磨料-機床行業(yè)百科-機床商務網(wǎng)

1簡介

2生產(chǎn)工藝

3拋光磨料

.金剛石

1簡介

天然剛玉的化學成分為氧化鋁，主要產(chǎn)地南非，用它拋光和研磨玻璃。金剛砂也是氧化鋁的一種天然形式，一般說來，它不如剛玉純，主要產(chǎn)地希臘、土耳其，多用來制砂布或砂紙。石榴石磨料用于噴砂、水刀切割、制造涂附磨具、濾料、耐磨地坪骨料等，多應用在五金、鋼材、鑄件、陶瓷、鋁材、木材、皮革工業(yè)方面。燧石通常用于制作砂紙。石英是早的砂輪用料，至今仍有用于制造刀具和加工玻璃。浮石來源于火山，是制造拋光粉的原料。矽藻土為拋光粉和油石的配料。其他天然磨料還有滑石、矽石、長石、黑矽石和白堊等。

2生產(chǎn)工藝

從1970年代起，已大量生產(chǎn)人造磨料，其中主要的有碳化矽和氧化鋁兩種。碳化矽俗稱金剛砂，將純矽石砂與焦炭混合加入少量木屑后，放入電爐中，在2,200～2,480℃焙燒約36小時而制得。氧化鋁俗稱剛玉，工業(yè)上常用電弧爐加熱熔化鋁礬土制成，雪白透明的用作熱敏金屬的磨料，黑色的用于加工鑄件和鋼材。人造金剛石砂輪是硬度高的磨具，為硬質合金刀具的刃磨所必需。人造金剛石還可制成各種形狀和大小的工具，以適用于切割玻璃和陶瓷。碳化硼的硬度高于碳化矽，不適用于制作砂輪，在拋光硬質材料時可用它代替價格昂貴的金剛石。立方碳化硼的硬度是碳化矽的兩倍，氧化鋁的2.5倍，用它磨削某些工具鋼很有效。

3拋光磨料

金剛石

*的硬度，顆粒外形尖銳鋒利，對于不同硬度的材料都具有很好的磨削作用，對于存在軟硬相差懸殊的不同相的合金試樣拋光效果較好。此外，金剛石拋光磨料磨削壽命長，切削能力高，因而磨料消耗少，同時還可以使試樣表面基本不產(chǎn)生形變擾亂層。

氧化鋁

硬度很高，與被拋光材料一般不發(fā)生化學反應。氧化鋁拋光磨料是一般鋼鐵試樣常用的拋光磨料。但它不宜用于拋光鋁及鋁合金，因為氧化鋁磨料容易使鋁表面晦暗且產(chǎn)生腐蝕坑。

氧化鉻

拋光能力弱于氧化鋁，可以用作鋼鐵試樣的終拋光。

氧化鐵

可以獲得極光亮的表面，但同時容易產(chǎn)生變形擾亂層，且會將非金屬夾雜物從試樣金屬基體中曳出，使用很少。

氧化鎂

硬度較低，顆粒極細，具有尖銳的外形和良好的磨削刃口。它比較適用于鋁、鎂及其他非鐵金屬及合金試樣的終拋光。它對鋼鐵試樣中的非金屬夾雜物曳出作用小，因此特別適合于夾雜物檢驗和鑄鐵石墨試樣的拋光特別有利。

4特性

磨料的重要性能之一是它的硬度，它必須比待加工材料更硬，常用莫氏硬度計測定各種磨料的硬度。磨料的另一重要性能是韌性或體積強度。可改變原料的混合量、純度、粒度和晶體結構等來控制這一性能，以適合于各種應用。
磨料制品的制造，除粉狀滑石和氧化鐵外，所有原料均需壓碎和篩選，篩選粒度應為4～900, 即直徑約6毫米（公釐）到6微米（1公釐的千分之一）或者更細。砂輪是主要的磨料制品，由磨料和結合劑按一定比例混合，經(jīng)模壓成形後燒結而成，後還必須進行整形、平衡和超速試驗。砂布和砂紙為另一種產(chǎn)量較大的磨料制品，是由磨粒黏結在基層材料（布或紙）上，經(jīng)干燥後裁切成不同規(guī)格的制品。其他為粉狀或粒狀磨料，在篩選後，需經(jīng)一定的工藝處理，如研磨或拋光用磨料，通常加以礦物油膏或蠟等輔料，以適應不同工作條件的需要。

5應用領域

磨料在工業(yè)上應用非常廣泛，特別是加工高精度或低粗糙度的零件或特別硬的零件時，磨料和磨具是*的。此外，對于刀具的刃磨和堅硬材料的切割，砂輪也是*的工具。在汽車制造業(yè)中，活塞環(huán)與氣缸、閥門與閥座的緊密配合，變速器和齒輪的精度等，都要用磨料和磨具加工，才能保證。其他有關的新制品，如塑性黏結滾磨機用介質，為大量零件的去毛刺節(jié)省時間，提高了生產(chǎn)率。
磨料的生產(chǎn)技術已有顯著的進步。金剛石砂輪的效率較14年前已提高4倍；軋鋼廠用的氧化鋯-氧化鋁砂輪的總成本只為1948年的25%，速度提高了7倍。當前的問題是有關磨削作用的基礎理論尚未清楚，有待于研究；制品的規(guī)格復雜，品種繁多，不易簡化。

6人造磨料

人造磨料產(chǎn)品主要分為剛玉磨料和碳化硅磨料兩大類，具體來說，基本上有以下幾種：
1、棕剛玉磨料，主要成分是Al2O3，具有硬度中等，韌性大，顆粒鋒銳，價格比較低廉，適合加工抗張強度高的金屬。微晶剛玉磨料和黑剛玉磨料都是其派生品種。
2、白剛玉磨料，其硬度略高于棕剛玉，但韌性較差，磨削時易切入工件，自銳性好，發(fā)熱量較小，磨削能力強，效率高。鉻剛玉磨料是其派生品種。
3、單晶剛玉磨料，其顆粒是由單一晶體組成，并具有良好的多棱切削刃，較高的硬度和韌性、磨削能力強，磨削發(fā)熱量少，缺點是生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)量較低，所以價格比較高。鋯剛玉磨料也是晶體化合物，硬度略低，晶體尺寸較細，耐磨性能好。
4、黑碳化硅磨料、綠碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、鈰碳化硅磨料等，屬于碳化硅磨料，主要成份是碳化硅SiC，硬度高，脆性大，磨粒鋒利，導熱性較好，耐磨性較強，比較適合加工硬脆的金屬及非金屬產(chǎn)品。
適合機械，電子，金屬零部件，五金，工具，汽車配件，儀器儀表，鑄造，醫(yī)療，工藝飾品等行業(yè)產(chǎn)品的表面去毛刺,倒角，去氧化皮和表面拋光。
研磨效率高，耐磨耐用，不容易卡孔，表面光亮度高！

7超硬磨料

超硬磨料磨具以其優(yōu)良的磨削性能，現(xiàn)已廣泛用于磨削技術各個方面，并成為超精密磨削、率磨削、難加工材料磨削、高精度成形磨削、磨削自動化和無人化等技術進步的基礎 [1] 。
金剛石和CBN磨料由于它們在加工材料適應方面的互補性，使由它們所構成的磨具可加工范圍大為擴展，覆蓋了包括各種高硬、高脆、高強韌性材料的幾乎全部被加工材料。
金剛石磨具是磨削硬質合金、光學玻璃、陶瓷和形容詞石等硬脆材料的佳磨具，但因其在700℃~800℃時容易碳化，所以它不適于磨削鋼鐵材料及超高速磨削。CBN磨料的出現(xiàn)導致磨削技術的革命，它能承受1300℃~1400℃的高溫，對鐵族元素化學惰性大，導熱性好，磨鋼料時的切除率高，磨削比大，磨具壽命長，是磨削淬硬鋼、高速鋼、高強度鋼、不銹鋼和耐熱合金等高硬度韌性大的金屬的佳磨料。此外，CBN磨具還適用于超高速磨削，金屬基體CBN磨具線速度超過250m/s也會不破碎。
CBN磨具的廣泛使用主要是近幾年各種高性能CNC磨床問世，以及磨具制造技術的進步，開發(fā)出了性能優(yōu)異的單層電鍍和高溫釬焊等新磨具，促使了磨削技術的發(fā)展，其中尤以點磨削新工藝更受人們的青睞。
點磨削（Quickpoint Grinding）是由德國公司首先推出的。它是利用釬焊CBN薄砂輪（寬度只有幾mm）和超高砂輪線速度（120m/s~180m/s，高的可達200m/s~250m/s）來實現(xiàn)的。加工時使砂輪軸線與工件軸線在水平方向上形成一定傾斜角，以使砂輪與工件之間理論上的線接觸變成點接觸。這樣可大大減少磨削接觸區(qū)面積，而*的磨削速度既可使磨屑變薄、磨粒負荷減輕，又可使熱量來不及傳到工件和砂輪上，幾乎都被磨屑所帶走，提高工件加工精度和表面質量。使用表明，點磨削的磨削比大，砂輪壽命長，修整頻率低，材料切除率高，同時由于它采用和NC車床一樣的兩坐標聯(lián)動來實現(xiàn)復雜回轉體零件的表面磨削，一次安裝能加工出外圓、錐面、曲面、螺紋、臺肩和溝槽等所有外形，比切入磨削有更大柔性，同時冷卻效果，磨削溫度低，甚至可以真正實現(xiàn)干磨削，目前該工藝已在我國上海大眾汽車有限公司桑塔納轎車生產(chǎn)線上使用，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

8物理性質

磨料的粒度

磨料的粒度指的是磨料的顆粒尺寸。磨料可按其顆粒尺寸的大小分為磨粒、磨粉、微粉和超微粉四組。其中，磨粒和磨粉這兩組磨料的粒度號數(shù)用每一英寸篩網(wǎng)長度上的網(wǎng)眼數(shù)目表示，其標志是在粒度號數(shù)的數(shù)字右上角加“#”符號。比如240#，是指每一英寸篩網(wǎng)長度上有240個孔，粒度號的數(shù)值越大，表明磨粒越細小。而微粉和超微粉這兩組磨料的粒度號數(shù)是以顆粒的實際尺寸來表示的，其標志是在顆粒尺寸數(shù)字的前面加一個字母“W”。有時也可將其折合成篩孔號。例如W20，是表示磨料顆粒的實際尺寸在20μm~14μm之間，這和篩孔號為500#。
在各種磨料的粒度中又有粗、中、細不同的顆粒。中粒是研磨粉中的基本粒度，是決定磨料研磨能力的主要因素，在粒度組成中占有較大的比例。實踐證明：經(jīng)過離心分選后的研磨粉其研磨能力將比分選前提高20%。細粒在研磨中起很小的磨削作用，粒度除對研磨工件的質量不利外，而且還會降低研磨效率，應在粒度組成中盡量減少它們的數(shù)量。因此，從研磨的效率和工作的質量來說，都要求磨料的顆粒均勻。粒度在12#~80#的磨粒組，顆粒尺寸較大，不適用于作研磨加工的磨料。