作為材料加工成型中的關鍵角色,磨料需要滿足一定的性能要求才能用于相應的加工領域。而不同的領域對于磨料各方面的要求也是不同的,一般情況下大致可以分為以下幾類。
硬度
硬度是磨料最基本的性能指標,磨料硬度只有高于工件硬度時才能發揮出正常的磨削作用。磨料的硬度越高,對工件的刻劃和切入能力也就越強,不同的加工物料對磨料的種類和硬度也有著不同的要求。
韌性
磨料的韌性是指磨粒受力時抵抗破碎的能力。如果磨料韌性過低,磨削過程中會導致磨粒過快破碎或脫落,不能充分發揮切削作用。如果磨料韌性太高,磨粒難以破碎,磨粒在磨削過程中就無法形成新的切削刃,導致磨料自銳性變差,降低工件的切削效率。磨料的韌性與其宏觀形狀有著緊密關系,等積形的磨料韌性要優于片狀或棒狀。
熱導率
磨料需要具備良好的熱導率,以保證磨削過程中產生的熱量能夠及時散發,從而使工作區的溫度維持在合適的區間內。這樣一是可以避免燒傷工件,二是可以延長磨具的使用壽命。
熱穩定性
磨料的熱穩定性是指磨料在工作溫度區間內保持各項理化性能指標的能力。磨具受到摩擦作用時會導致工作區溫度升高,所以磨料熱穩定性的優劣是衡量其磨削能力的一項重要指標。例如,金剛石在室溫下各項性能都很出色,但在加工黑色金屬時,由于高溫而發生石墨化,導致磨具切削能力下降,并且造成了工件表面結構的破壞。
機械強度
磨料在磨削過程中會同時受到磨削力和沖擊載荷的作用,因此,磨料必須達到足夠的機械強度才能滿足相應的磨削要求。由于金剛石材料在磨料體系中的重要地位,所以一般會以金剛石的單顆粒抗壓強度作為衡量磨料機械強度的標準。
化學成分
磨料的化學純度對磨料的各項性能起著決定性的作用,即使雜質含量很低,也可能使磨料性能產生極大的差異。例如,在剛玉磨料體系中,黑剛玉由于含有較多的氧化鐵,使得其硬度遠低于棕剛玉;白剛玉的氧化鋁含量比棕剛玉的含量要高,因此其硬度高于棕剛玉。
化學穩定性
磨料在工作時應當能夠保持一定的化學穩定性,以免和工件黏附或產生互擴散,造成磨具的堵塞或工件的污染。
熱膨脹系數
磨料的熱膨脹系數需要與所用結合劑的熱膨脹系數相匹配,這樣可以避免在燒結和磨削的過程中,由于二者膨脹、收縮率失配,使得磨具內殘余應力過大,導致磨具變形或損壞,影響磨削的穩定性和磨具的使用壽命。
磨料的種類琳瑯滿目,但隨著現代機械加工的不斷發展和各種新材料的不斷出現,工業上對于加工精度和表面粗糙度的要求越來越高。相對應的,磨削技術和磨具,尤其是涂附磨具需要向著高效率、高壽命和超精密的方向發展。
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