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陶瓷结合剂原料配方设计原则

2017-06-21


(1)配方的基本概念

 

陶瓷结合剂磨具原料的主要成分有磨料、结合剂和辅料。在磨具制造时,各种原料用量、磨具坯体的质量、成形密度(或成形压力与坯体厚度)必须符合技术要求的规定,为设定性的磨具确定磨料结合剂和辅料之间的比例关系,称为磨具配方。

磨具配方的内容包括磨料、结合剂的种类、性能和用量、润湿剂、成孔剂、着色剂等原料的性能和用量。磨具坯体的成形密度(或成形压力、度)、磨具组织的确定。

配方是根据磨削技术要求、磨具制造工艺条件和已积累的生产经验及实验验证来确定的。配方一经确定就是制造磨具的重要技术文件,是制造磨具的工艺依据,它对磨具的使用有决定性的作用,各个磨具生产厂家,都根据自身的优势(材料、设备、能源等)制定出具有特色的磨具配方。

配方种类繁多,按磨削应用方法可分为通用磨具配方和专用磨具配方。按磨具坯体成型工艺的不同分为压制磨具配方、水浇筑磨具配方和热蜡浇筑磨具配方等。配方与所制造出的磨具成分不同。

方中的物料在磨具制造过程中可有三种情况发生:基本上不发生变化,如磨料本身有化学惰性,与其他物料不发生化学反应,且不受温度影响;发生化学变化,如结合剂在温度等因素作用下将发生化学反应,并有小分子逸出;在磨具制造过程中全部挥发,如成孔剂的精萘等。

磨具配方的表示方法是以磨料质量为100,其他组分以此为基础所占磨料的质量分数。将所有配方数、磨具组织号、成形密度、磨具硬度级别,均列于同一表内,某厂WA60配方表列于表2-5中。

配方设计是一个反复试验逐步完善的过程。配方设计应满足以下要求。

 

①应该满足磨削应用的需求。

②必须与磨具制造工艺相结合。

③必须符合相关标准和具有规律性。

④要求符合经济性原则。

⑤要符合安全与环保要求。

 

(2)配方的组要内容与规律

 

1磨料与结合剂用量关系(磨料结合剂比例关系——砂结比)

 

 确定砂轮磨粒种类、粒度、硬度、结合剂种类的基础上,确定配方结合剂的用量。调整结合剂用量是调整配方硬度的有效方法。一般增加结合剂用量的1%~4%,磨具硬度增加一级。当磨料种类相同。同样硬度,磨粒细粒度时结合剂用量多于粗粒度。在粒度和成形密度相同的条件下,要支撑相同强度等级的磨具,碳化硅磨料所用结合剂用量比刚玉磨料用量多。

 

2成形密度(或压强)与磨具硬度的关系

 

 陶瓷磨具在压机(压制)成形磨具配方中有定模法(定体积)和定压法两种配方形式。在定模成形配方中常用成形密度表示,成形密度是用成形湿磨具坯体的质量除以湿坯体的体积。在定模成形配方中,按设定磨具的组织号(磨粒率)来确定成形密度。再根据成形密度调整配方硬度及设计成形料。在定压成形配方中,成形压强及成形密度是重要的技术参数,成形压强为预定值,成形密度为实测值。成形密度(压强)增大,磨具的硬度和强度提高。

定压成型的成形压强提高,所压出的坯体比较之谜,即成形密度大。当成形压强不便,结合剂用量超过3%时,硬度仍不能提高一个小级,则必须提高成形压强,尤其对高硬度磨具,提高成形压强比增加结合剂用量更有效。提高(或降低)成形压强5.0MPa,磨具的硬度均会变化一个小级。

 

3磨具的组织与结合剂用量的关系

 

 

 当磨具硬度不变时,通过调整配方结合剂用量、成形密度或压强,可使磨具磨粒率(组织号)变化达8%~10%(即4~5个组织号)。

 

4配方的调整

 

 

 统一登记的硬度(或强度)配方的调整可通过采用较多的结合剂、较小的成形密度以及较少的结合剂、较大的成形密度来实现。指定配方应遵循:随着硬度或强度的提高,结合剂量和成形密度也一次递增的规律。

 

(3)配方设计方法和步骤

 

 

配方设计的一般顺序如下。

 

①选定具有代表性的磨料粒度,设定成形密度、结合剂、辅料用量。

②只做硬度块试样。

③测试硬度块的硬度。

④根据硬度块测试数据进行处理,调整配方。

⑤检测地硬度磨具及高硬度磨具配方的可靠性。

⑥进行生产验证,对生产全过程进行跟踪监控,及时进行改进。