- 磨料、磨具與磨削技術(第二版)
- 李伯民 趙波 李清
- 8430字
- 2019-01-04 14:40:09
2.3 樹脂結合劑磨具
以合成樹脂或天然樹脂作結合劑制成的磨具稱為樹脂結合劑磨具,簡稱樹脂磨具。按磨料分為普通磨料樹脂磨具、金剛石樹脂磨具、立方氮化硼樹脂磨具。
樹脂磨具具有以下特點。
①結合強度高 樹脂結合劑比陶瓷結合劑具有較高的黏結強度,制成的磨具機械強度高,可在高速磨削條件下承受較大的磨削力。
②可制成各種形狀復雜的磨具 樹脂結合劑硬化溫度低,收縮率小,可制成各種復雜形狀和特殊要求的磨具。
③具有一定的彈性和韌性 樹脂屬高分子化合物,具有一定的彈性和韌性,可緩沖磨削壓力,磨削效果好且具有良好的拋光作用,可提高磨削表面質量。
④樹脂結合劑耐熱性低,不易產生磨削燒傷現象。
⑤樹脂結合劑化學穩定性較差 一般樹脂結合劑磨具耐堿性、耐水性較差,不能長期存放,遇堿性物質時,樹脂結合劑發生降解,影響磨具的強度和硬度。
樹脂磨具廣泛應用于荒磨、粗磨、半精磨、精磨、珩磨、超精密加工、拋光和切割等多種工藝,可加工鋼、鋁、銅、鐵、硬質合金、高速鋼、鈦鋼、不銹鋼、木材、橡膠、塑料、玻璃、陶瓷、石材等眾多工程材料。
制造可隨樹脂的種類、性質和對磨具的不同要求而采用不同的工藝方法和工藝裝備,但歸納起來,所有樹脂結合劑磨具的制造,都基本遵守以下工藝流程:
2.3.1 樹脂結合劑原材料
(1)磨料
樹脂結合劑所用的磨料品種有:棕剛玉(A)、白剛玉(WA)、單晶剛玉(SA)、微晶剛玉(MA)、鉻剛玉(PA)、鋯剛玉(ZA)、黑剛玉(BA)等剛玉系列磨料;黑碳化硅(C)、綠碳化硅(GC)、立方碳化硅(SC)、立方碳化硼(BC)系列磨料;超硬磨料的人造金剛石(RVD、MBD、SCD、SMD、DMD、M-SD)和立方碳化硼(CBN、M-CBN)。
制造樹脂磨具的磨料對磁性物質含量要求不高,但對磨料顆粒表面質量要求嚴格。因為磨料表面附著有石墨和灰塵,能降低和削弱樹脂和磨粒的黏結力,導致磨具的硬度和強度降低。為了提高磨料與結合劑的黏結能力,并改善磨料的強度、韌性、耐磨性等,應對磨料進行必要的附加處理。磨料的處理方法有煅燒、顆粒整形、表面涂附、表面腐蝕等。
①磨料的煅燒處理 剛玉磨料經800~1300℃、2~4h的煅燒,可明顯提高磨粒的顯微硬度、韌性和親水性。溫度超過1300℃后,磨料性能下降。煅燒處理對剛玉磨料有明顯效果,對SiC磨料效果不明顯。
②選用專門的工藝制造磨料 采用熔塊法生產剛玉磨料,熔塊法具有結晶顆粒大的特點,使得磨料顆粒強度增大,硬度提高。在磨粒加工方法上采用對滾方法加工,可增加片狀和劍狀顆粒,同時保證磨料表面粗糙。對滾加工后再經篩選,可提高磨料基本粒的含量及粒度的均勻性,并清理雜物、粉塵和粗粒。
③磨料表面涂附處理 是在磨粒表面涂上一層薄薄的物質,再經熱處理、松散過篩。其作用是提高磨粒表面的親水性和加大表面粗糙度。涂附處理方法有金屬鹽處理、樹脂處理、陶瓷液-硅烷處理及堿腐蝕處理。剛玉磨料根據對磨具的要求不同,而選用不同的涂附處理方法對磨料進行處理。
④超硬表面的鍍覆處理 超硬磨料表面鍍上一層不同材料的鍍膜層,就成為不同性能的新品種磨料。鍍覆的目的是賦予超硬磨料顆粒以特殊的理化性能,從而改善磨料的性能和使用效果,提高磨具耐用度。
常用的鍍膜材料有銅、鎳、鉬、銅合金,銅錫鈦合金,非金屬材料的陶瓷、碳化鈦、氮化鈦等難熔硬質材料。
目前,普遍采用鍍銅、鍍鎳的金剛石及CBN磨粒制造樹脂磨具,大約有90%的樹脂結合劑金剛石磨具采用鍍金屬薄膜的金剛石磨料。使用鍍覆CBN磨料,可以使磨粒脫落數從60%降至30%。鍍銅磨料用于干磨,鍍錫磨料用于濕磨。鍍覆超硬磨粒具有以下優點。
a.磨粒強度提高30%~60%。RVD金剛石及CBN是脆性材料,在鍍上一層銅或鎳薄膜后,改善脆性,可以承受較大的外力沖擊。同時,在鍍覆過程中,鍍液滲入磨料表面裂紋、氣孔和空穴,從而修補了缺陷,使RVD金剛石與CBN顆粒得到強化。
b.改善樹脂結合劑對超硬材料的浸潤性,從而提高了樹脂結合劑對磨粒的黏結性能,增加了磨具的耐用度。試驗表明,未經鍍覆的超硬磨具干磨硬質合金時,大約有70%的磨粒未充分利用而直接脫落,而鍍覆RVD金剛石及CBN磨具,可大大改善磨粒的脫落狀況。
c.金屬鍍膜對RVD金剛石及CBN起到了良好的熱屏障作用。在磨削過程中產生的磨削熱首先傳到金屬膜上,并通過金屬膜傳遞給結合劑,因此磨削熱積聚較少,使RVD金剛石及CBN周圍樹脂結合劑達到碳化溫度而分解的概率就少得多,保證了樹脂結合劑對磨粒的黏結強度,能充分發揮磨粒的磨削作用。
d.鍍膜金屬可使RVD金剛石及CBN的自銳性降低,因而在磨削過程中增加磨床動力消耗10%~20%。
e.要適當調整樹脂結合劑的配方,合理選擇磨料濃度。樹脂結合劑超硬磨具的磨料粒度較細,選用粗粒度磨粒將加劇砂輪損耗。一般粒度選擇100μm/120μm以下至微粉。樹脂磨具選用磨料濃度較低,一般RVD金剛石磨具的濃度為25%~100%,常用磨料濃度為75%~100%;CBN磨具的磨料濃度為75%~100%。粗磨用的粗粒度磨具宜采用高濃度,精磨用的細粒度磨具宜采用低濃度。
(2)樹脂結合劑
樹脂結合劑用來把松散的磨料黏結起來,固結成一定形狀,經過加熱固化使其具有一定的硬度、強度和磨削性能。樹脂結合劑由黏結劑(樹脂)和各種填料組成。填料的種類和用量對結合劑的物理力學性能影響很大。因此,必須合理選用填料的種類和用量。
樹脂結合劑應具備以下性能:良好的黏結性能,結合劑強度要高,硬度要合適;良好的耐熱性,有利于提高磨削加工效率和降低磨削工件表面粗糙度;良好的經濟性及環保性。
國內外制造樹脂磨具的樹脂主要是人造酚醛樹脂、環氧樹脂、聚砜樹脂、聚酰胺等。為適應磨具生產的特殊要求,以酚醛樹脂為主,加入一定量的其他樹脂,如酚醛-環氧樹脂、酚醛-聚酰胺等。
①酚醛樹脂 主要生產原料是苯酚、二甲酚、多元酚等酚類,甲醛、乙醇糠醛等醛類,催化劑,如鹽酸、硫酸、草酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、氧化鎂等。
酚醛樹脂的生產工藝流程如下:
酚與醛的縮聚反應可在加壓、常壓及減壓等條件下進行。通常是在酸性或堿性介質中進行常壓縮聚反應。
酚醛樹脂分為熱塑性酚醛樹脂和熱固性酚醛樹脂。熱塑性酚醛樹脂的密度為1.18~1.32g/cm3,軟化點為85~110℃。游離酚質量分數為3.5%~7%,常溫下為白色或淡黃色半透明固體粉末,在空氣中易吸收水分。樹脂粉不加硬化劑,能溶于乙醇、丁醇、丙酮等溶劑中。在硬化劑作用下,樹脂粉經加熱可變為熱固性樹脂。熱塑性酚醛樹脂的軟化點高,其磨具的抗拉強度較高。軟化點高低對磨具硬度影響不明顯,但對于磨具制造工藝的可行性影響較大。軟化點低(如85℃),樹脂粉易發黏,易結塊,易造成成形料結塊,給制造帶來不便。軟化點過高,則成形料可塑性差,且影響磨具的成形強度,特別是對薄片砂輪影響更大。
樹脂粉的粒度大多屬于F240及更細粒度,樹脂粉粒度過細易結塊,粒度過粗則成形料不易混勻,影響磨具硬度與強度。樹脂粉易在空氣中吸水而結塊變硬,給生產帶來不便,且影響磨具的強度和硬度。試驗表明,樹脂粉的濕度由0.176%增至4.23%的磨具試塊的硬度降低兩小級,強度降低20%。
熱塑性酚醛樹脂的硬(固)化劑是烏洛托品,與水作用生成CH2O,甲醛先與線型樹脂中苯環的鄰對位作用生成羥甲基物,之后進一步縮聚生成網狀結構。固化劑加入量不足,樹脂硬化不完全,影響磨具的強度和硬度,加入量過高,多余的固化劑并不與樹脂粉結合,在硬化過程中分解揮發,使磨具的氣孔增多,降低磨具硬度與強度。
熱固性酚醛樹脂液在常溫下是一種淡黃色至深褐色的黏性液體,密度為1.16~1.20g/cm3,黏度為60~200s(4號杯法),能溶于乙醇、丙酮及糠醛中,經加熱也可溶于水。其化學性能不穩定,常溫下存放,能緩慢進行縮聚反應,黏度增大,在110~120℃保持2h,則失去流動性,變為彈性或脆性物。加熱至230℃以上,則樹脂液開始炭化,溫度越高,炭化程度越深,當達到500℃時,則完全燒毀。樹脂液的黏度為100~500s(杯法)時常作結合劑,黏度在40~200s范圍內,常將樹脂液作樹脂粉的潤滑劑。合適的黏度可獲得結合劑適宜的可塑性。黏度太低時,成形料的流動性大,可塑性差,容易粘模,制成的磨具坯體機械強度低;黏度太高,則成形料太硬,不易混勻,不利于壓型時攤料,影響磨具組織均勻性和機械強度。實踐證明,樹脂液的杯法黏度為100~500s時,質量穩定,對磨具硬度影響很小。
熱固性酚醛樹脂在180℃溫度下,縮聚硬化后的質量稱為固體含量。固體含量在不同程度上決定磨具的硬度與強度,固體含量低,則制成的磨具硬度和強度下降,生產中必須控制樹脂液的固體含量。
以氨水為催化劑制成的樹脂液結合劑黏結強度大,耐火性能好;以氫氧化鈉作催化劑制成的樹脂液結合劑的黏結強度和耐火性較差。
酚醛樹脂結合劑固化后具有較高的耐熱性和良好的力學性能,但結構中的酚羥基與亞甲基易氧化,使耐熱性與耐氧化性受到影響。亞甲基的存在使固化后的結合劑顯現一定的脆性等弱點,需要改性加以克服。酚醛樹脂改性是加入添加劑,改變樹脂的一些性質。改性樹脂有酚醛-縮醛樹脂、酚醛-環氧樹脂、硼酚醛樹脂、有機硅改性酚醛樹脂等。
②環氧樹脂 是指含有環氧基團的高分子化合物或反應中能生成環氧基團的化合物與某些組成中具有活潑氫氧基團的物質相互作用而成的線型聚合物。環氧樹脂有縮水甘油基型環氧樹脂、環氧化烯烴、新型環氧樹脂三類。我國通用的環氧樹脂為E-型環氧樹脂,它是由環氧氯丙烷和雙醛A(二酚基丙烷)兩種單體,在堿性催化劑(NO2OH)作用下,逐步聚合而成的雙醛A型環氧樹脂。環氧樹脂中含環氧基的多少是一項重要指標。
環氧樹脂常壓下為淡黃色至琥珀色的透明液體或固體,能溶于丙酮、甲苯、二甲苯等有機溶液中。它是線型結構,自身不會固化,只有加入硬化劑使其線型結構交聯成網狀或體型結構,形成不溶物,才具有優良的使用性能,固化物的性能取決于硬化劑的種類與用量。硬化劑是環氧樹脂結合劑中重要的組成部分。
硬化劑根據所需要的溫度,可分為加熱硬化劑和室溫硬化劑;根據化學結構類型可分為胺類硬化劑、酸酐類硬化劑、樹脂類硬化劑、咪唑類硬化劑;按硬化劑的形態可分為液體硬化劑與固體硬化劑。樹脂磨具結合劑常用的硬化劑有:胺類,包括己二胺、間苯二胺、三乙醇胺;樹脂類,包括聚酰胺樹脂、酚醛樹脂;酸酐類,包括順丁烯酸酐、鄰苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐;咪唑類,包括α-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑。
環氧樹脂結合劑有如下特點。
a.具有強的黏結能力 可黏結金屬與非金屬。以環氧樹脂作結合劑的磨具比酚醛樹脂磨具強度高。
b.收縮率小 其收縮率很小(約2%),若加入填充劑,其制件收縮率僅有0.25%~1.25%,線脹系數小(60×10-6℃-1)。適于制造細粒度、高密度磨具。
c.優良的化學穩定性 可耐有機溶劑和各種化學試劑。
d.耐熱性差 環氧樹脂磨具在磨削接觸區的瞬時溫度可達800~1000℃,環氧樹脂在磨削熱作用下,易發生炭化,喪失對磨料的保持能力,使磨粒過早脫落,加大磨具損耗。在相同工藝條件下,環氧樹脂磨具比酚醛樹脂磨具的磨損量高3~5倍,加上價格昂貴,環氧樹脂磨具未被廣泛應用于磨具制造,常用于珩磨輪、細粒度拋光輪、磨轉子槽砂輪、高速磨片等特殊磨具制造。另外,與酚醛樹脂混用組成酚醛-環氧改性樹脂,可提高磨具質量。
③輔料 樹脂磨具的原料中常用的輔料有填充劑、潤濕劑、增塑劑、稀釋劑、偶聯劑、脫模劑、增強材料等,用于改善結合劑的強度、硬度、耐熱性、導電性、表面質量等性能。
填充劑(填料)用以改變結合劑的性能或降低成本。常用的填充劑有用于提高磨具強度的,如半水石膏、剛玉粉、SiC粉、長石粉、石英粉、黏土、尼龍絲、石棉纖維等;用于提高磨具導電性的,如鉬、銀、石墨粉等;用于促進硬化的,如CaO、MgO等;用于提高磨具耐熱的,如石墨粉、石棉粉、黏土粉、石英粉、FeO粉等;用于提高磨具拋光性能的,如二硫化鉬、石墨粉、精萘、食鹽、浮石、聚乙烯空心球等;用于提高磨削效率的,如冰晶石粉、黃鐵礦粉、氟硅酸鈉(鉀)、氧化物、硫化物等。
潤濕劑的作用是混制成成形料時,先把磨料潤濕,再進行混料,保持坯體濕強度。常用的潤濕劑有乙醇、水、機油、煤油等。
增塑劑是為了降低樹脂的玻璃化溫度,增加流動性,提高磨具的韌性,常用鄰苯二甲酸二丁酯、聚酰胺、液體膠等。
偶聯劑是為了促進結合劑與被粘磨料之間形成化學鍵,提高黏結強度。常用的偶聯劑有沃蘭、A-151、KH-550、KH-590、B201、B202。一般用量為0.1%~0.8%,磨具強度可提高10%~30%。
增強材料用于制造高速樹脂磨具,在結合劑中加入玻璃纖維、網絡布、尼龍絲等。
2.3.2 樹脂結合劑配方設計
(1)普通樹脂磨具結合劑的配方設計
普通樹脂磨具是指剛玉系、碳化硅系各種磨料的樹脂磨具。樹脂結合劑的配方設計就是為了確定設定性磨具磨料、結合劑、填料、輔料之間的比例關系。常用以磨料質量為100份,其他材料按占磨料的百分比表示法和已構成磨具各組分原料的總質量為100份,每種原料占總質量的百分數的表示法。普通樹脂磨具的基本要素是磨料種類與粒度、磨具硬度、結合劑量、磨具組織、成形密度或壓強。樹脂磨具配方基本規律是要控制好:磨料種類與結合劑量的關系;磨料粒度與結合劑的關系;成形密度與磨具硬度關系;結合劑量與磨具硬度的關系。
在粒度和成形密度相同的條件下,要制成相同強度等級的磨具,SiC磨料所用結合劑量比剛玉磨料用得多。在磨具強度(或硬度)、磨料種類和成形密度(或壓強)相同的情況下,其結合劑量隨著磨料粒度號的增加而增加,即磨料越細,所需結合劑越多。在其他條件相同的情況下,混合粒度所用結合劑量比單一粒度要少一些。在磨料種類、粒度和成形密度相同的情況下,增加結合劑量,能提高磨具的強度和硬度。在磨料種類、粒度和結合劑量相同的情況下,隨著成形密度的增大,磨具的硬度和強度也提高。調整成形密度是調整磨具硬度和強度的主要方法。尤其是高強度磨具,提高成形密度比調整結合劑量的效果更有效。
(2)超硬磨料磨具樹脂結合劑的配方設計
超硬磨料價格昂貴,所以超硬磨具在結構上與普通磨具有很大區別。為了節約超硬磨料,充分發揮金剛石、CBN磨具耐磨性強,使用周期長的優勢,因此將金剛石、CBN磨具的工作層制成一薄層鑲在磨具非工作層之上。一般金剛石與CBN磨具由基體、過渡層、工作層構成,如圖2-7所示。

圖2-7 金剛石及CBN砂輪的結構
A—工作層,由金剛石、CBN磨料及樹脂結合劑、填料組成,壓制成金剛石及CBN砂輪的工作部分,起磨削作用;B—過渡層,由結合劑和填料組成的壓制層,不含超硬磨料,保證工作層充分利用;C—基體,一般由鋁合金、電木或酚醛鋁粉制成,要求有一定幾何形狀和尺寸精度,基體起支撐過渡層與工作層的作用,在基體與過渡層交界面上,加工出溝槽或網紋,以便牢固連接
超硬磨具特有的特性是金剛石、CBN在工作層中的濃度。濃度是指金剛石、CBN工作層每立方厘米體積中所含金剛石或CBN質量的對應百分比。金剛石樹脂磨具使用的濃度一般為75%左右,CBN磨具一般為75%~100%,成形磨削時為100%~150%。
超硬磨料樹脂磨具制造工藝與生產普通樹脂磨具基本相同,但在配方和工藝操作上略有不同。配方的特點是填料多、磨料少,工藝特點是熱壓成形,熱壓溫度酚醛樹脂為180℃,聚酰亞胺為225℃左右,單位壓力為30~75MPa,甚至100MPa,固化時間為10~30h。由于超硬磨具結構的特殊性,使得成形模具和成形操作變得復雜,要求更加細致和嚴格。圖2-8所示是酚醛樹脂結合劑金剛石砂輪生產工藝流程;圖2-9所示是樹脂結合劑CBN砂輪生產工藝流程。

圖2-8 酚醛樹脂結合劑金剛石砂輪生產工藝流程

圖2-9 樹脂結合劑CBN砂輪生產工藝流程
超硬磨具樹脂結合劑配方是根據超硬磨具使用性與工藝要求來擬定的,考慮配方中各種原料的性能及配比能不能適合磨削加工質量要求。
樹脂結合劑配方設計原則如下。
超硬磨具工作層的總體積V∑
V∑=V磨料+V結+V孔=100
式中 V∑——磨料工作體積;
V磨料——金剛石或CBN所占體積;
V結——樹脂結合劑所占體積;
V孔——氣孔所占體積。
V結=V黏+V填料
成形密度=V磨料ρ磨料+V黏ρ黏+V填料ρ填料
式中 ρ——各組成密度。
配方中各數據取決于磨料、結合劑、氣孔三者的比例關系,要使三者比例關系搭配合理,必須抓住影響配方的濃度、硬度、磨料粒度幾個因素進行分析。
磨料濃度代表了磨料在磨具中所占的體積。濃度高,說明同等體積的磨具中磨料占的體積多,磨削時單位時間內有較多的磨料參與磨削工作。根據磨具三要素的關系,濃度過高,結合劑量減少,對金剛石或CBN把持不牢,易過早脫落,不能充分發揮每顆磨粒的作用,造成磨損快,增加成本;濃度過低,參與磨削的磨料數量少。結合劑量多,則摩擦阻力增加,造成磨削力增加。要根據磨削加工要求選用合適的濃度,根據濃度的大小,選擇結合劑量:濃度小時,結合劑量少;濃度大時,結合劑量增加,填料量減少,以增大對磨料的把持力。
磨料粒度決定被加工表面的粗糙度和磨削效率。粗糙度值小時,磨粒使用細粒度。要求磨削效率高,使用粗粒度磨粒。磨粒粒度越細,比表面積越大,所需結合劑量多,氣孔率相同的磨具細粒度磨具比粗粒度軟。在同一濃度的磨具中,隨結合劑用量增加,磨具硬度提高。但結合劑量過多,不但磨具硬度提高很少,且給混料與成形帶來較多困難。提高磨具硬度常用增加填料的方法而不用增加結合劑的方法。另外,也可采用增加成形壓力使磨具密度(壓強)增大。
超硬磨具配方表示方法仍用體積表示法與質量分數表示法,可分別計算出各組分原料的用量。
2.3.3 樹脂磨具配混料工藝
(1)結合劑的配混
結合劑由結合劑與填料組成。它的配制按下列順序進行。
①黏結劑配制 將干燥的塊狀樹脂放入球磨機球磨24h之后按樹脂:烏洛托品=9:1的比例加入烏洛托品混勻,再過120號篩網2~3遍,保存待用。
②填料配制 按配方分別準確稱取各種所需填料,裝入混料機,均勻混合1~2h,過180號篩網2遍,存入干燥器具內待用。
③結合劑配制 將已混均勻的黏結劑與填料按配方稱重放入球磨機罐內進行混合,混合至無白點或顏色一致,過80號篩網2~3遍,存放干燥處待用。
(2)成形料的配混
成形料的配制與陶瓷結合劑類似。按配方方式分別計算出各種原料的用量。配好料后進行混料。樹脂結合劑粗粒度粉狀樹脂成刮料混合工藝與細粒度粉狀樹脂成形料混合工藝的流程分別如圖2-10(a)、(b)所示。

圖2-10 樹脂成形料混合工藝流程
液體樹脂磨具成形料是一種可塑性黏性混合料。具有成形壓力低、便于制造異型磨具,硬化時結合劑流動性大,黏結能力較強。要選擇合適的樹脂液的黏度,黏度太高,成形料松散性差,易結成硬塊,黏度太低,成形料可塑性差,坯體強度低,易變形或倒塌。在一般室溫下,磨料粒度為F14~F46,樹脂液的黏度選用170~250s(涂-4杯法,25℃);F60~F120時,樹脂液的黏度為120~180s。混料時間與數量和混料機的攪拌效率、物料數量及操作方法有關。常用輪碾機混制粗粒度成形料;用雙軸葉片混粒機混制粗粒度成形料;用球磨機混制細粒度樹脂液成形料。圖2-11所示是球磨機混制細粒度液體樹脂成形料工藝流程。

圖2-11 球磨機混制細粒度液體樹脂成形料工藝流程
2.3.4 樹脂磨具成形工藝
成形是把松散的可塑性的成形料,制成密度均勻、有一定形狀和尺寸的、沒有外觀和內在缺陷的磨具坯體的過程。
(1)普通磨料樹脂磨具的成形
普通磨料樹脂磨具成形的工藝流程如下。
普通磨料樹脂磨具的成形的工藝方法有模壓成形、熱壓成形、搟壓成形、滾壓成形、澆注成形、振動成形等,通常采用模壓成形。
模壓成形壓制磨具坯體所需的總壓力N按下式計算:
式中 F——磨具受壓面積,m2;
p——磨具單位面積所需壓力,MPa。
成形壓力p1按下式計算:
式中 p1——壓力機的常壓,MPa;
S1——壓力機活塞的橫截面積,m2;
p——磨具單位面積所需壓力,MPa;
S——磨具受壓面積,m2。
壓型系數(壓縮比)K為
壓縮比K取決于成形料中的磨料粒度、磨具硬度等,其值為1.4~2.0;粗粒度磨具K值小些,細粒度磨具K值大些。
壓制成形的壓制方法有定單重法(定密度法)、定壓法。普通磨料樹脂磨具壓力較大,一般為150~400MPa。
(2)超硬磨料樹脂磨具的成形
樹脂超硬磨具成形多以熱壓法為主。其工藝原理是在壓制過程中,使樹脂熔融流動并在保壓時間內逐漸縮聚固化或半固化,保證磨具的密度、硬度和強度。熱壓成形工藝流程如下。
熱壓成形是利用油壓機上、下壓板上的加熱系統,并以熱電偶控溫,保持熱壓時溫度恒定。先將過渡層成形料投入模腔內,刮平、搗實,用壓料環預壓緊,之后放上壓環送入壓力機進行冷壓,之后取出預壓坯體,將預壓坯體涂上一層黏結劑再放模具內,投入工作層成形料攪勻、刮平、搗實、放上壓環墊鐵,再送入熱壓機內進行再次預壓和熱壓并保溫、卸模。
(3)超硬樹脂模具固化工藝
經模壓成形和熱壓成形的磨具坯體,還未達到完全固化,必須經過進一步熱處理,使樹脂與固化劑充分反應,形成交聯的網狀或體型結構,磨具才具有足夠的強度、硬度和良好的磨削性能。
固化機理是利用酚醛樹脂可塑性,具有可熔性及結構中存在未反應的活性點,在遇到固化劑烏洛托品時,進一步產生縮聚反應,形成不溶的網狀體型結構。
常用固化方法有一次固化法,磨具在壓機內保壓時,加熱固化30~40min后即成產品;還有二次固化法,對大而厚的磨具一次在壓機上只進行初步加熱固化后再放入電烘箱內進行二次加熱固化。二次加熱固化設備主要是電熱干燥箱。對酚醛樹脂的固化溫度一般以(180±5)℃為好。在加熱固化時要注意升溫速度的控制。在100℃以下可自由升溫,在升溫達140℃后,升溫應緩慢,逐步達到180℃左右。