切割花崗岩等使用的工具磨損機理

花崗岩加工時，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合劑磨損兩方麵。加工過程中，金剛石磨粒不斷受到工件對它的機械載荷衝擊作用、熱衝擊和疲勞作用，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；結合劑磨損主要表現為結合劑表麵沿切磨方向的機械擦傷、結合劑軟化和磨損等。

金剛石磨粒的局部破碎產生於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生的交變熱應力和機械應力的衝擊，使金剛石表麵出現疲勞裂紋而局部破碎。另一方麵，金剛石顆粒露出磨損表麵的部分，尤其是棱邊，當承受不了劇烈的及壓力和摩擦力時，金剛石顆粒表麵也將發生局部破碎，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，屬於正常的磨損狀態。石材對金剛石顆粒進一步的摩擦，使其表麵和棱邊作為切削部位進行切削，在切削過程中，交變熱負載的衝擊促使金剛石表層不斷進行石墨轉化，其外層表麵硬度下降，交變的機械負荷衝擊又使石墨化的外表麵逐漸被磨掉，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，磨粒磨平屬於一種有害的磨損形式，較大的機械衝擊或切削力，以及加工引起的熱衝擊作用，使金剛石磨粒的內部缺陷產生裂紋擴展，最終使金剛石磨粒產生直接折斷或破碎脫落，磨粒露出鍍層部分大部分產生破碎，使金剛石磨粒出刃高度與結合劑表麵齊平，整體破碎使工具喪失有效切削能力，多發生在嚴重磨損階段，整體脫落是指金剛石磨粒在加過過程未產生明顯的破碎而直接從結合劑上脫落。金剛石的整體脫落主要是在結合劑對磨粒的把持力不夠或者交變的切削力使金剛石顆粒在結合集中不斷地被晃動產生鬆動的情況下發生。當破碎和脫落的磨粒數超過總數1/3時，工具失效。圖1-20是金剛石磨粒的集中常見磨損形式。

金剛石磨粒的磨損過程是一個漸進的磨損過程，分為3個磨損階段；初始的快速磨損階段（也成過度階段）、磨損率均為常熟的穩定磨損階段以及隨後的加速磨損階段。加速磨損階段表明工具不能繼續工作，需要重新修整。周期性的機械負荷和熱負荷對金剛石磨粒的衝擊是影響其磨損形態和磨損過程的主要因素。

結合劑磨損會降低對金剛石磨粒的把持力，造成磨粒的脫落。加工過程中，花崗岩和切屑會造成結合劑表麵沿切磨方向的機械擦傷。結合劑本身的磨損和切削熱會使結合劑軟化，結合劑對磨粒的把持力下降，易加劇磨粒的脫落。結合急劇磨損主要發生於磨損的後期，金剛石磨粒不斷地破碎和脫落，使結合劑收到工件材料的摩擦，磨損速率加快；同時結合劑的磨損和軟化使磨粒快速脫落，工具整體處於急劇磨損階段，進而發生失效。

-END-