聚晶金剛石研磨工藝及機理研究
聚晶金剛石(PCD)具有接近天然金剛石的硬度、耐磨性以及與硬質(zhì)合金相當(dāng)?shù)目箾_擊性，是一種被廣泛應(yīng)用于有色金屬和非金屬材料精密加工的新型刀具材料。為充分發(fā)揮PCD刀具的優(yōu)良性能，提高加工零件的表面質(zhì)量，刀具前刀面(PCD表面)需加工成鏡面。目前，PCD鏡面通常采用樹脂基金剛石砂輪進行研磨加工，但由于PCD與所用的金剛石磨料硬度、性質(zhì)相近，因而與傳統(tǒng)的研磨加工有著很大的不同，其研磨機理、研磨工藝具有自身的變化規(guī)律。本文對PcD研磨工藝進行了較系統(tǒng)的研究，并對其研磨機理進行了較深入的分析。 　　1試驗條件　　試驗在BDJP-902聚晶金剛石研磨機上進行；金剛石砂輪的類型、規(guī)格、尺寸為6A2250×36×50×5120B100，砂輪速度為18.3m/s、；試件為美國GE公司生產(chǎn)的三角形1600PCD90T5/1.6標(biāo)準(zhǔn)刀坯。為提高試驗精度，減小試驗誤差，在一個夾頭上同時研磨3個尺寸相同的PCD刀坯，用光較儀測量每片刀坯的去除厚度，取其平均值作為去除量。用干涉儀觀察、測量PCD研磨表面形態(tài)及粗糙度Rz值，采用JSM-5600LV掃描儀觀察PCD研磨表面微觀形貌?！　?試驗結(jié)果　　1)冷卻液對去除率及表面粗糙度的影響　　PCD干研磨(研磨前砂輪修整10秒鐘，冷卻液未加在研磨區(qū))和濕研磨(研磨前砂輪修整10秒鐘，冷卻液加在研磨區(qū))兩種條件下材料去除量隨研磨時間的變化情況。試驗時作用在試件夾頭上的法向載荷為20N?！　CD材料去除量與研磨時間的關(guān)系　　干研磨材料去除率Q干與濕研磨材料去除率Q濕的關(guān)系為：研磨初期Q干=2.54Q濕；中期Q干=1.6Q濕；穩(wěn)態(tài)期Q干=1.68µm/min，Q濕≈O。用干涉儀觀察、測量PCD表面形態(tài)及粗糙度：濕研磨時PCD表面上存在許多深凹坑，研磨130分鐘后其表面干涉條紋仍呈斷續(xù)狀態(tài)，即Rz>0.3µm，達不到鏡面要求；干研磨時表面粗糙度Rz隨研磨時間的延長而降低，其關(guān)系曲線如圖2所示。由圖2可知，研磨20分鐘時，PCD表面達鏡面(Rz≯0.05µm),且再延長研磨時間表面粗糙度基本無變化，但根據(jù)表面形態(tài)觀察結(jié)果可知，其平面度有所提高。因此，PCD鏡面加工應(yīng)采用干研磨工藝，在試驗條件下，研磨20～30分鐘其表面可達鏡面；若對研磨表面的平面度要求較高，可適當(dāng)延長研磨時間?！　?)法向載荷對去除率的影響　　PCD干研磨時作用在試件夾頭上的法向載荷F與材料去除率Q的關(guān)系。由圖3可知，材料去除率Q隨著法向載荷F的增大而增加，且存在一個折點A(F=15N)，當(dāng)≤15N時，其去除率Q以較小的幅度隨著F的增大而增加，當(dāng)F>15N時，其去除率O隨著F的增大而大幅度增加。　　3結(jié)果分析及機理探討　　為了弄清產(chǎn)生上述試驗結(jié)果的原因，需對PCD材料去除機理進行探討?！　?)濕研磨去除機理　　濕研磨表面雖也凹凸不平，但與未研磨表面凹凸?fàn)顟B(tài)完全不同，明顯存在大量的剝落坑。這種現(xiàn)象說明PCD表面發(fā)生了脆性去除。筆者認(rèn)為其脆性去除方式是動載脆性去除(即疲勞脆性去除)而不是靜載脆性去除。這是因為研磨狀態(tài)下法向載荷F較小(20N)，作用在PDD表面上的應(yīng)力大大低于靜載荷下產(chǎn)生裂紋的極限應(yīng)力值，因此基本不會發(fā)生靜載脆性去除。但英國學(xué)者coopr曾通過試驗指出：金剛石在沖擊載荷的循環(huán)作用下，產(chǎn)生裂紋的應(yīng)力值大大低于所需的靜應(yīng)力。而研磨過程中PCD片承受的是交變沖擊載荷，因此將會產(chǎn)生疲勞脆性去除。濕研磨時PCD材料的脆性去除方式正是這種疲勞脆性去除。在圖5中同時還可觀察到局部平滑區(qū)，這是PCD局部發(fā)生熱化學(xué)去除的結(jié)果。因濕研磨時雖然冷卻液加在研磨區(qū)內(nèi)，PCD表面與砂輪間產(chǎn)生的摩擦熱大部分被冷卻液帶走，研磨區(qū)平均溫度較低，但仍會產(chǎn)生局部高溫接觸點，使此處PCD材料產(chǎn)生氧化、石墨化的熱化學(xué)去除。由此可見，PCD材料濕研磨時，其去除機理以疲勞脆性去除為主，同時存在局部的熱化學(xué)去除?！　?)干研磨去除機理　　其表面呈平滑形貌，基本無剝落坑，說明干研磨時PCD材料基本不發(fā)生疲勞脆性去除。干研磨時PCD材料去除機理應(yīng)以熱化學(xué)去除為主。這是因為干研磨時冷卻液未加在研磨區(qū)，PCD材料表面與砂輪中金剛石磨粒間產(chǎn)生的摩擦熱只能通過PCD片和砂輪擴散出去，所以研磨區(qū)平均溫度較高。另外，在高溫非高壓條件下，石墨或無定形碳是熱力學(xué)上碳的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，金剛石的硬度隨著溫度的升高(T>350℃)而降低，且研磨是在空氣氛圍下進行，PCD材料表面將會發(fā)生氧化、石墨化，同時表面還會產(chǎn)生一定的硬度軟化層。同時砂輪中金剛石磨粒也將發(fā)生氧化、石墨化，產(chǎn)生硬度軟化層，但程度較輕，且磨粒硬度PCD軟化層硬度。因為干研磨時冷卻液加在砂輪非工作層的基體上，砂輪中金剛石磨粒初始溫度較低，因此磨粒工作溫度比PCD片低；另外，磨粒瞬時通過研磨區(qū)，其保溫時間比PCD片短，有研究表明：溫度不變，金剛石燒失率隨著保溫時間呈線性增加；而且PCD材料中殘存觸媒鉆等，在高溫非高壓條件下又進一步促使其產(chǎn)生氧化、石墨化和硬度軟化。所以，干研磨時PCD材料的熱化學(xué)去除包括PCD表面氧化、石墨化去除以及因磨粒硬度PCD軟化層硬度而產(chǎn)生一定的機械去除，由于產(chǎn)生機械去除的原因是熱作用的結(jié)果，所以在此稱為機械熱去除?！　【C上所述，由于干、濕研磨時PCD材料去除機理不同，從而導(dǎo)致干、濕研磨時材料去除率明顯不同，即Q干＞Q濕。濕研磨時材料去除機理以疲勞脆性去除為主，而干研磨時材料去除機理以熱化學(xué)去除為主，基本不發(fā)生疲勞脆性去除，所以濕研磨不能使PCD表面達到鏡面，而干研磨當(dāng)砂輪磨損到一定程度時將會使PCD表面達到鏡面。干研磨時，隨著法向載荷F的增大，研磨區(qū)溫度將升高，PCD材料更易產(chǎn)生熱化學(xué)去除，所以其去除率口隨著法向載荷F的增大而增加(見圖3)。由耶格爾的觀點可知：溫升與載荷F成正比。因此，材料去除率Q應(yīng)與F基本成正比，但圖3中卻存在折點A(F=15N)，這與耶格爾的觀點并不矛盾，只是以折點A為分界點，PCD材料的熱化學(xué)去除方式發(fā)生變化而已。當(dāng)F≤15N時，由于法向載荷F較小，研磨區(qū)平均溫度T＜750℃，因此其熱化學(xué)去除將以機械熱去除方式為主，以局部氧化、石墨化去除方式為輔；當(dāng)F＞15N時，研磨區(qū)平均溫度T＞750℃，其熱化學(xué)去除將同時以PCD表面氧化、石墨化及機械熱去除方式進行，因此材料去除率遠(yuǎn)大于F≤15N時的去除率?！　纳鲜龇治隹芍褐挥懈裳心ゲ拍苁筆CD表面達到鏡面，而PCD干研磨時材料的去除機理是熱化學(xué)去除，因此可以嘗試采用價格低廉、熔點較高的非金剛石磨粒的砂輪進行研磨加工，以降低PCD刀具的加工成本；干研磨時，高材料去除率必然帶來研磨后PCD表面硬度軟化加劇，這將在一定程度上影響PCD刀具的使用壽命，因此PCD表面的鏡面加工應(yīng)采用逐漸減載的干研磨工藝，既可保持較高的研磨效率，又可降低研磨后表面硬度的軟化程度。石材

刻槽分裂法——石材礦山開采的好方法
二十多年來，我國石材工業(yè)發(fā)展迅猛，而石材礦山是整個石材工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，選用哪一種經(jīng)濟的方法能減少鉆孔、開采出無裂隙、無內(nèi)傷、光滑平整、具有理想規(guī)格的石材荒料，一直是人們十分關(guān)注的問題。石材 石材屬資源，在國外較發(fā)達國家，為了提高成材率，大都采用的機械化臺階式開采，如對大理石采用金剛石繩鋸，花崗石采用火焰切割等，雖在成材率上有一定程度的提高，但因其開采成本昂貴，在我國只有極少數(shù)幾家大型企業(yè)得以應(yīng)用，大部分中小企業(yè)仍得不到推廣?，F(xiàn)今常見的開采方式是：膨脹劑靜態(tài)爆破法分解石材，此方法雖比以前的黑火藥爆破法提高了成料率，但不足之處是耗時太長、鉆孔太密、用量大，相應(yīng)成本就高。因此對提高石材開采的整個產(chǎn)量與效益幫助不大。筆者通過多年來對石材開采設(shè)備的研制，并借鑒國內(nèi)外開采方式特點，采用當(dāng)今設(shè)備的組合，了一種適合我國各大、中小型企業(yè)能普遍使用的新方法——刻槽分裂法?？滩鄯至逊ㄊ遣扇∪珯C械化開采石材，它取代了以往原始爆破法開采方式，使石材行業(yè)將真正邁向機械化開采時代，為我國石材的發(fā)展作出了一定貢獻。石材刻槽分裂法就是由方便易行的刻槽工具與靜態(tài)液壓分裂機所組成。，來了解一下這兩種新產(chǎn)品：一、刻槽工具在巖石鉆巖孔中，若能鉆鑿帶有對稱槽的孔眼，平行孔眼，就如同在玻璃上用金剛石劃條線一樣，產(chǎn)生應(yīng)力集中，讓巖石按預(yù)定的方向分裂開來，這樣即可以減少鉆孔數(shù)量，又可開采出無裂隙、無內(nèi)傷并且具有理想規(guī)格的石材荒料。本公司生產(chǎn)的專利產(chǎn)品（專利號：93210785）刻槽工具就具有上述功效。組成：由刻槽刀(長)與引槽刀(短)兩部分組成。原理：應(yīng)力集中原理：巖石的抗壓強度大，抗拉強度小，充分利用這兩種之間的懸殊差異，使巖石處于受拉狀態(tài)，達到分離的目的。石材特點：刻槽工具就相當(dāng)于兩根特殊的鉆桿，操作方便快捷易用，使用時，先鉆孔，鉆好孔后，取下鉆桿，換上刻槽工具中的引槽刀，劃線定位，定位后，再換上刻槽工具中的刻槽刀刻槽。其刻槽速度非?？?，為鉆孔速度的15～20倍。且不會出現(xiàn)卡刀、刀具損壞、槽刀夾角太鈍而無法尖銳、螺旋槽等現(xiàn)象。槽刀使用壽命也長，一般一把槽刀在花崗巖上能刻300米以上，在大理石上能刻2000米甚至更長?？滩凵疃瓤蛇_6米以上?？滩酆?，用液壓分裂機、靜態(tài)膨脹劑以及火藥炮轟均有效果，且用藥量相對未刻槽前減少1/3，花崗石孔間距可放開2～4倍，大理石的孔間距可放開到1.5～2倍，從而大大減少放藥成本和鉆孔數(shù)量。二、液壓分裂機 它由分裂機和動力油站兩大部分組成。由動力油站輸出的高壓油驅(qū)動油缸產(chǎn)生的推力，并經(jīng)機械放大后即可使被分裂物體按預(yù)定方向裂開。原理：是利用巖石的抗壓強度高，抗拉強度低的特點，利用人工斜契原理通過以液壓高壓油為能量源達到使巖石分裂的效果。特點：1、安全、環(huán)保。液壓分裂機是在靜態(tài)液壓環(huán)境下可控性的工作，分裂快、油壓可調(diào)，其功率只有1.5千瓦，單機分裂力卻可達400-500T，一機可帶多槍；工作時，不會產(chǎn)生震動、沖擊、噪音、粉塵、飛屑等，周圍環(huán)境不會受到影響，即使在人口稠密地區(qū)或室內(nèi)，以及精密設(shè)備旁，都可以無干擾地工作。2、經(jīng)濟、使用。液壓分裂機數(shù)秒鐘就可以完成分裂過程，并且可以連續(xù)無間斷地工作，；其運行及維護保養(yǎng)成本很低，無需采取隔離、耗時和昂貴的安全措施，使用壽命長；巧妙、耐用性的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保了其使用方法簡單易學(xué)，僅需單人操作；分裂機和動力油站具有體積小、重量輕的特點，搬運也十分方便。3、、靈活。液壓分裂機可以預(yù)先的確定分裂方向，分裂形狀以及需要取出部分的尺寸，分裂、拆除精度高。刻槽分裂法:就是把上屬兩種產(chǎn)品結(jié)合起來開采石材：在巖石鉆好孔后，用刻槽機刻槽，它起的作用是：1、預(yù)定其分裂方向；2、減少鉆孔量；3、理想規(guī)格法?？毯貌酆?，再用液壓劈裂器分離成型，它起的作用是1、分裂速度快2、安全、可控性好3、無裂縫，無內(nèi)傷。這兩種設(shè)備都是使用了機械化開采石材，替代了以往爆破的原始化開采方式，成材率大大提高，且成本低，經(jīng)濟、安全又環(huán)保，適合我國各大、中小企業(yè)的需要，是目前石材開采中理想的好方法。

礦山機械向著自動化和智能化方向發(fā)展
現(xiàn)在的時代已經(jīng)是信息化時代，其中信息化有四大特點，即智能化、電子化、全球化、非群體化。自動化無人工作面開采是井下或危險環(huán)境采礦的發(fā)展方向，也是保障工作面安全開采的有效途徑。綜合運用采礦學(xué)、自動化技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機科學(xué)與技術(shù)等，進行自動化無人工作面開采的基礎(chǔ)理論研究和開發(fā)新技術(shù)、新裝備，使礦山機械將向著機器人化和智能化方向發(fā)展。目前許多行業(yè)都進入了信息化，當(dāng)然礦山機械行業(yè)也要緊隨時代發(fā)展步伐，逐漸朝智能化方向發(fā)展，這樣才能不斷與國際接軌，與社會的發(fā)展水平相接軌?！　〉V山機械的發(fā)展一人類的技術(shù)進步、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和整體工業(yè)水平息息相關(guān)，特別是與機械工程科學(xué)和采礦學(xué)科的發(fā)展緊密相連?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)具有明顯的時域、領(lǐng)域和動態(tài)特性。信息科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、納米科學(xué)、管理科學(xué)和制造科學(xué)是改變21世紀(jì)的主流科學(xué)，由此產(chǎn)生的高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)將改變世界。不同科學(xué)之間的交叉融合將產(chǎn)生新的科學(xué)聚焦，經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步對礦山機械產(chǎn)生新的要求和期望。機械工程科學(xué)發(fā)展的總趨勢將是數(shù)字化、智能化、精密化、微型化、生命化和生態(tài)化。礦山機械作為機械工程學(xué)科的一個分支，也遵循這個發(fā)展的總趨勢。同時，結(jié)合礦山行業(yè)的特點，其發(fā)展趨向是數(shù)字化、智能化、生態(tài)化和宜人化。礦山機械制造業(yè)應(yīng)不斷融入人類在各領(lǐng)域的成果，面向國家經(jīng)濟建設(shè)重大需求，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?！　≈袊V山機械的整體水平與國際水平相比尚有差距。在邁向礦山機械制造強國的征途中，機遇和挑戰(zhàn)并存。產(chǎn)品設(shè)計是制造業(yè)的靈魂，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、質(zhì)量、成本、交貨時間及可制造性、可維修性、報廢后處理以及人、機和環(huán)境關(guān)系等，原則上都是在產(chǎn)品設(shè)計階段決定的。產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計能力已成為決定企業(yè)在全球化競爭中地位的首要因素?！　〉V山機械是技術(shù)含量和集成化很高的裝備，新設(shè)備的開發(fā)中不斷將人類在各領(lǐng)域成果融合進來，隨著材料科學(xué)、制造工藝、信息技術(shù)、計算機技術(shù)的進步，每一輪產(chǎn)品都有新的技術(shù)注入，零部件的更新周期越來越短、新設(shè)備換代越來越快，尤其是大型礦山機械的開發(fā)，無成熟的經(jīng)驗可借鑒，而又不允許設(shè)計中出現(xiàn)任何失誤，因此借助多學(xué)科技術(shù)的融合，提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量，提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力和市場競爭力。礦山機械和計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜合的基礎(chǔ)上形成了數(shù)字化發(fā)展趨勢?！　‰S著社會進步和國民經(jīng)濟的發(fā)展，人類對資源和能源的需求量越來越大，而中國是一個資源相對貧乏的國家。隨著資源的開發(fā)，開采深度逐漸增加，由陸地向海洋延伸，資源開采條件日益惡化，安全開采的形勢日趨嚴(yán)重;中國的煤炭開采深度已達到1000m，金屬礦的濃度達到1380m，礦床開采深度增加，地下水、瓦斯、高地應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造使資源開采難度大大增加。石材

礦山原料破碎機脈沖布袋除塵器原理
選礦廠在生產(chǎn)過程中很多工藝設(shè)備上都會有粉塵產(chǎn)生，要想使選礦廠各產(chǎn)塵點達到國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)條件及排放的廢氣達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)塵點產(chǎn)生的粉塵進行控制，根據(jù)礦山粉塵的特點及性質(zhì)，當(dāng)然氣箱式脈沖布袋除塵器是理想的選擇，氣箱式脈沖布袋除塵器現(xiàn)已在全國大范圍推廣使用，均達到比較理想的運行效果。下面我們介紹下選礦廠幾處常見產(chǎn)塵點粉塵治理措施及除塵設(shè)備的選擇?！　?、礦山原料破碎系統(tǒng)除塵器對原料礦、塊礦以及石灰石、白云石、鋁土、原煤等原料的破碎機或粉碎機的投料口﹑出料口、振動篩上部以及帶式輸送機轉(zhuǎn)運點等部位設(shè)密閉裝置或集塵罩，轉(zhuǎn)運點受料處宜設(shè)雙層密閉罩?！　a(chǎn)塵設(shè)備用密閉罩罩起來，或制作收塵小室，使罩內(nèi)形成均勻負(fù)壓，避免粉塵外逸，或用敞口吸氣罩形成吸捕氣流，將暴露的塵化區(qū)控制在狹小范圍內(nèi)，使攜塵氣流被吸捕抽走，通過除塵器凈化后經(jīng)排氣筒(或煙囪)排入大氣。　　2、混勻配料槽的槽上卸料車和槽下定量給料工位應(yīng)采取除塵措施。槽上卸料車產(chǎn)生的粉塵可采用移動風(fēng)口通風(fēng)槽或車載式除塵器，或設(shè)大容積密閉罩。對槽下定量卸料裝置產(chǎn)生的粉塵宜設(shè)雙層密閉罩。對混勻配料槽揚塵，宜設(shè)立的干式除塵系統(tǒng)，采用袋式除塵器?！　?、原煤破碎輸送除塵系統(tǒng)應(yīng)采取措施。除塵器選用袋式除塵器，除塵布袋應(yīng)具有防靜電功能;系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)靜電接地，并設(shè)泄爆裝置。灰斗宜采取保溫或伴熱措施。　　4、原料堆場的抽風(fēng)除塵系統(tǒng)包括礦石破碎、篩分除塵系統(tǒng)，石灰石破碎、篩分除塵系統(tǒng)，鋁礦石破碎除塵系統(tǒng)，以及煤破碎除塵系統(tǒng)等。對于產(chǎn)塵設(shè)備集中、粉塵性質(zhì)相同和工作制度相同的產(chǎn)塵點，盡量采用大的集中除塵系統(tǒng)，便于管理，如石灰石破碎、篩分除塵系統(tǒng)多達幾十個產(chǎn)塵點集中在一個大系統(tǒng)中。否則可以采用小型的分散系統(tǒng)。各種除塵系統(tǒng)中多采用干式袋式除塵器。石材

礦石和機械進口加大南非貿(mào)易赤字
南非財經(jīng)媒體I-Net Bridge 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，南非與其非洲關(guān)稅同盟貿(mào)易伙伴之間的對外貿(mào)易平衡，在2月份58億蘭特赤字的基礎(chǔ)上，3月份預(yù)計將達到51億蘭特的水平。之前的預(yù)測數(shù)字在25億蘭特至65億蘭特之間。而進口預(yù)計將繼續(xù)加大對貿(mào)易平衡的壓力，尤其在礦石和機械進口的驅(qū)動下。 　　南非分析人士普遍認(rèn)為，對外貿(mào)易數(shù)字預(yù)計將繼續(xù)保持很大程度的不穩(wěn)定性，但是隨著大量機械在不規(guī)則基礎(chǔ)上進口，2008年全年進口額將呈上升趨勢。石材

老式的框架鋸你還在用嗎？這五大缺點了解一下
據(jù)了解，由于老式的框架鋸的成本非常低，所以很多石材企業(yè)仍然不愿意推陳出新，依舊使用老實機械，接下來小編帶大家來了解一下老式框架鋸的五大缺點。 ①裝配費用高，大約為金剛石串珠繩鋸的四倍;②操作人員多，至少需要兩個人操作。更換鋸條時還要更多的人共同操作;③鋸切速度慢，老式框架鋸的鋸切速度只有2cm/h。新式框架的鋸切速度也不過3.5-3.8 cm/h.而金剛石串珠繩鋸的鋸切速度高達20cm/h，有可能提高到30cm/h；金剛石鋸片對石材的影響④框架鋸鋸切的板材表面較粗糙，平面度也較差，因而磨光速度低，為100cm/min,而金剛石串珠繩鋸鋸切的板材表面較平滑，磨光速度可高達160 cm/min，因而減少磨拋加工時間;⑤能源消耗和材料消耗都比較高;