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工程陶瓷的性能和磨削特点

关键词 工程陶瓷 , 磨削 , 砂轮|2013-02-27 09:19:37|应用技术|来源 中国磨料磨具网
摘要 工程陶瓷具有高抗压强度、高硬度、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀、低密度、低线膨胀系数和低导热系数等优良性能,已越来越多地应用于化工、冶金、电子、机械、航天及核动力等领域,成为现代工程结构...
       工程陶瓷具有高抗压强度、高硬度、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀、低密度、低线膨胀系数和低导热系数等优良性能,已越来越多地应用于化工、冶金、电子、机械、航天及核动力等领域,成为现代工程结构材料之一。工程陶瓷除易切陶瓷外,它的硬度为Hvl500~2800,是淬火钢的1倍以上;其抗拉强度和抗弯强度低于一般金属材料,其抗压强度高于金属材料。耐热性为(1200~1500)℃,不仅能保持较高强度,而且还有较好的抗热冲击性。T程陶瓷的密度除ZrO26.05g/cm³外,其余仅为一般钢铁的l/2~1/3。线膨胀系均比一般钢材低,有的则为一般钢材线膨胀系数((10.98~12.18)×10¯6/℃)的1/4~1/3。弹性模量比一般钢材高(1.5~2)倍左右。工程陶瓷的塑性极差,韧性极低,在受载荷时未发生塑性变形就在很低应力作用下断裂,它的断裂韧度仅为碳钢的l/100~l/10。由于工程陶瓷的性能的影响,在磨削过程中有以下特点:

       (1)砂轮磨损大,磨削比小。工程陶瓷的去除机理是脆性破坏,这与磨削金属不同。金属材料是塑性变形生成连续切屑而去除的。而工程陶瓷则是靠脆性龟裂破坏产生细微粉末状切屑而去除。粉末状的切屑容易磨去砂轮上的结合剂,造成砂轮的金刚石颗粒脱落,而加快砂轮的磨损。被磨削的陶瓷材料断裂韧度越大,磨削时磨削力就越大,砂轮的磨损就越严重。这不仅造成磨削时的效率较低,而且磨削比也小。采用金刚石砂轮磨削陶瓷的磨削比是磨削玻璃磨削比的1/30。

       (2)磨削力大,磨削效率低。陶瓷材料在磨削时,切向磨削力Fc与径向磨削力Ep的比值,比磨削钢时(Fc/Fp-0.3~0.5)小得多,一般为Fc/Fp <0.1。由于陶瓷材料的硬度很高(HVl500~2800),磨削它时的径向磨削力Fp大,作用在砂轮

       轴上的力也就大,轴的弹性变形也相应增大,容易产生振动而影响工件表面的磨削质量,降低磨削效果。

       (3)磨削后陶瓷零件强度降低。陶瓷零件的强度随磨削条件的变化而变化。

        影响零件强度变化的因素有砂轮的粒度、载荷作用的时间与周围的气氛等。磨削

        后零件表面粗糙度值大,零件的抗弯强度就低。载荷时间越长,陶瓷零件的断裂应力越小,强度也越低。这是因为陶瓷的硬度高、韧性很差,与其它硬脆材料一样,对零件的表面非常敏感,对零件的质量将直接影响它的力学性能。



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