陶瓷加工的利器-金剛石砂輪

陶瓷材料具有良好的耐高溫耐腐蝕性能及力學(xué)性能，是優(yōu)良的高性能材料。由于其原子是通過(guò)共價(jià)鍵、離子鍵結合，而金屬材料通過(guò)金屬鍵相結合，因此陶瓷材料與金屬材料有完全不同的性質(zhì)，不僅在常溫下對剪切應力的變形阻力很大，而且硬度很高。

同時(shí)，由于陶瓷晶體是由陽(yáng)離子和陰離子以及它們之間的化學(xué)鍵組成的，化學(xué)鍵具有方向性、原子堆積密度低、原子間距大，因此陶瓷顯示出很大的脆性，加工產(chǎn)生的缺陷多，是典型的難加工材料。而且隨著(zhù)陶瓷制備技術(shù)的發(fā)展，陶瓷材料的性能還在逐步提高，因此為了發(fā)展陶瓷材料在空間探測、航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域中的應用，開(kāi)發(fā)出高效低成本的加工技術(shù)十分重要。

目前能夠滿(mǎn)足硬金屬的加工要求的“磨削”是陶瓷材料的主要加工方法之一，無(wú)論是精度還是效率都比較適中。磨削使用的工具一般為金剛石砂輪，即利用“結合劑”將金剛石磨粒粘結起來(lái)并制成具有一定強度和形狀的磨具。與其它磨料如剛玉、碳化硅相比，用金剛石磨具進(jìn)行磨削時(shí)，具有磨削效率高、使用壽命長(cháng)、磨削力小，磨削溫度低、磨削的工件精度高、表面質(zhì)量好等優(yōu)勢。

金剛石陶瓷砂輪的優(yōu)勢

根據原料的不同，金剛石砂輪在功能上也會(huì )產(chǎn)生差異——如根據結合劑的不同可分成金屬結合劑、陶瓷結合劑、樹(shù)脂結合劑三種。三者各有優(yōu)勢，其中樹(shù)脂結合劑和金屬結合劑砂輪已在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用，雖然陶瓷結合劑金剛石砂輪雖然應用量沒(méi)有前兩種砂輪大，但由于其具有良好的磨削精度、高磨削效率和低磨削應力等優(yōu)勢，因此在先進(jìn)陶瓷這種難加工材料領(lǐng)域越來(lái)越受到人們重視。

陶瓷結合劑一般有三種類(lèi)型：傳統陶瓷礦物結合劑，玻璃料結合劑和微晶玻璃結合劑。在燒結溫度下，結合劑材料軟化而出現部分液相，結合劑將金剛石磨料潤濕、包裹，在結合劑與金剛石磨料界面處發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，結合劑將金剛石磨料牢固粘接，形成具有一定強度和形狀的磨具。

金剛石陶瓷砂輪品質(zhì)的因素可從金剛石磨料及結合劑設計這兩方面總結：

1.金剛石磨料

首先是在砂輪工作面上均勻分布的裸露突起、起切削作用的金剛石磨料，若從提高結合劑對金剛石磨料的把持力角度考慮，磨料的晶型應該盡量不規整，表面粗糙為好；另外金剛石的粗細會(huì )直接影響工件表面粗糙度、磨削效率和磨具損耗，因此在滿(mǎn)足加工工件要求的條件下應盡可能選用粗的粒度，以提高磨削效率和降低磨具的損耗。

2.結合劑設計

其次是負責粘結磨料的陶瓷結合劑。由于金剛石的熱穩定性差，在空氣中700℃以上就會(huì )氧化，保護氣氛下900℃加熱后抗壓強度明顯下降，所以陶瓷結合劑的燒成溫度不能太高。此外，結合劑結合強度還需滿(mǎn)足砂輪工作強度要求，膨脹系數要與磨料的熱膨脹系數相匹配，導熱性也不能太差。

除此之外，結合劑最重要的就是對金剛石磨料的把持力必須要夠強——因為金剛石本身的抗壓能力很強，使用壽命長(cháng)，因此為了充分發(fā)揮金剛石磨料的優(yōu)勢、降低成本、提高金剛石磨料在砂輪中的濃度，合理的結合劑配方設計十分關(guān)鍵。

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