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    节能降耗!超硬砂轮制备的新技能!

    与一般磨料与磨具比较,不管从出产仍是从运用 的视点来看,超硬资料及成品无疑都是契合低碳经济 开展要求的先进技能与商品。可是,就超硬资料及制 品本身的出产与运用来说,在节能降耗方面是不是还有. 进一步进步和改进的必要性和可能性?


    这篇文章作者认为,超硬资料砂轮的制备是一个动力耗费相对较大的职业。比方,现在金属联系剂砂轮遍及选用的热压烧结或半热压法(即:烧结保温必定时刻 后加压到所需尺度),需求使用电能发热来供给悉数热 量进行烧结。该类办法烧结时刻较长,不只要耗费很多动力,并且出产功率偏低,不契合低碳经济模式的要求。因而,尽力下降动力耗费,进步动力使用率,也是超硬资料成品职业技能创新的使命之一。

    自延伸烧结法是使用自延伸高温组成技能的一种新式烧结办法,该办法是传统的烧结技能与自蔓燃高温组成技能的联系。其首要原理是,通过点燃联系剂中的活性成分发生放热化学反成,并依托放出的热量持续反响,一起通过操控反响的放热温度、反响速度等条件,直接完结所需形状和尺度的商品的烧结。其进程为:将粉末或压坯直接点着,点着后中止加热,凭本身反响放热进行烧结和细密化。

    例如,自延伸烧结整 个进程仅需求将马弗炉温度升至500 - 600 °C引焚烧 结反响,然后使用本身反响放出的反响热量完结烧结. 无需再供给别的热量,全部烧结在5 - 8 min即可完 成。

    该办法具有很多长处:

    (1)反响速度快,烧结时 间短,能量使用充沛,耗能少;
    (2 )所需设备简单,出资 少;
    (3 )组成反响温度比较高,能够得到高纯度商品。

    所以,自延伸烧结使用于超硬资料砂轮的出产, 不只能够节能降耗少出资.并且易于广泛推广使用,进步商品的出产功率。

    根据上述剖析,这篇文章通过自延伸烧结制备砂轮和 磨削试验等试验研讨,探讨自延伸烧结制备超硬资料成品的可行性。

      1 首要试验内容

    1.1试验资料和设备
    1.1.1试验选用的原资料及其首要技能条件

    本试验选用的金刚石为MBD, 目数80/100,联系 剂系统以锡靑铜为根底,首要原资料及其技能条件见 表1 ,其间,Al粉和Ti粉为点燃自延伸反响的添加剂。


    11.2首要试验仪器设备

    压机:30 t油压机,马达功率5.5 kW;
    高温箱式电炉:类型SX2-4-10,额外功率4kW,额外电压220 V,相数单相,頻率50 Hz,额外温度 1 000°C;
    红外温度测试仪;
    剖析天平:类型TG528B,最大称量500g,分度值0.2 mg;
    薄片砂轮切开试验机,具有转矩显现功用;
    Stemi 2000-C卡尔•蔡司研讨级体视显微镜。
    1.2试验内容
    1.2.1砂轮的制备

    本试验制备的砂轮为直径为60mm.作业层环宽5mm、内孔直径10mm、砂轮厚度3mm,金刚丨石的浓度 为75%。

    自延伸烧结砂轮选用钢模具在25MPa压力下压 制成坯,装入升温至600°C的马弗炉中。无压状态下, 3 min摆布即可点燃自延伸反响,当红外测温仪显现敏捷升温就表示反响被点燃,切断马弗炉电源,随炉冷 却。自兹延烧结反响进程用摄像机记载。 为了坚持自延伸烧结的顺利进行,坚持放热条件一样, 作业层和非作业层选用同样的联系剂配方。使用自延伸烧结制备的砂轮的硬度为HRB70。

     

     

    作为比照的热压烧结砂轮选用传统配方Cu80%、 Sn20%外加10%Co作为联系剂,无需冷压成型,选用直接热压烧结技能,热压烧结参数分別为烧结温度650°C、终究压力4MPa、保温吋间5min该办法制备的砂轮硬度为HRB82。

    烧结后的砂轮用线切开机将内孔扩大到直径25.4 mm,用电火花成型机床修整外圆,在一般外圆磨床上用一般碳化硅砂轮开刃。砂轮实物图见图3。


    1.2.2切开试验

    本试验选用上述试验所制备的砂轮进行切开试 验。切开目标为高硬度Al2O3工程陶瓷板,其首要性 能目标见表2。

    试验设备为郑州磨料磨具磨削研讨所出产的薄片 砂轮切开试验机.选用上述试验制备的自延伸烧结砂 轮和惯例热压烧结砂轮各3片进行功能比照,每片砂 轮切开工程陶瓷板5次试验首要参数见表3。


    2 成果剖析与评论

    2.1耗电量比照
    自延伸烧结只需冷压成型.然后于600°C装炉,在短短几分钟内就能够敏捷完结烧结.并能够批量装 炉烧结;而热压烧结要通过10min摆布的升温保温进程,在这个进程中大大耗费了动力.别的因为热压烧结的磨具限制一次只能烧结几片,使出产成本大大提 高。两种办法的耗电核算成果见表4。

    核算根据如下:

    (l)自延伸烧结

    马弗炉功率4 kW;前期升温到600°C需求30min,自延伸烧结从装炉到断电时刻4min; —次烧结20片;前期冷压机功率5.5kW;限制全部进程时刻 2min 。


    (2)热压烧结

    热压烧结机功率80 kW;烧结全部进程时刻10min:—次烧结8片。

    单片耗电1.67kW.h/片

    以上核算标明.热压烧结单片耗电量是自延伸烧 结的5.6倍,自延伸烧结技能大大的节省了电能,进步了动力使用率。
    2.2切开试验成果
    根据拟定的试验参数进行切开试验,自延伸烧结金刚石砂轮和惯例热压烧结砂轮在切开前后质量的变化状况见表5。


    能够看出,自延伸烧结金刚石砂轮在磨削进程中的转矩比惯例热压烧结的金刚石砂轮小30% 摆布,这说明自延伸烧结金刚石砂轮的切开功率进步了30%。一起,自蔓廷烧结金刚石砂轮切开损耗较大.是惯例热压烧结的3倍。

    是自延伸烧结砂轮的X射线衍射图。从图4可能够看出.本试验条件下(即:冷压成型.600°C wuya烧 结)自延伸烧结砂轮的结介剂中有碳化物的构成,这是惯例烧结所无法获得的效果。碳化物对金刚石的操纵 力起到了增强的效果,这可能是自延伸烧结砂轮出刃好(见图5)、切开功率比惯例热压烧结砂轮功率高的因素。

    两种不一样技能烧结而成的金刚石砂轮通过切开试验后的体式显微镜相片,如图5所示。

     

    能够看出,惯例的热压烧结金刚石砂轮联系剂资料细密,金刚石出刃欠好,切开后金刚石仍然被联系剂牢牢的包裹着,难以从中暴露出来,这么就影响 砂轮的磨削功率,需求进行开刃修锐处理。而由能够看出金刚石被镶嵌在联系剂屮,出刃极好,且 有显着的鱼尾支持,金刚石没有掉落,并且金刚石周围 有空地的存在,这么的砂轮外表地貌有利于正常磨削. 坚持砂轮自锐性杰出,不必进行修锐处理。

    综上所述:自延伸烧结试验砂轮的结介剂耐磨性适中。因而,联系剂的耗费比热压烧结要快,金刚石的出刃较快;一起,因为自延伸试验砂轮在金刚石与联系剂之间构成了碳化物,进步了断介剂对金刚石的操纵 力。因而,虽然结介剂的耗费较快,可是,金刚石并没有掉落,而是出刃极好,并被联系剂牢牢操纵着。所 以,自延伸砂轮表现出杰出的尖利性。
      3 定论
    (1)本试验选用的联系剂系统在冷压成型和600 °C的无压烧结条件下,实现了自延伸烧结,并在金刚石和联系剂间构成碳化物。

    (2)自延伸烧结与热压烧结比较,烧结温度下降, 时刻大蝠缩短,能够大大下降能耗。

    (3)自延伸烧结制备的金刚石砂轮用于工程陶瓷 的切开,与热压烧结砂轮枏比,尖利性显着进步。这正是改进金属联系剂功能所寻求的,研讨标明:自延伸烧 结技能使用于超硬资料砂轮的制备是彻底可行的。

    (4)自延伸烧结技能要在超硬资料成品领域得到 实践使用,还有很多关键技能有待研讨解决。比方:对 于不一样联系剂系统,怎么有用点燃并操控反响,一起又满意不一样加工目标提出的功能要求?本试验仅仅抛砖引玉,等待职业有识之士共同攻克。

    (5)自延伸烧结技能在超硬资料成品领域的开发使用,对践行开展低碳经济有着深远含义,应当加速研讨和推广使用进程。

     

     


         文章来源:金刚砂轮 www.jm-nanhua.com

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