華川海 肖 鴻 姜榮超
(丹陽華昌鉆石工具制造有限公司， 江蘇212300)

【摘要】通過對歐美金剛石工具市場的考察， 因特網(Intemet)上的訪問等， 對國外鋸切石材用金剛石工具的發展特點與趨勢進行7初步分析． 為今后積極開發國外市場提供了思路與參考。

【關鍵詞】石材鋸切 金剛石工具

　　1.前言

　　隨著我國經濟改革與開放的發展，我國已成為世界上超硬材料與石材生產大國。全國有700余家金剛石廠， 擁有4000多臺金剛石壓機． 年產金剛石單晶達5億ct， 成為世界上生產人造金剛石的大國。石材方面，1996年石材荒料開采超過620萬 ，花崗巖與大理石板材產量達1．66億m²，1997年石材產品出口437萬噸， 創匯7．66億美元， 實現連續5年穩定增長，并創歷史最高水平，從生產量、出口量、消費量與鋸加工量來講，我國僅次于意大利．已成為世界上第二大國。但遠不是強國，主要表現在金剛石品種單一，質量差．合成設備與工藝的控制水平差，金剛石工具在國際市場上所占份額小，石材礦山開采技術落后，開采與加工技術裝備仍需進口．名優品種與高擋產品少。相反進口量不斷增加，企業管理跟不上。因此研究國外石材鋸切金剛石工具發展的特點與趨勢將有助于推動我國超硬材料與石材工業的發展，開發金剛石工具的國內外市場。

　　2．國外鋸切石材用金剛石工具發展特點與趨勢

　　2．1為生產高效優質鋸片．

　　開發鋸片級專用金剛石為適應鋸切工具的多種需要，De Beers公司與GE．公司都專門開發出鋸片級金剛石系列。見表1。

表1．De Beers與G.E.金剛石品種系列

　　De Beers公司推出了鈷基與鎳基觸媒合成金剛石兩個系列，對金剛石中的夾雜與包裹體通過合成工藝的改進．使單晶中的夾雜細化與有序排列，而大大提高金剛石單晶的熱穩定性與抗沖擊強度。1997年3月在原有ANsI／FEPA粒度篩分與質量控制標準基礎上， 推出PPC (每克拉金剛石的顆粒數量)標準。見表2：

表2 粒度標準

　　提高了對每種粒度金剛石的實際平均粒度與篩分上下限粒度分布的控制， 有利于嚴格控制制品中金剛石的露出高度及相應濃度時單位面積上的金剛石顆粒數．這有利于提高鋸切質量與效率， 為使用戶更合理選用不同工作條件的金剛石牌號與品種，該公司還新近推出鋸切金剛石選用指導系統．從不同溫度下的強度特性， 晶形完整性與磨損機理三個方面提出推薦圖表。

　　G E．公司為了探討金剛石物理性能與鋸片性能的相互關系，對金剮石的性質及其測定方法做了大量工作。如對金剛石晶形進行量化測試．率先利用計算機圖象分析晶形特征，根據單晶(111)和(100)晶面的相互關系導出了Tau(托)的定性指標。t=b／a及偏心率(Ecc)， 即晶體短軸／長軸比。在晶體強度方面， 除采用韌性指數(TI)和熱穩定韌性指數(TTI)外． 又提出更全面更可靠的抗壓破碎強度(cFS)指標， 它反映了鋸切應用中晶體在動態下的負荷及實際強度分布。該公司還開發MBS Ti2一鍍鈦金剛石與MBS Q2一鍍鉻金剛石，前者適于高溫燒結的鐵一鎳，鈷一青銅結合劑， 后者適于低溫燒結的鐵一青銅基結合劑，鍍層金剛石與結合劑有很強的化學與機械把持力， 提高單晶的抗氧化性與破碎強度，可減少金剛石脫落， 提高鋸片壽命。

　　2．2重視粉末． 眙體與饒結工藝的研究

　　金剛石工具的綜合性能取決于金剛石、胎體、加工對象與鋸切設備及其工作方式。而胎體承擔著分散與把持住金剛石，防止其脫落， 又使金剛石不斷出刃，保持合理的突出高度， 與金剛石磨損速率相匹配，還要承擔與分散沖擊載荷與散熱。因此國外有專門的公司與廠家為金剛石工具制造商提供單體金屬粉末及鋸切不同對象(如大理石、花崗石、混凝土與鋼筋混凝土)的專用胎體粉末。如美、加的Kennamet—al Inc．， 法國的Eurotua~stene 公司， 德國的DR FRITSCH KG。這些公司對單體金屬粉末都提供燒結證書與測試報告。對胎體粉末則提供主要成分、平均粒度、燒結溫度與壓力． 不同燒結溫度時刀頭(節塊)的密度與硬度曲線。Kennametal Inc．提供鈷基，鎳基與鐵基胎體粉末1O多種。Dr Frltsch KG提供鉆基與無鈷胎體粉末3O多種。幾十年來在歐美工業金剛石工具中鈷基是主要胎體成份。但是近年來對鈷的有效技術性能有所爭論，更嚴重的是鈷被列為可疑致癌物質．故在制造與使用時必須采取嚴格的預防措施。加之價格昂貴，同時價格與供應貨源有時有起伏與波動。Boart longyear Diamond Products【LB—DP]公司經過較長時間的技術與經濟評價工作．認為鎳與鐵兩者可取代鉆， 兩者在化學上與鈷接近， 并且貨源充足。但隨后鎳粉被證實屬于致癌物質．故集中精力． 經過多年的研究及在實驗室與各地的生產試驗．開發鑒定了鐵基粉末工藝技術。鐵基胎體價格穩定、成本低．貨源充足， 其產品性能與鈷基相當．有時還有所提高．具有市場競爭力， 在南非該公司的產品有一半采用鐵基胎體。為了促進金剛石工具廠燒結工藝的革新． 瑞士Innovative Sintering Tech110logiesLtd在今年3～5月分別在瑞士、德國與意大利為金剛石工具廠舉辦粉末冶金、冷壓與熱壓工藝的革新及金屬結合劑金剛石工具合理生產與應用的課程培訓與研討。

　　在燒結工藝方面：強調粉末制粒工藝．提高了金剮石在胎體中的均勻分布。采用冷壓一有保護氣體的熱壓燒結工藝．有效提高了刀頭密度與燒結質量．實現預先設計與數控燒結工藝， 突破傳統的鈷制作基胎體配方．開始以鐵代鈷制作眙體。

　　2．3鋸片基體生產專業化

　　鋸片基體的生產主要集中于專業化的大廠家．如德國的Heinich Mummer&off Gmbh＆Co．KG．美國International Knife＆ saw Iac．。法國的ED~SSO--WERK公司與ALTEA公司及意大利的s．A．F．A．S．P．A．公司。最大的鋸片直徑已經高達5m，為激光焊接鋸片提供低碳合金鋼基體，為滿足環保要求生產三明治消音基體和帶溝槽的低噪音基體。為保證批量生產與嚴格的質量要求，在基體生產中采用不少先進的自控設備。如激光成形切割， 計算機控制熱處理， 高速磨削開齒槽， 萬能應力滾壓一測試機。最近Paf—fenhoff公司還推出PSR1601型工業PC機控制的集測量+應力消除+滾壓校平+試驗四種功能于一體的設備用于基體生產。

　　2．4鋸片加工設備自動化

　　為了保證鋸片的加工質量與重復批量生產，國外都采用經過不斷改進的單臺專用自動化程度較高的加工設備。專門生產供應這種設備的有德國的Dr．Fritsch公司．意大利的Sintris公司和ARGA公司。他們生產的系列產品見表3。

　　意大利ARGA公司為金剛石鋸片廠設計了一條自動與半自動鋸片生產線， 可生產Ø100～180ram鋸片，每班600片；Ø200-250ram鋸片，每班360片；Ø260-350mm鋸片， 每班160片， 生產由裝模．給料．冷壓．預熱，爐內加壓．熱壓燒結， 出爐轉運．強制風冷，水冷卻器強制冷卻，卸模，滾壓校正與清模等工作組成。

表3 鋸片生產設備

　　 2．5激光焊接鋸片獲得發展

　　歐美各國用戶對鋸片使用的安全性、可靠性及防止刀頭脫落的危險要求越來越高，因此激光焊接鋸片獲得發展。激光焊接的優點是：焊接熔深大，焊縫深寬比較大，故刀頭與基體的結合強度比較高，焊接牢靠． 由脫片 }起的傷害危險性大大減小。激光光斑直徑小， 比能小，熱影響區?。附訁^不易變形。當干切或冷動不夠時，其高溫強度高．而不易變形。當干切或冷卻不夠時，其高溫強度高．而不易使鋸片產生應力或變形。由于焊接速度快，熱作用區?。鋮s速度快，焊接易于實現自動化與高效生產。其缺點是設備昂貴，投資大．對胎體材料有嚴格要求，要使用過渡層。對刀頭與基體加工精度要求高．基體材料必須使用低碳合金鋼。

　　為生產激光焊接鋸片DR．FRITSCH公司可提供LSMS00全自動焊機與Lsvg00半自動焊機。意大利SINTRIS也提供三坐標自動焊機。LSM800激光焊機采用1700W co2激光器， 電腦數控。將鋸片基體小車推進后，全部焊接過程自動化， 可焊接Ø115- 800mm． 鋸片刀頭長20～50mm， 高5～10mm，厚2-2．6mm， 鋸片直徑公差±0．05mm。刀頭焊前必須進行磨弧處理。高頻焊接刀頭抗彎強度一般為35O～600N／mm^２ ，激光焊接時可達1800N／mm²．最早采用激光焊接鋸片的有英國的Nimbus公司，意大利MG公司， 比利時Diamant Boart公司， 美國的Norton公司。南韓金剛石工具廠大都有激光焊接的鋸片產品。

　　2．6金剛石繩鋸獲得廣泛的應用

　　作為金剛石工具發展過程中的第三代產品， 經過廿年的研究、開發與完善，金剛石繩鋸不但廣瑟應用于大理石開采， 還可用于砂巖、花崗巖等的切割；不但用于露天采石場， 還可用于地下窄礦脈及巖爆危險的地下金礦的開采； 不但用于異型石材制品的加工，還可用于建筑與道路工程的鋼筋混凝土的拆毀與修整。意大利200多個采石場全部推廣與使用金剛石串珠繩鋸，南非地下開采中現有18套繩鋸在使用。我們對10個國家與地區的26個金剛石工具廠的調研表明．金剛石串珠繩年產量達100萬米，其實際需要量還在不斷增長。

　　金剛石繩鋸的廣泛應用與強大的生命力，這主要是它具有如下一系列優點：設備簡單， 易于安裝． 不受場地與空間條件的限制．可進行水平、垂直與傾斜方向的切割，適應性強；工作時間噪音低振動小，對周圍環境干擾??；顯著提高石材開采的荒料率， 保護珍貴的石材資源， 并可降低開采成本；可開采出大尺寸荒料， 增大成材規格， 充分發揮先進石材加工設備的效率，增加板材產品規格， 切割效率與經濟效益；可加大各種形狀的花崗巖與大理石異型制品，大大提高附加值與效益；可快速、安全地對建筑工程進行改造、修整與拆毀。

　　DiamantBoart公司在開發金剛石繩鋸方面做了大量工作。早期生產金剮石鋸機有DIAFIL180，DI—AFIL1000，DIAFIL2000與DBRAOL繩鋸導孔鉆機。此外德國的Carl Meyer與Atbes． 比利時的DebeLLe，Smetcoren．意大利的Pecoblitz，DF2000與Falc0鋸機及最近生產的Bidese impianti四軸數控仿形鋸機．可鋸切石材尺寸為2．1×3．55×2．5m。一次可鋸下厚1．5cm的板1O塊，主機功率70H．P， 全部鋸切參數實現數控，一人可同時管理3臺鋸機。最多繩數為1O根．其線速度為15～33m／s， 串珠直徑為8mm， 每米44個串珠， 長65m， 切縫寬8．5±0．5mm， 每日可切割250m²， 相當2臺框架鋸機效率。日本Ya—maI1a公司也研制出YGN一1型多繩鋸機。意大利還生產一種Pentadiam多繩仿形鋸機，用于異型石材制品加工。串珠的尺寸與性能及使用效果見表4、5。

表4 金剛石串珠規格

表5 金剛石繩鋸據切效果

　　串珠繩的鋼絲采用49，133股．外徑5mm 的多股不銹鋼鋼絲繩，抗拉強度160～180公斤／ram2。電鍍串珠繩采用DeBeersCo．SDA—E型35／45目金剛石。胎體的金剛石濃度5O～55％， 電鍍厚度要求嚴格控制。鍍層lmm， 有單層鍍與雙層鍍兩者， 后者使用壽命較長， 電鍍串珠主要用于切割大理石。切割花崗巖主要采用冷墳燒結串珠。為此De Fritsch公司研制出KP3 型冷壓機， ARGA 公司專門生產CAR1042冷壓機用于壓制金剛石串珠， 每小時可壓制420個， 重量精度可達 0．03克。切割花崗巖燒結串珠采用40／50目金剛石，金剛石用量0．37ct／個。切割鋼筋混凝土用燒結串珠，多采用SDA100+、SDA85+金剮石，30／40，40／50，50／60目金剛石，濃度為38～5O％左右。串珠之間的間隔，切割大理石的串珠采用彈簧間圈． 切割花崗巖與混凝土則采用注塑保護間圈，或采用氨基甲酸乙醇橡膠。這有利于串珠壽命的提高。

　　2．7重視石材可鋸性與鋸切機理的研究

　　為滿足市場的需要，根據石材的性能，研制與推出性能優化的金剛石工具，并推薦合理的工作參數，實現高效低成本的切割，以達到擴大產品銷售的目的。各國金剛石工具制造商都重視石材可鋸性研究與評價。如wINTER公司依據磨蝕性將石材分為四級。意大利DIAMANT-D公司通過200多種花崗巖的試驗研究．提出相對鋸切指數ISR的測定計算方法。近年來意大利地質部門．~SSODLAM[意大利金剛石工具制造商協會】與MARMOMACHINECLUB合作對l1種花崗巖與大理石的巖相學、物理機械性質與努譜硬度【Knoop]進行測定。并由DeBeers公司與D．E公司進行切割工藝試驗，最終提出以HK25，HK75／HK75為依據的可鋸性分級圖表。

　　為使用戶正確選用金剛石、胎體、鋸片及鋸機的鋸切參數，DeBeersCo ．．G．E．Co ．．DiamantBorartCo ．與Boart Long'years公司對石材的鋸切機理、金剛石、胎體及刀頭的磨損機理的研究做了大量工作。最近德國設諾威大學采用宏觀與微觀兩種測試技術， 對鋸片磨損過程進行測定，探討了不同巖石與鋸機工作參數條件下金剛石、胎體、刀頭的磨損過程與機理，為改進胎體配方與鋸片質量提供科學依據。

　　3．迎接新世紀的金剮石工具行業

　　金剛石工具行業怎樣迎接新世紀，妊入2000年．下面將意大利25家金剛石工具廠家的意見與看法歸納如下：

　　(1)面對市場， 特別是世界市場， 積極參與市場競爭，快速準確地滿足用戶與市場的需要，技術進步與市場開發并舉， 用市場需要刺激技術進步， 用技術進步促進市場開發。對印度， 巴西與東歐市場看好。市場是全球性的，但是對于 殉國家，地露與她質條件下．對產品的要求是不一樣的，市場的競爭將是質量、價格與服務三個因素方面的競爭．強調合理的價格質量比與價格性能比， 力求用生產自動化以降低生產成本。

　　(2)強化產品質量與標準。一致認為市場競爭很重要的方面是產品質量的競爭。貫徹與執行UNIONISO9000質量認證體系及FEPA標準是重大措施。

　　(3)開發新產品迎接新世紀。開發新產品占領市場迎接新世紀是大家的共同打算，但是開發什么樣的新產品眾說紛紜。認為金剛石繩鋸， 多片圓盤組合鋸與框架鋸的金剮石鋸片及金剮石窄帶鋸有待進一步完善與擴大市場． 比較多的看法是花崗巖板材的磨平與拋光用金剛石工具是今后重要的產品與發展方向。

　　(4)積極開拓國際市場， 要讓我國的鋸片走向世界．必須吸收國外鋸片發展的成功經驗，發揮我們的優勢，積極開拓國際市場， 而國際市場競爭是激烈的，如歐洲l5國磨料工具與磨料的制造和供應商就有2000多家。意大利大理石加工設備俱樂部(Mar—momachhae CLUB)有270個成員． 其中金剛石工具制造商就有40家，去年秋天在芝加哥舉行的國際五金工具博鑒會有參展公司3500多家， 我國公司近500余家， 我國、香港和臺灣有330多家， 金剛石工具參展廠家有幾十家。

　　(5)實施ISO9000質量管理與質量保證體系，并取得其認證， 這是使我們的產品走向世界的第一張通行證．國外有名的金剛石及其制品廠家如De Beers公司、G．E．公司、Boart Longyears公司都早已貫徹執行與取得ISO9000認證，都以此來加強自己的國際競爭實力，并取信于用戶。

　　(6)利用多媒體技術與信息網絡向世界推出自己的產品與公司形象，丑p在國際互聯網(Intemet)建立自己的主頁(Home Page)與電子郵件(E—Mail)地址，讓世界各地用戶能夠迅速訪問我們， 了解我們的產品，進行商務談判與成交合同。

　　(7)不斷創新：在產品結構、形象設計上， 加工工藝上不斷創新， 不斷向用戶提供更多、更好的新產品。提高產品質量、降低生產成本、改進銷售服務．加強自己的競爭能力。因為目前國際市場的競爭．就是在質量、價格、與服務三個方面的競爭， 要不斷提高產品的價格質量比， 價格性能比。要按質、按量、及時地向用戶提供產品， 以適應代理商與用戶的要求。

　　(8)提高鋸片的安全性與切割效率(鋒利度)與壽命．歐美用戶對鋸片的安全性提出了更高的要求，因此激光焊接鋸片得到發展。鋒利好切是用戶對鋸片的第一感受與評價。

　　(9)注重產品的表面加工與包裝質量。作為商品， 國外用戶特別注意鋸片的外觀表面加工質量及包裝。它有助于產品的推銷． 用戶的信任。

　　(10)提高鋸片的總體水平， 使自己的產品進入專業產品市場， 國際鋸片市場基本劃分為底價位的DIY (Do is yourself)產品， 通用性(Universa1)產品與專業性(Professiona1)高價位產品。前者價位低、市場??；后者價位高、市場大、利潤高。

　　(11)注意人才的培養， 工人素質的提高． 注重知識創新．提高產品的科技含量。知識經濟時代已經來臨．產品與市場的競爭．將是知識與人才的競爭，創新能力的競爭．只有這樣才能有鋸片的新材料、新配方、新工藝、新產品。才會使企業立于不敢之地。

　　(12)注重市場分析， 找準市場定位與產品的發展方向。為此國外有專門的機構進行這方面的工作，如美國一機構曾對超硬材料的發展．做過市場分析。意大利的Marmomaehine CLUB每年都發表他們對世界石材市場的分析，進出口量及金額的統計。去年底英國的Materials Technology Publicatioaas曾出版一個歐洲和國際磨料工業的市場／工藝技術報告，對各種磨料產品市場進行了較詳盡的分析。對于一個企業也要通過多種渠道、多種媒體對市場進行自己的分析，以便制定產品的發展方向， 材料與工藝的改進措施等。