树脂砂轮制作过程中的常见问题及解决方法

树脂砂轮制作过程中的常见问题及解决方法
以磨料磨具为工具的磨削加工，是机械加工方法中非常重要的一类方法，而且是精密加工和超精加工最基本的和首选的加工方法，在工业上得到广泛的应用。

树脂磨具是磨料磨具的重要组成部分，是工业生产应用的重要磨削工具之一。

本文主要介绍树脂砂轮制造中的常见问题和对应解决办法。

一、树脂砂轮产生质量不稳定的原因的探讨
树脂砂轮生产过程中会产生许多质量问题，由于树脂砂轮制造属于复合材料多学科综合，所以产生原因复杂繁多。

原材料问题:
树脂砂轮是由多种主、辅原材料构成的复杂物系，只要材料是磨料和结合剂，辅助材料则包括填料、增强材料、着色剂等。

1.磨料的因素：
目前市场上磨料质量参差不齐，主要表现为：
（1）磨料的化学成份往往是合格的，但物理性能差；主要表现在磨料的堆积密度与国外还有差距。

（2）磨料的粒度组成混乱，与标准的规定相差较大；主要表现在同一粒度磨料的基本粒含量与国外有差距。

2.结合剂方面，主要是酚醛树脂：
（1）树脂质量稳定性问题，尤其是树脂中游离酚含量的高低。

过高的游离酚含量，会加速树脂砂轮加热硬化后的树脂裂解，影响砂轮的强度；
（2）树脂粉与乌洛托品混合均匀性，乌洛托品作为树脂的硬化剂，乌洛托品加入量不足，树脂硬化不完全，影响砂轮的强度和硬度；含量过高，则过量的乌洛托品不与树脂结合，在硬化过程中分解挥发，使砂轮的气孔增多，降低其强度和硬度。

（3）结合剂粒度过粗或过细：
一般认为，结合剂的粒度以细为宜，这有利于使结合剂分布均匀。

粒度过粗，则成型料不易混合均匀，影响砂轮的硬度和强度。

即使是对于粒度较粗的树脂薄片切割砂轮和钹形砂轮来讲，其选用的结合剂（树脂粉）粒度也应细于320#。

但是如果酚醛树脂粉的粒度过细，给混料带来了困难，很难做到混合料的均匀性，进而影响了树脂砂轮的切磨削性能。

3.树脂砂轮制造工艺问题
树脂砂轮制造是工艺性很强的工业产品，在配混料、成型、硬化、加工等工序存在问题较多。

（1）混料工序：混料的关键是均匀性，成型料应达到：各成份分布均匀，保持松散性，但不宜出现明显漏粉，必须保证摊料均匀，具有良好的成型性能。

（2）成型工序：目前国内大多数是旋转摊料机构，但由于旋转摊料机构的局限性，造成很大制造企业有的企业员工操作不得要领，混合料分布不均，行位公差及静平衡超差。

（3）硬化工序：这是最关键的生产工序，容易造成质量问题的因素有两个，一是固化烘箱或烧成窑的温差太大；二是装炉的方式不当。

硬化炉窑温差过大，致使树脂砂轮硬化偏离了设定的硬化规范（硬化曲线），使砂轮的固化（硬化）质量得不到充分保证。

（4）加工工序（主要是大直径高厚度树脂砂轮）：树脂砂轮尤其是大直径和高厚度，或者要求尺寸公差严格的砂轮在硬化后要进行加工，以保证砂轮的几何尺寸、形位公差。

（5）生产配方、工艺参数生搬硬套。

4.设备工装问题
（1）设备问题：生产设备是砂轮生产的重要物质条件，有的企业一是设备不足，如没有缺少好的混料机，油压机吨位规格偏小等；同时设备维护保养差，产品质量不易保证。

（2）工装问题：规模较小的树脂砂轮企业部分企业工装管理薄弱，没有良好的存放场所，在生产现场乱堆乱放。

5.检验设备问题
（1）原材料检验、过程检验、出厂检验，是树脂砂轮生产企业实施有效检验控制的重要内容，但真正做到规范管理、标准化管理的生产企业较少。

主要问题有制度不全，职能不落实，管理不严，检验设备短缺失控，检验人员业务素质较差等。

（2）检验设备设置不全
检验设备不齐全，树脂砂轮的检验设备有3大件：即回转强度试验机；喷砂硬度机(或洛氏硬度机)——树脂切片、磨片除外；静平衡器（对金刚石砂轮还需要动平衡器），其它还应有薄片砂轮端面、径向跳动测定仪、内径量规、游标卡尺、砂轮切割性能试验机等。

（3）检验设备缺乏应有的维护和保养。

二、保持树脂砂轮品质稳定性的探讨
本文仅就原材料主要是酚醛树脂和玻纤网片如何影响树脂砂轮的品质稳定性进行分析。

树脂砂轮的品质稳定性最突出的表现在如下两方面：
（1）树脂砂轮在一定周期内（正常空气温度湿度条件下），产品强度和切磨削性能的变化情况；
（2）树脂砂轮在生产周期内（如一年内不同季节）每批次砂轮强度和切磨削性能的变化情况。

上述两种情况，均可用实测强度保持率和切磨削性能下降率来表示。

影响以上两个方面的关键取决于酚醛树脂的选择：
（1）液体酚醛树脂。

液体酚醛树脂的固体含量、粘度、凝胶时间和溶水性等指标的波动范围都有不同程度的影响，因此砂轮生产厂家必须根据自己的产品性能要求，结合自身的混料、成型和硬化工艺特点，制定出适合自己的液体树脂技术指标和范围。

另外，必须正确储存液体酚醛树脂，因为液体酚醛树脂本是十分不稳定的，即使在室温条件下技术指标也会发生变化。

砂轮生产厂家必须把液体酚醛树脂储存在低温条件下，才能保证液体酚醛树脂的稳定，进而保证树脂砂轮混料的稳定，确保树脂砂轮质量的稳定。

（2）粉体酚醛树脂。

对粉体酚醛树脂来说，流长（流动度）、颗粒尺寸（粒度、细度）、乌洛托品（六次）含量和胶化时间的波动都会影响砂轮的品质稳定。

这方面，流长是应该首先考虑的。

这些指标说明了树脂在一定的实验条件下的变化行为。

它们只是树脂性能表示，究竟对砂轮产品性能的影响幅度如何，只能依每个树脂砂轮厂的实际应用而定。

粉体树脂的流程是影响结合剂结构的最重要的性能指标，粒度尺寸（粒度、细度）影响到湿润剂的用量，挥发份的含量（游离酚、水分）也很重要。

实际砂轮制作过程中，必须保证各批次粉体树脂性能的稳定，这样才能确保砂轮的质量。

（3）网片技术指标的稳定
网片最初应用在树脂砂轮中，最重要的作用是提高砂轮的强度。

随着树脂砂轮性能的不断提高，网片在树脂砂轮中的作用显得十分重要。

主要表现在：砂轮强度的波动、切片的变形(主要是双网砂轮)、磨片的分层等。

网片含胶量的高低对砂轮的强度、粘度及树脂砂轮的切磨削性能都有影响，理论上讲，在砂轮制作工艺稳定及允许的条件下，网片含胶量越高，砂轮的强度越高，粘结性能越好，同时切磨削越稳定。

三、切片（树脂切割砂轮）变形问题频繁出现的探讨
树脂砂轮的变形问题是长期困扰树脂砂轮生产厂家的难解问题，变形产生根源是砂轮有效面积内的组织不均，进而造成产品硬化过程中的应力不均。

树脂砂轮生产厂家应该把主要精力放在解决混合料均匀性、成型摊料均匀性及网片稳定性方面，只有逐步解决了上述三方面的问题，树脂砂轮(主要是切割砂轮)的变形问题就迎刃而解。

四、出现大切片（外径大于300毫米的树脂切割砂轮）软片问题的探讨
大切片（外径大于300毫米的树脂切割砂轮）软片，主要表现在砂轮出炉冷却后检测外观时用双手平拿直径方向抖动时有晃动，弯曲时明显感觉发软；同时客户在使用砂轮切割时表现为砂轮偏摆，法兰盘的把持力不够，严重的会蹦块和破碎。

大切片软片也是长期困扰树脂磨具生产厂家的技术难题，分析主要原因还是砂轮在硬化过程的应力不均问题。

树脂砂轮生产厂家应该重视环境气候对砂轮生产的影响，及时制定应对的措施，合理选用适宜酚醛树脂品种，增加混合料的均匀性，及时合理调整硬化工艺使之更适宜酚醛树脂的完全硬化。

重视了上述问题，软片问题也就避免发生了。

五、磨片（树脂钹型砂轮）分层（起层）问题出现频次逐年提高的探讨
随着市场对磨片砂轮质量要求的不断提升，尤其是高效率磨片的需求量的增长，树脂砂轮生产厂家配方的多样化更加明显。

这样也就造成了磨片砂轮在制造和使用过程中频繁出现磨片分层现象。

磨片的分层首先应该考虑网片的粘结性能（包括网片挥发份的高低），如果网片含浸胶的种类与树脂砂轮制作用酚醛树脂相容性差，含胶量不够，或者网片挥发份过高，都会造成磨片的分层。

排除网片影响因素，磨片的分层最重要影响因素是，第一是混合料的相容性和粉体酚醛树脂的流动性的不足；第二是网片本身在砂轮硬化过程中的应力反弹。

所以砂轮制作过程中砂轮生产厂家应该重视网片在砂轮成型中的工艺，必须与成型方式和硬化曲线相结合。

六、树脂砂轮的性能衰减问题（经时性或耐老化性）的探讨
由于树脂砂轮用酚醛树脂属于高分子材料，随着使用时间的增长，其性能会逐渐老化，直至砂轮强度降低，切磨削性能下降，这种性能就是砂轮的性能衰减，学术语言是耐老化性能。

提高树脂砂轮的耐老化性能，国外通用的做法有两种，第一，也是最重要的是对磨料进行处理（磨料的深加工如镀衣，高分子材料处理等）；第二，是提高酚醛树脂的耐老化性能。