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金刚石工具磨损机理的研究
编辑:莱州知金测试仪器有限公司   发布时间:2020-07-06

  随着科学技术的前进和现代工业的开展,硬脆材料(如激光和红外光学晶体、陶瓷、石英玻璃、硅晶体和石材等)的使用日益广泛。由于硬脆材料硬度高、脆性大,其物理机械功能尤其是韧性和强度与金属材料相比有很大差异,因此这些材料很难乃至不能选用普通的加工办法进行加工。金刚石是自然界已知的硬度较高的物质,其优异的功能使其在硬脆材料加工领域具有广阔的远景。目前,选用金刚石东西对硬脆材料进行切开和磨削仍是有效的加工办法,如用金刚石切开东西切开石材、用金刚石砂轮磨削陶瓷等。

  加工硬脆材料的金刚石东西主要有各种金刚石锯和金刚石砂轮等,尽管各种东西的使用规模和加工特点不同,但其磨损机理都大致相同。由于金刚石东西的磨损对工件的加工质量和加工进程的影响很大,东西的磨损功能是反映东西功能、工艺参数是否合理的一个重要指标,所以对金刚石东西磨损机理的研讨对指导金刚石东西的合理制作和工艺参数的合理选择具有重要意义。长期以来,国内外许多学者致力于金刚石东西磨损机理的研讨,并已取得了可喜的成果。

  2.金刚石东西磨损机理的研讨

  用金刚石东西加工硬脆材料时,由于剧烈冲突、高温等的效果,东西不可避免地会产生磨损,而磨损是一个非常复杂的进程。

  (1)磨损的三个阶段

  金刚石东西的磨损由三个阶段组成:初始的快速磨损阶段(也称过渡阶段)、磨损率约为常数的安稳磨损阶段以及随后的加快磨损阶段。加快磨损阶段标明东西不能继续工作,需求重新修整。

  (2)磨粒磨损方式

  磨粒磨损方式可分为:全体磨粒、微破碎磨粒、微观破碎磨粒、磨粒掉落及磨粒磨平。这几种磨损方式所占的份额决定于不同的磨损阶段、所用东西和被加工材料等。TWLiao等定量研讨了微进给磨削结构陶瓷时金刚石砂轮的磨损并指出:在过渡阶段和安稳磨损阶段,砂轮的磨损不同。过渡阶段的磨损不只决定于砂轮的规格、材料特性和磨削条件,更重要的决定于砂轮的制备办法。在过渡阶段,因砂轮刚修整过,磨粒伸出较大,许多磨粒不参与切削,所以全体磨粒的份额比安稳阶段高;一起,修整使许多磨粒伸出过大,操纵力不行,磨粒掉落的份额比安稳阶段高;此外,修整会削弱一些磨粒,使微破碎磨粒的份额比安稳阶段高。安稳阶段的磨粒磨损主要是冲突磨损,较低的微破碎磨粒份额和相对高的冲突磨损份额说明砂轮没出现自锋利现象,这对加工是晦气的。哈工大的仇中军等经过用金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷,指出砂轮的磨损主要是磨粒磨损和磨粒掉落。

  SYLUO对金刚石锯片切开花岗岩进行了研讨,指出锯片的失效主要是由于磨粒微观破碎和(或)磨粒掉落,当破碎和掉落的磨粒数超越1/3时,东西失效。华侨大学的于怡青等经过对切开石材、混凝土等材料的进程中金刚石东西外表金刚石及结合剂状态的大量随踪调查和SEM剖析标明:全体磨粒坚持越久,加工越容易进行,东西耐磨度也越高;微观破碎状态会导致金刚石出刃高度明显下降,乃至失去切削才能;东西切削相当长一段时间后,磨粒自然磨钝,出刃高度下降,随着磨粒周围结合剂的进一步磨损,对金刚石的操纵力削弱,导致金刚石掉落。

  徐西鹏等研讨锯切花岗石时的金刚石节块磨损,以为金刚石实践磨损进程需阅历不同的途径:从完整晶型开端,阅历微破碎再到微观破碎,zui后发生掉落;也可以开端就发生掉落。这取决于金刚石的质量、所接受载荷和结合剂等要素。而用于金刚石固位载体的金属结合剂的磨损进程则具有较复杂的冲突学特性。花岗石的切屑和金刚石碎屑在切削液的带动下冲蚀结合剂外表,在其外表构成冲蚀痕迹,结合剂在相似流体研削的条件下被磨蚀。金刚石前端的月牙洼凹坑显现在锯切进程中流体构成气穴而引起冲蚀。此外,结合剂还受到花岗石中硬质点的刮削和犁削,其描摹相似于金属磨削加工中的纹路。

  (3)金刚石东西磨损机理

  金刚石东西的磨损机理大致有以下几种:冲突磨损、磨粒破碎、结合剂破碎、磨蚀磨损、外表疲劳和冲击等,冲突磨损使磨粒磨钝和磨平,结合剂破碎使磨粒掉落,磨蚀磨损由于削弱了断合剂强度而促进了磨粒掉落。不同的加工进程其磨损机理是有区别的,如:用金刚石砂轮微进给磨削结构陶瓷时,金刚石砂轮的磨损主要有三种方式:冲突磨损、磨粒破碎和结合剂破碎;除此之外,另一种方式的磨损是结合剂磨蚀。YiyangZhou等用陶瓷结合剂砂轮磨削蓝宝石,以为陶瓷结合剂砂轮的磨损主要是结合剂脆性断裂,而金属和树脂结合剂砂轮的磨损主要为磨耗和磨蚀。据有专家经过用金刚石锯片切开花岗岩,指出:东西的磨损机理主要有四个:冲突磨损、磨蚀磨损、外表疲劳和冲击。徐西鹏等研讨锯切花岗石时的金刚石节块磨损,以为金刚石在经受与花岗石的直接冲突磨损的一起,还受到花岗石切削碎屑的冲击和腐蚀,其磨损类型可归结为:磨粒磨损、冲击磨损和流体中固体微粒引起的冲蚀。XPXU等定量剖析了效果于磨粒上的载荷和切削区的温度,以为磨粒破碎主要由冲击力引起,但温度变化也很重要,由于它会引起热疲劳损坏和热应力。