金刚石串珠绳锯在石材加工中的应用

1  前言

　　近年来，金刚石串珠绳锯以其准备时间短、切割灵活、低噪声、低粉尘、低污染、节能等特点，在石材行业得到了广泛的应用。串珠绳本身结合了金刚石超强的刚性和绳索的柔性，使其能适应诸如荒料开采，这种独特锯切模式，是其它金刚石工具所无法达到的；另外，串珠绳在长度上的几乎不受限制，使其适用性加强，在一些特殊场合如水下加工、建筑物的拆除等将发挥独特的作用。为了促进我国石材工业的发展，笔者对金刚石串珠绳的应用及一些使用经验进行讨论，以供石材加工企业借鉴和参考。

　　2  金刚石串珠绳锯的构成与制造

　　2.1金刚石串珠绳锯的构成

　　串珠绳的结构如图1所示。在一根多股钢丝绳上面按比例穿套有一定数量的金刚石串珠颗粒，相邻串珠间由起支撑固定作用的隔离套分隔(类似项链)。金刚石串珠绳锯加工是由直接参与切割用的金刚石串珠绳和驱动串珠绳运动的相应机械设备(即绳锯机)共同完成，加工前，利用铜套等对接套将一定长度的串珠绳首尾对接，形成闭合圈。加工时，张紧在绳锯机导轮组上的闭环串珠绳，在驱动力的带动下串珠绳作高速运动，并通过串珠的磨削运动实现切割。

　　2.2金刚石串珠绳的制作工艺

　　(1)金刚石串珠

　　从金刚石串珠绳发明到现在，对串珠制作工艺的改进从未停止过。目前金刚石串珠制造工艺还是以电镀法和热压烧结法为主，且后者占主导地位。尽管台湾有学者利用钎焊方法成功地制造出钎焊金刚石串珠，但目前尚未实现大规模工程应用。图为分别采用这三种工艺制备的金刚石串珠样品。烧结型串珠具有较高的耐磨性。通过调整胎体中各金属成份比例或选用不同品级、粒度、浓度的金刚石磨料可以实现胎体磨耗速度和金刚石磨料磨损速度的调控，从而制造出具有不同的出刃高度和空间的串珠，以适应不同材质的切割。与热压烧结串珠相比，电镀金刚石串珠制作工艺相对简单，而且更有利于串珠小直径化。由于金刚石镀层较薄，胎体耐磨性较差，其镀覆金属对金刚石磨粒的把持力有限，金刚石磨粒易提前脱落，故总体性能不如烧结型串珠，不适合切割花岗石，目前主要用于大理石等较软材质的切割。

　　(2)隔离套

　　隔离套用于定距隔离和固定相邻串珠。目前工程中常用的隔离套有三种。弹簧垫圈式是最早使用的隔离套形式。由于弹簧垫圈式隔离套在加工时磨屑很容易从串珠、弹簧、垫圈之间的间隙进入并在绳锯弯曲运动作用下对钢丝绳进行磨蚀，从而造成串珠绳断绳失效。尤其在加工含石英成份较高的花岗石时，由于石英硬度高，对钢丝绳磨蚀性相当严重，因此这种隔离套适用于较软材质的切割。目前已较少采用。为了适应高硬度材质切割的需要，发展了注塑式和注胶式隔离套。注塑、注胶式的隔离套是以耐磨塑料、橡胶充当串珠间的隔离垫。串珠与钢丝绳之间完全被塑料、橡胶所充填，从而避免了磨屑进入串珠与钢丝绳间而磨蚀钢丝绳。正是它的出现，使得串珠绳锯的应用范围拓展到花岗石类高硬度材料的切割加工。其中，注塑式应用最广，而以压注橡胶为隔离套的串珠绳锯则主要用于摄氏零度以下、比较寒冷地区的石材矿区，这是因为橡胶的低温性能比塑料好，在低温下仍能保持较好的柔韧性和强度，不致脆裂。

　　(3)钢丝绳

　　由于串珠是定距固定在钢丝绳上并在其带动下行切割的，故钢丝绳可视为串珠绳的“脊粱”。串珠绳锯在使用过程中，钢丝绳经常会因疲劳磨损、磨屑磨蚀、化学腐蚀等原因而出现断绳现象，特别是当加工面积达到一定量时，断绳现象更为频繁。断绳不仅影响生产，而且还带来甩珠伤人等不安全隐患，因此钢丝绳的性能对串珠绳使用至关重要。除了钢丝本身性能外，钢丝绳的寿命还与加工过程中的预紧拉力、各导轮最小曲率、加工过程中串珠的轴向载荷以及冲击载荷等因素有关，故应选用专业钢丝绳生产企业的产品，且使用时应参考钢丝绳的相关说明。

　　3  绳锯加工石材的一般过程

　　实际工作中，用串珠绳所锯切的石材多种多样，锯切的条件有很大的不同，在矿山开采、异形石材加工和建筑物拆除等使用中，其锯切过程很难进行类比，本文仅就串珠绳锯切一般荒料这一典型加工过程来分析串珠绳锯切石材时锯切曲线的变化和有关规律。

　　3.1由尖趋平