金刚石锯片高效超窄锯缝切割石材的基础研究项目摘要

阐明纯钎焊式超薄金刚石节块锯片制备中的关键科学问题，解决超薄锯片制备中的关键技术难题；在锯片线速度为80-100m/s的条件下完成纯钎焊式超薄金刚石节块锯片切割石材实验。通过全面揭示超薄锯片在高速切割条件下的石屑形成机理与作用机制，以及锯切热、锯切温度、锯片振动、锯切力、锯切比能、节块磨损、锯缝变化等的具体表现特征，研究比常规锯切锯缝减小50%以上的超窄锯缝切割石材的相关机理和加工原理；期望能形成高效超窄锯缝切割石材的技术基础。为进一步实现低环境负担的石材高效加工技术提供基础依据。项目的完成，对提升我国石材加工领域的技术水平上新台阶具有重要意义。

在我国轻型石材切割机业的工业增加值约占 GDP 的35%左右，超过三分之一的国民生产总值由轻型石材切割机业创造。机械科学研究院提出了由多层次技术群构成的先进轻型石材切割机技术体系图。

第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础轻型石材切割机技术，它是先进轻型石材切割机技术的核心。它在铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺中大量采用。

第二个层次是新型的轻型石材切割机单元技术。这是在市场需求及新兴产业的带动下，轻型石材切割机技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新轻型石材切割机技术，如数控技术、清洁生产技术、机器人技术等等。

第三个层次是先进轻型石材切割机集成技术。这是应用信息技术以及系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的。如 FMS，CIMS，IMS 及虚拟技术等。

在先进轻型石材切割机技术及其制造趋势一文中指出了先进轻型石材切割机技术八个方面的制造趋势以及特色：

①数--是轻型石材切割机制造的核心；

②精--是制造的关键；

③极--是轻型石材切割机制造的焦点；

④自--是制造的条件；

⑤集--是制造的方法；

⑥网--是轻型石材切割机制造的道路；

⑦智--是制造的前景；

⑧绿--是轻型石材切割机制造的必然。

并指出数、精、极、自、集、网、智、绿这八个方面，彼此渗透，相互依赖，相互促进，形成一个整体；要扎根在研究与制造“机械”本身与“轻型石材切割机”本身的理论与机理；八个方面的技术要以此理论与机理为基础来研究、开发、制造，要与此基础相辅相成，最终服务于轻型石材切割机业的制造。

针对现代大型结构、压力容器和国防建设的厚板焊接现有方法效率低、能耗和成本高、接头热损伤大等问题，提出基于千瓦级激光器，通过激光自熔焊、激光填丝焊与激光-GMAW复合焊等三种焊接方法的科学组合设计，进行高精度高效率的厚板窄间隙非自熔性激光多道焊接。项目研究着眼于解决该方法目前存在的过程稳定性、质量可靠性和工艺适应性不足的问题，深入探讨窄间隙条件下焊丝的熔入过渡机制及其对焊接过程稳定性的影响、焊接熔池形状的控制以及易发生缺陷的控制机理等关键问题，并建立基于分层焊缝形貌控制与协调的厚板接头成形控制模型。基于上述关键问题的深入认识，建成一套可用于厚板焊接的窄间隙非自熔性激光焊接试验系统，并用千瓦级激光器实现20~40mm厚板的优质高效焊接。该项技术一旦取得突破，对满足现代工业生产和国防建设的短周期、低成本和高质量的迫切需求有着重要意义。