地砖、红瓦、青瓦、红瓦、青瓦、琉璃瓦、瓦瓦、瓦饰等。二、建筑陶瓷的特点和对切割加工质量的要求。建筑陶瓷与人们的生活密切相关。“抬头看墙砖,低头看地板砖”,以墙砖为代表的建筑陶瓷,色彩、造型、质感各异,装扮着现代人类多姿多彩的生活和工作环境。墙地砖大致可以分为三种:1。釉面砖:表面有一层薄薄的玻璃,表面硬度较高,但表面以下硬度不高,吸水率高。2.硬质外墙砖:硬度适中,吸水率低。可细分为“粉砂质”和“应时”。后者的密度和硬度高于前者,但吸水率低于前者。3.玻化砖(也叫石英砖)硬度最高,吸水率低。在制造和装修过程中,为了保证几何尺寸,往往需要对墙地砖进行切割。切页要求:第一,切页效率。墙地砖的切割也不例外。所以用的工具一定要锋利。其次,由于陶瓷是硬脆材料,墙地砖的外观质量关系到“形象工程”,切割断裂即“崩边”(也叫“爆边”)的质量要求自然很高。第三,刀具在满足以上两个要求的前提下,要有适中的使用寿命。当然,如果是“DIY”(自己动手)的产品,也不必要求太多。因为个人装饰的切割总量不能太大,对锯片的寿命要求不敏感。三、烧结金刚石陶瓷刀具设计和生产中的一些常见问题

    用金刚石刀具处理陶瓷是很自然的选择。但问题并不是两种物质之间的硬度“角力”那么简单。“一刀两断”不难,难的是切得锋利,而且要保证切口平整,边缘略塌。众所周知,烧结金刚石切割锯片的结构分为三部分,即:1。工作部分(也叫“刀头”、“齿”、“段”)由金刚石晶体和金属结合剂组成。2.用于焊接的非金刚石层零件(某些零件没有该层)。3.基底由65Mn或其他钢材料制成,如50Mn、50Mn2v、T12、T10等。刚性、直线度、拉伸应力、平行度、径向跳动和端面跳动都有严格要求。从断裂力学理论的角度来看,建筑陶瓷的断裂韧性较低,其切割断口的形成是运动的金刚石颗粒引起陶瓷材料局部表面脆性断裂的结果。使用粗晶高温金刚石有助于高速去除建筑陶瓷材料,从而提高切割锯片的锋利度,但陶瓷表面破碎程度增加会影响端口表面质量(即“崩边”效应)。有鉴于此,烧结锯片采用多层、不同粒度的金刚石颗粒分布是合乎逻辑的。60/80-100/120金刚石用在工作层两侧高度与锯片侧隙之间的部位,50/60粗金刚石用在工作层中间(超过刀头总体积的50%)。这样就可以获得“锐边、微爆边”的切割效果。金刚石工作层中使用的结合剂的成分和密度在烧结锯片的工作条件中也起着非常重要的作用。握持力过强,锯片自锐性差,锯片锋利度衰减快;反之,锐度低。研究表明,采用Fe-Cu-Sn三元高脆性结合剂配方,并配以必要的添加剂,可以很好地解决这一矛盾。目前,金刚石锯片的精细烧结工艺问题尚未引起广泛关注。不管

    是使用箱式炉、井式炉、钟罩炉、加压烧结炉还是连续烧结炉,生产厂商大多只满足于遵循传统“结合剂主成份熔点60—80%值”烧结工艺,而忽略了烧结对基体金相组织变化的影响。大量事实证明,基体金相组织状态影响锯片切割效果,其中包括锋利度、自锐性、稳定性、崩边等。值得厂家深思,不能“只顾刀头,不顾基体”。

      根据笔者的实践,较为理想的烧结型金刚石陶瓷切割锯片应具备以下要素:

      1、金刚石:粗、细合理分层排布;

      2、金属结合剂:低合金化的脆性结合剂;

      3、基体:薄型、窄缝、刚度好、采用能获得合理金相组织状态的烧结工艺。

      当然,如能配置高速、桥式(或门式)切割机,锯片的切割效果将更为突出。这就需要与锯片切割设备制造商密切配合,方能达到“好马配好鞍”的宏观效果。

      写到这里,笔者想顺便提及金刚石陶瓷材料切割锯片的更新类型,即“电铸—钎焊—组合”式锯片,它的制作能耗低,占用空间少,设备投资不大,基体可以反复使用,同规格单件生产综合成本远远低于烧结型切割锯片,而且锋利度及崩边效果很好,性能稳定,所需切割功率也低于传统烧结型金刚石陶瓷切割锯片,具有很好的发展前景。

     
    (文/标准件之家)
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