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      金剛石砂輪加工硬脆材料時的磨損機理分析

      2019-12-01 08:53:02

      江西奧星砂輪有限公司


      金剛石砂輪加工硬脆材料時的磨損機理分析


      隨著科學技術的進步和現代工業的發展,硬脆材料(如激光和紅外光學晶體、陶瓷、石英玻璃、硅晶體和石材等)的應用日益廣泛。由于硬脆材料硬度高、脆性大,其物理機械性能尤其是韌性和強度與金屬材料相比有很大差異,因此這些材料很難甚至不能采用普通的加工方法進行加工。金剛石是自然界已知的硬度高的物質,其優異的性能使其在硬脆材料加工領域具有廣闊的前景。目前,采用金剛石工具對硬脆材料進行切割和磨削仍是有效的加工方法,如用金剛石切割工具切割石材、用金剛石砂輪磨削陶瓷等。


      加工硬脆材料的金剛石工具主要有各種金剛石鋸和金剛石砂輪等,盡管各種工具的應用范圍和加工特點不同,但其磨損機理都大致相同。因為金剛石工具的磨損對工件的加工質量和加工過程的影響很大,工具的磨損性能是反映工具性能、工藝參數是否合理的一個重要指標,所以對金剛石工具磨損機理的研究對指導金剛石工具的合理制造和工藝參數的合理選擇具有重要意義。長期以來,外許多學者致力于金剛石工具磨損機理的研究,并已取得了可喜的成果。


      砂輪磨損的三個階段


      金剛石工具的磨損由三個階段組成:初始的快速磨損階段(也稱過渡階段)、磨損率約為常數的穩定磨損階段以及隨后的加速磨損階段。加速磨損階段表明工具不能繼續工作,需要重新修整。


      金剛石工具磨損機理


      金剛石工具的磨損機理大致有以下幾種:摩擦磨損、磨粒破碎、結合劑破碎、磨蝕磨損、表面疲勞和沖擊等,摩擦磨損使磨粒磨鈍和磨平,結合劑破碎使磨粒脫落,磨蝕磨損由于減弱了結合劑強度而促進了磨粒脫落。不同的加工過程其磨損機理是有區別的,如:用金剛石砂輪微進給磨削結構陶瓷時,金剛石砂輪的磨損主要有三種形式:摩擦磨損、磨粒破碎和結合劑破碎;除此之外,另一種形式的磨損是結合劑磨蝕。yiyang zhou等用陶瓷結合劑砂輪磨削藍寶石,認為陶瓷結合劑砂輪的磨損主要是結合劑脆性斷裂,而金屬和樹脂結合劑砂輪的磨損主要為磨耗和磨蝕。據有專家通過用金剛石鋸片切割花崗巖,指出:工具的磨損機理主要有四個:摩擦磨損、磨蝕磨損、表面疲勞和沖擊。徐西鵬等研究鋸切花崗石時的金剛石節塊磨損,認為金剛石在經受與花崗石的直接摩擦磨損的同時,還受到花崗石切削碎屑的沖擊和腐蝕,其磨損類型可歸結為:磨粒磨損、沖擊磨損和流體中固體微粒引起的沖蝕。x p xu等定量分析了作用于磨粒上的載荷和切削區的溫度,認為磨粒破碎主要由沖擊力引起,但溫度變化也很重要,因為它會引起熱疲勞損壞和熱應力。


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