单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探

单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探

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新技术?新工艺?武志斌肖冰徐鸿钧单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探

单层钎焊金刚石砂轮工艺研究韧探

武志斌,肖冰,徐鸿钧

(南京航空航天大学机电工程学院,江苏南京210016)

摘要:分析了超硬磨料砂轮的现状和特点.介绍了钎焊砂轮的卓越磨削性能和发展前帚.用舍垒和Ag

cu舍垒加cr粉对钎焊垒刚石砂轮进行了初步实验研究,通过x衍射分析垒刚石界面有C生成,实现了垒剐石

与铜基体间的牢固连接,取得了较好的蛄果.

关键词:钎焊;垒刚石;单层砂轮

中国分娄号:TG74;"1~731文献标识码:A文章编号:loo7—9483{2001)010053一[)3 PreliminaryExperimentalStudyofMonolayerDiamondBrazedGrindingWhed WUZhiBin.XIAOBin.XUHong—Jun fNaTljingUniversityofAeronauticsandAstronautic~.Jiang~xlNanjing,210016IChina) Abstract:Itanalyzesthecharacter0fthecurrentsuperabrasivegrindingwhee1.

【o0ksintotheadvantagesand[oregroundabout

brazedgrindingwhee1.Itstudi~onthiswheelwithNi—CralloyandAgCualloybysotnepreliminaryexperimentsItshow achroroiumcarbidefilmbeenformedonthediamondandthefilledintem~ediatelayerachiev edgoodresults.

Keywords.-Brazed:Diamond;Motyo]ayerGrindingWheel

1超硬磨料砂轮的现状与发展

1.1超硬磨料砂轮的现状

目前生产中常用的超硬磨料砂轮有金属结合剂砂轮,

树脂结合剂砂轮,陶瓷结合剂砂轮和电镀砂轮,它们各有自

己的特点:

(1)树脂结合剂砂轮:结合剂为合成树脂,结合强度不

高,修整困难,砂轮气孔较少,不耐高温,易老化.

(2)金属结合剂砂轮:结合剂为金属,由粉末冶金制成,

结合强度较高,气孔较少,耐高温,导热性好,修整困难. (3)陶瓷结合剂砂轮:结合剂为陶瓷,由高温烧结而成,

结合强度较高,耐高温,耐腐蚀,修整较容易.

以上3种砂轮的共同缺点是磨粒裸露高度较低,容屑

空间较少,磨削比能较高,散热性不好,加工中容易发生烧伤.

(4)电镀砂轮:电镀砂轮是近年来发展起来的一种新型

砂轮,其显着的特点是不需修整砂轮,磨粒裸露高度较高, 可达20%～3o%,容屑空间较大,磨削性能较以上3种砂轮有较大提高,且电镀工艺简单,砂轮制造容易,无需修整,使用方便;单层结构决定了它可以达到其它砂轮所无法达到的高速度.如电镀CBN砂轮可实现高速,超高速磨削,其

线速度200,250直到500m/s.电镀砂轮的这些优势使得

它在超硬磨料砂轮的生产和应用中占极其重要的地位.在高速超高速磨削中更是占据着无可争议的主导地位.

随着电镀砂轮的广泛使用,其自身的一些缺陷也逐渐

显露出来.其中最主要的是结合强度不高,电镀砂轮上的镀层金属并不是磨具行业严格意义上的结合剂,在镀层金属与基俸和磨料的界面上不存在牢固的冶金化学结合,磨料实际上只是被机械地包埋镶嵌在镀层金属中,把持力不大,在负荷较重的高教磨削中,砂轮容易因磨粒脱落而导致失效.为了增加把持力就必须增加镀层厚度,从而导致磨粒的裸露高度减少,容屑空间相对减少,砂轮容易发生堵塞,散热效果差,工件表面容易发生烧伤l】_.

1_2超硬磨抖砂轮的发展——单层钎焊砂轮

为了更充分发挥单层超硬磨料砂轮的优势,国外90年

代初开始以高温钎焊工艺,开发了一种新型砂轮——单层

高温钎焊超硬磨料砂轮.用高温钎焊替代电镀开发单层超

硬磨料砂轮,目的是利用钎焊的化学冶金结合,改善磨料,

钎料,基俸三者问的结合强度,由于高温钎焊所提供的界面

上的结合强度高,仅需将磨料间结合层厚度维持在磨料高

度的20%～30%的水平上就能在大负菏的高速高教磨削

中牢固地把持住磨料;同时因为结合层厚度很薄,钎焊砂轮

可使磨料裸露高度达到磨料高度的70%～80%,磨料间的

容屑空间被大大扩展,不易堵塞,有效磨料切刃更多,更锋

利,磨削比能可大大降低,磨除单位体积的金属所产生的热

量减少,再加上大的容屑空间可有效容纳较多的磨削液,使

磨削温度大大降低,可有效防止磨削烧伤,尤其是在高教磨

削中更能显示出其无可比拟的优势…=图1就是开发成功

的钎焊砂轮工作表面形貌的SEM照片【:

收稿日期:2000—04—14;修订日期:2000—10—1I

基盒项目:国家自然科学基金资助项目(59675057)

作者简介:武志斌0964一),男,安徽准北人,南京航空航天大学副教授,在读博士生,主要研究领域为磨削加工.

2001年1月机械设计与制造工程第30卷第1期

图l单层钎悍空刚石砂轮表面形貌

2钎焊金刚石砂轮的实验研究

2.1实验条件

钎焊加热设备为上海新兴机械厂生产的GP30一CW7

型高额感应焊机焊料分别为HL209银基钎料和一

CrlO1,其上涂有银焊剂102膏.金刚石为J人造金刚石,

粒度35/,t0先对基体表面进行除锈,抛光,再用酒精清

洗,人造金刚石用10%稀硫酸精洗后,再用去离子水漂洗