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解释树脂金刚石磨具的优点和散热问题

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-03 1:00:45 * 浏览: 6
珩磨是一种非常重要的机械加工方法,其加工量占总加工量的30%以上。现代加工对加工零件的表面质量提出了很高的要求,包括加工零件的高精度,低表面粗糙度值,低残留应力和低硬化层。这促进了超硬磨具和CNC数控磨床的推广,并加速了高速,高效和高精度磨削工艺的发展。超硬材料(金刚石,立方氮化硼等)是具有卓越性能的先进工具。根据不同的研磨要求,将它们分为不同类型的粘合剂,主要是树脂,金属,陶瓷和电镀。在这些各种金刚石磨具中,使用各种树脂作为粘合剂的金刚石磨具占很大比例。表1显示了这种比例关系。在某些国家或国家集团中,使用不同粘合剂的金刚石磨料的比例(%)树脂金刚石磨料是独特的1.截至2009年,在国内外市场上产生了一定影响的中国树脂金刚石磨料制造商已经大约有300种。目前,国内外用于磨具(包括普通磨具和超硬材料磨具)的粘合剂的树脂或改性树脂有数十种,例如:酚醛树脂,三聚氰胺树脂,聚酰亚胺树脂,环氧树脂,糠醛树脂,新型酚醛树脂,尿素树脂,聚乙烯醇缩醛树脂,聚酯树脂,聚芴树脂,硼酚醛树脂等。其中,使用最广泛的是酚醛树脂。与金属或陶瓷结合的金刚石研磨工具的生产相比,树脂结合的研磨工具的生产具有以下明显的优势:1)廉价的原材料容易获得; 2)初期投资不高; 3)操作不便复杂,且生产周期相对较短短,4)生产过程中能耗低。树脂结合金刚石磨料工具可用于需要高研磨效率和低表面粗糙度的加工应用中,也可用于较低加工的应用中,即可以在半精加工,精密研磨和抛光领域中找到。金刚石晶粒尺寸与表面粗糙度之间的对应关系如下表所示。金刚石硬度与加工表面粗糙度之间的关系树脂粘结金刚石磨具的加工材料非常广泛。世界上80%以上的硬质合金工件都需要加工。此外,半导体材料,新能源晶体材料,铁氧体材料,建筑陶瓷材料,工程陶瓷材料,功能陶瓷材料,玻璃材料,耐火材料,电碳材料,有色金属材料,高硬化金属材料以及天然和人造材料石材可以使用树脂粘结的金刚石磨具进行加工。如果将含B的金刚石或表面改性的金刚石用作磨料颗粒,则树脂粘结的金刚石磨料工具也可以加工黑色金属和耐热合金。由于其优异的性能和广泛的应用范围,传统的SiC和Al2O3系列磨具的应用领域已逐渐被侵蚀,替代和超越。 2.高温应用的局限性然而,事物总是有两个方面。作为有机材料的树脂,其性能也有明显的缺点:在高温条件下很难使用。以最常用的酚醛树脂为例,其安全工作温度低于120°C,当温度高于236°C时,它将开始分解,而高于300°C,则将被碳化。即使使用具有良好耐热性的聚酰亚胺作为粘合剂,它也只能在260°C以下正常工作。通常,磨削过程中的磨削能量为20-60J / mm3,并且磨削可在工件表面产生的温度可以用以下公式表示:Cmdash,热容量,VWmdash,工件速度,apmdash,磨削深度,fmdash,前进进给速度,Vsmdash和砂轮速度磨削测试表明,即使有咧嘴进给量为0.02mm时,磨削工具前端与工件之间的接触点将产生超过400°C的高温。在干磨条件下的部分区域温度甚至可​​以达到数千度。这足以引起酚醛树脂的分解和碳化,从而导致裂纹,碎裂和对树脂粘结的金刚石磨具的金刚石磨粒保持作用的损失,从而导致金刚石磨粒过早脱落。该比例可以达到金刚石总颗粒的40%以上,这严重影响了研磨工具的使用寿命。此外,由于研磨而产生的高温也将烧蚀待研磨工件的表面,从而导致细小裂纹。在工件的使用过程中,由于应力集中,可能在裂纹处产生断裂,直接影响工件的加工质量和寿命,并对人员和设备造成隐患。第三,磨削产生的高温也可能导致工件表面的局部金相组织发生变化。以淬火钢为例,当温度高于650℃时,其金相结构会从马氏体变为奥氏体,这实际上影响了工件的性能。对于传统的树脂粘结金刚石磨具,现代磨削中常用的现代高速,大磨削和重型磨削工艺更加困难。 3.如何有效克服耐热性的限制长期以来,行业一直困扰于如何提高树脂粘结的金刚石磨具的耐热性,以使其能够在较高的温度下正常工作。许多人试图从提高树脂本身的耐热性开始,试图在合成新树脂或研究树脂改性方面寻求突破,并取得了一定进展。然而,作为有机材料家族的成员,树脂本身具有有限的物理和化学性质以改善其耐热性。我们只需要考虑以下事实:聚苯硫醚(PPS)的耐热温度上限为400°C,而聚苯并噻唑只能承受500°C。树脂粘合剂的金属粉末配方,希望增加具有良好导热性的金属成分(例如铜粉)的比例,以将研磨热量从“低温”传递到金属桥。不管这种方法如何,无论桥的有效性如何,金属粉末的增加不仅会大大增加配方的成本,而且还会改变树脂粘结金刚石磨具的硬度,这不可避免地会对金刚石产生负面影响。它的锋利和自锐。我试图找到另一种方式。基于某些物质在相变过程中会吸收大量热能的特性,使用树脂结合剂金刚石研磨工具使树脂结合剂金刚石研磨工具获得“自辐射”性能。经过测试筛选,在提高散热性能方面确实取得了突破,并获得了国家发明专利:“强散热树脂金刚石磨具”(专利号:ZL01129089.7)国际专利主要分类号:CO8J5 / 14)。由本发明专利生产的树脂粘结的金刚石磨料在研磨过程中始终保持良好的工作条件。与传统的树脂粘结金刚石磨料相比,具有非常突出的优点:磨削锋利,使用时无堵塞,噪音低;(2)磨料工作层无裂纹,无“开”或振铃现象(即金刚石工作层和金属在加工过程中,基板在磨削热的作用下彼此分离。 (3)表面无裂纹,无烧蚀或金相组织。(4)磨具工作层变化较大,可承受的磨削量是传统树脂粘结金刚石磨具的10倍以上。 (5)磨具的工作层是耐磨的,优于相同的规格和粒度。高浓度的传统树脂粘合剂金刚石研磨工具的浓度要长20%以上。珩磨与具有相同规格,粒度和浓度的传统树脂粘合剂金刚石磨具相比,同一工件的加工将使磨削成本降低15%以上。