人造金剛石絲鋸：一種精細切割工具

鋸切工具發展梗概

為了將(jiang)物體分割開來，人類往往需要借助于相應(ying)的(de)工(gong)具(ju)。

對鋸(ju)切工(gong)具(ju)的(de)(de)(de)發展、應用(yong)作(zuo)一個(ge)簡(jian)(jian)單(dan)的(de)(de)(de)歷史回溯(su)，我們可以看到，在人類文明的(de)(de)(de)早期階段（時(shi)間長(chang)達(da)數百萬年），原始(shi)人類能夠使用(yong)的(de)(de)(de)工(gong)具(ju)基本上(shang)只是石(shi)(shi)(shi)(shi)刀、石(shi)(shi)(shi)(shi)斧之類的(de)(de)(de)粗笨工(gong)具(ju)。這(zhe)類工(gong)具(ju)，要(yao)(yao)么是“撿來的(de)(de)(de)”（舊石(shi)(shi)(shi)(shi)器時(shi)代(dai)），要(yao)(yao)么是“制造(zao)的(de)(de)(de)”(新(xin)石(shi)(shi)(shi)(shi)器時(shi)代(dai))，只能把狩獵物的(de)(de)(de)軀體等簡(jian)(jian)單(dan)砍(kan)、斫分割(ge)為(wei)“塊狀物”。這(zhe)是艱(jian)難的(de)(de)(de)“鋸(ju)前時(shi)代(dai)”。經(jing)過漫長(chang)的(de)(de)(de)歲月，直至人類學會了從礦(kuang)石(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)冶煉(lian)出金屬，并(bing)進一步用(yong)金屬（先是銅或其合(he)金，后是鐵或其合(he)金）制成(cheng)包括(kuo)“鋸(ju)”在內的(de)(de)(de)切割(ge)工(gong)具(ju)，人類的(de)(de)(de)加工(gong)制造(zao)水平(ping)才有了長(chang)足進步。

在中(zhong)國(guo)古代傳說中(zhong)，木(mu)工(gong)鋸(ju)(ju)的(de)(de)發明者是(shi)公(gong)輸(shu)般(ban)（即人們(men)熟知的(de)(de)“魯班”）。其發明靈感據說來自于公(gong)輸(shu)般(ban)的(de)(de)手指不(bu)(bu)慎被邊緣(yuan)帶(dai)齒(chi)的(de)(de)茅草葉割破的(de)(de)啟迪。公(gong)輸(shu)般(ban)成(cheng)為(wei)后世木(mu)匠們(men)頂禮膜拜的(de)(de)“祖(zu)師”，木(mu)工(gong)鋸(ju)(ju)也(ye)成(cheng)為(wei)幾千年(nian)來木(mu)匠的(de)(de)必(bi)備工(gong)具之一，是(shi)將木(mu)頭(tou)“切(qie)割”成(cheng)不(bu)(bu)同(tong)(tong)形狀不(bu)(bu)可或缺的(de)(de)工(gong)具。它的(de)(de)工(gong)作狀態是(shi)往復運動(dong)，如同(tong)(tong)廣為(wei)傳唱的(de)(de)童(tong)謠中(zhong)描述的(de)(de)那樣：“扯鋸(ju)(ju)還鋸(ju)(ju)……”

告(gao)別(bie)農耕(geng)時(shi)代，邁入工(gong)(gong)業化(hua)時(shi)代，大(da)量(liang)的金屬加(jia)工(gong)(gong)成為(wei)題中應(ying)有之義。木(mu)工(gong)(gong)鋸(ju)對(dui)此(ci)挑(tiao)戰無能為(wei)力。于是，工(gong)(gong)具鋼(gang)、高速(su)鋼(gang)（鋒(feng)鋼(gang)）鋸(ju)應(ying)運而(er)生(sheng)。在大(da)大(da)小小工(gong)(gong)廠里，下料的鋸(ju)床(chuang)、鉗工(gong)(gong)師(shi)傅的“鋸(ju)弓”，處處都有它們(men)的身影。

進(jin)入信(xin)息化時代(dai)和綠色、低碳時代(dai)，各種昂貴的(de)、功(gong)能各異的(de)人(ren)工(gong)晶(jing)體(ti)材料紛至沓來(lai)。“高(gao)效、高(gao)精(jing)、低耗”的(de)精(jing)細加(jia)工(gong)要求，催生出更為精(jing)細的(de)鋸切(qie)工(gong)具，人(ren)造金(jin)剛石無齒超薄鋸和人(ren)造金(jin)剛石絲鋸就是這樣的(de)先進(jin)工(gong)具。

可見(jian)，鋸切(qie)工(gong)具的(de)產(chan)生和發展(zhan)是與人類(lei)社會(hui)不同發展(zhan)時期面臨的(de)不同加工(gong)需求緊(jin)密(mi)相連的(de)，鋸切(qie)工(gong)具的(de)發展(zhan)史從(cong)某種意義上講，也是人類(lei)社會(hui)的(de)發展(zhan)史。

人造金剛石絲鋸的性能特點及其主要用途

顧名思義，“絲(si)鋸(ju)”就是(shi)“外形(xing)呈絲(si)狀的(de)(de)鋸(ju)”。如同其他人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石工(gong)具一樣(yang)，人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石絲(si)鋸(ju)的(de)(de)結(jie)構也分(fen)為“基體(ti)”和(he)“工(gong)作層”兩部分(fen)。其基體(ti)是(shi)經過嚴格熱(re)處(chu)理的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)，工(gong)作層則(ze)是(shi)分(fen)布于金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)表面的(de)(de)人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石晶粒。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲(si)的(de)(de)直(zhi)徑大小(xiao)和(he)人(ren)造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)石的(de)(de)顆粒大小(xiao)決(jue)定了被切(qie)割材料切(qie)縫(feng)的(de)(de)寬度和(he)厚度大小(xiao)。

現代(dai)化(hua)人造金剛石(shi)絲(si)(si)鋸(ju)脫胎(tai)于傳(chuan)統木工(gong)(gong)絲(si)(si)鋸(ju)和碳(tan)化(hua)硅(gui)絲(si)(si)鋸(ju)。前者的“工(gong)(gong)作層”是(shi)(shi)金屬絲(si)(si)表(biao)面(mian)由人工(gong)(gong)加工(gong)(gong)而(er)成的齒(chi)狀(zhuang)突起(qi)；后者是(shi)(shi)靠張(zhang)緊的鋼(gang)絲(si)(si)將游(you)離(li)的碳(tan)化(hua)硅(gui)顆粒壓(ya)入被加工(gong)(gong)物(wu)體表(biao)面(mian)來回運動(dong)進行(xing)切(qie)割。

木工絲(si)鋸(ju)(ju)加(jia)(jia)工不(bu)了堅硬的人(ren)工晶體材料。而(er)碳化硅絲(si)鋸(ju)(ju)功效低(di)、切縫寬、加(jia)(jia)工表(biao)面質量(liang)差(cha)、浪費大，也不(bu)理想，雖然(ran)現在仍有應用，但終將被人(ren)造(zao)金剛石絲(si)鋸(ju)(ju)所淘汰。

人造金剛石絲鋸的(de)主要用途在于加工寶石、玉石、半(ban)導體晶(jing)(jing)體材(cai)(cai)料(liao)、太陽能(neng)多晶(jing)(jing)硅晶(jing)(jing)體材(cai)(cai)料(liao)、光學(xue)玻(bo)璃材(cai)(cai)料(liao)、功能(neng)陶瓷材(cai)(cai)料(liao)、鐵氧體材(cai)(cai)料(liao)、復合材(cai)(cai)料(liao)以及昂貴的(de)石材(cai)(cai)飾面材(cai)(cai)料(liao)等。

在人造金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)被(bei)應用之前，人們往往采用人造金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內圓(yuan)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)鋸(ju)片(pian)對昂貴晶(jing)體材料(liao)進(jin)行(xing)加(jia)工(gong)。表1列出了人造金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)和人造金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內圓(yuan)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)鋸(ju)片(pian)在切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)某種相同晶(jing)體材料(liao)時的效果差異。不過，還(huan)應指出的是，由于人造金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)絲(si)鋸(ju)是“多絲(si)”并切(qie)(qie)(qie)，加(jia)工(gong)速度(du)要遠遠高于人造金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)內圓(yuan)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)鋸(ju)片(pian)。

表(biao)1兩種人造(zao)金(jin)剛石切割鋸片的比較(jiao)

人造金剛石絲鋸的制造方法簡介

目(mu)前(qian)，國(guo)內外(wai)人造金(jin)剛石絲鋸最簡單實用(yong)的方法(fa)當推電化(hua)學法(fa)。其基(ji)本工(gong)藝流程示意如下(xia)：

金(jin)屬絲、人造金(jin)剛(gang)石(shi)沖鎳(nie)（或其它）上(shang)砂加(jia)厚清洗檢驗入庫

由(you)于投入少、產(chan)出快(kuai)、風險低，比(bi)較適合資金緊張(zhang)的(de)中、小企(qi)業或(huo)個體廠商開(kai)發。而(er)且，電(dian)化學設施還可以“一(yi)機多用(yong)”兼而(er)生產(chan)其他(ta)產(chan)品。

近期興起的釬焊法生產人造(zao)金(jin)剛石絲(si)鋸，由(you)于效率(lv)高(gao)、壽命長，也頗(po)具有前途。但投入(ru)比電化學法要(yao)大，技術(shu)門檻也相應(ying)要(yao)求高(gao)一些。技術(shu)力(li)量(liang)薄(bo)弱(ruo)或資金(jin)匱乏的企業(ye)應(ying)慎(shen)重(zhong)選擇。

此(ci)外，等(deng)離子噴涂法(fa)、CVD氣(qi)相沉積(ji)法(fa)、激光涂覆法(fa)、微波法(fa)等(deng)等(deng)，都可(ke)以提(ti)供品質(zhi)級(ji)別更高的人造(zao)金(jin)剛石絲鋸(ju)制品，但(dan)其(qi)投入的需求及技術的難度相應也(ye)大。現(xian)階段僅僅只有(you)極(ji)少數科(ke)研院(yuan)所的實(shi)驗室(shi)有(you)所涉獵，要進入工業(ye)化(hua)生產還需假以時日。