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、耐磨性以及與硬質合金相當的抗沖擊性，是一種被廣泛應用于有色金屬和非金屬材料精密加工的新型刀具材料。為充分發揮PCD刀具的優良性能，提高加工零件的表面質量，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、性質相近，因而與傳統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律。本文對PcD研磨工藝進行了較系統的研究，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公司生產的三角形1600PCD90T5/1.6標準刀坯。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研磨表面形態及粗糙度Rz值，采用JSM-5600LV掃描儀觀察PCD研磨表面微觀形貌。　　2試驗結果　　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)和濕研磨(研磨前砂輪修整10秒鐘，冷卻液加在研磨區)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。　　PCD材料去除量與研磨時間的關系　　干研磨材料去除率Q干與濕研磨材料去除率Q濕的關系為：研磨初期Q干=2.54Q濕；中期Q干=1.6Q濕；穩態期Q干=1.68µm/min，Q濕≈O。用干涉儀觀察、測量PCD表面形態及粗糙度：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狀態，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，但根據表面形態觀察結果可知，其平面度有所提高。因此，PCD鏡面加工應采用干研磨工藝，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，可適當延長研磨時間。　　2)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≤15N時，其去除率Q以較小的幅度隨著F的增大而增加，當F>15N時，其去除率O隨著F的增大而大幅度增加。　　3結果分析及機理探討　　為了弄清產生上述試驗結果的原因，需對PCD材料去除機理進行探討。　　1)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狀態完全不同，明顯存在大量的剝落坑。這種現象說明PCD表面發生了脆性去除。筆者認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。這是因為研磨狀態下法向載荷F較小(20N)，作用在PDD表面上的應力大大低于靜載荷下產生裂紋的極限應力值，因此基本不會發生靜載脆性去除。但英國學者coopr曾通過試驗指出：金剛石在沖擊載荷的循環作用下，產生裂紋的應力值大大低于所需的靜應力。而研磨過程中PCD片承受的是交變沖擊載荷，因此將會產生疲勞脆性去除。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，這是PCD局部發生熱化學去除的結果。因濕研磨時雖然冷卻液加在研磨區內，PCD表面與砂輪間產生的摩擦熱大部分被冷卻液帶走，研磨區平均溫度較低，但仍會產生局部高溫接觸點，使此處PCD材料產生氧化、石墨化的熱化學去除。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去除。　　2)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材料基本不發生疲勞脆性去除。干研磨時PCD材料去除機理應以熱化學去除為主。這是因為干研磨時冷卻液未加在研磨區，PCD材料表面與砂輪中金剛石磨粒間產生的摩擦熱只能通過PCD片和砂輪擴散出去，所以研磨區平均溫度較高。另外，在高溫非高壓條件下，石墨或無定形碳是熱力學上碳的穩定結構，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材料表面將會發生氧化、石墨化，同時表面還會產生一定的硬度軟化層。同時砂輪中金剛石磨粒也將發生氧化、石墨化，產生硬度軟化層，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，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生氧化、石墨化和硬度軟化。所以，干研磨時PCD材料的熱化學去除包括PCD表面氧化、石墨化去除以及因磨粒硬度PCD軟化層硬度而產生一定的機械去除，由于產生機械去除的原因是熱作用的結果，所以在此稱為機械熱去除。　　綜上所述，由于干、濕研磨時PCD材料去除機理不同，從而導致干、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去除為主，基本不發生疲勞脆性去除，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，研磨區溫度將升高，PCD材料更易產生熱化學去除，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材料的熱化學去除方式發生變化而已。當F≤15N時，由于法向載荷F較小，研磨區平均溫度T＜750℃，因此其熱化學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F＞15N時，研磨區平均溫度T＞750℃，其熱化學去除將同時以PCD表面氧化、石墨化及機械熱去除方式進行，因此材料去除率遠大于F≤15N時的去除率。　　從上述分析可知：只有干研磨才能使PCD表面達到鏡面，而PCD干研磨時材料的去除機理是熱化學去除，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

科達石材機械在全國全中排到了第二位
-----佛山市科達石材機械有限公司印象 廣東科達機電股份有限公司，中國陶瓷行業的龍頭，從1998年起，他們生產的陶瓷機械就占總額的80%以上；現在，他們的石材機械又在全國全中排到了第二位，國內許多地區的銷售量高，同類產品出口量大。制造了一個個神話的科達，他們到底有何過人之處呢？水頭，是他們下一個突破口，他們又將有什么舉措，筆者試圖與大家一起探究。 偶遇佛山市科達石材機械有限公司副總劉建軍先生，是在水頭一家企業的辦公室。本來就對這家全國石材機械界企業心存好奇的筆者．當然不會放過這破解迷惑的機會。 2005年度CISE中國石材機械企業中排行老二的科達機械，在上海、云浮等國內有名的石材變易地區，其產品占有率都是高的，唯在水頭，科達產品的銷售業績不是很盡人意。原因何在呢? 劉建軍介紹說．科達在2002年之前生產的是陶瓷機械，并在國內建材行業立下了汗馬功勞。當時國外的一條拋光生產線設備價格選一千多萬元人民幣，而科達自己研制的拋光生產線設備在生產效率相同的情況下，價格才三百多萬元人民幣，大大降低了生產成本，再加上服務好、質量可靠，所以在1998年的全國市場占有率就達到80％以上。瓷磚價格的大幅下調，可以說科達是功不可沒的。石材機械 2002年10月，公司資產已達7個億的科達機電在上海證券交易所掛牌上市，正式成為國內性、配套性強的建材裝備研發生產高科技企業。此時科達的決策看到了石材行業的發展前景，于是組織了一批技術人員，開始研制石材機械，批產品，他們就把目標鎖定商家必爭之地——水頭，并在水頭賣出了五臺機器。可畢竟批產品仍是以模仿為主，難免遺憾地出現某些缺陷和問題。這就是給水頭商家印象不是特別好的原因。 但科達畢竟已是資金雄厚的公司，他們小惜重金集聚了國內石材行業的、教授等人士、聘來了四個意大利工程師，并通過與清華大學、北京航空航天大學、華中理工學院等院校的合作和交流，掌握了行業的技術工藝，集合了國內、國外幾十年的石利設備制造經驗，終于在2004年迅速穩定了產品，并創造了石材機械行業在國內的幾個：鈔鋸、排鋸、磨機均為國內研制成功。當年，科達機電股份有限公司被評為“2004年中國機械”、“建材機械”等榮譽稱號。至此，科達又找到了在陶瓷行業叱詫風云的感覺。 目前，科達的新產品系列有：大板整廠設備、薄板(復合板)整廠設備、工藝加工設備。 產品出來后，科達配套地建立了系統、規范、全面的市場營銷及服務體系．銷售方面很快地在國內幾個比較大的石材加工地區占，并在國內設立了華南、西南、北方及華東各大銷區，在東南亞、中東、埃及、俄羅斯、印度、巴西、美國、臺灣等國家和地區設證了完善的銷售服務網絡，為客戶提供快速、及時的全天侯服務。石材網站 劉建軍不無遺憾地說，科達公司在銷售總量節節高升的時候，對水頭這塊市場的銜接工作卻做得不夠，致使科達產品在水頭的銷售量還不盡人意。現在，科達已把水頭市場州為開發對象，派譴了公司的技術人員進駐水頭，加強了在水頭的服務質量管理，目前在水頭幾家較大的企業已拿到訂單。他又自豪地說，他們正準備幫東升廠早在科達買的一臺舊機器進行改良，而改良后，這臺機器的性能將達到目前市場的水平。04年，水頭一家公司買了科達的機械，用了一段時間后出現了問題，05年，科達發現了這個問題后，無償地給這家公司換了一臺全新的機器。他說科達的經營理念是“做別人不容易做到的事”。 科達能否憑借他強大的優勢，終令水頭的商家真正認可，從而在水頭創造出銷售佳績．讓我們拭目以待。(文/嫣然)《天下石》

礦石和機械進口加大南非貿易赤字
南非財經媒體I-Net Bridge 調查發現，南非與其非洲關稅同盟貿易伙伴之間的對外貿易平衡，在2月份58億蘭特赤字的基礎上，3月份預計將達到51億蘭特的水平。之前的預測數字在25億蘭特至65億蘭特之間。而進口預計將繼續加大對貿易平衡的壓力，尤其在礦石和機械進口的驅動下。 　　南非分析人士普遍認為，對外貿易數字預計將繼續保持很大程度的不穩定性，但是隨著大量機械在不規則基礎上進口，2008年全年進口額將呈上升趨勢。石材