莫 睿

(1.桂林特邦新材料有限公司,廣西 桂林 541004;2.中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司 廣西超硬材料重點實驗室,國家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心,廣西特種礦物材料技術(shù)創(chuàng)新中心,廣西 桂林 541004)

0 引言

金剛石串珠繩鋸是一種典型的柔性金剛石切割工具,在石材加工行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,因其同時具備金剛石超強的剛性和繩索的柔韌特性,非常適合于石材礦山開采、異形石板加工等,隨著社會進步與人民生活水平提高,金剛石繩鋸應(yīng)用范圍與使用量不斷擴大與增長[1]。

在金剛石串珠繩鋸生產(chǎn)中,串珠的冷壓工序是非常重要的環(huán)節(jié)。串珠冷壓是指將金屬粉末與金剛石顆?；旌辖M成的粉末,在常溫下壓制為串珠冷壓坯的過程[2]。串珠冷壓生產(chǎn)過程對串珠的質(zhì)量和金剛石分布有比較大的影響。其中串珠壓坯的外觀尺寸和質(zhì)量穩(wěn)定性影響后續(xù)燒結(jié)金剛石分布,也決定著最終產(chǎn)品的切割質(zhì)量[3-4]。

由于金剛石串珠中需要串珠基體一體壓制,金剛石串珠結(jié)構(gòu)復(fù)雜,全自動冷壓機在裝料環(huán)節(jié)使用不造粒的粉料進行金剛石串珠冷壓時,添加不同的添加劑對粉料的流動性有較大影響,進而對壓坯質(zhì)量穩(wěn)定性和壓坯成型性具有較大影響[5-6]。

本次實驗通過使用兩種潤滑劑對金剛石串珠冷壓坯質(zhì)量穩(wěn)定性、高度尺寸和成型性的影響,進一步探索全自動冷壓串珠質(zhì)量的影響因素。

1 實驗

1.1 實驗原料

采用未經(jīng)造粒的W60金剛石串珠結(jié)合劑配方粉料2份各5 kg,分別加入潤滑劑P與Y,質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.8%,各采用18 L三維混料機混大料4 h,然后添加金剛石混合50 min。

1.2 串珠規(guī)格

實驗串珠規(guī)格:胎體外徑為Φ5.8 mm,基體外徑為Φ4 mm,胎體高為7.00 mm;

實驗串珠質(zhì)量:0.70 g;

1.3 實驗方式

加入P與Y的結(jié)合劑粉料,使用同一臺設(shè)備同樣的壓制參數(shù),分別連續(xù)壓制1000粒串珠,記錄串珠的連續(xù)壓制質(zhì)量波動,并抽檢其冷壓坯的冷壓高度尺寸,并對這些數(shù)據(jù)進行特性對比。

2 結(jié)果與討論

2.1 串珠質(zhì)量波動

測試在連續(xù)壓制時,P與Y的結(jié)合劑粉料冷壓的質(zhì)量波動特性,分別連續(xù)記錄1000次,結(jié)果見圖1和圖2。圖1和圖2對比,可以看到使用P潤滑劑的串珠壓坯質(zhì)量分散度顯著低于Y潤滑劑,質(zhì)量波動振幅比Y潤滑劑小。

圖1 P潤滑劑冷壓質(zhì)量波動圖波動曲線壓制次數(shù)

圖2 Y潤滑劑冷壓質(zhì)量波動圖波動曲線

2.2 質(zhì)量分布區(qū)間統(tǒng)計

統(tǒng)計P潤滑劑與Y潤滑劑的胎體質(zhì)量分布特性,結(jié)果見圖3、表1和表2。通過表1和表2可以明顯看出,使用P潤滑劑的串珠胎體質(zhì)量分布比使用Y潤滑劑方式集中,而且從兩種潤滑劑的質(zhì)量方差看,使用P潤滑劑的串珠胎體質(zhì)量與目標(biāo)質(zhì)量偏差顯著小于使用Y潤滑劑。

表1 兩種潤滑劑胎體質(zhì)量區(qū)間數(shù)量分布數(shù)據(jù)

圖3 兩種潤滑劑胎體質(zhì)量區(qū)間分布比較

2.3 冷壓胎體高度和致密度對比

通過表3可以看出,使用P潤滑劑的串珠高度7.07 mm明顯小于使用Y潤滑劑的7.19 mm,說明P潤滑劑可以顯著降低冷壓時的摩擦阻力,同樣,使用P潤滑劑的串珠致密度89.38%高于Y潤滑劑的串珠致密度87.47%,更有利于冷壓胎體的均勻性,以及長期使用后冷壓模具的壽命。

表3 兩種潤滑劑胎體高度與致密度對比數(shù)據(jù)

2.4 冷壓胎體外觀比較

通過圖4和圖5可以明顯看出,使用P潤滑劑的串珠胎體外表面比較光滑,部分Y潤滑劑的串珠胎體外表面折射率不同,這是冷壓胎體產(chǎn)生了輕微裂紋使得外表面不平滑所致,證明使用P潤滑劑的冷壓串珠壓坯壓制后不易破壞,成型性優(yōu)于使用Y潤滑劑。

圖4 P潤滑劑冷壓胎體外觀

圖5 Y潤滑劑冷壓胎體外觀

3 結(jié)論

(1)使用P潤滑劑較使用Y潤滑劑在全自動壓制工藝中冷壓坯質(zhì)量偏差小,整體質(zhì)量波動范圍小。

(2)使用P潤滑劑壓制的串珠,其串珠質(zhì)量集中度分布明顯優(yōu)于使用Y潤滑劑,更有利于提高串珠自動化生產(chǎn)合格率。

(3)使用P潤滑劑的冷壓串珠壓坯成型性優(yōu)于使用Y潤滑劑。

4 展望

近年來隨著制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的程度不斷提高,冷壓工藝的自動化、智能化生產(chǎn)是大勢所趨,今后金剛石串珠產(chǎn)品生產(chǎn)將會越來越多采用全自動冷壓方式,具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。研究其冷壓過程中冷壓參數(shù)對冷壓坯各種質(zhì)量因子的影響,提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可控性,對金剛石串珠繩鋸工作性能穩(wěn)定性提高具有積極意義。

當(dāng)前全自動冷壓方式尚存在改進空間,需要摸索不同的工藝參數(shù)并進行人工微調(diào)保證產(chǎn)品穩(wěn)定性,全自動冷壓金剛石串珠工藝中值得研究的課題很多,需要進一步探索影響全自動冷壓金剛石串珠性能的因素。