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普通磨具的选择与使用——磨料选择

磨料磨具研习社2018-05-15 15:25:23


磨料种类很多,其选择原则与被加工工件材料物理力学性能有直接关系。


一般来说,磨削抗拉强度较高的工件材料时,选择韧性较大的刚玉类磨料为宜;磨削抗拉强度低的工件材料,则以选择脆性较大而硬度较高的碳化硅类磨料为宜。部分材料的抗拉强度与选用的磨料见表1

表1  磨料的选用

工件材料名称

抗拉强度/MPa

选用材料

工件材料名称

抗拉强度/MPa

选用材料

1.8×9.8

黑碳化硅

橡胶

30~60×9.8

黑碳化硅

2×9.8

黑碳化硅

镁合金

21~26×9.8

黑碳化硅

8×9.8

黑碳化硅

优质钢

60~105×9.8

白刚玉

棕刚玉

15×9.8

黑碳化硅

各种合金钢

80~150×9.8

白刚玉

棕刚玉

铁及铸铁

25~40×9.8

黑碳化硅




 

在选择磨料时,要考虑工件材料与磨料之间的化学性能。磨料与工件材料之间的化学反应是磨料产生化学磨损的主要原因。若用碳化硅磨料磨钢时,会产生强烈的化学磨损。刚玉类磨料磨削时则无此反应,不会发生化学磨损。相反,刚玉磨料磨削玻璃时,特别是有水冷却时,会产生强烈的化学反应,而碳化硅磨料磨削玻璃时,则没有这种反应。因此,刚玉类磨料可用来磨削钢类工件,而不适于磨削玻璃,碳化硅磨料则不适于磨削钢材。


磨料和工件材料之间的化学亲和作用也要给予重视,尤其是某些难加工材料与磨料的亲和作用很明显。例如,碳化硅磨料磨削耐热合金时,由于碳化硅能与铁发生自化学反应且在磨削区高温作用下,碳化硅能发生分解,并与工件材料中的某些金属成分(如Co、Ni、Cr、W等)形成化合物,使碳化硅砂轮发生较严重的磨损,而用单晶刚玉磨削耐热合金时,则能取得较好的磨削效果。此外,选择磨料时,还要考虑磨料的红硬性。


下面介绍各自磨料的性能及使用范围。


① 棕刚玉(A)  磨料的韧性大,硬度高,颗粒锋锐。因此,它适合于磨削抗拉强度较高的材料,如碳素钢、普通合金钢、可锻铸钢、硬青铜等。棕刚玉价格便宜,应用十分广泛,被视为通用磨料。棕刚玉的二级品,可作为磨修砂轮、砂瓦、砂布、砂纸用磨料及制作树脂切断砂轮。


② 白刚玉(WA)  磨料的硬度略高于棕刚玉,但其韧性差一些。硬的磨料容易切入工件,可以减少工件的变形和磨削热量。白刚玉磨料最适于精磨、刀具的刃磨、螺纹的磨削及磨削容易变形及烧伤的工件,但价格高于棕刚玉。


③ 单晶刚玉(SA)  磨料具有良好的多棱切刃,并有较高的硬度及韧性。这种磨料在磨削时不易破碎,切削能力强、寿命长,适于加工较硬的金属材料,如高钒高速钢、耐热合金钢及钴基、镍基合金钢与不锈钢等材料。尤其是含钒2%~3%的高钒钢,其可磨性能很差,用一般磨料很难磨削,而用单晶刚玉磨料则能适用。单晶刚玉磨料磨削淬火钢、工具钢及其他合金钢时,均能获得良好的磨削效果。单晶刚玉磨料生产量较小,只推荐用于耐热合金及难磨金属材料的磨削。


④ 微晶刚玉(MA)  外观、色泽、化学成分均与棕刚玉相似,所不同的是它的颗粒是由许多微小晶体集合组成。它具有强度高、韧性大,自锐性良好的特点,磨削过程中不易成大颗粒地脱落。由它制成的磨具磨损小,适于不锈钢、碳素钢、轴承钢、特种球墨铸铁等材料的磨削,还用于重负荷磨削和精密磨削。


⑤ 铬刚玉(PA) 磨料的硬度与白刚玉相似,韧性比白刚玉稍高,切削性能较好且有较高的强度和足够的脆性,因此磨削工件的表面不易烧伤和不易产生裂纹,并能提高生产率。用它制成的磨具现状保持性好,因而适用于成形磨削。铬刚玉比白刚玉具有更好的磨削性能,能使被加工表面降低表面粗糙度值。铬刚玉广泛用于淬火钢、合金钢刀具、螺纹的磨削加工、量具及仪表零件的精密磨削。


⑥ 锆刚玉(ZA)  是Al2O3和ZrO2的复合氧化物,韧性较好,适合于重负荷磨削及耐热合金钢、钛合金、奥氏体不锈钢的磨削。


⑦ 黑刚玉(BA)  磨料外观呈黑色,具有一定的韧性,硬度比棕刚玉低,多用于自由研磨,如电镀前、抛光的打磨或粗磨,用于喷砂,制作粗砂轮、砂布、砂纸等。


⑧ 黑碳化硅(C)  硬度比刚玉类磨料高,切刃锋锐,但性脆。导热性良好,散热快,自锐性能由于刚玉磨料。适宜加工抗拉强度低的材料,如灰口铸铁、白口铸铁、青铜、黄铜、矿石、耐火材料、顾彩、玻璃、陶瓷、皮革、橡胶等,还适于磨削热敏性材料,可用于干磨。黑碳化硅磨料可用于自由研磨,广泛用于珠宝、玉器、玛瑙制品的切割和整形等作业。


⑨ 绿碳化硅(GC)  磨料性质比黑碳化硅硬而脆,叫锋利,具有尖锐的切削微刃,很容易切入被加工工件,但韧性不高。率碳化硅除具有与黑碳化硅相同的用途外,主要适用于硬质合金刀具和工件磨削、螺纹磨削及其工具的精磨,还可磨削玛瑙、钟表宝石轴承、高级珠宝玉器、贵重金属(如锗)的切割和自由研磨。其价格高于黑色碳化硅,除磨削硬质合金材料和技术要求较高的一些工件加工外,应尽量选用黑碳化硅磨料。


⑩ 立方碳化硅(SC)  性脆而锋锐。用它制成的油石和小砂轮对微型轴承进行超精研磨和沟道磨削时有较强的磨削能力,并能降低微型轴承的表面粗糙度值。


⑪ 碳化硼(BC)  磨料呈黑色,颗粒比金刚石更易于破碎而形成新的锐力的切削刃,切削性能保持性较好。但因工业生产规模较小,生产的碳化硼的粒度只有100#及更细的粒度,加之碳化硼磨料热稳定性差,不能承受高温作用,所以多将其制成研磨膏或拌入油剂用于自由研磨,适宜于硬质合金、宝石、陶瓷、模具、精密元件加工和抛光。


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