如何研制适合加工PCD的陶瓷结合剂金刚石砂轮
金刚石砂轮生产工艺
金刚石砂轮生产工艺金刚石砂轮是一种磨削工具，由金刚石颗粒和金属粉末组成的磨料粒子与金属结合剂通过一系列的工艺加工成形而成。
金刚石砂轮的生产工艺涉及到原料的准备、配料、成型、烧结、修整等多个环节。
首先是原料的准备。
金刚石是天然的稀有材料，一般采用合成金刚石作为砂轮的磨料。
合成金刚石主要由高温高压合成工艺得到，需要通过磨碎、分级等方法获得符合要求的金刚石颗粒。
而金属粉末则是根据具体需要选择合适的金属材料，并进行磨碎和分级。
其次是配料。
根据制备不同规格和用途的金刚石砂轮，需要按照一定的配比将金刚石颗粒和金属粉末混合。
混合的目的是使金刚石颗粒能够均匀地分布在金属结合剂中，以提高砂轮的磨削性能。
然后是成型。
将配料好的混合物按照一定的压力和温度进行成型。
成型工艺可以采用压制或注射成型的方式，通过给予一定的压力和温度使混合物形成砂轮的外形和尺寸。
成型后的砂轮需要进行一定的固化处理，以使金属结合剂能够坚固地固结住金刚石颗粒。
接着是烧结。
烧结是将成型后的砂轮在一定的温度和时间条件下进行烧结处理。
烧结的目的是使金属结合剂在高温下熔融并与金刚石颗粒结合，形成砂轮的磨料层。
同时，烧结还可以消除砂轮中的内部应力，提高砂轮的强度和硬度。
最后是修整。
修整是对砂轮进行加工和修整以获得符合要求的产品。
修整包括砂轮的修整和尺寸的修整。
砂轮的修整是根据具体的形状要求，通过切割、磨削等方法将砂轮修整成相应的形状。
尺寸的修整是根据砂轮的精度要求，通过切割和磨削的方法将砂轮修整到合适的尺寸。
综上所述，金刚石砂轮的生产工艺主要包括原料的准备、配料、成型、烧结、修整等环节。
这些环节的精细操作和严格控制可以使金刚石砂轮具有良好的磨削性能和使用寿命。
陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用
陶瓷结合剂金刚石磨具的研究与应用陶瓷结合剂金刚石磨具具有磨削精度高、磨削效率高、磨削温度低、使用寿命长、耐酸碱、耐腐蚀、自锐性好等特点,在现代材料加工特别是硬脆材料加工领域应用广泛。
本文主要针对陶瓷结合剂金刚石磨具制备过程中的低温陶瓷结合剂的制备,金刚石磨料的表面改性,润湿剂的选用,烧结工艺和磨削应用等方面进行了研究,并取得了一定的成效。
其主要的研究工作及实验结果概括如下：1)自制HO结合剂,其熔点约为650℃,烧结范围较宽；陶瓷结合剂金刚石磨具的烧成温度在735℃时抗折强度达到最大为90.08MPa；确定了HO陶瓷结合剂金刚石磨具的升降温烧结工艺；HO陶瓷结合剂金刚石磨具烧成后为产生微晶相锂辉石(LiAlSi2O6),提高磨具强度。
2)对金刚石表面进行镀钛、镀镍和镀铜处理,在与陶瓷磨具同样的温度工艺处理后,冷压自由烧结,表面金属镀层在含氧气氛中会发生化学反应,导致镀层疏松、脱落,并且会使金刚石表面与结合剂的结合处产生缝隙,最终导致陶瓷磨具的强度下降。
3)使用乙醇为溶剂的树脂液作为润湿剂并且其加入量为4wt%时,成型料的成型性最好,生坯强度可达到5.93MPa,磨具强度最高可达到91.28MPa。
4)金刚石粒度为140/170目的陶瓷结合剂金刚石磨具磨削牌号为YG8的硬质合金后粗糙度为0.5μm～0.9金刚石粒度270/325目的陶瓷磨具磨削后粗糙度为0.1μm～0.3μm,并且磨削效率较高,但表面光洁度相对于同粒度树脂砂轮较差。
磨削PCD材料时,自制每片磨具可磨削1304型PCD1233片,且磨削效率高。
使用HO低温陶瓷结合剂生产的金刚石磨具,相比国内同类产品,在耐磨性、锋利度以及所磨削的工件质量方面,具有一定优势。
陶瓷磨具相对于树脂磨具有以下优势：(1)陶瓷砂轮的磨削效率高；(2)对于陶瓷砂轮可以采用大的进给量,树脂砂轮当采用进给量超过一定数时,会磨不动；(3)陶瓷结合剂金刚石磨具磨削时几乎不用修整,树脂磨具需要隔段时间修整一次；(4)由于陶瓷砂轮形状保持性好,所以磨削精度相对于树脂砂轮高。
陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备研究
砂轮的硬度表征的是结合剂与金刚石的结合强 度。理论上讲, 烧结温度越高结合剂的流动性越好, 一 方面, 可以提高结合剂与金刚石之间的润湿性; 另一 方面可及时排出结合剂中的气孔, 提高结合剂对磨料 的把持力。故试样的硬度值在一定范围内随温度的升
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图 8 不同结合剂含量试样表面微观结构 F ig. 8 M icro structu res of sam p le su rface w ith
differen t bond con ten t
烧结体中的气孔主要来源于两个方面: 一方面是有机 粘结剂在高温下分解产生气体, 留下气孔; 另一方面 是结合剂与金刚石起反应, 在一定烧结温度下, 结合 剂含量越高烧结体中液相越多, 产生的气体越难排 出, 容易残留在烧结体内产生大量气孔。
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金属结合剂砂轮不同, 陶瓷结合剂金刚石砂轮须通过 烧结制备, 因此烧结温度成为影响其性能的一个很重 要因素。一个性能优异的陶瓷结合剂金刚石砂轮应当 是在金刚石粒度、烧结温度及结合剂含量上均取得一 个平衡的结果。对其进行研究可以对砂轮的生产起指 导性作用, 有利于提升其性能。
2 试验
2. 1 试验步骤 采用实验室用某结合剂与不同粒度的工业金刚
3. 1 金刚石粒度对砂轮性能的影响 图1 为1# 、2# 和3# 试样的洛氏硬度值, 由图可
知当砂轮中结合剂含量一定时, 其随金刚石粒度的增 大而减小。 图 2 分别为 2# 、3# 试样的表面微观结构 图。由图2 (a) 可知该试样已经明显发泡, 而图2 (b) 中 试样结合剂与金刚石结合较好, 未有发泡迹象。 一般
陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究
用日 益增多， 而我 国还处于实验室阶段或试用阶段。 陶瓷结合剂金刚石磨具主要应用于金刚石刀具 、
１ 低熔 陶瓷结合剂 的制备
砂轮综合性能的好坏与结合剂直接相关 ， 根据国 内外的研究和应用情况 ， 金刚石磨具结合剂常用 的玻 璃料有 Ｓ ２ ｎ －２ ３ ｉ － Ｏ ＢＯ 系玻璃 ， ａ０ Ａ２ ３ ２ ３ ｉ２ ＯＺ Ｎ ２ －ｌ 一 Ｏ 一 Ｏ ０Ｂ Ｓ 系 玻 璃 ， ｉ２ １ ３ ｉ２ ａ —２ ３系 玻 璃 等。 以 Ｓ － ２ 一 Ｏ － ＯＢ Ｏ ＯＡＯＴ Ｂ Ｎ 、 ， Ｓ ａ０ Ｂ０ 和 ｉ 为基本成分 的硼硅酸盐玻璃制备 Ｏ
轮对 Ｐ Ｃ产品进行磨削加工， Ｄ 实验结果表明， 陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削 Ｐ Ｃ比树脂金刚石砂轮具有较大的优越性。 Ｄ
关键词 ： 刚石 ； 金 陶瓷结合剂 ；砂轮 中图分类号 ： Ｑ ７ Ｔ １４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ２３— ０ ９ ２０ ） １ ０ ５— ３ ０ ５ ６ ９ （ ０７ ０ —０７ ０
立方氮化硼刀具 、 硬质合金 、 金属 陶瓷、 铁氧体 、 铸铁 、
宝石 、 普通陶瓷及新型工程 陶瓷材料 的磨削和加工 ， 亦
可用于铬淬火钢轴承滚柱 、 汽车和拖拉机曲轴 、 பைடு நூலகம்压泵
Ｔｈ ｔ ｄ ｆｔ ｅ Ｖｉｒｆｅ ａ ｏ ｄ Ｗ ｈ ｅ ｅ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｔ ｉ ｄ Ｄｉ ｍ ｎ ｉ ｅｌ
Ｌ Ｑ．ｕｎ ， Ｅ Ｇ Ｚ ｅ． ｎ ， Ｈ ＮＱ・Ｈ Ｉ ｉ ａ Ｐ Ｎ ｈｎｂ Ｃ Ｅ ｉ ｑ ｉ Ｗ （． ｃｏｌｆＥ ｒ ｃ ｎｅ ｎ ｎｉ ｎ ｅｔ ｎ ｉ ｅｎ ， ｅｔ ｌ ｏｔ Ｕ ｉｒｔ， ｈ ｎｓａ １０３ Ｈ ｎｎＣ ｉ １ Ｓｈｏ ｏ ａ ｈＳｉ ｃ ａｄＥ ｖｏｍ ｎ ｌ ｇ ｅ ｉ Ｃｎ ａ Ｓｕ ｎ ｅ ｉ Ｃ ａｇｈ ０ ８ ， ｕａ ，ｈ ｔ ｅ ｒ ａＥ ｎ ｒｇ ｒ ｈ ｖ ｓ ｙ ４ －
结合剂砂轮配方工艺技术及生产流程
结合剂砂轮配方工艺技术及生产流程1 一种陶瓷结合剂砂轮湿混料新型结构辗轮装置简介：本技术提供了一种陶瓷结合剂砂轮湿混料新型结构辗轮装置，涉及碾轮技术领域。
本技术包括固定架，固定架一侧固定有定位杆，定位杆一端固定有放置槽，放置槽内部固定有油缸，放置槽上表面活动连接有顶盖，顶盖和放置槽一侧均固定有连接板，连接板表面开有安装孔，安装孔内部螺纹连接有第一螺纹杆，油缸输出轴一端固定有安装板，安装板两侧均活动连接有定位板，定位板内部螺纹连接有第二螺纹杆。
本技术通过将原来的不能提升高度的辗轮,改为能自由提升高度的辗轮，同时将原来的卧式辗压，改为垂直进行辗压，解决了导致混料结束后，用水刷锅时，大量积水渗入到碾轮内部，生产时辗轮内部的废水溢出的问题。
2 一种加工止推面用金属结合剂CBN砂轮及其配方技术简介：本技术提供了一种加工止推面用金属结合剂CBN砂轮及其配方技术，属于CBN砂轮的制备技术领域，解决了陶瓷CBN砂轮在磨削止推面时，型面保持性不好，修整周期短，寿命短，生产成本高的问题，具体步骤包括：步骤A：混料，称取金属结合剂粉料和CBN 磨料；步骤B：烧结，步骤A中混好的待用混合料投入石墨模具中，放入压机中进行冷压预压、热压烧结；步骤C：基体准备；步骤D：将砂轮块对应粘接在基体上；本技术使用金属结合剂CBN砂轮来加工止推面，目前行业内普遍采用的砂轮为陶瓷结合剂CBN砂轮，而本申请采用金属结合剂CBN砂轮来加工。
首先，砂轮型面保持性好、修整周期长、耐磨性好、寿命高，提高了客户的生产效率，降低了客户的生产成本。
3 一种硬质合金刀具抛光用复合树脂结合剂金刚石砂轮简介：本技术属于金刚石砂轮领域，具体涉及硬质合金刀具抛光用复合树脂结合剂金刚石砂轮，复合树脂结合剂由以下体积百分比的原料组成：酚醛树脂70～80%，聚酰亚胺树脂20～30%。
采用上述复合树脂结合剂制备的金刚石砂轮在硬质合金刀具抛光加工时，不仅加工质量更优，工件磨削面纹路更均匀细腻，表面粗糙度Ra值更小，刃口锯齿更小，外观亮度更亮，同时效率能提升40~66.7%。
磨PCD刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究
2007年12月总第162期 第6期金刚石与磨料磨具工程D iamond&Abrasives EngineeringDec.2007Serial.162 No.6文章编号:1006-852X(2007)06-0051-03磨PC D刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究3侯永改 彭 进 邹文俊 路朋献 马秋花(河南工业大学材料科学与工程学院,郑州450007)摘 要 本文研究制备Na2O-B2O3-Si O2-A l2O3多元系基玻璃料,并配制成低温陶瓷结合剂,研究发现:耐火度为685℃,流动性为110%～130%,线膨胀系数为5.35×10-6℃-1的低温陶瓷结合剂具有优异的性能。
制备的陶瓷结合剂金刚石砂轮在725℃烧成后,磨具的抗弯强度和洛氏硬度达到最佳值,分别58.61MPa和77.9。
用其磨削PC D刀片时锋利性好,磨削中间不需修整,砂轮耐用度高。
运用扫描电子显微镜(SE M)分析了陶瓷结合剂金刚石磨具的断面形貌、磨削后磨削面形貌,表明结合剂对磨粒黏结牢固,断面组织均匀。
关键词 PC D刀具;陶瓷结合剂;金刚石砂轮;微观结构中图分类号 T Q164;TG74 文献标识码 AStudy on v itr i f i ed bond d i a m ond tools for gr i n d i n g PCD cutterHo u Yo ngga i P eng J i ng Zo u W en jun Lu P engxi an M a Q iuhua(College of M aterials Science and Engineering,Henan U niversity of Technology,Zhengzhou450007,China)Abstract Na2O-B2O3-Si O2-A l2O3multi-component syste m matrix glass was chosen t o p r oduce l ow-te mperature vitrified bond.Itwas found that vitrified bond with refract ory685℃,fluidity110%～130%,and ther mal expansi on5.35×10-6℃-1was more fit f or p reparing dia mond t ools.The bending strength and hardness of vitrified bond dia mond t ools were res pectively58.61 M Pa and77.9when sintered under temperature of725℃.W hen grinding PC D blade,vitrified bond dia mond t ools showed g ood shar pness and l ong life,and it should not be redressed during the machining.The cr oss structure and gr ound surface of vitrified bond dia mond t ool was investigated by means of scanning electr on m icr oscope(SE M).It was found that dia mond grits was bonded fir m ly by vitrified bond and with unifor m m icr ostructure.Keywords PCD t ools;vitrified bond;dia mond grinding wheel;m icr ostructure0 引言聚晶金刚石(PC D)材料、聚晶立方氮化硼(PC BN)材料,是金刚石或CBN微粉在高温高压下合成在硬质合金基体上的,它克服了金刚石、CBN单晶各向异性的缺点,具有高硬度及高耐磨性,是理想的刀具材料,被广泛应用于汽车、航空、航天、建材等领域的加工[1]。
PCD刀具的金刚石砂轮机械刃磨工艺
PCD刀具的金刚石砂轮机械刃磨工艺1PCD 刀具的特点聚晶金刚石(PCD)是将粒度为微米级的金刚石微粉与少量金属粉末(如Co) 混合后在高温(1400℃)、高压(6000M Pa)下烧结而成的聚晶体。
与其它刀具材料相比，PCD具有极高的硬度和耐磨性、高导热性、低热膨胀系数、摩擦系数小、切削散热快、切削温度低、热变形小、可降低加工表面粗糙度等性能特点。
但由于PCD与铁族元素有很强亲和力，因此不适合加工黑色金属及其合金。
已实现商品化供货的PCD复合片是将0.5 ～0.7mm 厚的PCD层烧结在硬质合金基体上制备而成，因此兼具了PCD的高硬度、高耐磨性和硬质合金的良好强度与韧性。
PCD刀具在有色金属及其合金、非金属材料的高速切削中体现出优良的切削性能，已广泛应用于汽车、航空、航天、建材等工业领域。
但是，PCD 的高硬度、高耐磨性使刀具刃磨相当困难，主要体现在材料磨除率小、砂轮损耗大、刃磨效率低、刃口呈锯齿状等。
PCD刀具的刃磨工艺性已成为其推广应用的障碍之一，为了突破这一工艺瓶颈，国内外学者进行了大量研究开发工作。
2PCD刀具的金刚石砂轮刃磨工艺常用的PCD刀具刃磨工艺有金刚石砂轮机械刃磨、放电刃磨、电解刃磨等，其中以金刚石砂轮机械刃磨在技术上最为成熟，在目前使用也最为广泛。
该方法虽然刃磨效率较低、加工成本较高，但可获得良好的刀具刃口质量和完整、光洁的前后刀面。
2.1刃磨加工机理金刚石砂轮机械刃磨PCD刀具的材料去除机理比较复杂，国内外学者对此进行了大量研究，目前主要存在以下几种观点：(1)德国学者M ．Kenter认为，金刚石砂轮磨削PCD刀具的过程中发生了刻划作用和滑动作用，材料的去除方式主要为粘结、刻划、摩擦化学反应和表面断裂。
他认为，在绝大多数情况下，PCD 材料的去除是以摩擦化学反应和表面断裂为主。
由于PCD材料脆性大，在金刚石磨粒的挤压下容易诱发裂纹，裂纹在机械和热应力作用下扩展，最终导致小片PCD材料剥落，同时，摩擦热会使PCD 发生石墨化和其它摩擦化学反应。
制作金刚石砂轮工艺技术
制作金刚石砂轮工艺技术金刚石砂轮是一种常用的研磨工具，广泛应用于金属材料的精加工，具有高效、精确和耐磨等特点。
其制作工艺技术至关重要，下面将介绍金刚石砂轮的制作工艺技术。
首先是选材。
金刚石是制作金刚石砂轮的主要材料，其硬度和抗磨性能非常优异。
制作金刚石砂轮通常采用人工合成的金刚石。
在选材时，需要考虑金刚石的颗粒度、单晶的大小及形状等因素，以及金刚石的硬度和磨具结构要求，从而选择合适的金刚石作为原材料。
其次是填充。
金刚石砂轮的基体一般是金属或陶瓷材料，用来固定金刚石颗粒。
填充方式有焊接、电泳和有机结合等多种方法。
焊接是最常用的方法，通过高温焊接金刚石颗粒到砂轮基体上，保证其牢固性和稳定性。
电泳方法则是将金刚石颗粒在电场作用下沉积到金属基体上，形成一层金刚石涂层。
然后是成形。
成形是制作金刚石砂轮过程中的关键步骤。
成形方式有机械成形和电化学成形两种方法。
机械成形是利用砂轮切削、磨削或磨龟等方法将金刚石砂轮的外形和尺寸加工成所需的形状。
电化学成形则是通过电解加工的方法，利用电解液和电流控制金刚石砂轮的成形。
最后是烧结。
烧结是将填充好金刚石颗粒的砂轮加热到一定温度，使金刚石颗粒与基体或金刚石颗粒之间产生化学反应并结合在一起的过程。
烧结温度、时间和热处理方式都对金刚石砂轮的性能有重要影响。
烧结后，金刚石砂轮变得更加坚固耐磨，并且具有更好的结合性能。
总之，金刚石砂轮的制作工艺技术对其性能起到至关重要的作用。
选材、填充、成形和烧结是金刚石砂轮制作过程中的关键步骤，需要严格控制各个环节的工艺参数，以保证金刚石砂轮的质量和性能。
随着制作工艺技术的不断改进和发展，金刚石砂轮的性能将会越来越优秀，为金属材料的加工提供更好的工具。
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如何研制适合加工PCD的陶瓷结合剂金刚石砂轮
聚晶金刚石(PCD)材料、聚晶立方氮化硼(PcBN)材料,是金刚石或cBN微粉在高温高压下合成在硬质合金基体上的,它克服了金刚石、cBN单晶各向异性的特点,具有高硬度及高耐磨性,是理想的刀具材料,被广泛应用于汽车、航空、航天、建材等领域的加工。
合成的PCD、PcBN片外圆形状不规则,表面不平整。
需要对PCD、PcBN进行加工,使其与硬质合金基体尺寸保持一致且平面平整。
PCD的高硬度、高耐磨性使刀具刃磨相当困难,主要体现在材料磨除率小、砂轮损耗大、刃磨效率低、刃口呈锯齿状等。
因此,PCD刀具的刃磨加工是影响其使用的关键工序。
采用树脂结合剂金刚石外圆砂轮加工PCD、PcBN时,加工效率低,加工成本高,成品的尺寸偏差大,磨削噪音大,对环境污染较大,对磨床的破坏大。
陶瓷结合剂砂轮具有耐高温。
加工效率高、刚性好、在磨削过程中保持刃具形状好,成品的尺寸精度能得到保证等优点。
使用陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削加工PCD刀具,可最大限度地提高磨削效率。
且磨削比小,耐磨度高,使用寿命长,加工成本低,具有广泛的实际意义和推广价值。
陶瓷结合剂金刚石砂轮的刃磨表面质量较好,基本与金属结合剂砂轮磨削质量相接近,而其磨削效率极高,约为金属结合剂砂轮刃磨效率的4倍,这一点已被实验证明。
但由于金刚石的耐热稳定性差,惰性较大,使陶瓷结合剂金刚石砂轮制备比较困难,砂轮批次之间的性能不易稳定,因此,陶瓷结合剂金刚石砂轮的广泛应用受到限制。
通过对陶瓷结合剂及磨具性能的研究,研制出适合PCD加工的陶瓷结合剂金刚石砂轮是制备的关键。
(中国研磨网)
豫金刚石形势分析
主营业务:豫金刚石主营业务为人造金刚石及其原辅材料的研发、生产和销售,以及人造金刚石合成设备的研发。
目前,豫金刚石的主导产品为人造金刚石,已成为全国人造金刚石的主要生产企业之一,人造金刚石产销量位居全国第三。
海通证券:由于豫金刚石在原辅材料、合成设备、合成工艺等方面的领先水平以及生产环节的规范化管理,豫金刚石人造金刚石产品的综合生产成本处于优势地位,因而豫金刚石生产产品的毛利率居于国内同行业最高水平,盈利能力强。
豫金刚石综合成本低于行业水平,在行业竞争中具有较强的成本优势,也是豫金刚石总体盈利能力一直处于高水平的主要原因。
天相投资:由于豫金刚石在研发和技术装备上优势明显,豫金刚石生产的金刚石高品级率总体处于国内领先水平,部分人造金刚石的粒度、冲击韧性(T I)、热冲击韧性(TT I)、冲击强度等技术指标已经接近或达到国际先进水平,可以部分替代进口金刚石产品,满足国内外高品级金刚石的市场需求。
安信证券:2009年我国人造金刚石产量达到54亿克拉,产销量已占全球总量的70%以上。
豫金刚石2009年度人造金刚石产量为4.02亿克拉,而国内主要竞争对手黄河旋风和中南豫金刚石产能均超过15亿克拉。
产量排名前三位的河南金刚石的产能的行业集中度达80%左右,由于产品同质化,行业竞争较为激烈。
但豫金刚石竞争优势明显,有利于在激烈竞争中脱颖而出,其核心竞争力主要体现在技术研发领先以及由此引发的在原辅材料、合成设备、合成工艺等方面领先。
与上市公司黄河旋风相比,豫金刚石产品毛利率要高出近10个百分点,这也反映了豫金刚石产品相对高端,技术相对领先。
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