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改进聚酰亚胺金刚石砂轮磨削性能的研究

http://www.momo35.com   来源:超硬天地  日期:2017/06/07

文/张书森,尹学敏(郑州工业高等专科学校)

袁显永(重庆煤田地质研究所)

 

摘要:  

  本文通过正交试验的方法,确定了适宜的配方,即:金刚石18.75(vol) ,聚酰亚胺51(vol) ,铜粉10(vol) , 冰晶石9(vol) ,其余为11.25(vol) 。用该配方制备的聚酰亚胺金刚石砂轮, 经对比磨削实验表明,砂轮的磨削性能明显改善,加工效率提高25%,具有实用价值。

 

关键词:

  聚酰亚胺;人造金刚石;冰晶石;硬质合金

 

1前言

 

  树脂结合剂具有粘结性能好,粘结强度高,生产周期短等特点,近年来,在磨料磨具生产中,树脂结合剂磨具的比例正在逐年增加。树脂金刚石砂轮自诞生以来,由于其磨削力和磨削热小,自锐性好,磨削效率高等特点,被广泛用于硬质合金、钛合金等的磨削。目前世界上大约有60%的磨料级金刚石用于生产树脂结合剂砂轮,但是,由于树脂结合剂本身耐热性能差,在磨削过程中产生的磨削热,导致树脂的粘结性能下降,影响了砂轮的耐用度及磨削效率,尤其是在加工硬质合金的过程中,这一点更为突出。冰晶石由于具有较低的熔点,在磨削过程中,可大量吸收磨削热,因此,在制备砂轮时,作为填充剂,适量引入冰晶石,可以提高砂轮的耐用度和磨削效率。本文采用正交实验法,探讨了用冰晶石改进聚酰亚胺结合剂性能。结果表明,引入冰晶石后,砂轮的耐用度和加工效率均有提高,使加工成本降低,具有较好实用价值。

 

2试验方案

 

  采用正交试验法,进行配方设计。由于砂轮的强 度直接影响产品的内在质量,因此,在试验过程中,选取砂轮的强度作为考核指标,选取结合剂含量、铜粉和 冰晶石作为主要影响因素,每个因素取3个水平, 具体数据见表1。根据选定的影响因素,选用正交表L9(34)安排试验。

 

表1 试验数据

 

3试验条件

 

  3.1 原材料

 

  3.1.1 结合剂

 

  聚酰亚胺,黄色,密度1.4 g/cm3,软化点110~120℃, 熔点142~155℃,马丁耐热260℃,抗拉强度113.4MPa,平均粒径48~60μm。

 

  3.1.2 填料

 

  铜粉,玫瑰红,密度8.92 g/cm3,熔点1083℃,化学纯,粒度≤75μm。

 

  氧化铬,绿色,密度5.21 g/cm3, 化学纯,粒度75μm。

 

  氧化锌,白色,密度5.60 g/cm3,化学纯,粒度≤75μm。

 

  冰晶石,白色,密度2.95 g/cm3,熔点1000,化学纯,粒度≤75μm。

 

  3.1.3 磨料

 

  金刚石,RVD 120/140。

 

  3.2 试验设备

 

  Y71-100B塑料制品液压机、DL104电热鼓风干燥箱、万能拉力试验机、M7210A平面磨床

 

  3.3 试验步骤

 

  结合表1数据,选定其它有关数据,按表2安排试验。

 

表2 试验数据一览表

 

  3.3.1 砂轮配方试验

 

  根据表2所列的试验号,选用GCF100磨料替代金刚石磨料,按每一配方5个试样投料,依据金刚石砂轮热压工艺进行配料、混料,压制成“8”字块,经干燥后,按表3给定的固化曲线,采用自由升温的方法进行固化。冷却后,每个配方选择3个无任何外观缺陷的试样,用万能材料试验机测试强度,测试数据平均值作为试验结果进行处理(见表3)。

 

表3 固化曲线


 

  对试验数据处理的结果表明,在选定的因素中,对金刚石砂轮强度影响由大到小的因素依次为聚酰亚胺、铜粉和冰晶石。使砂轮强度最大的各因素配方为A3B2C1

 

  3.3.2 砂轮的制备

 

  根据3.3.1的试验结果,确定金刚石砂轮的配方,见表4,表中各组分均以体积百分数表示。

 

表4 聚酰亚胺金刚石砂轮配方

 

  按照表4给定的配方,制备/A1/T2  250X25X75  D  120/140 B  75的金刚石砂轮, 制造工艺、固化曲线同3.3.1。

 

  3.3.3 磨削试验

 

  将制备的聚酰亚胺金刚石砂轮,与不含冰晶石的金刚石砂轮在M7210A平面磨床上进行磨削对比试验。

 

  磨削条件

 

  砂轮转速:2100 F/min

 

  工作台往返速度:1~6 m/min

 

  工件:YG8 DC625

 

  对比磨削试验结果见表5。

 

表5 对比磨削试验结果

 

  3.3.4 结论

 

  由表5数据可得出如下结论:

 

  (1)本试验研制的聚酰亚胺金刚石砂轮,其耐用度和磨削效率明显提高;

 

  (2)引入冰晶石填料,可降低生产成本,有较好的实用价值。

 

4结束语

 

  采用冰晶石作为填料制备的聚酰亚胺金刚石砂轮,其耐用度和磨削效率明显提高,降低了工件的加工成本,提高生产效率,具有良好的实用价值。

(整理自《金刚石与磨料磨具工程》2003年8月)

 
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