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磨料生產技術支持

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磨料必須具備的六種性質

瀏覽次數: 發布時間:2014/03/04

  磨料是一種具有高硬度和一定機械強度的顆粒材料,供制造磨具或直接用于研磨和拋光。它廣泛地應用于金屬機件、合金刀具、陶瓷、玻璃、橡膠、塑料等材料的磨削加工。

  哪些材料可以用做磨料呢?隨著被加工工件的性質及加工要求的不同,對磨料的要求也有所不同。但是一般來說,磨料必須具備以下六種性質。

  一、比工件硬度高

  磨料硬度高于被磨工件,是實現磨削加工的首要條件,否則在加工時,便不能從零件表面上磨下碎屑。當其他條件相同時,磨料越硬,耐磨性就越好,切削性能也越好。目前廣泛應用的磨料如剛玉、碳化硅、碳化硼、立方氮化硼、金剛石都是莫氏硬度為9以上的硬質材料。其中以金剛石最硬,在許多場合下,它的耐磨性和磨削效率也比其他普通磨料高得多。

  二、能加工獲得不同大小顆粒的磨粒,而且具有顆粒大小、形狀均勻整齊的特性

  磨削加工與切削加工不同,它是利用磨具表面許多顆粒構成的無數細小切削刃來剝削掉加工工件的表面顆粒的。所以為了得到必要的加工精度和效率,磨料必須加工成一定粒度、形狀均勻整齊的顆粒。

  有些物質,如硬質合金,雖然硬度很高,但是由于韌性太高,難以加工成顆粒狀,所以不太適用于制造磨料。

磨料相關材料

  三、有適當的抗破碎性,當磨粒切削刃磨鈍后有適度的自銳性

  對磨削過程而言,磨粒的韌性,即抵抗碎裂的能力也是重要的指標。如果韌性太低,磨削變鈍后也不碎裂,就會降低磨削效率。所以磨粒應當具有相當尖銳的切削刃和某種程度的脆性(易碎性)。以便在工作的過程中能自行磨銳,即能在一定壓力作用下裂開,露出新的鋒利的刀刃來進行磨削。磨料的這種性質一般稱為自銳性。

  四、耐高溫,在磨削高溫下,仍保持其固有的硬度和強度

  磨具工作時,常常發生大量的熱,局部可以達到很高的溫度,重負荷磨削和高速磨削時溫升更大,可達1500℃。

  因此,金剛石固然硬度最高,但超過800℃就會碳化,變成石墨,硬度、強度急劇下降,這就在一定程度上限制了它的應用。

  碳化硼的硬度比剛玉、碳化硅都高,但升高溫度時容易氧化:B4C+4O2→2B2O3+CO2,所以不適于制作固結磨具。

  五、與被加工材料不易產生化學反應

  近期的研究是人們注意到,不能再把磨削看成單純的機械過程,化學反應也在其中起重要作用。

  例如,碳化硅的最大缺點是不適用于研磨鋼材,這是因為發生了如下反應:

  SiC(固)+4Fe(液)→FeSi(固)+Fe3C(固)

  但是SiC卻能夠很好地研磨鑄鐵,這是因為鑄鐵中有較高的碳含量和硅含量,它們以Fe3C和FeSi的形式存在,因而顯著降低了上述碳化硅和金屬之間的反應率。

  碳化硅適用于研磨許多非金屬(如玻璃、陶瓷)和某些非鐵金屬(鋅、銅及其合金等),也是由于磨料和工件的化學相容性。

  在許多方面,剛玉磨料適用性恰好與碳化硅相反。

  剛玉適用于磨鋼,這是因為2Fe+Al2O3→Fe2O3+2Al的反應在熱力學觀點看是不可能的。但鑄鐵和白鐵中較高的硅含量對剛玉而言確實不穩定的因素:

  2Si+2O2+3Al2O3→3Al2O3·2SiO2+376千卡

  剛玉對玻璃、陶瓷燈硅酸鹽材料十分低的耐磨性也是由于生成了莫來石(3Al2O3·2SiO2):

  3Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2

  六、用以制作精密磨削砂輪時,還要求磨料有較低的熱膨脹系數,使砂輪具有穩定的尺寸,以利保證工件的加工精度。


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