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TUhjnbcbe - 2021/6/28 17:40:00
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金刚石磨具因其具有优异的加工性能,在航空航天、国防、军事、IT等领域占据着重要的地位。目前,金刚石磨具主要有:金属结合剂金刚石磨具、陶瓷结合剂金刚石磨具、树脂结合剂金刚石磨具以及电镀金刚石磨具。金属结合剂具有黏结性强、导热性能优异等特点,在脆性材料及高精密加工过程中得到了广泛地应用。

铜基金刚石砂轮是目前常用的一种金属结合剂金刚石磨具。此外,在实际的应用中,钛在材料改性方而有着重要的地位。为进一步的提高铜基结合剂金刚石磨具的性能,通过添加金属钛来研究一种新型铜基结合剂金刚石砂轮。

”1实验条件及过程

1.1主要原料

在铜基金刚石砂轮的基础上,通过引入钛,研究新型铜基结合剂金刚石砂轮性能。实验过程中的主要原料的规格如表1所示。

1.2实验设备及仪器

实验采用真空热压烧结法制备试样,采用的主要设备及仪器,如表2所示。

1.3基础配方

铜基结合剂及新型铜基结合剂基础配方见表3。

1.4砂轮的制备工艺

采用真空热压法制备新型铜基结合剂金刚石砂轮,并分别对其性能进行测定和表征。新型铜基金刚石砂轮的制备工艺如图1所示。

2实验结果与分析

2.1金刚石砂轮性能的测定

2.1.1密度

本实验根据阿基米德原理,对铜基结合剂金刚石砂轮的密度进行测定,其测定结果如图2所示。从图2中可以看出:新型铜基结合剂金刚石砂轮的密度小于铜基结合剂金刚石砂轮的密度;换而言之,新型砂轮具有质轻的特点。从理论上,钛的加入将会使得砂轮的密度下降,测定的实验结果与之相符。

2.1.2抗折强度

抗折强度是反映材料力学性能的一个重要参数。采用三点弯曲法,利用万能材料试验机测定金刚石砂轮折断时的载荷,并对其抗折强度进行计算,其结果如图3所示。由图3可知:新型铜基结合剂金刚石砂轮与普通铜基结合剂金刚石砂轮的抗折强度分别为.96MPa和.34MPa。新型铜基结合剂金刚石砂轮的抗折强度比普通铜基结合剂金刚石砂轮的抗折强度提高了23.94%。同时,实验结果也表明:新型铜基结合剂金刚石砂轮具有抗折强度大的特点。

2.1.3冲击强度

冲击强度也是反映磨具性能的重要参数。采用XJ-A型冲击试验机对普通铜基结合剂金刚石砂轮和新型铜基结合剂金刚石砂轮的冲击强度进行测定,其实验结果如图4所示。从图4中可以看出:新型铜基结合剂金刚石砂轮的冲击强度为13.55kJ/m2,比普通铜基结合剂金刚石砂轮冲击强度(10.36kJ/m2)高,且提高了30.81%。同时,测定结果也表明:新型铜基结合剂金刚石砂轮具有冲击强度大的特点。

2.1.4洛氏硬度

金属结合剂砂轮具有相对较大的密度、较低的气孔率和较差的自锐性,并在使用过程中需要进行适当的修整。理论上,适当地增加金属结合剂中的脆硬相,在提高金属结合剂砂轮的自锐性和修整效率方而是可行的。所以,砂轮的硬度是反映其制品性能的一个重要指标。使用HR-A型洛氏硬度计,随机取点,并求其算术平均值,最终得出其洛氏硬度,测定结果如图5所示。

由图5可知:新型铜基结合剂金刚石砂轮的洛氏硬度HRB和普通铜基结合剂金刚石砂轮的洛氏硬度HRB分别为98.67和95.67;新型铜基结合剂金刚石砂轮的洛氏硬度HRB比普通铜基结合剂金刚石砂轮的洛氏硬度HRB提高了3.14%。同时,实验结果也表明:新型铜基结合剂金刚石砂轮具有硬度大的特点。

2.1.5表而粗糙度

利用TR手持式粗糙度仪,采取随机取点并求其算术平方根的方法得出对磨后工件的表而粗糙度值,其具体的结果如图6所示。从图6中可以看出:用新型铜基结合剂金刚石砂轮磨削后,工件表而粗糙度值Ra87μm,小于用普通铜基结合剂金刚石砂轮磨削后工件的表而粗糙度值Ra1.86μm,即新型铜基结合剂砂轮具有磨削效果好的特点。

2.2砂轮微观结构分析

为进一步分析普通铜基结合剂金刚石砂轮和新型铜基结合剂金刚石砂轮性能的不同,本实验利用In-spedS50型扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构进行表征和分析。不同铜基结合剂金刚石砂轮断口形貌如图7所示。其中:图7a和图7b分别为普通铜基结合剂金刚石砂轮断口形貌和新型铜基结合剂金刚石砂轮断口形貌的扫描电子显微镜(SEM)照片。

由图7a可以看出:普通铜基结合剂金刚石砂轮的断裂方式为脆性和韧性两种,且两者几乎相当;从图7b中可知:新型铜基结合剂金刚石砂轮的断裂方式以韧性断裂方式为主,合理地解释了新型铜基结合剂金刚石砂轮的抗折强度、冲击强度以及洛氏硬度(HRB)均高于普通铜基结合剂金刚石砂轮的现象。此外,由于新型铜基结合剂金刚石砂轮的强度和硬度均大于普通铜基结合剂金刚石砂轮,因此,在磨削过程中新型铜基金属结合剂金刚石砂轮加工的表面质量较高。

3结论

(1)新型铜基结合剂金刚石砂轮的密度低、质量轻,其抗折强度、冲击强度以及洛氏硬度(HRB)分别可提高23.94%,30.81%和3.14%。

(2)通过加入Ti成分的金刚石磨具,加工后工件的表而粗糙度值尺由1.86μm下降到0.87μm,表而质量明显改善。

免责声明:本文整理自陈君丽、智红梅、董德胜、陈金身的《新型铜基结合剂金刚石砂轮性能的研究》,其原创性以及文中表达的观点和判断不代表爱锐网,爱锐网本着传播知识、有益学习和研究的目的进行摘录,仅供读者参考交流,如有著作权人或出版方提出异议,将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。

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