Stan badań ściernicy diamentowej o spoiwie metalicznym

Ściernica diamentowa jest najczęściej stosowanym narzędziem do obróbki w technologii szlifowania. Według różnych rodzajów wiązań ściernicę diamentową można ogólnie podzielić na ściernicę diamentową wiązaną żywicą, ściernicę diamentową wiązaną ceramicznie i ściernicę diamentową wiązaną metalem. Ściernica diamentowa o spoiwie metalowym ma dużą siłę wiązania i ziarno ścierne, dobrą wytrzymałość i może wytrzymać duże obciążenia. Znajduje zastosowanie w dziedzinach szlifowania kształtowego, precyzyjnego i ultraprecyzyjnego skomplikowanych powierzchni materiałów kruchych i twardych.

 

Siła trzymania spoiwa metalowego z diamentowym materiałem ściernym jest kluczowym czynnikiem wpływającym na żywotność ściernicy diamentowej ze spoiwem metalowym. Dlatego badacze w kraju i za granicą koncentrują się głównie na następujących aspektach:

(1) Zastąp podstawę Fe podstawą Co jako spoiwem ściernicy diamentowej o spoiwie metalowym, aby obniżyć koszty produkcji. Na przykład Han Juan i inni badali wpływ zawartości węgla na właściwości materiałów matrycowych na bazie ferrytu. Gdy zawartość węgla wynosi 1 procent, gęstość materiału osnowy osiąga minimalną wartość 7,47 g/cm3; Gdy zawartość węgla wynosi 0,4 proc., gęstość materiału matrycy osiąga maksymalną wartość 7,65 g/cm3. Chen Xia i in. ograniczył erozję spoiwa na powierzchni diamentu poprzez dodanie niewielkiej ilości Co do spoiwa na bazie żelaza, a dzięki dodatkowi Co warstwa gęstego materiału osnowy została przytwierdzona do powierzchni diamentu, co sprawiło, że materiał osnowy i diament ściślej połączone.

 

Dai Qiulian i in. stwierdzili, że właściwości mechaniczne materiałów osnowy na bazie żelaza można poprawić poprzez odpowiednie zwiększenie zawartości C, Cu i Ni. Temperatura spiekania ściernicy ma istotny wpływ na twardość i wytrzymałość na zginanie materiałów osnowy na bazie żelaza. Odpowiednia ilość Zn i Sn sprzyja spiekaniu w fazie ciekłej;

(2) Podejmij środki technologiczne, aby zrealizować zdolność łączenia metalu ze ścierniwem. Po pierwsze, osiąga się to poprzez dodanie aktywnego Ti (TiN2), Cr, pierwiastków ziem rzadkich itp. do surowców spiekanych; Po drugie, powłoki z aktywnego metalu lub stopu, takie jak Ti i Cr, są nakładane na powierzchnię diamentowych cząstek ściernych, aby poprawić zdolność łączenia spoiwa ze ścierniwem;

(3) Popraw zdolność obciągania tarczy diamentowej o spoiwie metalowym. Tanaka i in. próbowali opracować rodzaj porowatej diamentowej ściernicy metalowej z żeliwem jako spoiwem i wprowadzili pustą strukturę porowatej ceramicznej ściernicy diamentowej do metalowej ściernicy diamentowej, w celu uzyskania lepszej zdolności skrawania i samoostrzenia się diamentowe cząstki ścierne. Później H.Tomino i SHTruong z Japonii opracowali różne metody przygotowania, takie jak spiekanie izostatyczne na gorąco, spiekanie elektryzujące i spiekanie próżniowe.

 

Dzięki porównawczym badaniom procesu przygotowania, porowatości i różnych właściwości szlifowania uzyskaliśmy dalsze zrozumienie nowego typu porowatej tarczy diamentowej o spoiwie metalowym. Naukowcy krajowi proponują poprawę zdolności samoostrzenia ściernic diamentowych o spoiwie metalicznym poprzez zmianę formuły diamentu o spoiwie metalicznym, aby dopasować jego szybkość ścierania do szybkości ścierania ścierniwa diamentowego. Metoda ta jest jednak ograniczona właściwościami obrabianych materiałów, różnymi gatunkami diamentu oraz ograniczonym zakresem regulacji składu formuły diamentu związanego metalem. Liao Cuijiao i in. dodał pewną ilość środka porotwórczego do spoiwa metalowego, aby otrzymać porowatą próbkę diamentowego segmentu spoiwa metalowego o określonej porowatości.

Obecnie ściernice diamentowe wiązane metalem dzielą się na trzy rodzaje: ściernice diamentowe galwanizowane, ściernice diamentowe spiekane i ściernice diamentowe jednowarstwowe lutowane. Diamentowa ściernica galwaniczna może być używana tylko przy niewielkich obciążeniach szlifierskich, a spiekana ściernica diamentowa jest szeroko stosowana, podczas gdy jednowarstwowa lutowana ściernica diamentowa jest nadal w fazie rozwoju w Chinach.

Diamentowa ściernica galwaniczna wykonana jest metodą elektrochemiczną. Galwaniczna ściernica diamentowa ma wiele zalet, takich jak prosty proces galwanizacji, niskie inwestycje, wygodna produkcja, brak konieczności naprawy, wysoka wydajność pracy, długa żywotność itp. Obecnie galwaniczna ściernica diamentowa odgrywa niekwestionowaną wiodącą rolę w wysokiej - szlifowanie precyzyjne, szybkie i ultraszybkie. Wady galwanicznej ściernicy diamentowej są następujące: diamentowe ziarna ścierne w galwanicznej ściernicy diamentowej są tylko mechanicznie osadzone w powlekanym metalu i podłożu, a powierzchnia złącza nie tworzy stałego chemicznego wiązania metalurgicznego, więc jej trzymanie siła jest niewielka. Powierzchnia robocza ściernicy jest łatwo blokowana, ze słabym odprowadzaniem ciepła, wysoką temperaturą szlifowania i łatwą do spalenia powierzchnią przedmiotu obrabianego.

Aby rozwiązać problemy, takie jak niewystarczająca siła trzymania ziaren ściernych galwanicznej ściernicy diamentowej i łatwe blokowanie narzędzi, a także aby w pełni wykorzystać zalety supertwardego ścierniwa, zagraniczne kraje zaczęły opracowywać jedno- ściernica diamentowa lutowana warstwowo z procesem lutowania w wysokiej temperaturze na początku lat 90. W szczególności poczyniono pewne postępy w lutowaniu diamentowym ściernic w wysokiej temperaturze.

 

W przypadku jednowarstwowej lutowanej ściernicy diamentowej siła wiązania na interfejsie zapewniana przez lutowanie w wysokiej temperaturze jest wysoka; Jednocześnie, ponieważ grubość warstwy wiążącej jest bardzo cienka, przestrzeń wiórowa między ziarnami ściernymi jest znacznie rozszerzona i nie jest łatwa do zablokowania. Skuteczna ścierna krawędź tnąca jest coraz ostrzejsza, a temperatura szlifowania jest znacznie obniżona, co może skutecznie zapobiegać poparzeniom podczas szlifowania, szczególnie przy wydajnym szlifowaniu, które może wykazywać niezrównane zalety. Obecnie stosuje się go do przygotowania piły diamentowej, jednowarstwowej lutowanej ściernicy diamentowej oraz różnych głowic i tarcz szlifierskich. Jednak na tym etapie na rynku dostępnych jest niewiele jednowarstwowych, lutowanych superściernych materiałów ściernych.

Spiekana ściernica diamentowa jest utworzona przez zmieszanie supertwardego proszku ściernego i wiążącego oraz spiekanie za pomocą metalurgii proszków, tworząc wielowarstwową spiekaną strukturę. Spiekana ściernica diamentowa ma zalety wysokiej siły wiązania, dobrej odkształcalności, odporności na wysoką temperaturę, dobrej przewodności cieplnej i odporności na zużycie, długiej żywotności i może przenosić duże obciążenia. W przypadku spiekanego koła diamentowego niektórzy uczeni przeprowadzili w ostatnich latach badania dotyczące obciągania spiekanego koła diamentowego specjalnymi metodami obróbki, w tym głównie metodą obciągania elektrolitycznego, metodą obciągania iskrą elektryczną i metodą obciągania kompozytowego.