金剛石鋸片高效超窄鋸縫切割石材的基礎(chǔ)研究

闡明純釬焊式超薄金剛石節(jié)塊鋸片制備中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，解決超薄鋸片制備中的關(guān)鍵技術(shù)難題；在鋸片線速度為80-100m/s的條件下完成純釬焊式超薄金剛石節(jié)塊鋸片切割石材實(shí)驗(yàn)。通過(guò)全面揭示超薄鋸片在高速切割條件下的石屑形成機(jī)理與作用機(jī)制，以及鋸切熱、鋸切溫度、鋸片振動(dòng)、鋸切力、鋸切比能、節(jié)塊磨損、鋸縫變化等的具體表現(xiàn)特征，研究比常規(guī)鋸切鋸縫減小50%以上的超窄鋸縫切割石材的相關(guān)機(jī)理和加工原理；期望能形成高效超窄鋸縫切割石材的技術(shù)基礎(chǔ)。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低環(huán)境負(fù)擔(dān)的石材高效加工技術(shù)提供基礎(chǔ)依據(jù)。項(xiàng)目的完成，對(duì)提升我國(guó)石材加工領(lǐng)域的技術(shù)水平上新臺(tái)階具有重要意義。

在我國(guó)輕型石材切割機(jī)業(yè)的工業(yè)增加值約占 GDP 的35%左右，超過(guò)三分之一的國(guó)民生產(chǎn)總值由輕型石材切割機(jī)業(yè)創(chuàng)造。機(jī)械科學(xué)研究院提出了由多層次技術(shù)群構(gòu)成的先進(jìn)輕型石材切割機(jī)技術(shù)體系圖。

第一個(gè)層次是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)輕型石材切割機(jī)技術(shù)，它是先進(jìn)輕型石材切割機(jī)技術(shù)的核心。它在鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護(hù)、機(jī)械加工等基礎(chǔ)工藝中大量采用。

第二個(gè)層次是新型的輕型石材切割機(jī)單元技術(shù)。這是在市場(chǎng)需求及新興產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，輕型石材切割機(jī)技術(shù)與電子、信息、新材料、新能源、環(huán)境科學(xué)、系統(tǒng)工程、現(xiàn)代管理等高新技術(shù)結(jié)合而形成的嶄新輕型石材切割機(jī)技術(shù)，如數(shù)控技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等等。

第三個(gè)層次是先進(jìn)輕型石材切割機(jī)集成技術(shù)。這是應(yīng)用信息技術(shù)以及系統(tǒng)管理技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)上述兩個(gè)層次的技術(shù)集成而形成的。如 FMS，CIMS，IMS 及虛擬技術(shù)等。

在先進(jìn)輕型石材切割機(jī)技術(shù)及其制造趨勢(shì)一文中指出了先進(jìn)輕型石材切割機(jī)技術(shù)八個(gè)方面的制造趨勢(shì)以及特色：

①數(shù)--是輕型石材切割機(jī)制造的核心；

②精--是制造的關(guān)鍵；

③極--是輕型石材切割機(jī)制造的焦點(diǎn)；

④自--是制造的條件；

⑤集--是制造的方法；

⑥網(wǎng)--是輕型石材切割機(jī)制造的道路；

⑦智--是制造的前景；

⑧綠--是輕型石材切割機(jī)制造的必然。

并指出數(shù)、精、極、自、集、網(wǎng)、智、綠這八個(gè)方面，彼此滲透，相互依賴(lài)，相互促進(jìn)，形成一個(gè)整體；要扎根在研究與制造“機(jī)械”本身與“輕型石材切割機(jī)”本身的理論與機(jī)理；八個(gè)方面的技術(shù)要以此理論與機(jī)理為基礎(chǔ)來(lái)研究、開(kāi)發(fā)、制造，要與此基礎(chǔ)相輔相成，最終服務(wù)于輕型石材切割機(jī)業(yè)的制造。

針對(duì)現(xiàn)代大型結(jié)構(gòu)、壓力容器和國(guó)防建設(shè)的厚板焊接現(xiàn)有方法效率低、能耗和成本高、接頭熱損傷大等問(wèn)題，提出基于千瓦級(jí)激光器，通過(guò)激光自熔焊、激光填絲焊與激光-GMAW復(fù)合焊等三種焊接方法的科學(xué)組合設(shè)計(jì)，進(jìn)行高精度高效率的厚板窄間隙非自熔性激光多道焊接。項(xiàng)目研究著眼于解決該方法目前存在的過(guò)程穩(wěn)定性、質(zhì)量可靠性和工藝適應(yīng)性不足的問(wèn)題，深入探討窄間隙條件下焊絲的熔入過(guò)渡機(jī)制及其對(duì)焊接過(guò)程穩(wěn)定性的影響、焊接熔池形狀的控制以及易發(fā)生缺陷的控制機(jī)理等關(guān)鍵問(wèn)題，并建立基于分層焊縫形貌控制與協(xié)調(diào)的厚板接頭成形控制模型。基于上述關(guān)鍵問(wèn)題的深入認(rèn)識(shí)，建成一套可用于厚板焊接的窄間隙非自熔性激光焊接試驗(yàn)系統(tǒng)，并用千瓦級(jí)激光器實(shí)現(xiàn)20~40mm厚板的優(yōu)質(zhì)高效焊接。該項(xiàng)技術(shù)一旦取得突破，對(duì)滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)的短周期、低成本和高質(zhì)量的迫切需求有著重要意義。