陶瓷材料具有良好的耐高温耐腐蚀性能及力学性能,是优良的高性能材料。由于其原子是通过共价键、离子键结合,而金属材料通过金属键相结合,因此陶瓷材料与金属材料有完全不同的性质,不仅在常温下对剪切应力的变形阻力很大,而且硬度很高。
同时,由于陶瓷晶体是由阳离子和阴离子以及它们之间的化学键组成的,化学键具有方向性、原子堆积密度低、原子间距大,因此陶瓷显示出很大的脆性,加工产生的缺陷多,是典型的难加工材料。而且随着陶瓷制备技术的发展,陶瓷材料的性能还在逐步提高,因此为了发展陶瓷材料在空间探测、航空航天等高技术领域中的应用,开发出高效低成本的加工技术十分重要。
目前能够满足硬金属的加工要求的“磨削”是陶瓷材料的主要加工方法之一,无论是精度还是效率都比较适中。磨削使用的工具一般为金刚石砂轮,即利用“结合剂”将金刚石磨粒粘结起来并制成具有一定强度和形状的磨具。与其它磨料如刚玉、碳化硅相比,用金刚石磨具进行磨削时,具有磨削效率高、使用寿命长、磨削力小,磨削温度低、磨削的工件精度高、表面质量好等优势。
金刚石陶瓷砂轮的优势
根据原料的不同,金刚石砂轮在功能上也会产生差异——如根据结合剂的不同可分成金属结合剂、陶瓷结合剂、树脂结合剂三种。三者各有优势,其中树脂结合剂和金属结合剂砂轮已在工业生产中得到广泛应用,虽然陶瓷结合剂金刚石砂轮虽然应用量没有前两种砂轮大,但由于其具有良好的磨削精度、高磨削效率和低磨削应力等优势,因此在先进陶瓷这种难加工材料领域越来越受到人们重视。
陶瓷结合剂一般有三种类型:传统陶瓷矿物结合剂,玻璃料结合剂和微晶玻璃结合剂。在烧结温度下,结合剂材料软化而出现部分液相,结合剂将金刚石磨料润湿、包裹,在结合剂与金刚石磨料界面处发生一系列的物理化学变化,结合剂将金刚石磨料牢固粘接,形成具有一定强度和形状的磨具。与其他两种结合剂相比,陶瓷结合剂金刚石砂轮具有以下优点:
①陶瓷结合剂金刚石砂轮经高温烧成,陶瓷结合剂材料热稳定性好,在磨削高温下仍能对金刚石磨料保持较高的把持力,砂轮使用寿命长。
②与金属和树脂结合剂金刚石砂轮不同,陶瓷结合剂金刚石砂轮是多孔材料,气孔在磨削时可以容屑和保存冷却液,磨削应力小,温度低。
③陶瓷结合剂弹性模量高,砂轮刚性好,在磨削过程中弹性变形小,可以达 到较高的磨削 精度。
④陶瓷结合剂为脆性材料,在磨削过程中易于破碎脱粒,不断有新的切削刃出现,使得砂轮能保持锋利状态,磨削效率高。


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