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官方微信摘要 何远程 肖乐银 刘志环 王进保摘 要:酚醛树脂是砂带生产的常用胶粘剂,但由于金刚石与普通磨料在性能上有很大的差别,金刚石与涂附层的粘结技术及其粘结剂本身的耐磨性、柔软性等很难解...
何远程 肖乐银 刘志环 王进保
摘 要: 酚醛树脂是砂带生产的常用胶粘剂, 但由于金刚石与普通磨料在性能上有很大的差别, 金刚石与涂附层的粘结技术及其粘结剂本身的耐磨性、柔软性等很难解决, 从而成为金刚石砂带发展的一个“瓶颈”。因此, 必须在普通磨料砂带研究的基础上进行改性, 才能得到性能优越的金刚石砂带。试验分别将4条不同添加剂和采用不同植砂工艺制成的砂轮进行测试, 研究了偶联剂, 植砂方式及金刚石等因素对砂轮质量的影响。
关键词: 金刚石砂带; 酚醛树脂; 胶粘剂; 改性
1前言
在机械、宝石、玻璃和陶瓷等行业中对硬、脆性难加工材料磨削时, 常使用普通磨料棕刚玉、白刚玉、碳化硅等涂附磨具, 由于普通磨料硬度低, 磨料消耗量大, 因而对环境污染较大, 且加工效率并不理想。而新型金刚石砂带, 由于其硬度高、耐磨性好, 用其来加工硬、脆性等难加工工件时, 其消耗量极小, 而且可以较长时间保持其锋利度和磨具外形, 这样不仅可以保证工件的加工精度, 而且提高了加工时效, 同时也有效解决了对环境的污染问题, 是一类新型的高效高精环保产品。
但由于金刚石与普通磨料在性能上有很大的差别, 金刚石与涂附层的粘结技术及其粘结剂本身的耐磨性、柔软性等很难解决, 从而成为金刚石砂带发展的一个“瓶颈”, 因此, 必须在普通磨料砂带研究的基础上进行改性, 才能得到性能优越的金刚石砂带。
2实验过程
2.1实验设备及磨削条件
所用磨削设备为改进型CM 6125 车床, 其主轴转速范围: 63～3150r/min,使用N OVA W H EEL进行磨削时, 转速为 1600 r/min. 电子天平型号: T P-120, 最小刻度为0. 01 g。磨削过程中使用水作为冷却液, 其滴定速度为10 mL/min.
2.2实验样品及磨削材料
本次试验分别将四条加有不同添加剂和采用不同植砂工艺的金刚石砂带做成四个6 英寸的N OVA W H EEL , 并对其进行磨削, 其实物及结构示意如图1和图2 所示。试验所用磨料为金刚石, 型号: HHM - R ; 粒度: 280 目。
磨削对象为普通玻璃和玛瑙, 分别磨削一个小时左右, 其中普通玻璃的主要成分为Na2O·CaO·6 SiO2，莫氏硬度6. 5, 把它做成40 mm×15 mm×8 mm的小玻璃条, 以便用夹具进行夹持磨削。玛瑙是隐晶质的二氧化硅(SiO2),其莫氏硬度7～8。
3实验结果分析与讨论
3.1实验结果
磨削玻璃和玛瑙前后, 砂带及磨削材料的损耗量如表1、表2 所示:
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3.2分散液对金刚石砂带性能的影响
在本次试验的Ⅱ号砂带中加入一种纳米级的Al2O3水性分散液, 添加水平为0. 5%～ 5% , 由于纳米Al2O3的高流动性和小尺寸效应, 及表面表现出极强的活性, 庞大的比表面欠氧使它很容易和树脂中的氧发生键和反应, 提高了分子间的键力, 从而使添加纳米A l2O 3 的酚醛树脂复合材料的强度、韧性、延展性及耐磨性均有一定程度的提高, 其耐磨性对比如图3 所示。但通过显微镜观察, 发现Ⅰ和Ⅱ号砂带表面金刚石都有一定程度的脱落, 说明粘结剂对磨料的把持力还是不够。
3.3镀N i 刺金刚石对砂带性能的影响
金刚石表面镀覆的目的是赋予金刚石以特殊的理化性能, 它不仅可以提高金刚石本身的强度, 同时改善了树脂对磨料表面的润湿性, 提高了对金刚石的粘结性能, 防止金刚石在磨削过程中没有获得充分利用而直接脱落, 从而提高了砂带的耐用度,通过磨削玻璃和玛瑙前后, 可以发现磨削比提高了300%以上, 如图4 所示, 同时, 在显微镜下观察, 发现镀Ni刺的金刚石砂带Ⅲ表面很少有金刚石脱落现象。
3.4加偶联剂对砂带磨削性能的改善
在本次试验的 号砂带中加入了2% 的TL-2偶联剂, 此偶联剂是含铝和锆元素的有机络合物的低聚物, 具有良好的羟基稳定性和水解稳定性。其中偶联剂能有效地提高磨料与树脂的粘结强度, 它的分子两端通常含有性质不同的基团, 一端的基团与金刚石表面发生化学作用或者物理作用, 另一端的基团则能和粘合剂发生化学作用和物理作用, 从而使磨料和粘合剂能很好地偶联起来, 获得了很好的粘结, 改善了多方面的性能, 使耐磨性能有了很大程度的提高, 如图5 所示。
3.5植砂方式对金刚石砂带性能的影响
本次试验中, Ⅰ和Ⅱ号砂带采用静电植砂方式, 而Ⅲ和Ⅳ号砂带采用混合植砂方式, 其中砂胶比都为1 ∶3。静电植砂是利用高压静电吸附原理, 使金刚石极化上吸, 并按其自身长轴方向嵌入基材表面的胶层中, 从而形成排列整齐、分布均匀的磨料层; 而采用胶砂混合植砂方式, 磨料方向不定, 多为“倒伏”状态, 与静电方式相比, 磨料切刃的锋利性差, 磨削效率低, 磨削玻璃和玛瑙前后磨削效率如图6 所示。
4结论
⑴通过对酚醛树脂的改性和使用镀N i 刺的金刚石, 发现金刚石砂带的磨削性能有很大程度的提高, 尤其向酚醛树脂中添加TL-2偶联剂和使用镀N i 刺的金刚石, 其耐磨性提高了300% 以上。
⑵静电植砂的砂带, 金刚石尖刃向外, 切削锋利, 在磨削玻璃和玛瑙的过程中, 磨削效率比一般混合植砂有一定程度的提高。
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