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磨料必须具备的六种性质

发布时间:15-01-14 09:09  来源:www.rsgy.org

 磨料是一种具有高硬度和一定机械强度的颗粒材料,供制造磨具或直接用于研磨和抛光。它广泛地应用于金属机件、合金刀具、陶瓷、玻璃、橡胶、塑料等材料的磨削加工。

  哪些材料可以用做磨料呢?随着被加工工件的性质及加工要求的不同,对磨料的要求也有所不同。但是一般来说,磨料必须具备以下六种性质。

  一、比工件硬度高

  磨料硬度高于被磨工件,是实现磨削加工的首要条件,否则在加工时,便不能从零件表面上磨下碎屑。当其他条件相同时,磨料越硬,耐磨性就越好,切削性能也越好。目前广泛应用的磨料如刚玉、碳化硅、碳化硼、立方氮化硼、金刚石都是莫氏硬度为9以上的硬质材料。其中以金刚石最硬,在许多场合下,它的耐磨性和磨削效率也比其他普通磨料高得多。

  二、能加工获得不同大小颗粒的磨粒,而且具有颗粒大小、形状均匀整齐的特性

  磨削加工与切削加工不同,它是利用磨具表面许多颗粒构成的无数细小切削刃来剥削掉加工工件的表面颗粒的。所以为了得到必要的加工精度和效率,磨料必须加工成一定粒度、形状均匀整齐的颗粒。

  有些物质,如硬质合金,虽然硬度很高,但是由于韧性太高,难以加工成颗粒状,所以不太适用于制造磨料。

磨料相关材料

  三、有适当的抗破碎性,当磨粒切削刃磨钝后有适度的自锐性

  对磨削过程而言,磨粒的韧性,即抵抗碎裂的能力也是重要的指标。如果韧性太低,磨削变钝后也不碎裂,就会降低磨削效率。所以磨粒应当具有相当尖锐的切削刃和某种程度的脆性(易碎性)。以便在工作的过程中能自行磨锐,即能在一定压力作用下裂开,露出新的锋利的刀刃来进行磨削。磨料的这种性质一般称为自锐性。

  四、耐高温,在磨削高温下,仍保持其固有的硬度和强度

  磨具工作时,常常发生大量的热,局部可以达到很高的温度,重负荷磨削和高速磨削时温升更大,可达1500℃。

  因此,金刚石固然硬度最高,但超过800℃就会碳化,变成石墨,硬度、强度急剧下降,这就在一定程度上限制了它的应用。

  碳化硼的硬度比刚玉、碳化硅都高,但升高温度时容易氧化:B4C+4O2→2B2O3+CO2,所以不适于制作固结磨具。

  五、与被加工材料不易产生化学反应

  近期的研究是人们注意到,不能再把磨削看成单纯的机械过程,化学反应也在其中起重要作用。

  例如,碳化硅的最大缺点是不适用于研磨钢材,这是因为发生了如下反应:

  SiC(固)+4Fe(液)→FeSi(固)+Fe3C(固)

  但是SiC却能够很好地研磨铸铁,这是因为铸铁中有较高的碳含量和硅含量,它们以Fe3C和FeSi的形式存在,因而显著降低了上述碳化硅和金属之间的反应率。

  碳化硅适用于研磨许多非金属(如玻璃、陶瓷)和某些非铁金属(锌、铜及其合金等),也是由于磨料和工件的化学相容性。

  在许多方面,刚玉磨料适用性恰好与碳化硅相反。

  刚玉适用于磨钢,这是因为2Fe+Al2O3→Fe2O3+2Al的反应在热力学观点看是不可能的。但铸铁和白铁中较高的硅含量对刚玉而言确实不稳定的因素:

  2Si+2O2+3Al2O3→3Al2O3·2SiO2+376千卡

  刚玉对玻璃、陶瓷灯硅酸盐材料十分低的耐磨性也是由于生成了莫来石(3Al2O3·2SiO2):

  3Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2

  六、用以制作精密磨削砂轮时,还要求磨料有较低的热膨胀系数,使砂轮具有稳定的尺寸,以利保证工件的加工精度。

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