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使用白刚玉生产硬脆材料加工领域具有广阔的前景。

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使用白刚玉生产硬脆材料加工领域具有广阔的前景。

发布日期:2018-01-09 作者:www.symlmj.cn 点击:

随着科学技术的进步和现代工业的发展,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)的应用日益广泛。由于硬脆材料硬度高、脆性大,其物理机械性能尤其是韧性和强度与金属材料相比有很大差异,因此这些材料很难甚至不能采用普通的加工方法进行加工。白刚玉是自然界已知的硬度最高的物质,其优异的性能使其在硬脆材料加工领域具有广阔的前景。

白刚玉

白刚玉具有耐高温、耐腐蚀、高强度等性能,所以常用来对陶瓷表面进行加工、抛光等过程目前,采用白刚玉工具对硬脆材料进行切割和磨削仍是有效的加工方法,如用白刚玉切割工具切割石材、用白刚玉磨削陶瓷等。

白刚玉是以氢氧化铝为主要的原料,经过粉碎、煅烧、酸洗、分级和烘干后制得的,对于粒径在35微米以下的微粉,接着采用水力沉降法分级,分级由细到粗进行,先分细级别的,后分粗级别的,直至全部分级完毕。分级方法在严格控制料浆浓度、沉降时间、虹吸高度的同时时,加入了高效的分散剂,分散剂的分子在水中穿插在团聚颗粒之间,包附在所有大小不同的微粒的周围,受分散剂分子电荷的排斥,使微粒再不能团聚在一起,既使得分级的精度提高,又使得最终产品可以保持松散状态。

加工硬脆材料的白刚玉工具主要有各种白刚玉锯和白刚玉等,尽管各种工具的应用范围和加工特点不同,但其磨损机理都大致相同。因为白刚玉工具的磨损对工件的加工质量和加工过程的影响很大,工具的磨损性能是反映工具性能、工艺参数是否合理的一个重要指标,所以对白刚玉工具磨损机理的研究对指导白刚玉工具的合理制造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白刚玉工具磨损机理的研究,并已取得了可喜的成果。用白刚玉工具加工硬脆材料时,由于剧烈摩擦、高温等的作用,工具不可避免地会产生磨损,而磨损是一个非常复杂的过程。白刚玉工具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)、磨损率约为常数的稳定磨损阶段以及随后的加速磨损阶段。加速磨损阶段表明工具不能继续工作,需要重新修整。

磨粒磨损形式可分为:整体磨粒、微破碎磨粒、宏观破碎磨粒、磨粒脱落及磨粒磨平。这几种磨损形式所占的比例决定于不同的磨损阶段、所用工具和被加工材料等。TWLiao等定量研究了微进给磨削结构陶瓷时白刚玉的磨损并指出:在过渡阶段和稳定磨损阶段,白刚玉的磨损不同。过渡阶段的磨损不仅决定于白刚玉的规格、材料特性和磨削条件,更重要的决定于白刚玉的制备方法。

在过渡阶段,因白刚玉刚修整过,磨粒伸出最大,许多磨粒不参加切削,所以整体磨粒的比例比稳定阶段高;同时,修整使许多磨粒伸出过大,把持力不够,磨粒脱落的比例比稳定阶段高;此外,修整会削弱一些磨粒,使微破碎磨粒的比例比稳定阶段高。稳定阶段的磨粒磨损主要是摩擦磨损,较低的微破碎磨粒比例和相对高的摩擦磨损比例说明没出现自锋利现象,这对加工是不利的。

而用于白刚玉固位载体的金属结合剂的磨损过程则具有较复杂的摩擦学特性。花岗石的切屑和白刚玉碎屑在切削液的带动下冲蚀结合剂表面,在其表面形成冲蚀痕迹,结合剂在类似流体研削的条件下被磨蚀。白刚玉前端的月牙洼凹坑显示在锯切过程中流体形成气穴而引起冲蚀。此外,结合剂还受到花岗石中硬质点的刮削和犁削,其形貌类似于金属磨削加工中的纹理。

 


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