CBN研磨盘用陶瓷结合剂的研究

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陶瓷结合剂CBN砂轮磨削力的研究

ｃｅｃｉｎｙ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳｖｔｅｕｏｄ；ＣＢＮｗｈｅ；ｇｉｄｎｏｃｉｏｓｂｎｒｅｌｒｎｉｇｆｒｅ
１引言
砂轮：陶瓷结合剂ＣＮ砂轮，度８／０Ｂ粒０１０＃，度浓
１５％．０ × １ × １７２４００２
属切除量和理论金属切除量的不一致，工件产生残使留误差，响加工精度，影而且对整个磨削过程的各种物
Ｏ．Ｏｌ０．５０１Ｏ．２０Ｏ．Ｏｌ０．１０５
５７２４．８５．８３ｌ２ｏ３．３２１１８．６３７８９．８１４４９．０２４２０．８４６０．７
良好的磨削稳定性，而越来越多地应用于磨削加工因
修整用量：整速度＝３０ｍｍｉ；整进给量修０ｍ／ｎ修
ｔ＝５～１双程０
行业，成为自动加工线高精度成形加工中的半永久并
性磨具一。采用ＣＮ砂轮进行零件加工，提高生Ｂ在产率和产品质量方面，获得惊人的效益。因此，已对
瑚
磨削用量：轮速度＝３，０６ｍｓ进给量砂５５，０／；
＝
０．０，Ｏ１０．２０１０．５。００ｍｍ／：ｓ
ＣＮ砂轮的需求越来越多。为了使ＣＮ砂轮得到普ＢＢ
遍的接受和广泛的应用，当务之急是必须对ＣＮ砂轮Ｂ

低温CBN砂轮陶瓷结合剂的研究

摘要 :采用硼玻璃 —石英 —刚玉粉系统为基准陶瓷结合剂进行研究 ,分别利用了抗折强度、抗拉强度、耐火度、密度、 “8”字块抗拉强度、扫描电镜等测试方法 ,对两组不同配方制备的陶瓷结合剂进行了测试和分析。结果表明 :两种配方 1 # 和 2 # 都能够在 1200 ℃左右下熔制出结合剂 ,它们的耐火度分别为 820 ℃、720 ℃。同时发现陶瓷结合剂的加入量为 25 %左右时 ,1 # 和 2 # 配方制备的砂轮烧制温度分别为 810 ℃和 710 ℃左右 ,此时它们的抗拉强度分别达到 231883MPa 、 201815MPa ,抗折强度也分别达到 981213MPa 、731673MPa 。密度也分别达到 21474g/ cm3 、11768g/ cm3 ,结合各性能 1 # 结合剂比 2 # 结合剂更适于 CBN 砂轮。
2 # 结合剂
图 1 结合剂的电子扫描相片
214 收缩率和密度测定收缩率的目的是制定合理的干燥、烧成曲线 ,
以减少裂纹废品。结合剂烧至一定温度后产生熔体 , 使体积减少 ,视比重加大 ;此外 ,这些熔体具有一定的表面张力 ,互相合并 ,并将未熔化的颗粒拉拢 ,从而产
第 6 期
张志飞等 :低温 CBN 砂轮陶瓷结合剂的研究
关键词 :CBN ;抗折强度 ;抗拉强度中图分类号 :TG74 + 3 文献标识码 :A Abstract :The vitrified bond was studied by using boron glass2quartz2corundum powder as a basic system1The analysis methods
表 3 抗拉强度随温度的变化
结合剂
抗拉强度/ (MPa)

CBN内圆磨砂轮陶瓷结合剂的主要特点和优势

CBN内圆磨砂轮陶瓷结合剂的主要特点和优势
磨料是在磨具中起到磨削作用的成分。

随着磨加工的新材料不断涌现，新型的磨料新品种也相应的研发出来。

到现在为止，除了普通的刚玉系磨料、碳化物系磨料之外，还相继出现了烧结矾土刚玉磨料、金刚石、立方氮化硼、陶瓷刚玉磨料等磨料。

以立方氮化硼CBN磨料的主要性质及其对磨具制造与性能的影响。

工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的，颗粒尺寸通常在1毫米以下。

它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。

用立方氮化硼磨具磨削钢材时，大多可获得高的磨削效率和加工表面质量。

爱磨仕CBN内圆磨砂轮主要特点和优势
1、磨削效率高
2、加工工件精度高
3、工件尺寸一致性好
4、砂轮使用寿命长等
爱磨仕CBN内圆磨砂轮适用磨削材料
铸铁类：冷激铸铁、球磨铸铁、灰口铸铁、合金铸铁等钢件类：20Cr、GCr15、45钢、55钢等。

磨削钛合金用陶瓷结合剂CBN磨具的研究

磨削钛合金用陶瓷结合剂CBN磨具的研究钛合金在航空、航天、兵器、舰船、化工、医疗等领域有着非常广泛的应用，但它却是一种典型的难加工材料，在磨削加工过程中存在许多问题，主要有磨削力大、磨削温度高、加工质量差、砂轮粘附严重、使用寿命短等，使工件的工作可靠性和使用寿命都大大降低，极大地阻碍了钛合金的应用。

这些问题的根源在于：和其他金属相比，钛合金具有非常低的导热系数，磨削过程中产生的大量热量聚集在磨削弧区。

陶瓷结合剂CBN磨具以其特有的优势，成为加工钛合金的最佳工具，但是陶瓷结合剂存在脆性大、韧性差、热导率低的问题。

基于以上情况，为了制备出具有高热导率、低热膨胀系数、高机械强度的陶瓷结合剂，本课题主要从以下两个方面对磨削钛合金所用的CBN磨具及陶瓷结合剂进行深入地研究，以B2O3-Al2O3-SiO2-R2O-ZnO作为基础陶瓷结合剂，首先探讨了基础陶瓷结合剂的组成、烧结工艺对陶瓷结合剂及CBN磨具性能的影响，确定性能优异的陶瓷结合剂基础配方；其次探讨了不同添加剂种类、含量对陶瓷结合剂及CBN磨具性能的影响。

研究结果表明：不同Li2O/Na2O质量比、ZnO含量对陶瓷结合剂及CBN磨具的性能有很大的影响。

当Li2O/Na2O质量比为0.3，ZnO含量为2wt.%时，陶瓷结合剂及CBN磨具具有最佳的性能。

其中，预熔后的基础陶瓷结合剂的耐火度为666℃，770℃下的流动性是258.09%，热导率为0.74W/m K，磨具试条的抗折强度为62.35MPa。

不同添加剂种类(AlN、Al、Cu、石墨)、含量会对陶瓷结合剂的耐火度、流动性、热导率以及磨具试条的抗折强度、微观结构产生不同的影响。

在这几种添加剂中，加入8wt.%的石墨时，陶瓷结合剂的热导率达到最大，为1.9W/m K，增加超过150%，但是加入石墨后，陶瓷结合剂的耐火度大幅上升，流动性大幅下降，玻化程度变差，磨具试条的机械强度也恶化严重。

加入6wt.%Cu 粉后，陶瓷结合剂的耐火度略有升高，流动性有少许下降，热导率增加近55%，磨具试条的抗折强度达到最大值，为71.88MPa。

陶瓷结合剂CBN磨具强度的影响因素研究

表 4 不同烧成温度试样的性能
试样
1 2 3
烧结温度 ( ℃) 680 740 780
密度 (g/ cm3)
2138 2151 2155
气孔率 ( %)
3217 2714 2612
抗弯强度 (MPa)
5419 6617 6812
从表 4 可以看出 ,随着烧成温度的提高 ,密度
有所上升 ,气孔率有所下降 ,强度升高。
由于 C2 结合剂本身强度较高且热膨胀系数较低 ,所以我们最终选取了 C2 结合剂为 CBN 磨料所用结合剂 ,并对不同烧结温度的影响进行了探讨。我们用 C2 结合剂制备的 CBN 磨具试条分别在 680 ℃,740 ℃,780 ℃,820 ℃以相同的升温速度及保温时间进行了烧结 ,其中 820 ℃烧试样变形、发泡 ,未测其强度 ,其它温度烧试样强度测试结果见表 4 。
硅酸盐通报 2002 年第 5 期
研究工作快报
致密的试条 ,分别测试了其抗弯强度、密度及气孔
率。其结果如表 2 所示。
然后又在同样制备条件下 ,以相同的 CBN 磨
料和结合剂配比 ,相同的成型密度制备出同样尺寸的试条 ,分别在高于其耐火度 40 ℃下烧结 ,其
烧后性能如表 3 所示。
剂 ,其耐火度如表 1 所示。我们以相同的成型密度制备了相同尺寸的结
合剂试条 ,分别在低于其耐火度 30 ℃下烧结成较
作者简介 :李志宏 (1963 年～) ,男 ,博士 ,教授 1 主要从事陶瓷材料及超硬材料的研究 1
46 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

超硬CBN磨具用陶瓷_金属复合结合剂的研究

第38卷增刊人　工　晶　体　学　报 Vol .38S pecial Editi on 2009年8月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS August,2009 超硬CBN 磨具用陶瓷/金属复合结合剂的研究关　岩1,徐晓伟2,杨　亮3(1.辽宁科技大学材料学院,鞍山114053; 2.北京科技大学材料学院,北京100083;3.鞍山钢铁公司,鞍山114000)摘要:本文研究了采用α2A l 2O 3粉控制陶瓷结合剂中气孔的分布状态;并通过比较陶瓷结合剂、金属结合剂、金属/陶瓷复合结合剂对细小C BN 磨料的集合能力来说明复合结合剂所具有的发展优势及潜能。

结果表明,α2A l 2O 3微粉通过提高熔体粘度和降低气体溶解度两种形式来控制结合剂中气孔状态;分别加入17%陶瓷结合剂、32%金属(Cu 2Sn 合金粉质量比Cu ∶Sn =8∶2)结合剂和C BN 微粒为原料制备出了符合要求的CBN 集合磨粒。

关键词:CBN;气孔控制;金属/陶瓷复合结合剂中图分类号:TG74文献标识码:A文章编号:10002985X (2009)S120186205Research on Ceram i c /M et a l Co m pound Bond Used i n SuperhardCBN Abra si ve ToolsG UAN Yan 1,XU X iao 2w ei 2,YAN G L iang3(1.School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technol ogy L iaoning,Anshan 114053,China;2.School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technol ogy Beijing,Beijing 100083,China;3.Anshan Ir on &Steel Gr oup Company,Anshan 114000,China )Abstract:I n this paper,α2A l 2O 3po wder was used in cera m ics bond t o contr ol distributi on of pore .It was f ound ,composite bond had dom inant compared with cera m ics bond,metallic bond ,metallic /cera m ics composite bond by collecting the m icr o CBN abrasive .The ex peri m ent results showed that α2A l 2O 3powder could contr ol distributi on of pore by increasing viscosity and reducing s olubility;CBN uni on grain was p repared by 17%cera m icd bond,32%metallic bond (Cu ∶Sn =8∶2,mass%).Key words:CBN;pore contr olling;metallic /cera m ics bond基金项目:国家自然科学基金资助项目(No .20273007,50372006)作者简介:关　岩(19712),女,辽宁省人。

陶瓷结合剂CBN砂轮高速磨削凸轮轴的表面粗糙度研究

磨削加工后的零件表面质量包括表面粗糙度、残余应力、磨削烧伤等指标，而表面粗糙度
对ＣＢＮ高速磨削条件下大量试验数据的三元线性
回归处理，得出４淬硬钢工件在陶瓷ＣＢ５Ｎ砂轮高速磨削条件下的已加工表面粗糙度经验公式：
有仅次于金刚石的硬度，优于金刚石的耐热性和
对铁族金属的化学惰性，是代替刚玉磨料磨削淬
由于磨削过程是一个十分复杂的过程，影响
因素很多，在实际工程计算中，目前仍以采用经验公式为主，这些公式都是以磨削条件的幂指数函数形式表示的。本试验采用正交试验法，通过
凸轮轴的ＣＮＢ高速磨削提供了一系列实用的工艺参数。关键词：陶瓷结合剂；ＣＮＢ砂轮；凸轮轴；表面粗糙度
中图分类号：Ｔ３１Ｐ９文献标识码：Ｂ文章编号：１０—０３（０１４－一０９３９１４２１）（Ｉ）０４００
Ｒａ２．Ｖｓ＝１８ｎ躬Ｖｆ．９ｍ（ｍ）３。。０３ｎｕ（）１
是考察零件是否合格的一项重要指标，因此，本
文进行了陶瓷ＣＢＮ砂轮高速磨￣４淬硬钢工件的１５Ｊ
表面粗糙度试验研究。
式中：Ｒａ表面粗糙度值，ｕ为ｍ；Ｖｓ砂轮线为

陶瓷结合剂立方氮化硼磨具组织及性能的研究

陶瓷结合剂立方氮化硼磨具组织及性能的研究陶瓷立方氮化硼（简称cBN）磨具组织由结合剂、气孔和磨粒组成。

本文从理论上分析选择一种合理的低熔高强的陶瓷结合剂，确定其组分配比，并采用热压烧结制备试样，利用XRD，SEM，EDS和抗折强度实验等分析方法研究了结合剂的性能及添加剂对其影响，不同造孔材料对磨具组织的影响，不同表面状态cBN 磨粒对磨具性能的影响，并确定一种最适合陶瓷结合cBN磨具的镀层。

结果表明：选用一种含硼的低熔高强结合剂，由硼玻璃引入B2O3，且满足R2O/B2O3=0.35/0.23>1，B2O3/SiO2=0.23/0.90<0.5。

耐火度为700 ℃，试样在烧结时结合剂与刚玉界面处的热膨胀系数为4.154×10-6/℃，在结合剂中分别加入BJS和M1均提高试样的抗折强度，同时加入BJS和M1反而使抗折强度大大降低。

CaCO3的造孔机理与石墨不同，添加石墨制得的试样强度受石墨颗粒形状及加入量的影响；添加CaCO3 制得的试样强度高，生成气孔形状为球形，分布均匀，随加入量的增加气孔尺寸增大。

表面涂覆刚玉和镀覆Ti的cBN磨粒与结合剂的结合效果均比未镀覆的好，但涂覆刚玉比镀覆Ti的效果更好，刚玉涂层以牙形溶入结合剂中使得磨粒、镀层和结合剂三者过渡良好。

陶瓷结合剂CBN砂轮的特性

陶瓷结合剂CBN砂轮的特性立方氮化硼（cubic boron nitride，CBN）的硬度仅次于金刚石，具有硬度高、热稳定性和化学稳定性好，高温下对铁族元素呈化学惰性的特点，是加工铁族材料时的理想材料。

立方氮化硼磨具是以CBN为磨料，借助于结合剂和其他辅助材料，在一定条件下制成的具有一定的形状和性能的用于磨削、研磨和抛光等加工用途的系列工具，如砂轮、磨头、切割片、磨盘、油石等。

其中CBN砂轮磨具最为普遍。

按照结合剂划分，CBN砂轮有金属结合剂CBN砂轮、树脂结合剂CBN 砂轮、陶瓷结合剂CBN砂轮三类。

与其他结合剂相比，陶瓷结合剂虽然存在脆性大、生产周期长等缺点，但是由于具有耐热性好、形状保持性好、气孔多且可调、易修整等优点，其在CBN砂轮体系中所占比例逐年升高，成为CBN磨具中最大的家族。

与其他结合剂CBN砂轮相比，陶瓷结合剂CBN砂轮具有如下特性：（1）具有可控的气孔率。

陶瓷结合剂CBN砂轮表面的气孔具有容屑、排屑、增强散热和冷却的作用。

根据磨削的用途，通过研究陶瓷结合剂，调整砂轮配方等手段，可以调控陶瓷结合剂CBN砂轮中气孔的大小和气孔的多少。

（2）切削性能好。

由于陶瓷结合剂CBN砂轮的开放式结构，使得CBN磨粒能够最佳暴露突出，由此制得的砂轮具有极好的自由切削性能和高的工件材料去除率，磨削力小，比磨削能低，磨削性能好。

（3）热稳定性和化学稳定性好。

陶瓷结合剂CBN砂轮中，一方面陶瓷结合剂具有良好的耐热性，能使CBN磨料的高热稳定性得到充分利用，磨具使用寿命较长；另一方面陶瓷结合剂优异的化学稳定性，使得磨具对磨削液的适应范围较广。

（4）刚性好。

陶瓷结合剂CBN砂轮由于热膨胀系数较小，刚性好，磨削时让刀小，更适合高精度低粗糙度的磨削。

（5）自锐性好。

陶瓷结合剂CBN砂轮由于自锐性较好，容易修整，修整间隔较长，修整频度低；修正和修锐可一次完成，维护费用较低。

（6）加工工件完整性好。

陶瓷结合剂CBN砂轮磨削的工件表面完整性好，工件质量高，砂轮的使用寿命较长。

高性能CBN砂轮陶瓷结合剂研究进展

关键词陶瓷结合剂；金属氧化物；金属单质；纳米改性物质；制备工艺
中图分类号ＴＧ７４文献标志码Ａ文章编号１００６ — ８５２Ｘ（２０１５）０２ — ０００１ — ０８。
ＤｏＩ码１０．１３３９４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｓｚｚ．２０１５．２．０００１
ＲｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｏｎｃｅｒａｍｉｃｂｏｎｄｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣＢＮｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌ
Ｘｕｅ．ＹＵＴｉａｎｂｉａｏ。ＷＡＮＧＸｕｅｚｈｉ，ＳＵＮＬＩＨａｏｎａｎ，ＷＡＮＧＷａｎｓｈａｎ
ｔｈｅｌａｔｅｓｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃｅｒａｍｉｃｂｏｎｄ；ｍｅｔａｌｏｘｉｄｅ；ｍｅｔａｌｅｌｅｍｅｎｔａｌ；ｎａｎｏｍｅｔｅｒｍａｔｅｒｉａｌ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｔｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｅｒａｍｉｃｂｏｎｄＣＢＮｇｒｉｎｄｉｎｇｗｈｅｅｌｈａｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｔｈｅ
高性能ＣＢＮ砂轮陶瓷结合剂研究进展

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2009年2月第1期　总第169期金刚石与磨料磨具工程D iamond&Abrasives EngineeringFeb.2009No.1　Serial.169文章编号:1006-852X(2009)01-0075-04C BN研磨盘用陶瓷结合剂的研究3侯永改1　彭　进1　乔桂英2　丁春生3　邹文俊1　廖　波2(1.河南工业大学材料科学与工程学院,河南郑州450007)(2.燕山大学材料科学与工程学院,河北秦皇岛066004)(3.郑州磨料磨具磨削研究所,郑州450013)摘　要　本文对三种低温陶瓷结合剂的性能进行综合研究,结果发现:耐火度为775℃,流动性为110%～130%,线膨胀系数为5.79×10-6℃-1的低温陶瓷结合剂V2的综合性能优异。

通过差热分析发现,在测定温度范围内结合剂V2没有明显的晶相产生。

用结合剂V2制备的陶瓷结合剂CBN磨具试样在800℃烧成后,磨具试样的抗弯强度达到最佳值67.5MPa。

制备的磨盘在磨削时锋利性好,磨削中间修整次数少,磨盘的耐用度高。

运用扫描电子显微镜(SE M)对磨削后CBN磨片的磨削面形貌进行观察,表明结合剂对磨粒黏结牢固,断面组织均匀。

关键词　CBN研磨盘;陶瓷结合剂;强度中图分类号　TG74 文献标识码　A　Study on v itr i f i ed bond for CBN face gr i n d i n g wheelHou Y ongga i1　Peng J i ng1　Q i ao Gui yi ng2　D i ng Chunsheng3　Zou W enj un1　L i ao Bo1(1.College of M a teria ls S cience and Eng ineering,Henan U n iversity of Technology,Zhengzhou450007,Ch ina)(2.College of M a teria ls S cience and Eng ineering,Yanshan U n iversity,Q inhuangdao066004,Ch ina)(3.Zhengzhou R esea rch Institu te for A brasives and Grind ing,Zhengzhou450013,Ch ina)Abstract　Pr operties of three different kinds of l ow2te mperature vitrified bonds were studied.It was found that vitrified bond V2,of which refract ory was775℃,fluidity was110%～130%,ther mal expansi on was5.79×10-6℃-1,had good colligati on p r operties.TG and TG A analysis results showed that no crystals wereobserved in bond in the testing te mperature.The flexural strength of CBN t ools made with vitrified bond V2 were67.5MPa when sintered under te mperature800℃.V itrified bond CBN t ools were tested and showed good shar pness,l ong life and no need of dressing during the machining.The gr ound surface of vitrified bond CBN t ool was investigated by means of scanning electr on m icr oscope(SE M),and it was f ound that CBN grits were bonded fir m ly by vitrified bond and with unif or m m icr ostructure.Keywords　CBN face grinding wheel;vitrified bond;strength3河南省重点科技攻关项目072102230005金刚石与磨料磨具工程总第169期0　前言陶瓷结合剂CBN研磨盘,由于其磨削能力强,形状保持性好,磨具自锐性好,在磨削过程中修整次数少[1-4],磨出工件的尺寸精度高、表面粗糙度低,适合数控磨床的自动化磨削加工,在空调压缩机的活塞、叶片等加工中有突出的优越性。

陶瓷结合剂CBN研磨盘在使用过程中,其陶瓷结合剂CBN磨片的自锐性、锋利性和耐磨性是影响其使用的关键因素,这些性能主要决定于所使用的陶瓷结合剂及磨片的性能,以及制备磨片的烧结温度制度。

通过试验,对陶瓷结合剂的耐火度、流动性、热膨胀系数、强度等性能进行研究,制备磨盘进行不同烧成温度时磨具强度测定,磨削应用试验及微观结构分析,总结规律,确定出性能最优的结合剂,有利于促进陶瓷结合剂CBN研磨盘的生产制备及应用。

1　实验1.1　陶瓷结合剂的选择依据陶瓷结合剂CBN研磨盘用CBN磨粒的性能、粒度和研磨盘的磨削加工特点,选择含硼结合剂做为基准,以Na2O、B2O3、Si O2为基本成分,形成Na2O2B2O32Si O2三元系基本组元。

同时引入A l2O3、ZnO中间化合物以及L i2O、Mg O等碱金属和碱土金属氧化物,形成R2O(RO)2B2O32Si O22A l2O3多元系结合剂,最终确定三组不同类型的结合剂进行试验。

结合剂的化学成分如表1所示。

表1　三种结合剂的化学成分(wt%)结合剂的化学成分Si O2A l2O3B2O3Na2O+K2O L i2O ZnO Mg O结合剂1 /wt%64.54.0～8.514.5～19.56.5～10.52.5～6.52.0～4.5—结合剂2 /wt%66.54.0～10.512.5～19.56.5～10.52.5～6.52.0～4.53.5～5.5结合剂3 /wt%64.57.5～13.514.5～19.56.5～13.5—— 2.41.2　试验用的仪器设备在C MT4504型微机控制电子式万能实验机采用三点弯曲法测定抗弯强度,试样尺寸为26.5mm×6 mm×5mm,跨距为22mm,加载速度为0.5mm/m in;结合剂的线膨胀系数采用WCP-2型差热膨胀仪测定,升温速度10℃/m in;结合剂的耐火度测试采用三角锥法,以锥倒温度为所测定耐火度温度;用WVCT -2C微型差热天平对结合剂进行差热分析,升温速度10℃/m in;用扫描电镜(Quanta600,美国)观察磨具断面形貌及磨削应用后磨具磨削面的形貌。

试验采用韩国生产的ADL-700研磨床。

磨盘的尺寸为:700mm×50mm×300mm×3mm2　结果及讨论2.1　陶瓷结合剂的性能分析2.1.1　结合剂的热膨胀系数图1　结合剂V1,V2,V3热膨胀变化情况图1为结合剂V1、V2、V3的热膨胀变化曲线。

从图1可以看出,在测定的温度范围内结合剂V1的热膨胀系数最大,结合剂V3的最小。

这是由于结合剂V1中含有较多的碱性助熔物(Na2O+K2O),而结合剂V3中含碱金属助熔物较少。

Na2O和K2O热膨胀系数都比较大,因此在结合剂内加入量较多时,会增大结合剂的热膨胀系数。

从图1还可以看出在500～600℃之间,三种结合剂的热膨胀系数都有突出的增大现象,主要是由于结合剂中含有B2O3的原因。

2.1.2　结合剂的差热分析如图2和图3分别为结合剂V1、V2、V3的DT A 和TG图。

从图2可以看出,在测定温度范围内,结合剂V1、V3在约350℃时,有一处小的放热峰,说明结合剂在此温度时有晶型转变发生,而结合剂V2没有明显的吸放热峰和热失重、增重现象。

说明,在测定温度范围内,结合剂V2中均没有明显的晶相产生,以液相为主体。

这有利于烧成温度下提高结合剂对磨粒的润湿性,促进结合剂在磨粒周围均匀分布,提高结合剂对磨粒的黏结强度。

67　第1期候永改等:C BN研磨盘用陶瓷结合剂的研究2.1.3　结合剂的综合性能测定与分析表2结合剂的主要性能结合剂的性能V 1V 2V 3耐火度/℃690775850烧结范围/℃25～4030～5025～40流动性/%145～165110～130110～130线膨胀系数/℃-17.28×10-65.79×10-65.45×10-6抗弯曲强度/MPa50.767.565.4 表2为测定的三种结合剂的综合性能。

从表2看出:(1)V2结合剂的烧结温度范围宽,强度达到67.5MPa;(2)V1结合剂线膨胀系数为7.28×10-6℃-1,与CBN 的热膨胀系数(3.2×10-6℃-1)相差比较大,且在磨具烧成温度下,V1结合剂有较大流动性,磨具在烧成温度下容易产生变形、发泡现象;(3)V3结合剂由于耐火度较高,磨具烧成温度高,容易导致微粉级CBN 的热损伤,且结合剂对磨粒的润湿性不好,黏结不牢固。

综合分析可以看出结合剂V2的各项性能比较优良,更适合于作为CBN 磨盘的结合剂。

因此,选用V2为结合剂制作CBN 磨具试样,进行不同温度的强度测定及磨削试验。

2.2　烧成温度对磨具强度的影响图4　三种结合剂在不同温度下弯曲强度图4为三种结合剂在不同温度下弯曲强度。

从图4可以看V1结合剂的在710℃强度最大,为50.7MPa;V2结合剂的在800℃强度最大,为67.5MPa;V3结合剂的在875℃强度最大,为65.4MPa 。

比较三种结合剂可以看出V2结合剂的抗弯曲强度最高。

3.3　磨具试样耐磨性测定分别用三种陶瓷结合剂与粒度为12～22μm 的CBN 磨粒,按要求的配比制备成相应的磨具试样。

在ADL -700研磨床上进行磨削试验,磨削参数为:上、下磨盘转速为45～50r/m in;主压0.40～0.45MPa;工件转速为25～30r/m in,加工余量双面≤0.08mm 。

磨削结果如表3所示。

表3　磨削对比结果Table .3　The result of gr i n d i n g性能指标结合剂V1的研磨盘结合剂V2的研磨盘结合剂V3的研磨盘加工余量/mm≤0.08≤0.08≤0.08修整次数(次/d )9～103～411～15修整一次磨削量(盘)152610～15磨盘损耗(mm /周・片)0.5～0.90.070.05～0.08工件粗糙度R Z /μm 0.6～0.8(合格)0.6～0.8(合格)0.7～0.9(工件易烧伤、划伤) 由表3可以看出,V1结合剂研磨盘磨削时修整次数多,磨盘耐用度低;V3结合剂研磨盘磨削时,修整次77金刚石与磨料磨具工程总第169期数多,且容易烧伤工件;用V2结合剂制备的研磨盘,其磨削时自锐性好,修整次数少,磨削效率高。