陶瓷結合劑CBN砂輪的特性

發布時間: 2020-06-04 發布者: 富耐克應用研究中心

立方氮化硼(cubic boron nitride,CBN)的硬度僅次于金剛石,具有硬度高、熱穩定性和化學穩定性好,高溫下對鐵族元素呈化學惰性的特點,是加工鐵族材料時的理想材料。立方氮化硼磨具是以CBN為磨料,借助于結合劑和其他輔助材料,在一定條件下制成的具有一定的形狀和性能的用于磨削、研磨和拋光等加工用途的系列工具,如砂輪、磨頭、切割片、磨盤、油石等。其中CBN砂輪磨具最為普遍。按照結合劑劃分,CBN砂輪有金屬結合劑CBN砂輪、樹脂結合劑CBN砂輪、陶瓷結合劑CBN砂輪三類。與其他結合劑相比,陶瓷結合劑雖然存在脆性大、生產周期長等缺點,但是由于具有耐熱性好、形狀保持性好、氣孔多且可調、易修整等優點,其在CBN砂輪體系中所占比例逐年升高,成為CBN磨具中最大的家族。

與其他結合劑CBN砂輪相比,陶瓷結合劑CBN砂輪具有如下特性:

(1)具有可控的氣孔率。陶瓷結合劑CBN砂輪表面的氣孔具有容屑、排屑、增強散熱和冷卻的作用。根據磨削的用途,通過研究陶瓷結合劑,調整砂輪配方等手段,可以調控陶瓷結合劑CBN砂輪中氣孔的大小和氣孔的多少。

(2)切削性能好。由于陶瓷結合劑CBN砂輪的開放式結構,使得CBN磨粒能夠最佳暴露突出,由此制得的砂輪具有極好的自由切削性能和高的工件材料去除率,磨削力小,比磨削能低,磨削性能好。

(3)熱穩定性和化學穩定性好。陶瓷結合劑CBN砂輪中,一方面陶瓷結合劑具有良好的耐熱性,能使CBN磨料的高熱穩定性得到充分利用,磨具使用壽命較長;另一方面陶瓷結合劑優異的化學穩定性,使得磨具對磨削液的適應范圍較廣。

(4)剛性好。陶瓷結合劑CBN砂輪由于熱膨脹系數較小,剛性好,磨削時讓刀小,更適合高精度低粗糙度的磨削。

(5)自銳性好。陶瓷結合劑CBN砂輪由于自銳性較好,容易修整,修整間隔較長,修整頻度低;修正和修銳可一次完成,維護費用較低。

(6)加工工件完整性好。陶瓷結合劑CBN砂輪磨削的工件表面完整性好,工件質量高,砂輪的使用壽命較長。

陶瓷結合劑CBN砂輪從宏觀組成上來看,屬于由CBN磨料、輔助磨料、結合劑等材料構成的多組分陶瓷基復合材料。在砂輪的制備過程中,應注意以下幾點:

(1)陶瓷結合劑應與CBN磨料及輔助磨料之間的熱膨脹系數相匹配,才能保證相互之間的牢固結合。

(2)陶瓷結合劑與CBN磨料之間不能有明顯化學反應,從而避免CBN磨料表面結構的損壞及硬度等主要性能的劣化。

(3)在砂輪的制備條件下,CBN磨料及主要材料的性能不能產生退化。

(4)需要根據磨削工件材料的性能(如材質、硬度等)、加工方式、加工余量、加工精度要求等因素,來合理選擇CBN磨料的種類、粒度、濃度和砂輪硬度,以適應特定的磨削要求。

陶瓷結合劑CBN砂輪的優越性能使其已經應用于汽車、航空、機床、軸承、工程陶瓷等許多制造領域,而且陶瓷結合劑由于具有較高的導熱率,使其具有應用于高速高效磨削的潛力。隨著高端磨削設備的不斷出現和推廣應用,陶瓷結合劑CBN砂輪在成型、高效、高精磨削等各類磨削中的應用會越來越多,應用領域也會越來越廣。

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