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2023-01-06 09:03:00
金剛石表面預金屬化并非我們的目的
金剛石表面預金屬化并非我們的目的,而僅是期望與胎體金屬實現化學冶金結合的措施之一。鍍覆后的金剛石在燒結成鋸(鉆)齒后,其折斷面上暴露出的金剛石均失去了鍍層,而脫落了金剛石的殘留坑表面十分光滑金剛石磨針電鍍,這種現象似乎說明了金剛石與胎體還未能達到化學包鑲的水平金剛石工具電鍍。就是說,即使實現了金剛石的表面預金屬化,傳統的固相粉末冶金燒結法也不可能實現金剛石與胎體材料間的牢固結合。
磨具按其原料來源分,有天然磨具和人造磨具兩類。機械工業中常用的天然磨具只有油石。人造磨具按基本形狀和結構特征區分,有砂輪、磨頭、油石,砂瓦,以上統稱固結磨具,以及涂附磨具五類金剛石鋸片電鍍。
磨料磨具類金剛石膜特性
磨料磨具類金剛石膜有機械性能、電阻率及耐腐蝕性、光學性能和穩定性;
機械性能:磨料磨具中類金剛石膜具有高硬度和高彈性模量,不同的沉積方法制備的DLC膜硬度差異很大,沉積的工藝參數對DLC膜的硬度也有影響,膜層內的成分對膜層硬度也有一定影響。
但是類金剛石膜也有很高的內應力,薄膜的內應力是決定薄膜的穩定性和使用壽命并影響性能的重要因素,而且內應力也會限制膜的厚度。壓應力是由所含的氫造成的,促使sp3和sp2的比例變小金剛石磨盤電鍍,會影響膜的性能,研究發現含氫量小于1%的類金剛石膜應力較低,另外膜厚的均勻性對內應力也有影響。通過在膜中摻雜N、Si、O,金屬內應力可以減小,然而內應力減小會影響到硬度和彈性模量。
金剛石粉末沉積在400℃開始
一般在400攝氏度開始,甚至更低,這依靠沉積條件和膜中的摻雜物,由于成分組成的變化將使材料面積和屬性發生變化,限制了DLC在超400攝氏度環境中的應用。
DLC的熱穩定性一般是氫的釋放相關的,進而導致結構塌陷為更多的sp2鍵網絡,使材料石墨化。有報道說熱激發也誘發了taC膜的變化,使sp3鍵轉化為sp2鍵,釋放在低溫100攝氏度開始,在600攝氏度則完全釋放,熱釋放減少了taC膜的內應力,增加了它的電傳導性。
金剛石鍍附鉆的構造
頂角從鉆頭的中心到邊緣有三個變化,這樣就減小了鉆頭外刃在鉆削時的軸向力,把CFRP材料分層降到了低。螺旋角和溝槽外形設計之間得到了優化處理,切削刃帶有三個頂角且長度得到了縮短處理;這種設計使鉆削深孔時的溫度得到了控制,不至于過高。
金剛石鍍附薄膜的表面。通過改善金剛石的微結構并對鍍附預處理技術進行優化,解決了金剛石鍍附薄膜和硬質基體很難結合在一起的問題。圖10所示為CRFP鉆削用SDC型鉆頭。加工出的孔質量準確、沒有分層和未切割纖維。金剛石鍍覆層耐磨性好,提高了工具壽命,實現了穩定鉆削。
金剛石磨頭粒度及其選擇
粒度是指金剛石磨料的顆粒尺寸。對用篩選法獲得的磨粒來說, 粒度號是用一英時長度上有多少個孔的篩網來命名的。例如, 12?粒度是指一英時長度上有十二個孔,余類推。而用Wxx 表示的微粉則是磨粒的實際尺寸。按照新修訂的金剛石磨料粒度標 準,每種粒度號對應的磨粒尺寸如表2。
表2 粒度號及對應的磨粒公稱尺寸(JB 1182—71)
金剛石磨料粒度的選擇主要與加工表面光潔度和磨削生產率有關。 '當工件的磨削余量大,要求切削而工件表面質量要 求不髙時,例如去毛刺等,可選擇14??24?的粗粒度金剛石磨頭。
當磨頭和工件接觸面積較大時,要選用粒度組一些的砂 輪。例如,磨削相同的平面,用磨頭的端面磨削比用磨頭的周 邊磨削選的粒度要粗些。
磨削有色金屬和軟金屬比磨削鋼件時所用的粒度要粗一些。一般的外圓和平面磨削選用36#?70#粒度。外圓磨削大批生產時,例如磨曲軸軸頸,選用36??46?粒度。薄壁零件磨削時容易發熱,此時,粒度要選得粗一些。
粒度較細的金剛石磨頭一般用于磨削余量小、光潔度要求高的零 件。例如,刀具的刃磨一般采用60??100?粒度。螺紋磨削等則 用細于80?的粒度。
一般來說,隨著粒度變細,磨削后的工件表面光潔度提 髙,但粒度對光潔度的這種影響只能就一定范圍來說。我國上海機床廠和其他許多單位的工人和技術人員,經 過反復的試驗和實踐,通過對機床進行調整、改裝、改進修整 方法,用較粗的46??80?粒度的陶瓷磨頭同樣磨出了 V12以上 的高光潔度,而用W10?W20的細粒度樹脂或橡膠結合劑加石 墨填料的磨頭可以磨出V14的高光潔度。
金剛石磨頭硬度及其選擇
金剛石磨頭硬度與磨粒本身的硬度不是一回事,它是指金剛石磨頭工作 表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。也就是說,磨粒容 易脫落的,金剛石磨頭的硬度就軟,反之,硬度就高。金剛石磨頭的硬度選 得過高,結合劑會把已經磨鈍而失去了切削能力的磨粒牢牢把 持住而不脫落,金剛石磨頭和工件表面的摩擦力增加,使工件表面發 熱而出現,金剛石磨頭的切削能力也降低。相反,如果金剛石磨頭的硬 度選得太軟,在磨削時,磨粒還在鋒利的時候就會掉下來,從 而增加金剛石磨頭的磨損,使金剛石磨頭很快失去正確的幾何形狀。所以, 正確選擇金剛石磨頭硬度是很重耍的。
為了適應不同的工件材料和磨削質量的要求,需要有各種 不同硬度等級的金剛石磨頭供選擇。表4是國內生產金剛石磨頭的硬度等級。
生產金剛石磨頭時,由于各種條件的影響,使金剛石磨頭硬度不穩定而 產生偏高偏低的現象,增加了金剛石磨頭選擇和使用的困難。在某些 要求高的工序中,例如刃磨刀具和精密加工時,必須仔細選擇。
下面介紹選擇金剛石磨頭硬度時應考慮的情況。
加工軟材料時要選較硬的磨頭,加工硬材料時則要選軟砂 輪。這是因為軟材料容易磨削,磨頭工作表面的磨粒不易磨 鈍,為了不致于使磨頭上的磨粒在未磨鈍前就脫落,磨頭硬度 就要選髙一些。工件材料硬時,磨粒容易磨鈍,此時,為了保 持磨頭的切削性能和不工件,需要使磨鈍的磨粒較快脫落 而突出新的鋒利磨粒,磨頭的硬度就要軟一些。例如,磨淬過
火的合金鋼、髙速鋼,可選私?2&的硬度;未淬火的鋼常用 ZR2?Z2的磨頭。但在加工特別軟而韌的材料時,由于切層容 易堵塞磨頭,磨頭的硬度又要選軟一些。
工件材料的導熱系數與磨削質量有關。合金鋼的導熱系數 低,工件磨削區域的熱量不易散去,容易使工件。因此, 在磨削導熱系數差的合金鋼時,要選軟的和組織松的磨頭。如 硬質合金的導熱系數差,磨削時易產生裂紋,所以,刃磨硬質 合金刀具要選艮?R3的綠碳化硅磨頭。
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