摘要 无机高分子堆积磨料的制作及在磨具行业中的应用一、堆积磨料的概念堆积磨料产品是一种特殊设计的磨料团,这种磨料比普通磨料外观更粗糙,每
一、堆积磨料的概念堆积磨料产品是一种特殊设计的磨料团,这种磨料比普通磨料外观更粗糙,每颗磨料团都是由大量更小的氧化铝或碳化硅磨粒粘结而成。使用中,在磨削力的作用下,磨损的小磨料不断脱落,露出新的未使用的磨粒。
二、堆积磨料体系设计的理念基础
2.1、堆积磨料体系的理论支撑
堆积磨料是在材料学科的体系下,以复合材料的理念为基础,以摩擦学作指导,以微切削为应用理论,通过无机高分子系列材料的介入,把各种磨粒与无机高分子材料以物理的、化学的、机械的、加工制造的、材料科学的和摩擦学的各领域的融合,以满足对不同材料的最佳磨削加工解决方案为最终目的,以解决现在磨削材料对不同材料的磨削加工应对方案不能或不易解决的问题,进而实现磨削材料专业性、针对性、和功能性的应用。
2.2、堆积磨料建立的理念
堆积磨料的功能性?
完成磨削堆积磨料功能的针对性和专业性的方法?
堆积磨料能否实现切削功能?
传统固结、涂附、超硬磨具的创新点主要应该是什么?怎么实现?
随着超硬磨料和其它新磨粒的出现及精加工材料种类、制造技术要求的提高,磨削材料作为一种精密加工工具,而且是一种高效的加工工具,这就对磨削材料提出何种更高的要求?
能否打破传统固结、涂附、超硬的概念,缔造一种安全可靠和快速使用的新标准?
2.3、堆积磨料产品体系
研究堆积磨料体系与制品工程涉及到磨削材料的聚集组成以及组成的结构和结构变化,结构对性能影响的决定作用。工艺与制备、组成与结构的专业性设置、使用针对性、使用功能性四者之间的关系与规律的科学性。
2.4、实现过程路径
-体系标准构建
-数据累计
-弄清原理
-完善检测
-范围试用
-批量生产
2.5、堆积磨料的研究重心
被磨材料与磨粒的硬度配比
磨粒的形态及组合
磨粒大小对材料磨削的影响
3堆积磨料的体系进展
3.1堆积磨料的生产设计
无机高分子堆积、陶瓷组合磨料磨削元的生产工艺设备,当然能够生产组合磨料产品的工艺设备很多,如圆盘造粒、喷雾造粒等等;只要满足磨削元的设计要求就好。无机高分子堆积、陶瓷组合磨料是一个磨削单元,而非传统意义上的单个磨料磨粒,并且还是一个具有针对设计功能性的磨削单元。
3.2 堆积磨料的设计规律和原则
简单地说:他就是在传统固结磨结合磨料理论基础上融入无机高分子粘结剂,以一种新的理念,为解决磨料磨具生产应用中的一些普遍长期存在的问题从另一个角度再现一种认识。
3.3 高效磨削材料体系应用设计简介
产品特点: 柔韧性很好的堆积磨料产品。磨料类型:碳化硅。基体材料:布。典型磨削应用方向:金属。可选粒度:80、120、180、320。
产品特点: 强大的堆积磨料产品,适于湿磨应用,提供统一的纹理打磨。磨料类型:氧化铝。基体材料:布。典型磨削应用方向:金属。可选粒度:120、180。
产品特点: 柔软的堆积磨料产品,干磨。在轮廓的表面增强压力,主要打磨阀体或散热器。磨料类型:氧化铝。基体材料:布。典型磨削应用方向:金属。可选粒度:80、120、180、240、320、400、600。
产品特点: 重型布堆积磨料产品,可以提供一致的磨削效果。磨料类型:氧化铝。基体材料:布。典型磨削应用方向:金属。可选粒度:80、120、180、240、320、400、600。
产品特点: 重型布堆积磨料产品,适用于精抛光。磨料类型:碳化硅。基体材料:布。典型磨削应用方向:金属。可选粒度:400、600。
产品特点: 强大的堆积磨料产品,干磨,混合焊缝。磨料类型:氧化铝。基体材料:布。典型磨削应用方向:金属。可选粒度:120、180。
产品特点: 强大的堆积磨料产品,湿磨应用。磨料类型:氧化铝。基体材料:布。典型磨削应用方向:金属。可选粒度:60、80、120、180、240、320、400、600。
产品特点: 重型布基体的堆积磨料产品,可以使磨削效果一致。磨料类型:碳化硅。基体材料:布。典型应用方向:金属。可选粒度:60、80、120、180、240、320、400。
产品特点: 长寿命,稳定磨削的堆积磨料树脂化纤磨片,主要用于汽车行业。磨料类型:氧化铝。基体材料:布。典型磨削应用方向:金属。可选粒度:120、180。
4 、高效磨削材料的意义
4.1、实现高效磨削材料既有传统砂轮的刚性接触磨削,又有传统砂带的弹性接触磨削。
4. 2、在加工具体毛坯时需遵循一定的工艺规范:加工速度、接触区压力、切削力、磨削、锋利、时间和排屑等。
4.3、高效磨削材料的每个磨削单元从形式来看是多层磨料积累。高效磨削材料在起伏间隔结构参数的优化基础上为测量被加工表面的粗糙度和磨除量大小,其既具有传统固结磨削材料叠加切削刃剖面,又具有传统涂附磨削材料不同尺寸的颗粒的等高排列概率的切削刃剖面。这样一来,高效磨削材料的剖面较平整,切削颗粒数量增加。
高效磨削材料对磨削加工过程的参数进行控制,才能制作出具有针对性、功能性、专业性的不同磨粒组成、排布、形状程序的磨削材料有了可能性。
4.4、对普通磨削而言,在磨削机理和磨削工艺方面已开展了广泛而深入的研究。而高效磨削材料却很好的解决了:
1.磨削过程中的磨削现象(如磨削力、磨削温场、磨削烧伤及裂纹等);
2.磨削工艺参数优化的研究;
3.不同材料(常用材料)的磨削机理的研究;
4.磨削过程的计算机模拟、仿真与数学模型建立的研究。
同时,高效磨削材料解决了磨削材料行业一些关键技术,如:
ⅰ.针对不同功能磨削材料相匹配载体及制造技术的开发、设计及其优化;
ⅱ.磨削元新型粘结剂(特别是适用于制造微细磨料磨削材料的粘结剂)的研究;
ⅲ.新型磨削材料的制备工艺;
ⅳ.新型磨削材料的制造工艺,既要使磨削具有足够的容屑空间并在空气动力的参与下排除,同时也要有更好的磨料凸出性;
ⅴ.适合于超精密磨削的超微粉磨削元的组成设计。
4.5、磨削加工过程是一个复杂的过程,由于磨削元的磨粒尺寸、形状和磨粒分布的随机性以及磨削运动规律的复杂性,给磨削机理研究带来困难。应用计算机模拟磨削加工过程,能有效地研究分析这种复杂多因素问题,对磨削区工件表层温度分布的研究和磨削过程颤振的模拟计算说明了这一点。
5、堆积磨料砂带与传统砂带的一组对比试验
实验室条件下在双头砂带磨削试验仪器上进行了表面纵磨对比试验,不用冷却液,对于粒度号为24﹟的锆刚玉涂附磨削材料来说,高效磨削材料和同类进口的美国诺顿公司、韩国鹿牌和国产砂带的切削能力进行对比。在相同的工装规范下,加工金属的硬度为59Rc,钢件是52100圆柱形金属钢工件,直径为2.5cm,磨削材料速度保持约15米/秒,进给力1.019㎏/cm2端磨。试验表明,得到以下切削能力值:
——德赛高效磨削材料(Ka=0.6,条形构造a=2mm, L=8mm,t=2mm,h=1mm) 切削能力为3226.58克;
——国产某品牌切削能力为470克;
——美国诺顿公司R889涂附磨削材料切削能力为1660.5克;
——韩国鹿牌PZ533涂附磨削材料切削能力为1038.96克。
除此之外,上述磨削试验还做了使用寿命对比,试验表明,德赛高效磨削材料具有足够的弹性和耐磨性,每条砂带的使用时间:
——德赛高效磨削材料使用寿命为250min以上;
——国产某品牌使用寿命为67min;
——美国诺顿公司R889涂附磨削材料使用寿命为160min;
——韩国鹿牌PZ533涂附磨削材料使用寿命为120min。
综上所述,上述试验材料证明(条、块、点及其他形状)状有程序化间隔起伏堆积的间歇式工作层的涂附磨削材料有较高的加工效率,能使磨削材料生产者节约30~50%的磨料,20~40%结合剂,磨削材料使用寿命提高1~5倍,使用者的生产率提高1~5倍。