金属结合剂金刚石砂轮制造技术

发布者:金锐 发布时间:2018/6/13 11:43:33 阅读:

 工具寿命与加工效率是金属结合剂金刚石砂轮的主要性能指标。就影响因素而言,金属结合剂对金刚石磨料的把持能力的强弱是影响工具寿命的关键因素,金属结合剂金刚石砂轮难以修整修锐是加工效率提高的重要障碍。


1. 结合剂对磨料把持能力增强


  在传统的金属结合剂金刚石烧结砂轮的制造中,主要采取两类工艺措施来实现磨料把持能力的增强。一是直接在烧结原料中添加活性的Ti(TiH2)、Cr、稀土元素等,二是通过金刚石表面金属化,在磨料表面镀上Ti、Cr等活性金属或它们的合金镀层,通过它们在高温烧结过程中与金刚石磨料和金属结合剂的反应与扩散,达到在磨料和金属结合剂间形成化学冶金结合,提高金属结合剂对磨料的把持能力。虽然不同的研究者采用了不同的金属结合剂配方,所测得的试验数据有所差异,但试验结论基本一致,即这些工艺措施可提高结合剂对磨料的把持强度。


  在其增强机理研究中,多数研究者通过多种微观分析方法,观察到在金属结合剂中活性元素分布不均衡现象,即在金刚石周围微区活性元素富集,而随离金刚石表面距离的增大,活性元素含量急剧下降,同时X射线衍射的物相分析也探测到了活性元素形成的碳化物的存在。据此推断这些活性元素与金刚石发生化学反应,生成碳化物,通过这些碳化物作为过渡层,改善金属结合剂对金刚石磨料的润湿,使金刚石磨料与金属结合剂形成化学冶金结合。此虽为目前比较普遍一致的观点,但仅是一种推断,未真正观察到金刚石表面的碳化物过渡层及其结构形态。


2. 砂轮修整修锐能力改善


  金属结合剂金刚石烧结砂轮都为密实型,在其制造中为了追求对磨料的高把持力,普遍将其致密度作为衡量砂轮制造质量的重要指标。由于金属结合剂金刚石砂轮的高致密化,造成其使用之初和磨损后的整形和修锐困难。


  相对于ELID在线修整技术以及近年发展起来的激光修整技术等,如果从砂轮的本身着手,来改善金属结合剂金刚石砂轮的修整修锐能力,显然具有事半功倍的效果。


  国内有研究者提出通过调控金属结合剂配方使其具有与金刚石磨料相匹配的磨损速度,以保证在磨削过程中结合剂适当磨损,新磨粒不断出露,获得砂轮的自锐能力。由于被加工材料和金刚石品级的多样性以及金属结合剂调控范围有限,该种工艺方法在应用上有局限性。


  日本T.Tanaka为改善金属结合剂金刚石砂轮的修整修锐能力,提出了一种创新思路并尝试开发了一种新型砂轮——多孔金属结合剂金刚石砂轮。将多孔陶瓷结合剂砂轮的孔隙结构引入金属结合剂砂轮,以获得其磨料易出刃及修整修锐方便的优点。这一创新性思路的提出和实践,拓宽了金刚石磨具制造研究领域,其后经过日本H.Tomino与S.H.Truong等人的工作,发展了通电烧结、热等静压烧结、真空烧结等多种制造方法并对其制造工艺、孔隙率控制、磨削性能进行了研究,对该新型砂轮有了进一步的认识。


  首先,该类砂轮的磨料易出刃、砂轮易修整修锐的优点获得了研究者的充分肯定与认同。这是由于其具有类似多孔陶瓷结合剂砂轮的组织结构所必然具有的优势,也解决了致密金属结合剂金刚石砂轮无法用传统整形方法进行修整的难题。尤其值得注意的是将孔隙引进金属结合剂金刚石砂轮,不但使砂轮的修整修锐能力得到改善,更扩大了砂轮的容屑空间,这是这类新型金刚石砂轮使用性能提高的基础。


  其次,在该类砂轮应用于精密磨削的试验研究中,表现出如下特点:磨削比与孔隙率的关系存在极值,孔隙率约为25%时,磨削比最大,磨削比能随孔隙率增加而下降,孔隙率达到25%以后,磨削比能下降平缓,结合剂强度的提高和结合剂脆性的改善有助于工件去除量的提高。

 

金刚石砂轮,金刚石工具,陶瓷砂轮找广州金锐:http://www.jrdiamondtools.com/