不同成型方法对陶瓷CBN内圆磨砂轮性能的影响--07.31.doc

陶瓷CBN内圆磨砂轮不同成型方法的比较 薛 勇 尹育航 陶洪亮 向刚强 广东奔朗新材料股份有限公司 薛勇（11982.11- ），男，广东奔朗新材料股份有限公司工程师，主要从事陶瓷和树脂结合剂超硬砂轮的研发工作。 摘要:本文研究了三种不同的成型方法（冷压、温压及冷等静压）对砂轮的均匀性及使用性能的影响，通过测量对比砂轮成型后的尺寸，烧结后砂轮的硬度、强度、密度以及砂轮的使用情况，结果表明：温压和冷等静压成型均能提高砂轮的均匀性，其中冷等静压成型的砂轮均匀性较好；砂轮均匀性的提高能够提高砂轮的修整间隔，从而提高了砂轮的使用寿命。 关键词：均匀性、 温压、冷等静压、修整间隔 1 前言 陶瓷CBN内圆磨具有耐高温、形状保持性好、加工的工件精确性和表面光洁度好、磨削效率高等一系列优异性能，被广泛用于各种机械加工中，用于对各种零部件的内孔的加工。如：空调压缩机行业、轴承行业、汽车行业等。 陶瓷CBN内圆磨砂轮常用的生产工艺为：“配料――成型――烧结――粘胶――机械加工”,在这些过程中,成型方法对砂轮的性能有着重要的影响，成型要求砂轮各部分的尽量均匀，不同成型方法对砂轮的均匀性有着不同的影响。本文对比了三种不同成型方法对砂轮均匀性的影响以及采用三种方法制作砂轮的使用情况的比较。 2 实验 2．1 试样的制备 实验以R2O(RO)---Al2O3---B2O3---SiO2为体系的陶瓷结合剂为基础，按一定比例加入CBN磨料，以稀释的树脂液做临时粘接剂进行配料。实验所用的内圆磨CBN的规格为Φ22.5（Φ10.5）x27【外径(内径)x高】，所模具规格为Φ23.5（Φ10.5）x28，磨料采用CBN 850，粒度230/270，用以下三种不同工艺成型，各做2件试样，其中一件用于测试各项性能，另一件测试使用情况。 1、冷压工艺：装模后直接在冷压机器上采用双面加压的方法进行冷压，压制采用定模成型方法。 2、温压工艺：装模后加模具放到热压机上定模压制，压制温度为120度，热压时间为15分钟。 3、冷等静压工艺：先在压机上冷压，再将冷压胚体放到等静压机中进行冷等静压处理，以改善砂轮胚体的均匀性。图1为冷等静压成型工艺示意图： 将成型好的砂轮胚体作好标志，放到箱式电阻炉内进行烧结，烧结工艺为最高温830℃保温1h，烧后试样随炉冷却。 2．2 性能测试 对三种不同成型工艺的制得得砂轮进行相关得性能测试，包括冷压成型后得外观和尺寸得比较、试样的硬度、密度及强度以及砂轮的使用情况的比较。实验中用到的仪器设备有：游标卡尺，精度为0.02mm；电子天平，精度为0.01g；洛氏硬度计，压头为直径为Φ3.175mm的钢球，施加的载荷为60kg；SUNS电子式万能试验机。 3 实验数据及讨论 3.1 成型后外观和尺寸的比较 对三种方式成型后的试样进行尺寸的测量，各尺寸见表1： 从三种成型工艺后的外观及尺寸比较，可以看出，冷压和等静压后砂轮的胚体会有不同程度的反弹，温压的尺寸较稳定，基本没有反弹现象，和冷压、等静压比较，温压更易于控制砂轮的尺寸。在等静压成型工艺中，等静压后砂轮两端的外径要比中间大，，说明冷压过程中砂轮的两端和中间的致密度存在一定的差异，等静压工艺减小了这种中间和两端的差异。 表1 三种工艺成型后砂轮尺寸 成型工艺 尺寸/mm 外径 高 上部 中部 底部 冷压 23.06 23.12 23.10 28.48 温压 23.08 23.06 23.06 28.08 冷等静压 23.14 22.86 23.12 28.52 3.2 烧结后砂轮硬度的测量 将烧结后的砂轮内外圆磨削后，用洛氏硬度计测量砂轮的硬度HRH（压头球的直径为Φ3.175mm，施加的载荷为60kg），在两端的L/5处，和中间L/2处的圆周上各测三个点，每个砂轮测9个点。所测得的硬度结果见表2： 从上表数据可以看出，冷压成型方法的砂轮中间的硬度比两边的要低，主要是因为在冷压过程中，粉末之间的压力传递的递减引起的；而采用热压由于树脂液加热后具有一定的流动性，粉末之间的摩擦力减小粉末与模具的摩擦力也减小，使得压力在传递过程中损耗减小，均匀性得到一定程度的改善，而用等静压成型的砂轮，由于等静压成型方法各向所受的压力相同，所以其两边的硬度与中间的硬度比较均匀。 3.3 砂轮不同部位密度的测量 将砂轮的内外圆磨削后，用切割片将砂轮切割成三部分，并磨成规则圆环，通过测量切割后测量各部分的体积以及重量，分别计算出各部分的密度。所测结果如表3所示。 从测得的密度同样可以看出，冷压工艺成型的砂轮其中间的密度要比两端低，其密度的的差异为0.043~0.048 g/cm3；温压成型的密度差异为0.1