我國超硬材料制品從品種、規(guī)格上講可謂應(yīng)有盡有,除報個別的產(chǎn)品因國內(nèi)裝備條件等原因外,國外能制造的我們也能制造。但是為什么許多由國外引進的設(shè)備 配套用的超硬材料制品,不能國內(nèi)供應(yīng)呢?關(guān)鍵還是其質(zhì)量上的差距較大。由于國內(nèi)超硬材料制品水平較低,造成國內(nèi)一些單位在引進國際上先進的裝備時,放棄一 流的配備超硬材料制品的設(shè)備而使用普通磨具配套的設(shè)備。95年5月筆者在訪問機械部的官員時,一位負責(zé)軸承行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)不客氣的說:由于懷疑國內(nèi)CBN磨具 的質(zhì)量水平,國內(nèi)某軸承廠在引進日本20多臺套軸承磨削設(shè)備時都選擇了普通砂輪配套的設(shè)備,以求設(shè)備在引進后不會因砂輪問題而停擺。改革開放以來各行業(yè)從 國外引進了不少先進設(shè)備,其中不乏用金剛石或CBN制品的設(shè)備,到目前為止這些設(shè)備用的磨具或工具是否都已國產(chǎn)化了呢?恐怕還差得很遠。就我所知,至少金 剛石繩鋸、花崗巖板平用的銑磨輥、加工空調(diào)壓縮機鑄鐵部件用的CBN磨盤、汽車行業(yè)用的PCD和PCBN刀具、加工耐磨地磚用的各種磨輥、磨輪、倒邊輪 等,由于種種原因,國產(chǎn)品(試驗用)還未被大多數(shù)用戶所接受。
筆者認為提高超硬材料制品質(zhì)量應(yīng)從以下幾方面著手。
第一,提高磨粒質(zhì)量(包括PCD及PCBN),增加品種,并做到按用途“對號入座”。制品質(zhì)量好壞,磨粒是決定性因素。很難想象用MBD4金 剛石制出的鋸片除了價格便宜之外,會有多好的切割效果?因此要想解決石材、玻璃、陶瓷等硬脆非金屬材料加工難的問題只有努力提高高品級、粗顆粒金剛石的質(zhì) 量才是真正的出路。用中、低檔金剛石去替代高檔金剛石的做法只能是權(quán)宜之計,對行業(yè)發(fā)展無補于事。為提高樹脂結(jié)合劑制品質(zhì)量必須解決好RVD金剛石和 CBNI磨粒的質(zhì)量問題,同時要發(fā)展微晶結(jié)構(gòu)的磨粒,大力推進鍍敷磨粒的應(yīng)用。國際上先進國家樹脂超硬磨粒磨具90%的磨粒是鍍金屬衣磨料,而我國恐怕還 不足10%。
第二,研制多種結(jié)合劑配方,以適應(yīng)不同設(shè)備類型、加工對象、加工方法等的需要。國內(nèi)普通存在的問題是結(jié)合劑配方少,因此對不同的加工要求很 難一一滿足。國外比較先進的超硬磨具制造商,如德國的winterco.是一個年產(chǎn)金剛石及CBN磨具1000多萬克拉的公司,其結(jié)合劑配方多達100多 個,根據(jù)不同加工對象、加工工藝方法、設(shè)備狀況而選用不同的配方,即使使用條件完全相同,還對用戶不同的使用習(xí)慣而作出專門的調(diào)整,此外該公司的樹脂結(jié)合 劑的每一種配方還有硬度等級之分,即分作J、N、R、T四級。舉例如下:“K—888JYA”這一組代號表示:K—888指加工硬質(zhì)合金的樹脂結(jié)合劑金剛 石砂輪配方,J—指硬度為軟級,Y—用作濕磨,A—指用鋁合金作基體。無疑在這一點上我們有較大的差距。
結(jié)合劑的另一個問題是粘結(jié)劑的選用問題,仍以樹脂結(jié)合劑為例,國內(nèi)外基本上都以酚醛樹脂為粘結(jié)劑,少量采用聚酰亞胺做粘結(jié)材料。但即使同為 酚醛樹脂,在性能上、粒度上也存在差異。例如winterco.所用樹脂都是與合成樹脂生產(chǎn)廠共同研究開發(fā)專用于超硬材料磨粒磨具的改性酚醛樹脂。我們曾 用同種磨粒、相同配方做了對比,用winterco.提供的樹脂與國內(nèi)某廠所產(chǎn)樹脂做成同規(guī)格砂輪做磨削試驗,結(jié)果winterco.的樹脂做成的砂輪的 磨削比G值可高出50%~400%;在大刀的情況下更是無法相比,如當(dāng)每行程進刀深度達0.08mm時,國產(chǎn)樹脂做的砂輪已無法繼續(xù)使用,而 winterco.樹脂所制砂輪卻毫無影響。據(jù)該公司邁也爾先生介紹,樹脂進廠后還要進行專門的加工處理,并特別重視粉碎技術(shù)。我們曾對其樣品進行了測 試,其結(jié)合劑的粒度均細于40μm,其中7~28μm占到90%以上。
對于金屬結(jié)合劑制品來說,發(fā)達國家結(jié)合劑特點是,磨具主要以銅基為主,而且是將各成分按配方比例熔煉制成合金,再加工成粉末,即所謂的預(yù)合 金粉末。這種結(jié)合劑合金成分均勻,配比準確,熱壓時合金化程度充分、均一。另外還發(fā)展了多種特色結(jié)合劑,如脆青銅結(jié)合劑、金屬陶瓷結(jié)合劑等等。國內(nèi)預(yù)合金 粉末技術(shù)仍在開發(fā)試驗階段,還未大規(guī)模用于工業(yè)生產(chǎn)。結(jié)合劑種類也較單一,對于難度大的加工對象或要求很高的生產(chǎn)效率并兼顧工件精度時便力不從心。
石材建筑業(yè)用金剛石工具國外多以鈷基結(jié)合劑為主,輔之以碳化鎢基及鐵基,總的來說產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。國內(nèi)出于資源及成本考慮已很少用鈷基結(jié) 合劑,而多以鐵基為主,由于其中的主要成分鐵粉還沒有專用于金剛石工具的牌號,即使是同一家廠的產(chǎn)品也往往質(zhì)量難于穩(wěn)定,更何況石材、建筑行業(yè)設(shè)備、工 裝、加工條件的不同,人員技術(shù)素質(zhì)的差異以及行業(yè)自身的多樣性等,結(jié)合劑過份單一是很難滿足各方面要求的,配方的局限性讓用戶深感為難,因此因質(zhì)量問題的 供需矛盾也尤為突出。
除應(yīng)不斷研制各種用途的結(jié)合劑配方外,還應(yīng)不斷研制開發(fā)新的結(jié)合劑品種,如新型陶瓷結(jié)合劑(多孔陶瓷結(jié)合劑、高耐磨結(jié)合劑)、橡膠結(jié)合劑、橡塑結(jié)合劑、新型電鍍金屬結(jié)合劑(適應(yīng)于高速下使用)等等。
第三,提高工藝水平和產(chǎn)品標準水平是超硬材料制品質(zhì)量提高的重要環(huán)節(jié)。在這方面除應(yīng)不斷研究采用新的工藝方法外,還應(yīng)不斷借鑒國外的先進工藝 方法為我所用。例如winterco.各種結(jié)合劑制造的砂輪、鋸片等普通采用制粒技術(shù),以提高制品中磨粒分布的均勻性,并為自動投料創(chuàng)造條件;自動化配混 料系統(tǒng)是確?;炝蠝蚀_、混料均勻的工藝手段也已在大生產(chǎn)中獲得應(yīng)用;磨具熱壓工藝采用溫度、壓力和時間的自動控制,保證了磨具的密度、熟化程度;磨具的整 形、修整和開刃工藝,使產(chǎn)品精度高、磨削鋒銳性好,減少了用戶使用中的麻煩。這些工藝方法和措施還是我們應(yīng)該認真學(xué)習(xí)和采用的。
在標準方面,雖然我國超硬材料制品標準歷經(jīng)修訂,等效采用了國際標準或國外先進的企業(yè)標準,但其關(guān)鍵的指標,如磨具的精度及動偏差比國外先 進企業(yè)的標準相差較多,現(xiàn)將winterco.企業(yè)標準中的關(guān)鍵指標列入下表。從表中可知,該公司標準中最有特色的是基體的尺寸精度及磨具的動偏差要求都 較高,這是我國標準中所缺乏的。