人造金剛石絲鋸：一種精細切割工具

鋸切工具發展梗概

為了將物體分割開來，人類往往需要(yao)借助于相應(ying)的工(gong)具(ju)。

對鋸切(qie)工(gong)(gong)具的(de)(de)(de)發展(zhan)、應用作一個簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)歷史回溯，我們可以看到，在(zai)人(ren)類(lei)文明(ming)的(de)(de)(de)早(zao)期階段(duan)（時(shi)(shi)間長達數百萬年），原始人(ren)類(lei)能夠(gou)使用的(de)(de)(de)工(gong)(gong)具基本上只是(shi)石刀、石斧之類(lei)的(de)(de)(de)粗笨(ben)工(gong)(gong)具。這(zhe)類(lei)工(gong)(gong)具，要么(me)是(shi)“撿來的(de)(de)(de)”（舊石器(qi)(qi)時(shi)(shi)代），要么(me)是(shi)“制造的(de)(de)(de)”(新石器(qi)(qi)時(shi)(shi)代)，只能把狩獵(lie)物(wu)的(de)(de)(de)軀體等簡(jian)單(dan)砍、斫分割(ge)為“塊(kuai)狀物(wu)”。這(zhe)是(shi)艱(jian)難的(de)(de)(de)“鋸前(qian)時(shi)(shi)代”。經過漫(man)長的(de)(de)(de)歲月(yue)，直至人(ren)類(lei)學會(hui)了從礦石中(zhong)冶(ye)煉出金屬，并進(jin)一步用金屬（先是(shi)銅或其(qi)合(he)金，后是(shi)鐵或其(qi)合(he)金）制成包括“鋸”在(zai)內的(de)(de)(de)切(qie)割(ge)工(gong)(gong)具，人(ren)類(lei)的(de)(de)(de)加工(gong)(gong)制造水平(ping)才有了長足進(jin)步。

在(zai)中(zhong)國古(gu)代傳說(shuo)(shuo)中(zhong)，木工鋸的發(fa)明者是(shi)公(gong)輸(shu)般(ban)（即人們(men)熟知的“魯(lu)班”）。其發(fa)明靈(ling)感據說(shuo)(shuo)來自于公(gong)輸(shu)般(ban)的手指不(bu)慎被邊緣帶齒的茅(mao)草葉割破的啟迪。公(gong)輸(shu)般(ban)成(cheng)(cheng)為(wei)后世木匠們(men)頂禮膜(mo)拜的“祖師”，木工鋸也成(cheng)(cheng)為(wei)幾(ji)千年來木匠的必(bi)備工具之一，是(shi)將木頭“切(qie)割”成(cheng)(cheng)不(bu)同(tong)(tong)形(xing)狀不(bu)可或(huo)缺的工具。它的工作狀態是(shi)往復運(yun)動(dong)，如同(tong)(tong)廣為(wei)傳唱(chang)的童謠中(zhong)描述的那(nei)樣：“扯鋸還鋸……”

告別農耕(geng)時(shi)代(dai)(dai)，邁入工(gong)(gong)(gong)業化(hua)時(shi)代(dai)(dai)，大(da)(da)量的(de)(de)金屬加(jia)工(gong)(gong)(gong)成為(wei)題中應有之(zhi)義。木工(gong)(gong)(gong)鋸(ju)(ju)對此挑戰無能為(wei)力。于是(shi)，工(gong)(gong)(gong)具鋼(gang)、高(gao)速(su)鋼(gang)（鋒鋼(gang)）鋸(ju)(ju)應運而生。在大(da)(da)大(da)(da)小小工(gong)(gong)(gong)廠里(li)，下料(liao)的(de)(de)鋸(ju)(ju)床、鉗(qian)工(gong)(gong)(gong)師傅(fu)的(de)(de)“鋸(ju)(ju)弓”，處(chu)(chu)處(chu)(chu)都有它們的(de)(de)身影(ying)。

進(jin)入信息化時(shi)代和綠色、低碳(tan)時(shi)代，各(ge)種昂貴的、功能各(ge)異的人工(gong)晶體材料(liao)紛至(zhi)沓來。“高(gao)效、高(gao)精、低耗(hao)”的精細加(jia)工(gong)要求(qiu)，催生(sheng)出更為(wei)精細的鋸切工(gong)具(ju)，人造(zao)(zao)金剛石無(wu)齒超薄鋸和人造(zao)(zao)金剛石絲鋸就是這(zhe)樣的先進(jin)工(gong)具(ju)。

可見，鋸(ju)切工具的(de)產生和發展是(shi)與人類社會不(bu)(bu)同(tong)(tong)發展時期面臨(lin)的(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)加工需求緊密(mi)相連的(de)，鋸(ju)切工具的(de)發展史從某種意義上(shang)講(jiang)，也是(shi)人類社會的(de)發展史。

人造金剛石絲鋸的性能特點及其主要用途

顧名思(si)義(yi)，“絲(si)(si)鋸”就是(shi)“外形(xing)呈(cheng)絲(si)(si)狀(zhuang)的(de)鋸”。如同(tong)其他人造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)工具一(yi)樣，人造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)絲(si)(si)鋸的(de)結(jie)構也(ye)分(fen)為“基體(ti)”和(he)“工作(zuo)層(ceng)”兩(liang)部(bu)分(fen)。其基體(ti)是(shi)經過嚴(yan)格熱處理的(de)金(jin)(jin)(jin)屬絲(si)(si)，工作(zuo)層(ceng)則(ze)是(shi)分(fen)布于金(jin)(jin)(jin)屬絲(si)(si)表面的(de)人造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)晶粒。金(jin)(jin)(jin)屬絲(si)(si)的(de)直徑大(da)小(xiao)和(he)人造(zao)金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)的(de)顆粒大(da)小(xiao)決定了(le)被切(qie)割材料切(qie)縫的(de)寬度(du)和(he)厚度(du)大(da)小(xiao)。

現(xian)代化(hua)人造金剛石(shi)絲(si)(si)鋸(ju)脫胎于傳(chuan)統木工(gong)絲(si)(si)鋸(ju)和碳(tan)化(hua)硅(gui)絲(si)(si)鋸(ju)。前(qian)者的“工(gong)作層”是金屬絲(si)(si)表面(mian)由人工(gong)加工(gong)而成的齒(chi)狀突起；后者是靠張緊的鋼(gang)絲(si)(si)將游離的碳(tan)化(hua)硅(gui)顆粒壓(ya)入(ru)被加工(gong)物體(ti)表面(mian)來(lai)回運(yun)動(dong)進行(xing)切割。

木工(gong)絲(si)鋸(ju)(ju)加工(gong)不(bu)了(le)堅硬的人工(gong)晶(jing)體材料(liao)。而碳(tan)化硅絲(si)鋸(ju)(ju)功效(xiao)低、切縫寬、加工(gong)表面質量差(cha)、浪費大，也(ye)不(bu)理想(xiang)，雖然現在(zai)仍(reng)有應用(yong)，但終(zhong)將被人造金剛石絲(si)鋸(ju)(ju)所淘汰(tai)。

人造金剛石絲鋸(ju)的(de)主要(yao)用(yong)途在(zai)于(yu)加工寶石、玉(yu)石、半導體(ti)晶體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、太陽能多(duo)晶硅晶體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、光學玻璃材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、功能陶瓷材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、鐵(tie)氧體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)以及昂貴的(de)石材(cai)(cai)(cai)飾面材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)等。

在(zai)人(ren)(ren)造(zao)(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)絲(si)鋸(ju)被應用之前，人(ren)(ren)們往(wang)往(wang)采(cai)用人(ren)(ren)造(zao)(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)內(nei)圓(yuan)切(qie)(qie)割(ge)(ge)鋸(ju)片(pian)對昂貴晶(jing)體材料進行加(jia)工(gong)。表1列出了人(ren)(ren)造(zao)(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)絲(si)鋸(ju)和人(ren)(ren)造(zao)(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)內(nei)圓(yuan)切(qie)(qie)割(ge)(ge)鋸(ju)片(pian)在(zai)切(qie)(qie)割(ge)(ge)某種相同(tong)晶(jing)體材料時的效果差(cha)異(yi)。不過，還(huan)應指出的是(shi)，由于(yu)人(ren)(ren)造(zao)(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)絲(si)鋸(ju)是(shi)“多絲(si)”并切(qie)(qie)，加(jia)工(gong)速度要(yao)遠遠高于(yu)人(ren)(ren)造(zao)(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)內(nei)圓(yuan)切(qie)(qie)割(ge)(ge)鋸(ju)片(pian)。

表1兩種(zhong)人造金剛石切割鋸(ju)片的比較

人造金剛石絲鋸的制造方法簡介

目前(qian)，國內外人造金剛石(shi)絲鋸最簡單(dan)實用的方法(fa)當推電化學法(fa)。其基本工(gong)藝流程示意如下：

金(jin)屬絲、人造(zao)金(jin)剛石沖鎳（或其它(ta)）上砂加(jia)厚(hou)清(qing)洗檢驗(yan)入庫

由于投(tou)入少、產(chan)(chan)出快(kuai)、風(feng)險低(di)，比(bi)較適合資金緊張的中(zhong)、小企業或個體廠商開發。而且，電化學設施還可以“一機多用”兼而生產(chan)(chan)其他產(chan)(chan)品。

近期興起(qi)的釬(han)焊法(fa)生(sheng)產人造金剛石絲鋸，由于效率高、壽命長，也(ye)頗具有前(qian)途(tu)。但(dan)投(tou)入比電化學法(fa)要(yao)大，技術(shu)門(men)檻(jian)也(ye)相應(ying)要(yao)求高一些。技術(shu)力(li)量(liang)薄弱或資金匱乏的企業(ye)應(ying)慎重選(xuan)擇。

此外，等離子(zi)噴涂法(fa)、CVD氣相(xiang)沉積法(fa)、激光涂覆法(fa)、微波(bo)法(fa)等等，都可以提供品(pin)質(zhi)級(ji)別更高的(de)人造金剛(gang)石絲鋸制品(pin)，但其(qi)投入的(de)需(xu)求及技術(shu)的(de)難度相(xiang)應也大。現階段僅僅只(zhi)有(you)極少數(shu)科(ke)研院所的(de)實驗室有(you)所涉獵，要進入工業(ye)化生(sheng)產還需(xu)假以時日。