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陶瓷結合劑原料配方設計原則

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(1)配方的基本概念


陶瓷結合劑磨具原料的主要成分有磨料、結合劑和輔料。在磨具制造時,各種原料用量、磨具坯體的質量、成形密度(或成形壓力與坯體厚度)必須符合技術要求的規定,為設定性的磨具確定磨料結合劑和輔料之間的比例關系,稱為磨具配方。

磨具配方的內容包括磨料、結合劑的種類、性能和用量、潤濕劑、成孔劑、著色劑等原料的性能和用量。磨具坯體的成形密度(或成形壓力、度)、磨具組織的確定。

配方是根據磨削技術要求、磨具制造工藝條件和已積累的生產經驗及實驗驗證來確定的。配方一經確定就是制造磨具的重要技術文件,是制造磨具的工藝依據,它對磨具的使用有決定性的作用,各個磨具生產廠家,都根據自身的優勢(材料、設備、能源等)制定出具有特色的磨具配方。

配方種類繁多,按磨削應用方法可分為通用磨具配方專用磨具配方。按磨具坯體成型工藝的不同分為壓制磨具配方、水澆筑磨具配方熱蠟澆筑磨具配方等。配方與所制造出的磨具成分不同。

方中的物料在磨具制造過程中可有三種情況發生:基本上不發生變化,如磨料本身有化學惰性,與其他物料不發生化學反應,且不受溫度影響;發生化學變化,如結合劑在溫度等因素作用下將發生化學反應,并有小分子逸出;在磨具制造過程中全部揮發,如成孔劑的精萘等。

磨具配方的表示方法是以磨料質量為100,其他組分以此為基礎所占磨料的質量分數。將所有配方數、磨具組織號、成形密度、磨具硬度級別,均列于同一表內。

配方設計是一個反復試驗逐步完善的過程。配方設計應滿足以下要求。

①應該滿足磨削應用的需求。

②必須與磨具制造工藝相結合。

③必須符合相關標準和具有規律性。

④要求符合經濟性原則。

⑤要符合安全與環保要求。

(2)配方的組要內容和規律

1磨料與結合劑用量關系(磨料結合劑比例關系——砂結比)


 確定砂輪磨粒種類、粒度、硬度、結合劑種類的基礎上,確定配方結合劑的用量。調整結合劑用量是調整配方硬度的有效方法。一般增加結合劑用量的1%~4%,磨具硬度增加一級。當磨料種類相同。同樣硬度,磨粒細粒度時結合劑用量多于粗粒度。在粒度和成形密度相同的條件下,要支撐相同強度等級的磨具,碳化硅磨料所用結合劑用量比剛玉磨料用量多。


2成形密度(或壓強)與磨具硬度的關系


 陶瓷磨具在壓機(壓制)成形磨具配方中有定模法(定體積)和定壓法兩種配方形式。在定模成形配方中常用成形密度表示,成形密度是用成形濕磨具坯體的質量除以濕坯體的體積。在定模成形配方中,按設定磨具的組織號(磨粒率)來確定成形密度。再根據成形密度調整配方硬度及設計成形料。在定壓成形配方中,成形壓強及成形密度是重要的技術參數,成形壓強為預定值,成形密度為實測值。成形密度(壓強)增大,磨具的硬度和強度提高。

定壓成型的成形壓強提高,所壓出的坯體比較之謎,即成形密度大。當成形壓強不便,結合劑用量超過3%時,硬度仍不能提高一個小級,則必須提高成形壓強,尤其對高硬度磨具,提高成形壓強比增加結合劑用量更有效。提高(或降低)成形壓強5.0MPa,磨具的硬度均會變化一個小級。


3磨具的組織與結合劑用量的關系

 當磨具硬度不變時,通過調整配方結合劑用量、成形密度或壓強,可使磨具磨粒率(組織號)變化達8%~10%(即4~5個組織號)。


4配方的調整

 統一登記的硬度(或強度)配方的調整可通過采用較多的結合劑、較小的成形密度以及較少的結合劑、較大的成形密度來實現。指定配方應遵循:隨著硬度或強度的提高,結合劑量和成形密度也一次遞增的規律。


(3)配方設計方法和步驟


配方設計的一般順序如下。


①選定具有代表性的磨料粒度,設定成形密度、結合劑、輔料用量。

②只做硬度塊試樣。

③測試硬度塊的硬度。

④根據硬度塊測試數據進行處理,調整配方。

⑤檢測地硬度磨具及高硬度磨具配方的可靠性。

⑥進行生產驗證,對生產全過程進行跟蹤監控,及時進行改進。



2018年10月17日 18:07
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