針對(duì)樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪在磨削金剛石復(fù)合片中存在的磨削效率低、加工復(fù)合片尺寸一致性差、磨削噪音大等問題,結(jié)合陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的特點(diǎn),旨在能研制出金剛石砂輪用陶瓷結(jié)合劑代替樹脂結(jié)合劑克服這些缺點(diǎn)。
其主要的特點(diǎn)及試驗(yàn)結(jié)果概括如下:
1.進(jìn)行了金剛石磨料的高溫穩(wěn)定性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在高于700℃時(shí),金剛石磨料在空氣氣氛中會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng),使金剛石磨料受到損害;金剛石磨料高溫下的熱損害程度與金剛石磨料的品級(jí)、粒度有關(guān),相同溫度下,品級(jí)越低、粒度越細(xì),金剛石磨料受到的熱損害程度越高;工程師改變燒結(jié)工藝減少750℃高溫時(shí)對(duì)金剛石磨料本身的熱損害。結(jié)合金剛石磨料的熱穩(wěn)定性及金剛石復(fù)合片磨削的特點(diǎn)選用Ⅱ型金剛石作為磨復(fù)合片用陶瓷金剛石砂輪,河南勝創(chuàng)超硬材料有限公司金剛石砂輪的磨料。
2.根據(jù)金剛石磨料的熱穩(wěn)定性,確定了砂輪的燒成溫度及結(jié)合劑的耐火度范圍,運(yùn)用氧化物的生成自由能原理對(duì)幾種氧化物在砂輪燒成溫度時(shí)與金剛石磨料的反應(yīng)情況進(jìn)行分析,確定了結(jié)合劑的化學(xué)組成。根據(jù)玻璃結(jié)構(gòu)理論確定了結(jié)合劑中各成分的含量,確定了結(jié)合劑配方,并適用于工業(yè)生產(chǎn)。
3.結(jié)合劑的制備工藝。河南勝創(chuàng)超硬材料有限公司采用冶煉法制備陶瓷結(jié)合劑,確定了結(jié)合劑制備的工藝流程,討論了不同升溫曲線對(duì)冶煉結(jié)合劑性能的影響,發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)結(jié)合劑原料中的結(jié)晶水及易分解物質(zhì)在其分解溫度分解完全后再升至冶煉溫度,得到的結(jié)合劑才性能穩(wěn)定;并對(duì)結(jié)合劑進(jìn)行性能測(cè)試,冶煉的結(jié)合劑耐火度低(580-630℃)、熱膨脹系數(shù)小(7.2-8.0~*10~(-6)℃~(-1))、抗折強(qiáng)度高(45-58MPa)、對(duì)金剛石磨粒把持強(qiáng)度大,適合制造磨削金剛石復(fù)合片用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪。
4.進(jìn)行磨削金剛石復(fù)合片試驗(yàn),加工煤田地質(zhì)金剛石復(fù)合片壽命在1600-2000片;加工石油高性能金剛石復(fù)合片壽命在1200-1400片。和樹脂結(jié)合劑相比在磨削過程中,發(fā)現(xiàn)復(fù)合片磨削主要是磨去復(fù)合片外圓上多余的金剛石,由于金剛石非常堅(jiān)硬,當(dāng)用樹脂結(jié)合劑砂輪磨削時(shí),由于樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪為保證砂輪的耐用度,一般做得都很密實(shí),基本無氣孔,因此磨削時(shí)磨削力特別大,對(duì)磨床主軸的傷害很大;而且砂輪很不鋒利,進(jìn)刀大時(shí)砂輪會(huì)讓刀,而且發(fā)出囂叫聲;磨削效率很低。而陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪由于有氣孔,砂輪的自銳性很好,對(duì)磨床主軸的傷害小;砂輪鋒利,磨削效率高;磨削時(shí)不讓刀,磨出復(fù)合片尺寸一致性好。另外磨削復(fù)合片時(shí)磨削區(qū)溫度很高,樹脂不耐高溫,因此在磨削區(qū)樹脂會(huì)變軟,對(duì)金剛石磨料的把持強(qiáng)度降低,砂輪消耗快;陶瓷結(jié)合劑則不存在這一問題。砂輪磨削時(shí)噪音很小,幾乎聽不到磨削聲音。陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪磨削金剛石復(fù)合片的優(yōu)點(diǎn)是磨削效率高、磨削的復(fù)合片尺寸一致性好、磨削噪音低、對(duì)磨床主軸的損害小。