您好 欢迎来到磨料磨具网  | 免费注册
远发信息:磨料磨具行业的一站式媒体平台磨料磨具行业的一站式媒体平台
手机资讯手机资讯
官方微信官方微信

金刚石砂带在热喷涂层磨削中的应用研究

关键词 热喷涂层 , 磨削 , 金刚石 , 砂带 , 金刚石砂带|2013-10-25 10:08:18|制造技术|来源 中国磨料磨具网
摘要 一、金刚石砂带及其磨削特性高温合金、特种陶瓷等高硬度热喷涂涂层的硬度一般在1000HV0.2以上,涂层厚度多在0.1mm—0.5mm之间,热喷涂层硬而薄。在磨削加工过程中,
       一、金刚石砂带及其磨削特性

       高温合金、特种陶瓷等高硬度热喷涂涂层的硬度一般在1000HV0.2以上,涂层厚度多在0.1mm—0.5mm之间,热喷涂层硬而薄。在磨削加工过程中,由于热喷涂层硬度高,多采用金刚石磨具加工。但由于采用金刚石固结磨—砂轮磨削不但有功率消耗大、磨削温度高、易烧伤工件、影响工件的表面和内在质量。而且还需要经常对砂轮进行修整,耗费工时。而使用普通磨料砂轮、砂带磨削加工,因其硬度低,其削效率更低或难磨(详见表一、各种物质的莫氏硬度表)。
表一、 各种物质的莫氏硬度表
       金刚石的莫氏硬度为10,是目前发现硬度最高的材料。特别适合加工硬度高,脆性大的非金属和非铁基金属难加工材料。采用电镀工艺制作的金刚石砂带,因其具有金刚石与基布结合强度高,加之采用有间隙的磨削单元排列(见图一、几种金刚石砂带表面磨削单元的排列方式)。其排屑性更好,磨削温度更低,不但能保证工件的表面质量,也可保证工件的内在质量,从而提高零部件的抗疲劳强度,延长使用寿命,提高生产效率。金刚石砂带的磨削过程中还具有粉尘少、噪声小、耗能低的特点,符合我国节能环保的政策。
       金刚石砂带磨削工件表面质量高,主要表现在表面粗糙度值小,残余应力状态好,以及表面无微观裂纹或金相组织变化等现象。从表面粗糙度来看,砂带磨削目前已可达Ra0.01mm,达到了镜面磨削的效果,而对于粗糙度值在Ra0.1mm以上的情况,则非常容易达到。试验表明,在其他条件一定时,当砂带线速度从35m/s升至100m/s,磨削表面粗糙度由Ra2.0µm降到Ra1.5µm,精度达到普通磨具所达不到的效果。因此金刚石砂带及其衍生产品是磨削加工高硬度热喷涂层的最佳产品

       二、金刚石砂带磨加工方案与磨削工艺选择

       金刚石砂带主要用于辊、轴类的加工,金刚石磨盘和金刚石叶轮主要用于平面、曲面及复杂型面的磨削与抛光

       (一)金刚石砂带磨加工热喷涂层方案
碳化物与几种磨料的显微硬度


直径540mm×长度15m陶瓷活塞杆磨加工方案

       直径540mm×长度陶瓷活塞杆磨加工工艺参数
       车床型号:61125
       砂带速度:16m/s (1500rpm)
       砂带规格:60mm×1950mm
       砂带接触工件方式:软接触(非接触轮磨)
       工件规格:直径540mm×长度15m
       工件转速:30rpm
       磨头走刀速度:粗磨 60#、200# ,2mm—3mm/转;精磨 800# ,0.5mm—1mm/转
       冷却液:水
       工件喷涂材料:陶瓷涂层
       喷涂涂层厚度:60μ
       喷涂涂层的初始粗糙度:Ra0.4mm—0.6mm
       喷涂涂层加工余量:25μ
       加工后涂层厚度:35μ
图三、直径540mm×长度15m陶瓷活塞杆磨加工现场

       (二)金刚石砂带磨削工艺参数的选择

图四、金刚石砂带磨削加工工艺流程图

       按照以上金刚石砂带磨削加工工艺(详见表二、金刚石砂带磨削工艺参数表),磨直径540mm×长度15m陶瓷活塞杆,其磨加工时间仅为90小时。而在第一次对其磨加工时,由于加工工艺设计不合理,磨加工时间则长达1个月之久。
表二 金刚石砂带磨削工艺参数表

       (三)金刚石砂带磨削加工方案的特点
       1、优点:
       (1)设备简单,操作方便,不需价格昂贵的专用磨床,可以装卡在常用规格的车床刀架上即可进行工作。
       (2)磨抛速度快,效率高,磨削效果好。
       (3)因为金刚石砂带表面金刚石颗粒的特殊有序排列设计,磨削锋利,排屑好,不需要修整。通过更换不同粒度的砂带即可达到加工要求。
       2、缺点:
       此类非接触轮磨削加工精度稍低(圆柱度方面),如果采用接触轮式磨抛(接触轮硬度90)即可在此基础上大大缩短加工时间并能达到工件的加工精度要求。

       (四)决定加工的时间和质量因素:
       1、喷涂涂层的质量:涂层厚度的均匀性及圆度,表面粗糙度的均匀性及表观质量,硬度的均匀性,涂层的气孔率,显微硬度的高低。
       2、操作者的操作水平和操作习惯:如砂带磨头的进给压力等。

平面、曲面热喷涂层打磨方案

       汽车冲压模具,汽轮机叶片以及航空部件等一些平面、曲面热喷涂后的打磨,目前比较先进的打磨方式是采用:
       金刚石叶轮打磨平面和曲面:装在气动和电动磨机上,转速10000~20000rpm,打磨效率高,效果好,操作灵活方便。
       金刚石磨盘打磨平面:装在气动和电动角磨机上使用,打磨速度快,光整性好。
       金刚石转矩砂碟:规格直径2英寸,粒度200# 、400#装在高速气动工具,工具上,有小巧、操作灵活、装卸快速的特点。
       金刚石叶轮,磨盘,转矩砂碟产品(见图二、几种常见的金刚石砂带及制品)打磨涂层的最大特点是:结构设计柔性,金刚石磨粒硬度高,磨削锋利,刚柔相兼,不会把涂层打透,且表面打磨均匀,一致性好。
图七 金刚石千页轮打磨涂层照片

图八、经180目金刚石千叶轮抛光后,Ra 0.6-0.7

图九、经400目金刚石千叶轮抛光, Ra < 0.3
       随着现代科技和工业发展,对材料的性能提出愈来愈高的要求,耐磨防腐是其重要指标。一些电镀类的产品如活塞杆因镀铬的工艺污染和铬层的耐腐蚀性问题,喷涂陶瓷后打磨封孔,大大提高了活塞杆的耐腐蚀性和使用寿命。等离子喷涂技术是获得材料表面功能涂层的有效手段,具有生产效率高,涂层质量好,喷涂的材料范围广,成本低等优点。 因此,近十几年来,该技术的进步和生产应用发展很快,已广泛用于核能、航天航空、船舶、石化、机械等领域。在焊接技术科学中,超音速和等离子等热喷涂技术作为一项新型的高技术产业,在未来的材料科学研究中,会发挥愈来愈大的作用,它将取代某些传统的焊接工艺和材料,使其朝着崭新的方向发展。作为与之相配套的磨加工技术,金刚石砂带及其衍生产品是加工高硬度热喷涂层的最佳磨具。
图十一、目前国内机械部件热喷涂层磨加工的几个实例:薄板轧机的轧辊加工;印刷辊的加工;石油钻杆的加工;飞机发动机叶片的加工等

       三、结语

       目前,我国与先进国家相比,在热喷涂涂层的加工技术方面还是比较落后的,国内绝大多数工厂还是采用金刚石砂轮及金刚石薄膜振动抛磨的工艺,效率较低,采用金刚石砂带加工尚无相应的砂带机床与之配套,已成金刚石砂带磨削技术推广的瓶颈。我们已经开发成功与车床配套的砂带机,相信通过我们不懈的努力,一定会为我国热喷涂工业调整产业结构,创新发展做出自己的贡献。(作者: 郑州瑞特金刚石砂带有限公司 安建民)

  ① 凡本网注明"来源:磨料磨具网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:磨料磨具网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非磨料磨具网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

【每日科普】金刚石的结构与导热原理

金刚石是由碳原子以共价键结合而成的正四面体结构晶体。每个碳原子都与周围四个碳原子形成强共价键,这种结构使得金刚石具有极高的稳定性和独特的物理性质。其导热...

日期 2025-04-23   行业动态

具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片的专利

通过引入多层结构的涟漪波状梯度层,使得聚晶金刚石复合片由下至上由硬质合金衬底、多层结构的涟漪波状梯度层、聚晶金刚石层组成。涟漪波状梯度层中,聚晶金刚石的含量由下至上依次递增,硬质合...

日期 2025-04-22   行业动态

全国磨料磨具行业技术创新奖系列报道——江苏华东砂轮有...

前言:创新是行业高质量发展的基石,在行业内树立创新典范、引领创新潮流、构建创新氛围一直是分会工作的重点。自2024年4月至12月,分会组织开展了“202...

日期 2025-04-17   协会动态

【每日科普】类多晶金刚石

类多晶,就是使用多晶金刚石做原材料,经过表面刻蚀处理形成蜂窝孔洞结构,以此达到类似多晶金刚石的磨抛效果,所以叫做“类多晶”金刚石。类多晶金刚石微粉,是介...

日期 2025-04-17   行业动态

湖北玉立砂带集团股份有限公司产品被认定为第二届“湖北...

4月10日,“湖北精品质赢未来”第二届“湖北精品”发布活动在武汉举办。湖北玉立集团的犀利牌堆积磨料砂带成功被认定为第二届“湖北精品”。“湖北精品”是指湖...

日期 2025-04-16   企业新闻

中国电科成功研发国内首个金刚石微波激射器

据新华社消息,记者4月11日从中国电子科技集团有限公司获悉,中国电科产业基础研究院重点实验室量子科研团队联合中国科学院量子信息重点实验室,成功研发国内首个金刚石氮空位色心微波激射器...

日期 2025-04-16   相关行业

海科公司“高效精密磨削用系列超硬树脂磨盘开发”项目通...

4月2日,海科公司的“高效精密磨削用系列超硬树脂磨盘开发”项目召开评审会,本次评价由河南省中研汇智科技成果评价中心组织,评价委员会由超硬材料及制品、磨料...

日期 2025-04-15   企业新闻

木垒人造金刚石新材料突破启新篇 臻星12.55万克拉...

春和景明,万物竞发。近日,总投资4.7亿元的新疆臻星新材料科技有限公司木垒12.55万克拉人造金刚石项目正式开工建设。该项目的启动,标志着木垒县在新材料...

日期 2025-04-11   相关行业

全球最大金刚石基板问世,磨料磨具产业如何借势升级?

日本Orbray株式会社在金刚石衬底领域取得重大突破,成功研制出全球最大尺寸(20mmx20mm)电子产品用金刚石基板。这一技术突破对磨料磨具行业具有重要启示意义,主要体现在以下几...

日期 2025-04-11   行业动态

全国磨料磨具行业技术创新奖系列报道——白鸽磨料磨具有...

编者按:创新是行业高质量发展的基石,在行业内树立创新典范、引领创新潮流、构建创新氛围一直是分会工作的重点。自2024年4月至12月,分会组织开展了“20...

日期 2025-04-07   协会动态