Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả và tuổi thọ của lưỡi cắt kim cương bao gồm thông số kỹ thuật cắt, độ mịn của kim cương, nồng độ, độ cứng của chất kết dính, v.v.
Các thông số cắt bao gồm tốc độ quay của lưỡi dao, độ tập trung cắt và tốc độ cấp liệu.
1. Thông số cắt:
(1) Tốc độ tuyến tính của lưỡi cắt: Trong thực tế, tốc độ tuyến tính của lưỡi cắt bị giới hạn bởi điều kiện thiết bị, chất lượng lưỡi cắt và vật liệu đá. Từ tuổi thọ cắt và hiệu quả cắt tốt nhất của lưỡi cắt, cần lựa chọn tốc độ tuyến tính của lưỡi cắt dựa trên tính chất khác nhau của đá.
Khi cắt đá granit, tốc độ tuyến tính của lưỡi cưa nên được chọn trong khoảng 25m～35m/s.
Đối với đá granit có hàm lượng thạch anh cao và khó cắt, tốc độ tuyến tính của lưỡi cắt nên được chọn ở mức thấp nhất.
Để sản xuất gạch đá granit, đường kính lưỡi cắt phải nhỏ hơn và tốc độ tuyến tính có thể đạt tới 35m/s.
(2) Độ sâu cắt: Độ sâu cắt liên quan đến độ mài mòn của kim cương, hiệu quả cắt, điều kiện ứng suất của lưỡi cắt, tính chất của đá và nhiều thông số quan trọng khác. Nói chung, khi tốc độ tuyến tính của lưỡi cưa kim cương cao hơn, nên chọn độ sâu cắt nhỏ. Theo công nghệ hiện nay, độ sâu cắt của lưỡi cắt nên được chọn trong khoảng từ 1mm đến 10mm.
Thông thường, khi dùng lưỡi cưa đường kính lớn để cắt khối đá granit, độ sâu cắt cần được kiểm soát trong khoảng 1mm～2mm và giảm tốc độ cấp liệu. Khi sử dụng lưỡi cưa kim cương có tốc độ tuyến tính lớn, hãy chọn độ sâu cắt lớn.
Tuy nhiên, khi hiệu suất máy cưa và độ bền lưỡi cưa nằm trong phạm vi cho phép, hãy chọn độ sâu cắt lớn để nâng cao hiệu quả cắt.
Khi có yêu cầu về gia công bề mặt, cần áp dụng độ sâu cắt nhỏ.
(3) Tốc độ cấp liệu: tốc độ cấp liệu là tốc độ cấp liệu của đá đã cắt. Kích thước của nó ảnh hưởng đến hiệu quả cắt, ứng suất lưỡi cắt và điều kiện làm mát của khu vực lưỡi cắt. Giá trị của nó nên được lựa chọn theo tính chất của đá. Nói chung, khi cắt đá mềm, như đá cẩm thạch, nên tăng tốc độ cấp liệu; nếu tốc độ cấp liệu thấp hơn, sẽ tốt hơn để cải thiện hiệu quả cắt.
Để cắt đá granit có cấu trúc hạt mịn và đồng nhất, cần tăng tốc độ cấp liệu; nếu tốc độ cấp liệu thấp hơn, lưỡi cắt sẽ dễ bị mòn. Nhưng để cắt đá granit có cấu trúc hạt thô và không đồng đều, cả mềm lẫn cứng, cần giảm tốc độ cấp liệu, nếu không, có thể gây rung lắc lưỡi cắt và làm vỡ kim cương, giảm hiệu quả cắt.
Tốc độ cấp liệu khi cắt đá granit thường được chọn trong khoảng từ 9m đến 12m/phút.
2. Các yếu tố ảnh hưởng khác
(1) Độ hạt kim cương: độ hạt kim cương thông thường nằm trong khoảng 30/35～60/80.
Nếu đá cứng hơn, nên chọn loại đá mài mịn. Bởi vì trong cùng điều kiện áp suất, đá mài càng mịn thì càng sắc bén, có lợi cho việc cắt đá cứng. Hơn nữa, thông thường khi cần hiệu quả cắt cao đối với lưỡi dao đường kính lớn, nên chọn loại đá mài thô, chẳng hạn như 30/40, 40/50; lưỡi dao đường kính nhỏ có hiệu quả cắt thấp hơn và yêu cầu mặt cắt đá nhẵn, nên chọn loại đá mài mịn, chẳng hạn như 50/60, 60/80.
(2)Nồng độ phân đoạn: Nồng độ phân đoạn là mật độ phân bố kim cương trong mối hàn ở mức làm việc (trọng lượng trung bình của kim cương chứa trên đơn vị diện tích). “Tiêu chuẩn” quy định rằng với kim cương 4,4 carat trên mỗi centimet trong mối hàn làm việc, nồng độ là 100%, và khi chứa 3,3 carat, nồng độ là 75%.
Nồng độ thể tích cho biết tỷ lệ phần trăm kim cương trong thể tích của từng đoạn, và nồng độ đạt 100% khi thể tích kim cương chiếm 1/4 tổng thể tích. Việc tăng nồng độ kim cương được kỳ vọng sẽ kéo dài tuổi thọ của lưỡi cưa, vì nồng độ tăng lên làm giảm lực cắt trung bình của mỗi viên kim cương, nhưng việc tăng độ sâu chắc chắn sẽ làm tăng chi phí của lưỡi cưa, do đó, có một nồng độ tối ưu nhất, và nồng độ càng cao thì hiệu quả cắt càng cao.
(3) Độ cứng của mối nối phân đoạn: Nói chung, độ cứng của mối nối càng cao thì khả năng chống mài mòn càng cao. Vì vậy, khi cắt đá có độ mài mòn cao, độ cứng của mối nối phải cao hơn; khi cắt đá mềm hơn, độ cứng của mối nối phải thấp hơn; khi cắt đá cứng và có độ mài mòn cao, độ cứng của mối nối phải ở mức trung bình.
(4) Tác động của lực, tác động của nhiệt độ và hư hỏng do mài: lưỡi cưa tròn kim cương trong quá trình cắt đá sẽ chịu tác động của lực ly tâm, lực cắt, nhiệt cắt luân phiên nhau. Tác động của lực và nhiệt độ gây ra sự mài mòn lưỡi cưa kim cương dẫn đến hư hỏng.
(a):Tác động của lực: trong quá trình cưa, lưỡi cưa chịu tác động của lực dọc trục và lực tiếp tuyến. Lực theo hướng chu vi và lực hướng tâm tồn tại, làm cho lưỡi cưa bị biến dạng theo hướng trục và hướng tâm. Cả hai biến dạng này sẽ dẫn đến mặt cắt đá không thẳng, lãng phí đá, tiếng ồn khi cắt, độ rung tăng lên, dẫn đến vỡ vụn sớm các cụm kim cương, làm giảm tuổi thọ của lưỡi cưa.
(b): Ảnh hưởng của nhiệt độ: lý thuyết truyền thống: tác động của nhiệt độ đến quá trình cắt chủ yếu ở hai khía cạnh: Thứ nhất, gây ra sự kết tụ graphit hóa của kim cương; thứ hai, lực nhiệt gây ra sự tách sớm các hạt kim cương và ma trận.
Nghiên cứu mới cho thấy: nhiệt lượng sinh ra trong quá trình cắt tạo thành các cụm vật liệu. Nhiệt độ hồ quang không cao, thường nằm trong khoảng 40 ~ 120 ℃. Nhiệt độ điểm mài mòn cao hơn, thường nằm trong khoảng 250 ~ 700 ℃. Chất làm mát chỉ làm giảm nhiệt độ trung bình của vùng hồ quang, nhiệt độ vật liệu mài mòn ít bị ảnh hưởng.
Vì vậy, nhiệt độ không gây ra hiện tượng cháy xém than chì, mà gây ra ma sát giữa chất mài mòn và phôi gia công, làm thay đổi hiệu suất, và giữa kim cương và các chất phụ gia, gây ra ứng suất nhiệt, dẫn đến cơ chế uốn cong cơ bản của sự phá hủy kim cương.
Điều này cho thấy nhiệt độ là yếu tố gây ảnh hưởng lớn nhất đến hiện tượng gãy lưỡi dao.
(c): Hư hỏng do mài: do lực và ứng suất nhiệt, lưỡi cưa sẽ bị hư hỏng do mài sau một thời gian cắt. Hư hỏng do mài có thể biểu hiện dưới các dạng sau: mài mòn, vỡ cục bộ, vỡ diện tích lớn, bong tróc, mài mòn cơ học theo hướng tốc độ cắt.
Mài mòn do ma sát: các hạt kim cương liên tục ma sát với các mảnh cắt, cạnh bị thụ động hóa thành mặt phẳng, làm giảm hiệu suất cắt và tăng ma sát. Nhiệt cắt sẽ làm cho bề mặt hạt kim cương bị graphit hóa một lớp mỏng, độ cứng giảm đáng kể và tăng mài mòn: bề mặt hạt kim cương chịu ứng suất nhiệt thay đổi, đồng thời phải chịu ứng suất cắt thay đổi, sẽ xuất hiện các vết nứt mỏi, làm vỡ một phần, lộ ra một cạnh sắc mới, là một kiểu mài mòn lý tưởng; vỡ diện tích lớn: các hạt kim cương trong quá trình mài mòn chịu tải trọng va đập, nhiều hạt bị mài mòn và tiêu hao sớm; bong tróc: lực cắt thay đổi làm cho các hạt kim cương trong chất kết dính bị rung lắc và bị bong ra. Đồng thời, chất kết dính bị mài mòn trong quá trình cưa và nhiệt cắt làm mềm chất kết dính. Điều này làm giảm lực giữ của chất kết dính, khi lực cắt tác dụng lên các hạt lớn hơn lực giữ, các hạt kim cương sẽ rơi ra. Cho dù là loại mài mòn nào, khả năng chịu tải và nhiệt độ của các hạt kim cương đều có mối liên hệ chặt chẽ. Cả hai đều phụ thuộc vào quá trình cắt và điều kiện làm mát và bôi trơn.