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在材料加工领域,对磨料的性能有哪些要求

在材料加工领域,对磨料的性能有哪些要求
2021-01-27
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作者:埃尔派
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作为材料加工成型中的关键角色,磨料需要满足一定的性能要求才能用于相应的加工领域。而不同的领域对于磨料各方面的要求也是不同的,一般情况下大致可以分为以下几类。

硬度

硬度是磨料最基本的性能指标,磨料硬度只有高于工件硬度时才能发挥出正常的磨削作用。磨料的硬度越高,对工件的刻划和切入能力也就越强,不同的加工物料对磨料的种类和硬度也有着不同的要求。

韧性

磨料的韧性是指磨粒受力时抵抗破碎的能力。如果磨料韧性过低,磨削过程中会导致磨粒过快破碎或脱落,不能充分发挥切削作用。如果磨料韧性太高,磨粒难以破碎,磨粒在磨削过程中就无法形成新的切削刃,导致磨料自锐性变差,降低工件的切削效率。磨料的韧性与其宏观形状有着紧密关系,等积形的磨料韧性要优于片状或棒状。

热导率

磨料需要具备良好的热导率,以保证磨削过程中产生的热量能够及时散发,从而使工作区的温度维持在合适的区间内。这样一是可以避免烧伤工件,二是可以延长磨具的使用寿命。

热稳定性

磨料的热稳定性是指磨料在工作温度区间内保持各项理化性能指标的能力。磨具受到摩擦作用时会导致工作区温度升高,所以磨料热稳定性的优劣是衡量其磨削能力的一项重要指标。例如,金刚石在室温下各项性能都很出色,但在加工黑色金属时,由于高温而发生石墨化,导致磨具切削能力下降,并且造成了工件表面结构的破坏。

机械强度

磨料在磨削过程中会同时受到磨削力和冲击载荷的作用,因此,磨料必须达到足够的机械强度才能满足相应的磨削要求。由于金刚石材料在磨料体系中的重要地位,所以一般会以金刚石的单颗粒抗压强度作为衡量磨料机械强度的标准。

化学成分

磨料的化学纯度对磨料的各项性能起着决定性的作用,即使杂质含量很低,也可能使磨料性能产生极大的差异。例如,在刚玉磨料体系中,黑刚玉由于含有较多的氧化铁,使得其硬度远低于棕刚玉白刚玉的氧化铝含量比棕刚玉的含量要高,因此其硬度高于棕刚玉。

化学稳定性

磨料在工作时应当能够保持一定的化学稳定性,以免和工件黏附或产生互扩散,造成磨具的堵塞或工件的污染。

热膨胀系数

磨料的热膨胀系数需要与所用结合剂的热膨胀系数相匹配,这样可以避免在烧结和磨削的过程中,由于二者膨胀、收缩率失配,使得磨具内残余应力过大,导致磨具变形或损坏,影响磨削的稳定性和磨具的使用寿命。

磨料的种类琳琅满目,但随着现代机械加工的不断发展和各种新材料的不断出现,工业上对于加工精度和表面粗糙度的要求越来越高。相对应的,磨削技术和磨具,尤其是涂附磨具需要向着高效率、高寿命和超精密的方向发展。

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