磨料的选择与被加工工件的物理力学性能紧密相关。针对抗拉强度高的工件,建议选用韧性强的刚玉类磨料;而对于抗拉强度较低的工件,则宜选择脆性大、硬度高的碳化硅类磨料。具体材料与适用磨料的对应关系,可参考表2-8。
1.磨料选择依据 1.1.工件与磨料匹配 在选择磨料时,必须综合考虑工件材料与磨料之间的化学性能。化学磨损是磨料磨损的重要形式之一,它主要取决于磨料与工件材料之间的化学反应。例如,当使用碳化硅磨料磨削钢类工件时,会因化学反应而产生强烈的磨损。然而,刚玉类磨料在磨削钢类工件时则无此反应,因此不会发生化学磨损。相反,刚玉磨料在磨削玻璃时,特别是在有水冷却的条件下,会与玻璃发生强烈的化学反应。而碳化硅磨料磨削玻璃时,则无此化学反应。因此,刚玉类磨料更适合用于磨削钢类工件,而碳化硅磨料则不适用于磨削玻璃。同时,也要注意某些难加工材料与磨料的亲和作用,如碳化硅磨料磨削耐热合金时,会因自化学反应和高温分解而发生严重磨损。相比之下,单晶刚玉磨削耐热合金则能取得较好的效果。此外,选择磨料时还需考虑其红硬性等性能。
接下来,我们将详细介绍各种磨料的性能及使用范围。
1.2.化学性能影响 选择磨料时,必须综合考虑工件材料与磨料之间的化学性能。磨料与工件材料间的化学反应会影响磨损。例如,当使用碳化硅磨料磨削钢类工件时,会因化学反应而产生强烈的磨损。然而,刚玉类磨料在磨削钢类工件时则无此反应,因此不会发生化学磨损。
2.磨料种类与性能 2.1.棕刚玉(A) 棕刚玉(A)磨料因其韧性大、硬度高和颗粒锋锐的特点,非常适合磨削抗拉强度较高的材料,例如碳素钢、普通合金钢、可锻铸钢以及硬青铜等。其价格亲民,应用广泛,常被视为通用磨料。此外,棕刚玉的二级品还可用于磨修砂轮、砂瓦、砂布、砂纸的制造,以及树脂切断砂轮的制备。
2.2.白刚玉(WA) 白刚玉(WA)磨料的硬度略高于棕刚玉,但韧性稍差。这种磨料硬度适中,容易切入工件,有助于减少工件变形和磨削热量。因此,它特别适合精磨、刀具刃磨、螺纹磨削以及易变形和烧伤工件的磨削。但请注意,其价格相对较高。
2.3.单晶刚玉(SA) 单晶刚玉(SA)磨料具有优异的多棱切刃、高硬度和高韧性。这种磨料在磨削时表现出色,不易破碎,切削能力强且寿命长。它特别适用于加工较硬的金属材料,如高钒高速钢、耐热合金钢等。此外,单晶刚玉磨料对于含钒2%~3%的高钒钢等难磨材料也表现出色。
2.4.微晶刚玉(MA) 微晶刚玉(MA)磨料在外观和色泽上与棕刚玉相似,但其颗粒由微小晶体集合而成。它具有高强度、大韧性和良好的自锐性,在磨削过程中不易形成大颗粒脱落。因此,它适用于不锈钢、碳素钢、轴承钢等材料的磨削,特别适合重负荷和精密磨削。
2.5.铬刚玉(PA) 铬刚玉(PA)磨料的硬度与白刚玉相似,韧性略高。它具有出色的切削性能、强度和脆性,使得磨削工件表面不易烧伤或产生裂纹,同时提高生产率。铬刚玉制成的磨具现状保持性好,特别适合成形磨削。此外,它还能降低被加工表面的粗糙度值。
2.6.锆刚玉(ZA) 锆刚玉(ZA)是Al2O3和ZrO2的复合氧化物,具有较好的韧性。它适用于重负荷磨削以及耐热合金钢、钛合金、奥氏体不锈钢等材料的磨削。
2.7.黑刚玉(BA) 黑刚玉(BA)磨料呈黑色,具有一定的韧性和硬度。它多用于自由研磨,如电镀前、抛光等作业的打磨或粗磨。此外,它还可用于喷砂、制作粗砂轮等。
2.8.黑碳化硅(C) 黑碳化硅(C)磨料硬度高、切刃锋锐且导热性好。它适宜加工抗拉强度低的材料,如灰口铸铁等。此外,黑碳化硅还适用于干磨和自由研磨等作业。
2.9.绿碳化硅(GC) 绿碳化硅(GC)磨料性质坚硬而脆,切削微刃尖锐且容易切入被加工工件。它主要适用于硬质合金刀具和工件等的精磨以及玛瑙等贵重材料的切割和自由研磨。价格高于黑碳化硅但性能更优。
2.10.立方碳化硅(SC) 立方碳化硅(SC)磨料具有锋锐的切削能力且对微型轴承进行超精研磨和沟道磨削时表现出色。它能降低微型轴承的表面粗糙度值从而提高加工质量。
2.11.碳化硼(BC) 碳化硼(BC)磨料呈黑色且颗粒易于破碎形成新的切削刃,因此切削性能保持性好;适宜于硬质合金、宝石等贵重材料的加工和抛光作业;但因生产规模较小粒度较细且热稳定性差不能承受高温作用故多制成研磨膏或拌入油剂使用;价格适中但需注意使用条件限制以确保安全有效进行加工操作并获得理想结果。
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