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【磨料磨具杂志原创】砂轮的耐高温性能

http://www.momo35.com   来源:《磨料磨具》杂志  日期:2016/05/09

这么多年,曾经无数次被做磨具的朋友询问:有没有耐高温的树脂?


  有么?有的。硼改性,硅改性……但是对绝大多数砂轮而言,有意义吗?坦白说,我认为意义不大。或许对航天航空领域有些意义,那时作用机理已经发生变化,对于普通砂轮,这些产品,更多是个概念。


  你在寻找的,其实是粘接力更强的树脂,和有没有更佳的方案,让砂轮变得更耐高温。


  再耐高温的树脂,在磨具里都是最不耐高温的组分,这是酚醛树脂人不得不面对和接受的现实。高温后树脂就要分解失重,粘接能力快速下降,磨耗增加,磨料脱落,这是磨具不耐高温的重要原因。因为酚醛树脂的TGA分析大致是这样的:


  改变树脂的加热环境,减少氧气浓度,可以提高树脂的残余,也可以把树脂的高温分解点从T1跃升到T2.无疑,这必然能大大改善磨具的高温衰退。


  这么一来,你可能发现了一条捷径:哪怕我用同样的树脂,仍然有办法显着提高磨具的耐高温性能。欧耶!


  那么,怎么办呢?你可能已经猜到了,金属硫化物将担当重任。


  1. 它的物理性能:经过特殊设计的部分金属硫化物呈现层状结构。
 


  它意味着什么呢?意味着极佳的润滑性能和延展性。金属硫化物的摩擦系数大致为0.02,是性能优异的固体润滑剂。能有效降低磨具和工件之间的摩擦生热。假设一个无金属硫化物的磨具,经过一段连续工作后能达到420度,那么通过添加良好的金属硫化物,同样的工作后,温度则可能只有400度了。


  2. 导热性能极佳,与金属一致。


  我们在前一篇文章中说过,所有选择酚醛树脂做结合剂的产品都存在一个共同的问题:导热困难。金属硫化物就可以担当起了导热的重任。而且,热量扩散的效果可不是一般的明显哦!
 


  这样一来,在降低到400度的基础上,再次分散了接触点单位面积上承担的热量,你说效果会如何?


  3. 金属硫化物的氧化反应。


  我们精心选择的一些产品能在高温下发生一些氧化反应:


  XmSn+O2-----------XaOb+SO2


  这个反应吸收热量,并且吸收氧气……等一下,有没有注意到这个反应客观上制造了一个"缺氧"的环境?那么在树脂的TGA 分析图中我们很明显看到,这样可以把树脂的分解温度点从T1向T2靠近,并且提高树脂残余度?保护了树脂,不就是提高了磨具的耐高温性能吗?


  4. 第三层膜理论。


  金属硫化物大部分熔点较低,这样,通过谨慎选择不同的材料进行复合,就有可能得到一种产品在不同温度范围里都有低熔点材料工作。在中温、高温和极高温阶段,这些低熔点材料半液化,与摩擦脱落的粉末一起,在磨具和工件之间形成了一层膜,我们称之为第三层膜,能够使磨具承受极高温度。尤其在热磨钢胚砂轮中起重要作用。


  5. 抗氧化烧伤作用。


  在对一些不锈钢类产品的加工中,稍有发热即易烧伤。原因是不锈钢中的微量金属被氧化,根据成份不同造成发蓝或者别的颜色。


  有些金属硫化物可以率先在氧气氧化工件前就选择自身被氧化,从而保护工件不被氧化烧伤。这在一些大型切割片中尤其发挥重要作用。


  在这方面,特巴科的CPX50G、PYROX 325、CFM、MKC-S都是性能卓着名声远播的高温性能改性剂。


  性能优异的金属硫化物,可以用不多的加入量,来显着提升磨具品质,甚至可以提高磨削比达30-50%以上。磨具的工况环境是极为复杂的,而任何单一金属硫化物的性能都是单一的,效果有限,这就是为什么Tribotecc 的科学家们要坚持复合各种硫化物,不仅高纯度,更要高温熔炼复合在一起,经过低温高温、低速高速、低切割力高切割力、有水无水等各种组合下做大量测试,为提高磨具的性能考虑周全。


  有的产品,比如INOX砂轮,不允许含硫、含铁、含氯等,我们也有其他的产品提供,那就是另外一个话题了。


  不得不再次提醒的是,以上机理的发生,要以高纯度低杂质作为前提,否则无法真正平移和润滑,杂质高了甚至增加热量的产生。这也是为什么一些低端硫化物比如黄铁矿粉,不尽如人意的原因。(文/杨清田)

 

(本文转载自《磨料磨具》第45期杂志,更多精彩尽在《磨料磨具》杂志。)

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