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隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，天然石材被廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械制造業(yè)中，由此促進(jìn)石材加工工具發(fā)展。金剛石鋸片是石材切割機(jī)直接作用于石材的工具，用于對(duì)石材進(jìn)行切割，其性能對(duì)切割機(jī)整機(jī)的使用性能和效率都有重要影響。由于石材硬度較大，同時(shí)鋸片加工工藝不夠完善，導(dǎo)致金剛石鋸片損壞嚴(yán)重，金剛石鋸片成為切割機(jī)經(jīng)常需要更換的易損件之一。調(diào)查資料顯示，世界上的人造金剛石用于制造石材加工工具，而其中以金剛石圓鋸片所占比例最大，我國(guó)每年消耗各型號(hào)金剛石圓鋸片300多萬張。更重要的是，金剛石圓鋸片由于強(qiáng)度破壞所產(chǎn)生的高速飛行斷裂碎片對(duì)工作人員安全造成危害，具有一定程度安全隱患。
我國(guó)現(xiàn)階段石材加工用金剛石圓鋸片生產(chǎn)工藝為鋼板沖裁~銑水口~淬火~校平~磨加工~清洗~釬焊金剛石刀頭~回火~檢測(cè)。金剛石圓鋸片基體硬度基本達(dá)到了多種石材加工使用要求，同時(shí)釬焊金剛石刀頭質(zhì)量得到保證，但是由于釬焊后回火處理，釬料及焊縫處基體耐磨性降低，焊縫處易產(chǎn)生裂紋，造成金剛石刀頭過早脫落和崩裂，從而縮短了使用壽命;同時(shí)金剛石刀頭在受到交變應(yīng)力作用下，裂紋磨損概率增大，刀頭的磨損導(dǎo)致基體與石材直接產(chǎn)生摩擦而損壞，鋸片失去切削能力。國(guó)內(nèi)不少學(xué)者對(duì)圓鋸片基體表而處理及金剛石刀頭鑲嵌技術(shù)進(jìn)行了研究：劉忠等采用高頻感應(yīng)釬焊技術(shù)，通過減少釬焊過程中對(duì)金剛石刀頭的打磨厚度和減少加熱時(shí)間來避免釬焊時(shí)出現(xiàn)的“冒泡”現(xiàn)象；苑少強(qiáng)等采用金相觀察、力學(xué)性能測(cè)試等手段對(duì)回火后鋼鋸片表而性能變化進(jìn)行了研究；柯明月等采用雙陰極等離子濺射沉積方法對(duì)金剛石顆粒進(jìn)行表而鍍鉻處理.使單顆粒金剛石性能提高。有效延長(zhǎng)了金剛石工具的使用壽命。本文針對(duì)金剛石圓鋸片，在探討傳統(tǒng)金剛石鋸片加工工藝的基礎(chǔ)上，提出一種新的抗磨高強(qiáng)度金剛石圓鋸片的工藝方法，并建立有限元模型，劃分網(wǎng)格，利用ANSYS Workbench進(jìn)行強(qiáng)度CAE分析。
高能束熔覆技術(shù)可將合金基粉末利用離子束、激光束等高能輻照方式熔覆在普通金屬材料表而，是一種優(yōu)異的表而改性技術(shù)。其基本原理是：根據(jù)基體表而性能改善需求，調(diào)制出符合要求的合金基粉末，利用高能激光束或離子束，迅速熔化、擴(kuò)展和凝固合金基粉末，以在基體表而覆蓋一層具有優(yōu)良特性的復(fù)合材料，以提高基體材料性能。
該金剛石圓鋸片基體的熔覆層由鐵基合金和鎳包碳化鎢組成，鐵基合金中添加30%鎳包碳化鎢用有機(jī)膠調(diào)勻后，均勻涂覆于金剛石基體表而，并采用常壓弧光等離子弧的方式熔覆。原始鐵基合金為Cr-B-Si-C-Fe粉，余量鎳包碳化鎢粉末為Ni-WC粉，化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為88.0WC，12.0Ni。單而復(fù)合覆層厚度1.0^-2.0 mm，其表而耐磨強(qiáng)化機(jī)理為：離子弧對(duì)WC進(jìn)行部分溶解，WC的合金化作用增加了涂層碳化鎢數(shù)量，有利于涂層細(xì)化晶粒，固溶強(qiáng)化，耐磨性增加。
根據(jù)鋸片在實(shí)際切割石材工作過程中的受力特點(diǎn)，要求鋸片在切割石材過程中至少有三個(gè)鋸齒參與切削，我們將鋸片受力簡(jiǎn)化為三個(gè)集中力，分別施加于三個(gè)相鄰的鋸齒，不考慮動(dòng)載荷、軸向力、切向力影響，并作如下假設(shè)：將鋸片基體與刀頭看作一個(gè)整體；鋸片在鋸切過程中不存在橫向振動(dòng)，鋸片與軸之間不存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng);鋸片受力為三個(gè)鋸齒上的三個(gè)集中載荷，集中在鋸片刀頭表而部位。
對(duì)鋸片建立合適的模型并進(jìn)行合適的網(wǎng)格劃分，對(duì)分析結(jié)果有很大影響。可以在ANSYS Workbench的Geometry模塊中對(duì)鋸片直接進(jìn)行建模，無需接口即可在Mechanical模塊中進(jìn)行強(qiáng)度分析，但是此建模方法效率較低。本文采用PRO/E對(duì)鋸片進(jìn)行建模，通過裝配圖形式將基體與鋸齒結(jié)合，采用PRO/E與ANSYS Workbench無縫接口對(duì)模型進(jìn)行導(dǎo)入，并在Mechanical中形成焊接接觸。定義材料彈性模量260 GPa，泊松比0.3。采用正六而體方法對(duì)鋸片進(jìn)行網(wǎng)格劃分，由于鋸片厚度較小，故將單元尺寸大小選擇為2mm，以獲得更精確的分析結(jié)果。
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