兩種冷壓方式對串珠冷壓坯重量的影響

莫 睿，余曉明

（桂林特邦新材料有限公司，廣西 桂林 541004）

1 簡介

金剛石串珠繩鋸是一種典型的柔性金剛石切割工具，在石材加工行業中得到廣泛應用，因其同時具備金剛石超強的剛性和繩索的柔韌特性，非常適合于礦山石材開采、異形石板加工等，隨著社會進步與人民生活水平提高，金剛石繩鋸應用范圍與使用量也在不斷擴大與增長［1］［2］。

在金剛石串珠繩鋸生產中，串珠冷壓工序是非常重要的環節，在此環節中的生產過程對串珠的重量和金剛石分布有比較大影響。其中串珠壓坯的重量穩定性是金剛石串珠最終質量穩定的基礎，串珠中金剛石分布的均勻性也決定著最終產品的切割質量［3］。

金剛石串珠結構復雜，尤其是在串珠中需要串珠基體做支撐，使得串珠冷壓工序的自動化生產一直難以實現。國內的串珠冷壓工藝，尤其在裝料環節，基本還是以人工裝料為主，輔以機械的半自動壓制。德國飛羽公司推出的KV218型全自動冷壓機，可以實現自動壓制串珠壓坯，其串珠壓坯具有外觀完整，重量偏差小的優點，但其所采用的胎體結合劑必須進行造粒，冷壓時僅能壓制出胎體壓坯，串珠燒結前還需進行組裝基體工序，這就延長了生產時間，提高了生產成本［4］［5］。

近期開發的全自動冷壓機采用主動送料方式，可以使用不造粒的粉料進行金剛石串珠冷壓，并且在冷壓過程中完成了基體組裝工序，極大地節約了串珠生產成本并簡化了生產工序。

本次實驗通過研究主動式全自動冷壓機與常規人工稱量裝料半自動壓制串珠的重量穩定性與金剛石表面分布情況，進一步探索了全自動冷壓串珠的可行性。

2 實驗

2.1 實驗原料

采用未經造粒的WF金剛石串珠結合劑配方粉料，添加劑0．3%，采用三維混料機混大料4小時，混金剛石50分鐘。

2.2 串珠規格

實驗選定串珠冷壓坯規格為：外徑Φ11．4mm，目標冷壓坯粉料總重3．21g，壓制胎高9．5mm，選取外徑為Φ8mm、內徑Φ5mm、長度11mm、重量2．30g的串珠基體。

2.3 實驗方式

第一種冷壓方式：采用全自動冷壓設備，全自動喂料，自動放置基體后，粉料與基體同時冷壓（簡稱全自動冷壓）。

第二種冷壓方式：采用傳統方式人工稱量粉料，人工投料，并人工投放基體，采用半自動冷壓設備進行冷壓（簡稱半自動冷壓）。

采用兩種冷壓方式，分別連續壓制2000粒串珠。按時間次序與固定排列次序稱量其帶基體的串珠冷壓坯重量，減去基體重量得到串珠實際粉料的重量。通過連續記錄的串珠冷壓坯重量數據，分析比較兩種冷壓方式連續壓制時的重量波動、重量整體分布等特性。

將兩種方式冷壓后的串珠壓坯進行燒結，然后分別隨機采樣50粒串珠，開刃后對比觀察兩種冷壓方式表面金剛石的分布情況。

將采樣串珠用液壓機沿徑向方向壓裂，觀察串珠斷面的金剛石，并在顯微鏡下對斷面金剛石出露顆粒數進行統計。對比兩種冷壓方式下金剛石在胎體內部的分布情況。

3 結果與討論

3.1 串珠重量波動：

測試在連續壓制時，全自動冷壓與半自動冷壓串珠壓坯的重量波動特性，分別連續記錄2000次，結果見圖1和圖2。

圖1和圖2對比可以看出，全自動冷壓壓制過程中的重量波動振幅比半自動冷壓小。

3.2 重量分布區間統計

統計全自動冷壓與半自動冷壓的胎體重量分布特性，結果見圖3和表1。

圖1 全自動冷壓連續壓制壓坯重量波動曲線Fig．1 The Weight Fluctuating Curve of Beads Compressed Continuously on the Full Automatic Cold Pressing Line

圖3 兩種冷壓方式胎體重量區間分布比較Fig．3 Comparison of Weight Distribution Interval of Beads with Two Cold－pressing Methods

表1 兩種冷壓方式胎體重量區間數量分布數據Table 1 The Quantitative Distribution Data of Weight Interval of Beads with Two Cold－pressing Methods

表2 兩種冷壓方式胎體重量對比數據Table 2 The Weight Contrast Data of Beads with Two Cold－pressing Methods

通過圖3和表1，比較兩種冷壓方式胎體重量區間分布，全自動冷壓方式壓制的串珠胎體重量分布比半自動冷壓方式集中，而通過圖3和表2可以看出，全自動冷壓串珠重量與目標重量偏差小，半自動冷壓串珠重量則嚴重偏離目標重量。兩者數值上均偏小，則說明偏差大的在生產過程中產生的損耗較大。

3.3 燒結后串珠金剛石分布對比

圖4 全自動冷壓串珠橫截面Fig．4 The Cross Section of Beads with Full Automatic Cold Pressing

圖5 半自動冷壓串珠橫截面Fig．5 The Cross Section of Beads with Semi－Automatic Cold Pressing

圖6 串珠燒結后開刃外觀對比Fig．6 The Appearance Contrast of Beads after Sintering and Edging

3.4 斷面金剛石數對比

表中顯示，全自動冷壓方式斷面金剛石平均顆粒數與半自動冷壓方式相同，分布方差略小，顆粒數分布區間較小，分布方差小，證明全自動冷壓方式生產的串珠比半自動冷壓的金剛石分布均勻。

表3 兩種冷壓方式斷面金剛石顆粒數對比Table 3 The Comparison of Diamond granule numbers on the Section of Beads with Two Cold－pressing Methods

4 結論

（1）全自動冷壓方式壓制的串珠冷壓坯比半自動冷壓生產的串珠冷壓坯重量穩定，整體波動范圍小，可以降低出現不合格產品的幾率，提高產品質量的穩定性。

（2）全自動冷壓方式壓制的串珠，串珠重量分布明顯優于傳統人工稱料裝料模式，并且冷壓出的壓坯重量與目標重量偏差小，可以減少串珠生產過程中的損耗，降低生產成本。

（3）全自動冷壓方式相比半自動冷壓方式壓制的串珠，其表面金剛石分布狀態以及在胎體中的分布情況均勻，生產出的串珠金剛石分布均勻，為最終產品的質量和性能穩定奠定了良好的基礎。

5 展望

在串珠冷壓生產中，人工稱料、裝料過程使得串珠重量受人為因素影響較大，操作人員的熟練程度對產品重量影響很大，而且產品重量分布范圍廣，出現不合格品的幾率大，金剛石分布偏差大，影響串珠成品質量，使得最終產品合格率降低，進而使金剛石繩鋸的工作壽命、效率和穩定性得不到保障，在一定程度上影響了金剛石繩鋸的推廣應用。

全自動冷壓工藝生產的串珠具有重量穩定、分布范圍窄、合格率高、金剛石分布均勻的特點，并且采用自動化控制后，串珠冷壓質量控制可以很大程度上擺脫人為因素影響，降低人員管理、培訓的難度和成本。而且產品質量穩定、可控性強，對金剛石串珠繩鋸工作性能穩定性提高具有積極意義。

近年來隨著制造業互聯網＋的程度不斷提高，自動化、智能化生產是大勢所趨，在這個大環境下全自動冷壓成為今后金剛石串珠產品生產的趨勢，將會有越來越多的串珠生產采用全自動冷壓方式，具有廣闊的發展空間和應用前景。

當前串珠全自動冷壓方式作為一種新的生產方式，尚處于探索階段，存在一些不足，如需要針對不同的粉料特性摸索不同的工藝參數，需要針對不同規格的串珠產品設計不同的模具結構，在產品的生產過程中需要人工微調參數保證產品穩定性，這個過程如何進一步自動化以提高生產效率等問題，都是今后全自動冷壓金剛石串珠工藝中值得研究的課題。

參考文獻：

［1］ 張延軍，謝志剛，王智慧，等．金剛石繩鋸的最新進展［J］．超硬材料工程，2009，21（2）：56－58．．

［2］ 盧安軍，秦海青，林峰，等．自由燒結金剛石串珠冷壓工藝研究［J］．超硬材料工程，2016，28（1）：1－4．

［3］ 姜榮超，陶洪亮，尹育航．進一步提高我國金剛石工具質量的有效途徑［J］．金剛石與磨料磨具工程，2001（4）．

［4］ 王琴，王孝琪．飛羽公司推出新型高性能冷壓機［J］．金剛石與磨料磨具工程，2004（2）．

［5］ 黃漫，羅錫裕．造粒粉末在金剛石工具中的應用［J］．金剛石與磨料磨具工程，2002（3）．