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磨具磨料 |
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关于磨料的一切 |
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作者：James Benes 来源：国际金属加工商情 |
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为一项工作挑选最好的砂轮迫使车间必须使砂轮的基本成分——它的磨料和粘结系统的特性与应用要求相匹配。粘结磨料，诸如砂轮是将颗粒由固定剂结合在一起所组成。涂敷磨料，如用于皮带、圆盘、辊子、板材和翼片砂轮制品上的由堆积在布或纸质衬底上的磨粒组成。磨料和粘结材料的分类以及它们的基本特性相当简单。但是，制造商们混入许多专利添加剂和填充物，它们赋予这些材料独特的特性，在符合应用性能和精加工要求时必须考虑这些特性。
磨料成分的种类包括氧化铝、碳化硅、陶瓷磨粒和超硬磨料——金刚石和立方氮化硼(CBN)。
氧化铝
氧化铝由纯的成形颗粒构成，在其最低精炼形态下非常坚硬。在氧化铝生产的熔化期，可以控制晶体结构和它的化学性质，这使得生产商可以生产系列具有不同性能的产品。氧化铝能制成包括多品种产品，它的广泛用途使其成为应用最普遍的磨料。
白刚玉比其它也磨料更软，更脆。它具有高化学纯度(超过99%的Al2O3) ．这赋予它锋利、低温、快速切削能力。白刚玉能很好地保持其形状。它用于磨削热敏合金。这些应用利用其脆性及在切削时不产生高温的特点．这种磨粒还被用来磨削热处理工具钢，高速钢并用于内圆磨削砂轮。
氧化铬氧化铝是种粉色磨料，用在需要略大于白刚玉的硬度的磨削应用场合。磨料的氧化铬成分提高了它的磨削能力。虽然氧化铬氧化铝共有脆性，从事低温切削，但是它展现了强大的形状保持特性。它用于硬质合金钢上的精密、大表面和工具室专业磨削。
棕刚玉含有2%到4%的氧化钛(TiO2)以提高硬度。(氧化钛还被称为二氧化钛。) 它是使用得最广泛的磨料．用于磨削具有高抗拉强度的材料，还用于粗磨削、去毛刺和修解，以及切削低合金、黑色金属材料。
低氧化钛棕刚玉含有1%到2%的氧化钛(TioO2)，用于粘结或涂敷应用，这类应用而要比白刚玉略硬的磨料。减少二氧化钛的含量会降低磨料的强度，但是增强了它的脆性。
锆铝复合氧化物是最坚硬的氧化铝基磨料，用于需要特硬磨料的粘结、涂敷和喷砂应用。
陶瓷氧化铝是种微小颗拉，非熔化的、陶瓷化合物。它非常硬、纯，可以生产达到质量完全一致的产品。具有卓越的耐用性和切削速率，不产生过高的热量。它用于高切削率和要求长使用寿命模具的应用场合。它可用于制造树脂和陶瓷刀刃以及砂轮。陶瓷氧化铝在难磨削的钢材和合金的精磨和精加工应用中表现得格外优秀。
高铬氧化铝是红宝石色的熔融磨料，不含二氧化钛。它由熔融高纯度的锻烧氧化铝和氧化铬而制成。它是一种脆性磨料，比白刚玉略硬一些，它具有精磨所需的良好的角度保持特性。
碳化硅
碳化硅是一种具有超强硬度的坚硬、锋利的磨料。但是，由于它的脆性，它在重载荷下比氧化铝断裂得更快。
黑碳化硅是一种半脆性、中密度磨料。它用于制造树脂和陶瓷刀刃以及砂轮，并用于磨削硬质或脆性材料，例如铸钢、陶瓷和玻璃。它还用于磨削具有低抗拉强度的韧性有色金属。
绿碳化硅是最高纯度的碳化硅。它是一种脆性，中密度磨料，用于陶瓷和粘结刀刃以及砂轮。它得到最广泛的应用，用于磨削硬质，脆性材料，例如硬质合金这种需要快速、冷切削的应用场合。
碳化硅砂轮具有坚硬、锋利的磨粒
超硬磨料
金刚石和立方氮化硼——超硬磨料——很少在粘结剂失效之前发生磨损。天然的和人造金刚石都用作磨料，金刚石家族内包括单晶，多晶、天然和超爆金刚石(ultra-detonated diamond)。氮化硼是人造的，没有天然的相似物。它以立方晶体和多晶型的形态存在。
金刚石是已知的最硬的材料。但是，它在磨削应用中具有局限性。当温度超过1 ,220°F(660℃)时发生石墨化效应，而比当金刚石用于磨削碳钢时，在碳的这两种形态之间会发生化学反应．降低了金刚石的超硬磨料特性。作为金属切削或成形刀具，金刚石在自动磨削和精磨碳化钨，在加工髋关节假体和假牙的玻璃和瓷料部分，以及在拔丝中处理碳化物和玻璃加工方面是最有效的。树脂粘结剂金刚石制品具有温和至快速切削的特性。陶瓷结合剂金刚石砂轮比树脂结合利砂轮更脆，但是在相同的金属切削率下前者是更自由的切削。金属结合剂金刚石砂轮用于繁重的应用场合，例如要求高机械强度的切割砂轮。
立方氮化硼(CBN)的硬度仅次于金刚石，在热稳定性方面优于金刚石磨料。它在温度达到3,632°F(2,000℃ )时有效。CBN的应用包括磨削硬质黑色金属、铸钢、镍和钴基合金。在汽车应用领域，它是用于磨削冷硬铸铁曲轴或1050钢凸轮轴的一种磨料。
近年来出现了更多品种的CBN磨粒用于精磨。其形状在制造时得到准确控制，具有增强的热稳定性。砂轮制造商所面临的挑战是研发粘结系统，它们能利用新型磨粒日益增强的硬度。因为磨粒变得更硬，所以它们需要更牢固、更有弹性的粘结剂以带来经济效益。
这些新cBN磨粒和一种结合了高强度玻璃或玻璃陶瓷粘结系统的新玻璃粘结技术，使强度、硬度和耐磨性达到最大。研发工程师与机床刀具制造者合作，测试工艺参数以优化磨削周期，并报告称他们在黑色金属材料的大批量，超精度内圆和外圆磨削中已经达到了期望的经济效益，包括铸铁，钢材和高镍合金，这种新代陶瓷CBN砂轮可用于生产汽车凸轮轴、曲轴和燃料喷射器，以及成形磨削制品。例如喷气发动机的叶片。
已经有报告称，与使用标准粘结系统制成的砂轮相比，在使用新粘结平台和高质量磨料的应用中，砂轮的使用寿命延长了两倍之多。
金刚石砂轮适合于磨削硬质合金，
CBN砂轮适合于磨削高速钢刀具
它意味着什么？
脆磨粒受冲击容易破裂。在与工件接触情况下，脆性砂轮具有持续暴露的新切割晶体．这使其成为最快的切削磨料。
半脆磨粒不像脆性磨拉那么容易破裂，这惫味着在磨削期间的磨粒地使用寿命期更长．但是半脆磨粒不像脆磨粒切割得那么容易。
使磨粒聚集在一起
粘结材料使磨粒聚集成砂轮，它们并没有切削能力。
制造砂轮的技巧是关于平衡磨料的数量与粘结材料的量和孔隙率以得到期望的切削刀具特性。
陶瓷结合剂非常硬、非常脆。典型地有玻璃和陶瓷结合剂。它们以高速率切削材料，并且不受水．酸．油或者温度变化的影响。
树脂结合剂牢固、耐磨、有弹性。比陶瓷结合剂更耐冲击，更能承受重载工作。它们通常用于修磨工作。这类粘结剂用于为快速磨削和精加工而设计的砂轮，在不锈钢、黄铜、青铜和铝材上也工作良好。
橡胶枯合剂用于需要从事高质量精加工的砂轮，例如磨削轴承座圈。
改善性能的处理
用某些材料来处理粘结磨料．填充磨料的孔隙以减小载荷，帮助切削，提高砂轮使用寿命，润滑切削作用。
硫磺处理改善切削作用，但需要低温加工。经硫磺处理过的磨料应与冷却液一起使用。
树脂处理使磨料变硬，增强润滑，以帮助切削。
蜡处理常见于磨削黄铜或铝，因为它减小载荷．润滑切削作用。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(9/17/2007) |
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