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技术应用

PDC加工用陶瓷金刚石砂轮

河南磨澳超硬材料有限公司 2016/4/6 10:19:18 19

PDC加工用陶瓷金刚石砂轮
  
聚晶金刚石复合片(PDC)是指0.1至数毫米厚的金刚石微粉层与硬质合金基体在高压高温( 5~7GPa 、1400 ~1700℃)条件下复合而成的超硬复合材料。它具有高硬度、高耐磨性、高弹性模量、各项同性和相对高的热导率等显着优点,近年来已成为高档机械加工刀具、地质及石油钻头、陶瓷磨具、石材加工工具、混凝土工具和阀座、阀芯等高耐磨设备的首选材料,也成为高科技新材料领域中最有生命力的支柱产品之一。目前国内外复合片生产厂家主要采用金刚石砂轮对复合片进行外圆磨削,达到所需的尺寸公差要求。树脂金刚石砂轮由于其加工效率和加工精度远小于陶瓷结合剂金刚石砂轮,故而在过去的几年中,复合片的外圆磨削加工基本上都开始采用陶瓷结合剂金刚石砂轮。目前,国内生产陶瓷结合剂金刚石砂轮的厂家较多,真正具备研发实力的公司却很少,产品的质量也是良莠不齐。
   
陶瓷结合剂对砂轮的影响

砂轮中结合剂的含量主要对砂轮有三方面的影响:

(1)对砂轮硬度的影响。超硬材料砂轮的硬度是指超硬磨料从砂轮中脱落的难易程度,磨粒越难脱落表示砂轮硬度越高。一般而言,结合剂量越多,对磨料把持越强,磨粒脱落越困难,砂轮硬度越高。磨削时砂轮出刃不好,容易出现磨不动的现象,砂轮的寿命会有所增加,但是复合片表面很容易出现崩口,需要过一段时间将砂轮适当开刃处理,避免磨削中造成废品。

(2)对结合剂含量与金刚石磨料的结合强度的影响。复合片的硬度本身很高,在外圆磨削过程中,砂轮表面的金刚石受到很大磨削力和冲击力。如果陶瓷结合剂量太少,则陶瓷结合剂对金刚石的保持不够,导致部分金刚石没有完全发挥磨削作用就开始脱落,造成砂轮寿命变短。而当结合剂过多,砂轮硬度过大,锋利度不够,容易使复合片产生崩口,而造成废品率升高。

(3)对砂轮组织结构的影响。由于所用的结合剂粒度细于金刚石粒度,且在烧制过程中,结合剂会致密化。砂轮中结合剂含量增加,砂轮组织越致密,砂轮容易发生堵塞,磨不动,经常需要用普通砂轮对超硬材料砂轮进行开刃处理,去除多余结合剂,使新的金刚石出刃参与下一次的磨削,从而降低了砂轮的工作效率。

烧结温度对砂轮性能的影响

陶瓷结合剂烧制温度的控制直接影响砂轮的使用性能,这主要与超硬磨料及陶瓷结合剂本身的性质有关。在空气中CBN 可耐1400℃~1600℃的高温,能承受高韧性难加工材料的磨削热;而金刚石的热稳定性差,在800℃即开始氧化磨损,即便在惰性气体中,1100℃时也开始石墨化。

金刚石浓度对砂轮性能的影响

根据一些数据分析不难发现浓度越高,其寿命越长,且高浓度砂轮的寿命比低浓度砂轮寿命的性价比高。随着金刚石浓度的增加,砂轮使用寿命的幅度增加更大。我们认为对于复合片外圆磨削加工,高浓度陶瓷金刚石砂轮中参与磨削的金刚石磨粒增加,在结合剂强度满足要求的条件下能起到合力的作用。

结论

砂轮浓度越高,使用效果越好,随着砂轮浓度的增加,砂轮的性价比逐渐提高;当浓度达到210%时,砂轮的寿命达到最高; 陶瓷砂轮比树脂砂轮的寿命提高2~3倍,且单件复合片的磨削效率提高约30%,所研制的低温陶瓷金刚石砂轮综合性能达到国内领先水平,并具有较高的性价比。

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