作為材料加工成型中的關(guān)鍵角色,磨料需要滿足一定的性能要求才能用于相應的加工領(lǐng)域。而不同的領(lǐng)域?qū)τ谀チ细鞣矫娴囊笠彩遣煌?,一般情況下大致可以分為以下幾類。
硬度
硬度是磨料最基本的性能指標,磨料硬度只有高于工件硬度時才能發(fā)揮出正常的磨削作用。磨料的硬度越高,對工件的刻劃和切入能力也就越強,不同的加工物料對磨料的種類和硬度也有著不同的要求。
韌性
磨料的韌性是指磨粒受力時抵抗破碎的能力。如果磨料韌性過低,磨削過程中會導致磨粒過快破碎或脫落,不能充分發(fā)揮切削作用。如果磨料韌性太高,磨粒難以破碎,磨粒在磨削過程中就無法形成新的切削刃,導致磨料自銳性變差,降低工件的切削效率。磨料的韌性與其宏觀形狀有著緊密關(guān)系,等積形的磨料韌性要優(yōu)于片狀或棒狀。
熱導率
磨料需要具備良好的熱導率,以保證磨削過程中產(chǎn)生的熱量能夠及時散發(fā),從而使工作區(qū)的溫度維持在合適的區(qū)間內(nèi)。這樣一是可以避免燒傷工件,二是可以延長磨具的使用壽命。
熱穩(wěn)定性
磨料的熱穩(wěn)定性是指磨料在工作溫度區(qū)間內(nèi)保持各項理化性能指標的能力。磨具受到摩擦作用時會導致工作區(qū)溫度升高,所以磨料熱穩(wěn)定性的優(yōu)劣是衡量其磨削能力的一項重要指標。例如,金剛石在室溫下各項性能都很出色,但在加工黑色金屬時,由于高溫而發(fā)生石墨化,導致磨具切削能力下降,并且造成了工件表面結(jié)構(gòu)的破壞。
機械強度
磨料在磨削過程中會同時受到磨削力和沖擊載荷的作用,因此,磨料必須達到足夠的機械強度才能滿足相應的磨削要求。由于金剛石材料在磨料體系中的重要地位,所以一般會以金剛石的單顆??箟簭姸茸鳛楹饬磕チ蠙C械強度的標準。
化學成分
磨料的化學純度對磨料的各項性能起著決定性的作用,即使雜質(zhì)含量很低,也可能使磨料性能產(chǎn)生極大的差異。例如,在剛玉磨料體系中,黑剛玉由于含有較多的氧化鐵,使得其硬度遠低于棕剛玉;白剛玉的氧化鋁含量比棕剛玉的含量要高,因此其硬度高于棕剛玉。
化學穩(wěn)定性
磨料在工作時應當能夠保持一定的化學穩(wěn)定性,以免和工件黏附或產(chǎn)生互擴散,造成磨具的堵塞或工件的污染。
熱膨脹系數(shù)
磨料的熱膨脹系數(shù)需要與所用結(jié)合劑的熱膨脹系數(shù)相匹配,這樣可以避免在燒結(jié)和磨削的過程中,由于二者膨脹、收縮率失配,使得磨具內(nèi)殘余應力過大,導致磨具變形或損壞,影響磨削的穩(wěn)定性和磨具的使用壽命。
磨料的種類琳瑯滿目,但隨著現(xiàn)代機械加工的不斷發(fā)展和各種新材料的不斷出現(xiàn),工業(yè)上對于加工精度和表面粗糙度的要求越來越高。相對應的,磨削技術(shù)和磨具,尤其是涂附磨具需要向著高效率、高壽命和超精密的方向發(fā)展。
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