Ontwerp en toepassing van harsgebonden wiel

1. Inleiding tot harsgebonden diamant slijpschijf

Gereedschappen voor superharde harsbindmiddelen worden hoofdzakelijk gemaakt van diamant of CBN als schuurmiddel, harspoeder als bindmiddel, met toegevoegd passend vulmateriaal, en na formuleringsontwerp, gewichtsmenging, warmpersen, secundair uitharden, daaropvolgende verwerking en andere processen, die van toepassing zijn op verschillende slijpvereisten.
Vergeleken met keramische bindmiddelen of metalen bindmiddelen heeft het de volgende kenmerken: een eenvoudig productieproces, gemakkelijke toegang tot grondstoffen, lage kosten en kan het worden toegepast op een groot aantal superharde schuurmiddelen van lage kwaliteit. De verwerkingsmogelijkheden zijn breed, zoals alle soorten moeilijk te verwerken staal, harde legeringen, glas, keramiek, steen, enz.
Hars-superharde schuurmiddelen worden veel gebruikt omdat ze goed zelfscherpend zijn en niet gemakkelijk te verstoppen zijn tijdens het slijpproces. Bovendien heeft het werkstuk een goede oppervlaktekwaliteit en is de slijpschijf gemakkelijk af te richten.

Harsbindmiddel dat wordt gebruikt in harsdiamantgereedschappen kan worden onderverdeeld in twee categorieën: fenolhars en polyimidehars. De werkelijke werktemperatuur van de fenolharsdiamantgereedschappen is niet meer dan 120 graden. Polyimidehars heeft een betere hittebestendigheid en kan lange tijd worden gebruikt bij 260 graden.
Bij relatief dure polyimideharsen wordt steeds vaker gebruikgemaakt van fenolharsen. Vooral de laatste jaren hebben wetenschappers fenolharsen aangepast om een ​​werkelijke werktemperatuur van meer dan 200 graden Celsius te bereiken, zoals 939P van Advanced Mixed Limited uit het Verenigd Koninkrijk.

In dit artikel worden voornamelijk het ontwerpidee en de beïnvloedende factoren van diamantgereedschappen van kunsthars geïntroduceerd.

2. Ontwerp van harsgebonden diamantgereedschappen

Het ontwerp van harsgebonden diamantgereedschappen is hoofdzakelijk gebaseerd op de volgende vijf aspecten:
(1) De hechting moet goed zijn.
Het bindmiddel kan gelijkmatig over het schuuroppervlak worden verdeeld, de schuurdeeltjes kunnen stevig in het schuurgereedschap worden gecontroleerd en kunnen stevig aan de matrix worden gebonden. Hierdoor kan het schuurmiddel niet alleen niet voortijdig afvallen, maar wordt ook voorkomen dat het bindmiddel van de matrix loslaat, waardoor de veiligheid van de productie wordt gewaarborgd.
(2) Hoge slijpefficiëntie, goede slijtvastheid, goede afwerking (of oppervlakteruwheid) verwerking.
Harsbinding vanwege elasticiteit en brosheid, dus bij het slijpen zelfscherpend, niet gemakkelijk te verstoppen, maar slechte slijtvastheid.
Daarom moeten we bij het bestuderen en ontwerpen van de bindmiddelformule rekening houden met de eisen die aan gladheid worden gesteld. We moeten niet alleen zorgen voor een hoge maalefficiëntie, maar ook voor een zo hoog mogelijke slijtvastheid.
De voorbereiding van bindmiddel is belangrijk. De verhouding van bindmiddel moet worden geselecteerd om zowel een hoge slijpefficiëntie als een goede slijtvastheid te bieden, om zo de vereisten van het slijpen te garanderen en de kosten te verlagen.
(3) Goede hittebestendigheid.
Als de hittebestendigheid van het bindmiddel slecht is, zodat het schuurmiddel tijdens het gebruik niet bestand is tegen hoge temperaturen, snel verbruik en zelfs omdat de slijpwarmte te hoog is, zodat het schuurmiddel verbrandt, barst, kringen, enz. veroorzaakt, kies dan een bindmiddel met een goede hittebestendigheid en voeg de juiste vulstof toe om de hittebestendigheid te verbeteren;
(2) Gebruik zoveel mogelijk koelmiddel voor nat slijpen om de duurzaamheid van de slijpgereedschappen te verbeteren;
(3) Als er droog wordt gemalen, maak dan de invoer zo klein mogelijk om de duurzaamheid van het maalgereedschap te verbeteren.
(4) De bindmiddelsterkte moet hoog zijn.
De sterkte van het bindmiddel heeft rechtstreeks invloed op de slijpprestaties, de grootte van de slijtage, de kwaliteit van het werkstuk en de veiligheidsprestaties van het slijpgereedschap tijdens het gebruik. Daarom is het noodzakelijk om de factoren te begrijpen die de sterkte van het bindmiddel beïnvloeden.
 

De belangrijkste factoren die de sterkte van het bindmiddel beïnvloeden zijn:

(1) de toevoeging van vulstoffen zal de sterkte van het bindmiddel verhogen of verlagen. De meeste vulstoffen zullen de mechanische sterkte verhogen en toenemen met de toename van de hoeveelheid vulstof binnen een bepaald bereik, maar de slijtageverhouding zal afnemen.
Sommige vulstoffen, zoals grafiet en vast molybdeendisulfide, verminderen de sterkte na toevoeging, afhankelijk van de vereisten van een redelijke selectie van de vulstof;
(2) De vormdichtheid van het schuurmiddel (of de porositeit van het schuurmiddel) heeft invloed op de sterkte van het bindmiddel.
De vormdichtheid van het schuurmiddel is laag, de porositeit is hoog en de sterkte van het bindmiddel is laag, terwijl de sterkte van het bindmiddel hoog is.
Daarom is het noodzakelijk om de parameters van de porositeit van het schuurmiddel rationeel te ontwerpen.
(3) De hardingstemperatuur, de secundaire hardingstemperatuur en de temperatuurstijgingscurve van het schuurvormstuk hebben invloed op de sterkte van het bindmiddel.
De hardheid van het bindmiddel moet goed zijn en de slijtvastheid moet goed zijn.
De sterkte van het bindmiddel moet overeenkomen met de slijtagesnelheid van de diamant (of cBN) schuurdeeltjes. De schuurdeeltjes mogen niet voortijdig afvallen door de snelle slijtage van het bindmiddel. In dat geval wordt het schuurmiddel niet volledig gebruikt, wat resulteert in afval.

3. Beïnvloedende factoren van harsgebonden diamantgereedschappen

Harsdiamantgereedschappen worden gemaakt van harsbindmiddel, vulstof en diamant-slijpmiddel nadat ze gemengd en uitgehard zijn door middel van warmpersen.

De eigenschappen ervan worden ook direct beïnvloed door het harsbindmiddel, de vulstof en het diamant-schuurmiddel.

3.1 De invloed van het bindmiddel omvat voornamelijk de invloed van het type bindmiddel en de inhoud ervan, enz.

(1) De gemeenschappelijke kenmerken van alle soorten harsgebonden diamantgereedschappen zijn een slechte hittebestendigheid. Tijdens het bewerkingsproces raken het diamantgereedschap en het werkstuk gemakkelijk verstrikt in de hitte die wordt gegenereerd door de lokale hoge temperatuur. Zodra de kritische waarde is bereikt, verliest de harsbinder van diamant zijn grip. Diamanten die niet volledig dof zijn, zullen eraf vallen, waardoor de bewerkingskosten aanzienlijk toenemen.

Momenteel wordt het harsbindmiddel aangepast om de hittebestendigheid te verbeteren.

Gao Liangchang heeft een gemodificeerde fenolhars met vierkante alkylether en de hittebestendigheid kan oplopen tot meer dan 180 graden.

Du Yang et al. synthetiseerden borosilicoonprepolymeer, boorzuur, fenol en formaldehyde als grondstoffen voor de nieuwe borosilicoonfenolhars BSP. Door de introductie van een BO-binding en een organische siliciumketen in de fenolharsstructuur heeft BSP-hars een uitstekende hittebestendigheid en taaiheid, maar zijn ook de waterbestendigheid en opslagstabiliteit van de hars verbeterd.

Xiao Dongzheng et al. gebruikten BMI (bismaleimide) om fenolhars te modificeren en verkregen bismaleimide-gemodificeerde fenolhars met een goede hittebestendigheid.

(2) De invloed van het gehalte aan harsbindmiddel.

Het gehalte aan harsbindmiddel heeft grote invloed op de bewerkingsprestaties van diamantgereedschappen.

Monokristallijne siliciumplakken werden in de literatuur geïntroduceerd om slijpschijven te verdunnen, het harsbindmiddelgehalte nam toe, de hardheid van de slijpschijf, de druksterkte nam geleidelijk toe, wanneer het harsbindmiddelgehalte tot een bepaalde mate toenam, hoger dan dat van de slijpschijf, slijtage neigt langzaam te zijn, het slijpschijfoppervlak is vatbaar voor blokkeringsverschijnselen tegelijkertijd, hoe hoger het gehalte tegelijkertijd is, hoe ernstiger het blokkeringsverschijnsel is.

(3) De invloed van de grootte van het harsbindmiddel.

De deeltjesgrootte van harspoeder dat wordt gebruikt bij de productie van diamantschuurmiddelen in China ligt meestal tussen 80 en 180 mesh. Er zijn twee defecten in dit groottebereik, één is dat het de vormende eigenschappen van schuurmiddelen beïnvloedt, de andere is dat het de eigenschappen van bindmiddel kan beïnvloeden.

Tijdens het onderdrukkingsproces kan boompoeder worden verhit om het zacht te maken en een bepaalde vloeibaarheid te krijgen, om het doel van gecoat schuurmiddel te bereiken, maar tijdens het onderdrukkingsproces is de druk in de mal, de ruimte beperkt, het bereik van de harsstroom beperkt, wanneer de deeltjesgrootte van het dikke boompoeder is, zal er een deel van het schuurmiddelbindmiddel niet sterk zijn, waardoor het te snel afvalt.

3.3 De invloed van slijpend diamant omvat voornamelijk de invloed van de diamantcoating, het type en de deeltjesgrootte, enz.

(1) Nadat het diamantoppervlak met metaal is bedekt, wordt de druksterkte van de afzonderlijke deeltjes verbeterd en neemt de slijtageverhouding af, wat de levensduur verlengt.

Vergeleken met diamant zonder plating omvat de specifieke functie de volgende aspecten:

(1) De thermische geleidbaarheid van de coating met een langzame hittepuls van de harsbinding van diamant is kleiner dan die van diamant, dus contactgereedschappen, diamantkorrels van onmiddellijke hoge temperatuur na het plateren op de hars, waardoor onmiddellijk de schurende delen van de hars worden beschermd, worden niet beïnvloed door schade door hoge temperaturen;

(2) de coating om de hechtsterkte van diamant en bindmiddel te verbeteren; een metaalcoating met diamant aan de binnen-, buitenkant en harsbindmiddel kan een goede hechting zijn;

(3) de coating om de breeksterkte van de diamantdeeltjes te verbeteren, geplateerd metaal nadat de defecten van de diamantdeeltjes zijn gecorrigeerd, speelde een versterkende rol, en de coating bevat ductiel metaal, is bevorderlijk voor het verbeteren van de breeksterkte van de deeltjes;

(4) De coating op de schurende deeltjes vervult een isolerende en beschermende rol, isolatie van zuurstof en andere schadelijke media, terwijl bij het slijpen op hoge temperaturen de coating op de grafitisering van diamantkristal een remmende werking kan hebben.

(2) Binnen- en buitenlandse fabrikanten van superharde materialen hebben een relatief gedetailleerde classificatie van superharde schuurmiddelen gemaakt, waaronder diamantschuurmiddelen van lage kwaliteit of diamantschuurmiddelen met een hoge zelfscherpte en micro-brekingseigenschappen, behandeld met speciale technologie, voornamelijk worden gebruikt bij de vervaardiging van harsgebonden diamantgereedschappen.