樹脂金剛石砂輪的影響因素

樹脂金剛石砂輪的影響因素

鄭州四方金剛石工具有限公司

經混合後熱壓固化而成。其性能也直接受樹脂結合劑、填料和金剛石磨料的影響。

1 結合劑的影響，主要包括結合劑種類和含量的影響等

（1）各種樹脂結合劑金剛石工具的共同特點是耐熱性較差，在加工工件的過程中，金剛石工具和工件之間産生的熱量容易使局部溫度過高，一旦達到臨界值，樹脂結合劑對金剛石的把持失效，金剛石在沒有完全磨鈍的條件下就會脫落，從而使加工費用大幅提升。目前主要是通過對樹脂結合劑進行改性來提高其耐熱性能的。高良倡采用方烷基醚改性酚醛樹脂，其耐熱性能夠達到180℃以上。杜楊等以有機矽預聚合物、硼酸、苯酚和甲醛為原料合成的新型含硼矽酚醛樹脂BSP，由于酚醛樹脂結構中引入B—O 鍵和有機矽鍊，BSP 樹脂具有優良的耐熱性和韌性，同時也改善了樹脂的耐水性和儲存穩定性。肖東政等采用BMI( 雙馬來酰亞胺) 改性酚醛樹脂獲得了耐熱性較好的雙馬來酰亞胺改性酚醛樹脂。

（2）樹脂結合劑含量的影響。樹脂結合劑含量對金剛石工具加工性能有較大的影響。文獻介紹了在單晶矽片減薄砂輪中，樹脂結合劑含量增加，砂輪的硬度、抗壓強度逐漸增大，當樹脂結合劑含量增加到一定程度時，砂輪磨耗比的提高趨于緩慢，同時砂輪表面容易出現堵塞現象，同時含量越高，堵塞現象越嚴重。

（3）樹脂結合劑粒度的影響。國内用作金剛石磨具生産的樹脂粉粒度大多在80～180目之間，這樣的粒度範圍存在兩個缺陷，一是影響磨具的壓制成形性能，二是可能影響結合劑的性能。在壓制過程中，樹脂粉雖可受熱軟化，并有一定流動性，達到包覆磨粒的目的，但在壓制過程中，結合劑料是在模具内受壓的，空間有限，樹脂的流動範圍也有限，當樹脂粉粒度粗時，就會有部分磨料粘結不牢固，從而過快脫落。有研究表明當樹脂粒度細化後，可改善成形料的流動性，有利于磨具的熱壓成形。

2填充料的影響，主要包括填料種類和含量的影響等

填充料是金剛石磨具的一個重要組成部分，加入适量的填充料不僅可以大大降低成本，還可提高磨具的機械強度，延長使用壽命。

填充料種類較多，加入不同種類的填料對磨具的影響也不同。按性質和用途可分為四類:

1①不活潑填充料。用于可塑工藝，目的是降低磨具成本;2②活潑填充料。增塑吸附效應，使磨粒與結合劑粘合能力增強;3③補強填料。如玻璃纖維，碳纖維等，目的是增加結合劑強度;4④降低結合劑強度填料。制成适合修整工具的磨具。

在超硬材料樹脂磨具中，其作用主要是用來改善結合劑的耐熱性、硬度、強度，最終目的是提高耐用度。填充料的種類繁多，對于金剛石樹脂磨具，酚醛樹脂結合劑所用填料，國内常見的是Cr2O3，ZnO 和Cu 粉; 聚酰亞胺結合劑所用填料，除Cu粉外，國外用于幹磨時加Zr、Co、CaCO3等，用于濕磨時，可加石英粉( SiO2) 、鋁氧粉( Al2O3 ) 等陶瓷材料。

車劍飛等人采用原味生産法對酚醛樹脂進行了納米粒子TiO2 \Al2O3 \ SiO2填充改性，研究了納米粒子填充改性對樹脂分子結構、耐熱性、沖擊性能和流變性能的影響，結構表明，改性結構無影響，能夠顯著提高樹脂的耐熱性能，提高其分解溫度約150℃，當填充量為5wt%時，用TiO2改性樹脂的沖擊強度可提高到普通酚醛樹脂的231%。

各種改性樹脂又都具有不同的特性，鄒文俊等利用納米SiO2 ( 原位聚合和共混方法分散到酚醛樹脂中) 改性酚醛樹脂，可提高磨具的耐熱性以及磨削比，且材料價格廉價，适用性較高。

陳鋒等研究表明，銅錫合金粉的銅錫比例，含量、粒度對樹脂結合劑超硬制品的力學性能影響顯著，隻有選擇适當銅錫比例、含量、粒度的銅錫合金粉才能獲得具有優異力學性能的樹脂超硬制品。

3磨料金剛石的影響，主要包括金剛石鍍覆、種類和粒度等的影響。

（1）金剛石表面鍍覆金屬後，單顆粒抗壓強度都有所提高，同時磨耗比下降，即延長了使用壽命。與不鍍覆的金剛石相比，具體作用還包括以下幾個方面:

1①鍍層減緩對樹脂結合劑的熱脈沖，金剛石鍍層的導熱率比金剛石小，因此金剛石磨粒接觸工具時，産生的瞬時高溫經過鍍層後傳給樹脂，從而保護緊接磨料部位的樹脂不受高溫損傷;2②鍍層提高金剛石與結合劑的結合強度，金屬鍍層内包金剛石，外部與樹脂結合劑能良好粘結;3③鍍層提高金剛石顆粒抗破碎強度，鍍覆金屬後金剛石顆粒的缺陷得到彌補，起到了補強作用，且鍍層含有韌性金屬，有利于提高顆粒抗破碎強度;4④鍍層對磨粒起隔離保護作用，隔絕外界氧及其它有害介質的作用，同時在磨削高溫下，鍍層對金剛石晶體的石墨化能起抑制作用。

（2）國内外超硬材料廠家對超硬磨料進行了較為細緻的分類，其中低品質的金剛石磨料或通過特殊工藝處理的具有高自銳性和微破碎性的金剛石磨料，主要用于樹脂結合劑金剛石工具的制備。如E6 公司提供的PDA433，PDA321，PDA311，PDA211 等牌号的金剛石，具有高自銳性和微破碎性。目前國内樹脂模具普遍使用RVD 型金剛石磨料，其顆粒多為針片狀，晶型不規則，強度低、脆性大、表面粗糙但磨削鋒利，與樹脂結合劑結合良好; 近年來國内開發的多晶CSD 型金剛石磨料用于樹脂結合劑磨具，顯著提升了樹脂金剛石工具的鋒利度。

4修整對樹脂結合劑金剛石砂輪的影響

修整過程是砂輪制備中不可或缺的因素，通過整形能夠獲得各種形狀的樹脂金剛石砂輪，通過砂輪修銳使樹脂結合劑金剛石砂輪表面金剛石出刃，合适的修整加工直接影響砂輪的使用性能。鄒大程設計了一種新型樹脂結合劑金剛石砂輪修整方法，并用白剛玉、碳化矽、碳化硼、钼、钼鐵合金等方法分别進行砂輪修整實驗，通過對比分析各種方法的修整力、表面形貌精度、砂輪修銳效果以及磨削性能，以此對比不同修整方法對樹脂結合劑金剛石砂輪的修整效果。選用适合于實際應用的修整技術将有助于提高樹脂金剛石砂輪的使用性能。