配方上的结合剂用量是在确定了磨料的种类(包括混合磨料)、粒度(包括混合粒度)、结合剂种类、磨具硬度的基础上决定的。结合剂用量有两种表示方法:一种是磨粒质量加结合剂质量总共为份;另一种是磨料定为份,结合剂为份以外加入的质量。由此可见,两者只是计算基准不同,可以互相换算。
配方中结合剂的用量非常重要,直接影响到磨具产品质量和配方生产工艺性能,在指定磨具配方时,结合剂的用量主要从下面几个方面进行考虑:
(1)磨具的硬度
磨具的硬度是确定结合剂用量的主要依据,一般而言在其他条件不变时,磨具硬度越高,结合剂用量越多。这是因为,提高配方中的结合剂用量,磨粒间的结合剂桥就变粗,相对地增大了对磨粒的固结强度,这样就,需要加大外力的作用才能使磨粒破碎、脱落,而反映出磨具硬度的提高;相反,结合剂用量减少,磨具硬度就会降低。实验证明,通常每提高或降低一小级硬度所需要增减结合剂用量约为2%,而软级硬度部分为1.0%~1.5%,到中硬以后,增减结合剂量对硬度的变化敏感度降低为2%~3%。
在指定磨具配方时,调整结合剂量的最小增减量一般为0.5%,估计相当于25%小级硬度。由于当前生产水平所限,影响硬度波动的因素较多,还没有必要将最小调整量降低到0.1%,因这样作用不大,还会增加算料配料的麻烦。
(2)磨料的种类和粒度
不同磨料种类在相同硬度条件下,结合剂用量不同。比如,由于棕刚玉所含杂志较白刚玉多,而这些杂质在磨具的烧成时,产生反应能力作用而融入结合剂的熔体中,提高了结合剂的高温流动性及湿润性,使磨粒间的固结程度加强,即提高了磨具的硬度,故在相同的硬度下,棕刚玉磨具的结合剂用量要少些。
当磨料种类相同时,不同磨料粒度在相同硬度条件下其结合剂用量不同,一般是细粒度磨料的结合剂用量多于粗粒度。因为细粒度磨料的比表面积较大,因而需要较多的结合剂分布到各个磨粒表面而达到与粗粒度相同的固结程度。当杂质含量多时,这些杂质往往会起催熔作用,能增强磨粒间的固结强度,此时,其结合剂用量还有所减少。
(3)结合剂种类
其他条件相同,烧熔结合剂比烧结结合剂的用量少,两者差值大小与结合剂的种类有关。由于烧熔结合剂在烧成温度下几乎都成了玻璃相,一般成均质体,且结合剂的分布较均匀。而烧结结合剂在烧成温度下只产生少量玻璃相,结合剂中仍残留相当一部分结晶相,显微结构致密度极差,微裂纹较多,结合剂“桥”相对强度较低,易破碎脱落,显得磨具硬度偏软。
(4)磨具成型方法
当采用不同的成型方法时,同一结合剂,相同的硬度,结合剂的用量不同,水浇注成型的结合剂用量要多于压制成型。这是因为水浇注成型时成型料处于泥浆状态,靠本身众力沉积而成磨具坯件,组织较松。而压制成型的成型料受成型压力的作用而被压实,故组织较紧,硬度相同所需要的结合剂量就少一些。
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