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有哪些活性填料有利于磨削作用
广州安华磨具 / 2012-12-26

  在硫和卤素蒸气存在下,切割钢材所需要的能量会大大地降低。该理论对于陶瓷砂轮使用复合磨削液和单点切削工具使用的切削液已得到证实。已知切削钢材时,低熔点金属是一种优良的润滑剂,人们在制造磨削液时也利用了这一方面的知识。由于树脂砂轮通常用于干磨,在磨削时不使用冷却剂,因而未受到卤素或硫蒸气以及低熔点金属等的作用。鉴于此,这些材料通常直接加入到树脂结合剂砂轮制造中。

  砂轮干磨时,在磨削处有硫或卤素蒸气存在,它们会使钢的化学键断裂,从而使磨削钢的能力大大地提高。

  在一些粘结剂中,含有低熔点的金属,除了磨削压力和速度提高以外,还使钢本身熔化。低熔点金属与粘结剂化合也是有益的。用于干磨钢材的树脂砂轮,其最佳配方中总是含有卤素或者硫的供给体。

  当磨削不锈钢和合金钢时,化学活性填料是非常重要的;对于碳钢则不甚重要,而当磨削非铁金属时,化学活性填充剂就全然没有优越性了。

  1、天然冰晶石和黄铁矿

  天然冰晶石的化学表达式为Na3A1F6。冰晶石粉首先是作为补强材料使用,用于提高磨具的强度。进而发现由于冰晶石的熔点较低,在磨削过程中磨削热的作用,冰晶石熔融,促使磨粒容易脱落,以防止砂轮的堵塞。另外,熔化了的冰晶石,在磨削中可以起润滑作用;而且它析出氟,有利于钢材的磨削,所以冰晶石粉适应于磨削时不用冷却液的干磨砂轮。实践证明,用于制造普通砂轮,冰晶石粉的补强作用不如半水石膏粉,其加入量一般为1.5%~5%。

  2、硫化锌和合成冰晶石

  冰晶石是首先使用的活性填料,在所有填料中,它一直是最广泛使用的填料。然而由于其资源的关系,人们开始使用其它材料来代替它。

  合成冰晶石的化学名称是氟硼酸钾,化学表达式为KBF4。灰白色结晶粉末,微溶于水。实际上,它比天然冰晶石的活性还大。但是,加入氟硼酸钾却降低了树脂结合剂的抗张强度。因此,其使用量是很少的。合成冰晶石通常与非活性填料如长石等混合使用,在利用氟硼酸钾来改进磨削性能的同时,使用长石来提高结合剂的抗张强度。

  活性填料硫化锌(ZnS)在切割钢材的树脂结合剂砂轮里得到了广泛使用。它既可以以天然矿物、闪锌矿的形式使用,又能以化学沉淀粉使用,其中沉淀粉的活性更大,也更昂贵。

  3、氯化铅和硫化锑

  氯化铅(PbCl2),白色晶体,密度5.85g/cm3,熔点501℃,沸点950℃,不溶于冷水、乙醇和乙醚,稍溶于热水。

  用这两种材料制备的砂轮具有优良的切割性能,但是由于它们具有累积毒性,生产者不仅在配制、混合、成型等生产过程中受到危害,并且在磨削热的作用下,这些材料还会挥发,也危害使用者的身体健康。

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  表面处理技术的现状与发展趋势

  随着基础工业及高新技术产品的发展,对优质、高效表面改性及涂层技术的需求向纵深延伸,国内外在该领域与相关学科相互促进的局势下,在诸如"热化学表面改性"、"高能等离子体表面涂层"、"金刚石薄膜涂层技术"以及"表面改性与涂层工艺模拟和性能预测"等方面都有着突破的进展。

  1.热化学表面改性技术现状及发展趋势

  国外近年来重视对可控气氛条件和真空条件下的渗碳,碳氮共渗等技术的研究,并已实现工业化。而在我国应用很少,相关的技术研究工作亦不够。可控气氛渗碳和真空渗碳技术是显著缩短生产周期,节能、省时,同时可提高工件质量,不氧化、不脱碳,保证零件表面耐腐蚀和抗疲劳性,并减少热处理后机加工余量及清理工时。

  目前国际上碳势控制和监测,渗层布型控制等方面的研究成果已应用于实际生产,并用计算机进行在线动态控制。

  2.PVD、CVD、PCVD技术现状及发展趋势

  各种气相沉积是当前世界上著名研究机构和大学竞相开展的具有挑战的性的研究课题。日前该技术在信息、计算机、半导体、光学仪器等产业及电子元器件、光电子器件、太阳能电池、传感器件等制造中应用十分广泛,在机械工业中,制作硬质耐磨镀层、耐腐蚀镀层、热障镀层及固体润滑镀层等方面也有较多的研究和应用,其中TiNi等镀膜刀具的普及已引起切削领域中的一场革命,金刚石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火热,并已向实用化方面推进。

  在不同PVD、CVD工艺的基础上,通过发展和复合很多新的工艺和设备,如IBAD、PCVD与空心阴极多弧复合离子镀膜装置、离子注入与油溅射镀或蒸镀的复合装置、等离子体浸没式离子注装置等不断将该类技术推向新的高度。与国外的发展相比,我国在上述方面虽研究较多,但水平有较大差异,在实用化方面差距更大。

  3.高能等离子体表面涂层技术现状及发展趋势

  该技术是增加表面物理化学反应,获取特殊性能覆盖层。其核心是更有效地增强和控制阴极电弧等离子体的产生和作用,美国、日本、德国大力发展该技术。等离子体增强电化学表面改性技术,是目前国际上较活跃的开发研究领域,对于铝、钛等材料,通过等离子体调光放电手段,增强电化学处理效果,在金属表面上生成致密氧化铝和其它氧化物陶瓷膜层,可使基体具有极高性能表面,是先进制造工艺的前沿技术,在机加工用刀具和模具行业也有很了的应用前景。

  4.金刚石薄膜涂层技术

  金刚石具有极好的物理性能,在形状复杂的刀具、模具、钻头等工件表面沉积上一层很薄的金刚石薄膜,可提高工件的使用性能,并满足一些特殊条件的需求。近年来,由于金刚石薄膜的优异性能以及广泛的应用前景,日本、美国、西欧均进行大量的研究工作,并开发了多种金刚石涂层工艺技术,已在国内外掀起金刚石涂层研究的热潮。尤其是在提高金刚石涂层和基体结合强度,大面积快速沉积金刚石涂层技术,产业化生产涂层金刚石薄膜设备系统等关键技术方面国

  外已取得突破性进展,美国、瑞典等国已推出金刚石金属切削工具供应市场,而我国该技术还没有达到实用水平,急待开发并实现产业化。

  5.多元多层复合涂层技术的现状及发展趋势

  单一的表面涂层不能满足表面工程设计中苛刻的工况条件,任何表面处理均有其不同的优缺点,因为利用不同涂层材料的性能优点,在基体表面形成多元多层复合涂层(含万分渐变的梯度层)具有重大的意义。国外已开展单层涂层厚度为纳米级,层数在l00层以上的多元多层复合涂层技术的研究,所制备的涂层具有较高的耐腐性、韧性和强度,和基体的结合强度也好,表面粗糙度低,这对直精高速工削机械加工十人有利。国外已列入主要发展方面,予计在纳米级精细涂层材料研究和应用领域会有新的突破。因为复合涂层技术具有抗磨损、抗高温氧化腐蚀、隔热等功能,能扩大涂层制品使用范围,延长使用寿命,是一项在下一世纪会得到迅速发展的技术。我国目前已开始研究,并取得初步成果,但还存在一些问题有待于解决。

  6.表面改性与涂层工艺模拟和性能预测的现状及发展趋势

  表面改性与涂层技术作为表面工程的重要组成部分,已经渗透到传统工业与高新技术产业部门,根据应用的要求反过来又促进表面功能覆层技术的进一步发展。根据使用要求,对材料表面进行设计、对表面性能参数进行剪裁,使之符合特定要求,并进一步实现对表面覆盖层的组织结构和性能和预测等,已成为该领域重要研究方向。国外已对CVD、PVD以及其它表面改性方法开展计算机模拟研究,针对CVD过程进行模拟,采用宏观和微观多层次模型,对工艺和涂层各种性能和基体的结合力进行模拟和预测;对渗碳,渗氮工件渗层性能应力等进行计算机模拟等等,人们可以更好地控制和优化工艺过程。我国这方面的研究刚处地超步阶段。

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