重负荷砂轮.doc

无机高分子结合剂重负荷砂轮的应用1、重负荷砂轮的发展重负荷砂轮主要使用树脂结合剂，树脂重负荷的磨削效率居其它各种磨具之首。它主要用于钢铁工业中对钢锭、钢坯、钢板的修磨以及各种铸件的表面清理等。故又把这种砂轮称之为荒磨砂轮或磨钢坯砂轮，它的发展依赖于钢铁工业的发展，以及相应的高效磨床的发展。从前，上述钢坯修磨作业采用陶瓷结合剂砂轮和树脂结合剂砂轮。由于陶瓷结合剂砂轮回转强度、冲击强度都不如树脂结合剂砂轮高，故后来逐步由树脂结合剂砂轮代替了陶瓷结合剂砂轮。板坯修磨机是冶金企业对不锈钢连铸坯进行表面加工的设备,经过砂轮对钢坯表面的磨削,去除氧化层和表面缺陷,是提高产品质量的重要手段之一。影响该工序成本的重要因素是金属去除率和磨削比。金属去除率用单位时间内磨掉的金属重量来评价,磨削比是指磨掉的金属重量与消耗的砂轮重量之比。根据磨削动力学原理,要达到大的金属去除率,主要的方法是提高砂轮的线速度和增大磨削压力。但是,提高磨削压力和砂轮线速度会影响砂轮使用寿命,因此,必须寻求最佳加工工艺。我国钢坯修磨，原来多采用悬挂式修磨机。这种修磨机的缺点是磨削压力小（用人施加压力，一般压力为1040Kg、速度3040M/S）磨削效率低、修磨质量差，难以实现钢坯的“全扒皮”作业，另外，工人的劳动强度大，操作环境条件恶劣，影响工人的人身健康等。这种磨削工艺落后。已不能适应我国钢铁工业的现代化生产。目前我国对钢坯修磨作业也非常重视，不断地进行研究，自己设计和从国外引进了一定数量的现代化磨钢坯机，并相应地进行磨钢坯砂轮的研究，来满足我国钢铁工业日益发展的需要。国外从60年代起对重负荷磨削进行大力研究，为解决钢坯修磨的机械化问题、磨削效率问题，2000年创造了高速重负荷磨削工艺。这种磨削工艺的特点是对修磨机来讲需要使用大马力的修磨机，它磨削负荷大，操作已实现机械化和自动化，因而磨削效率大大提高，每小时磨除金属量可高达500800Kg：从砂轮制造来讲，对砂轮提出了更高的要求，砂轮用磨料要采用特殊磨料（粗粒度），要能够承受高的磨削压力，砂轮使用速度要达到80米/秒以上，硬度要达到超硬级，才能满足重负荷磨削工艺的苛刻要求。目前国外已制造和使用了能承受磨削压力1000Kg，砂轮使用速度达90米/秒的树脂高速重负荷砂轮。目前国外对砂轮的研究方向是：砂轮使用速度100米/秒以上，负荷压力为10001500Kg，磨削效率即金属磨除量每小时达到8001000Kg，磨削比达到200250，这样磨削钢坯成本会大大降低，为原来的五分之一。据统计，钢铁部门所使用的砂轮中，树脂磨具占85，这85的树脂磨具中，重负荷磨具占45，中负荷磨具占30，低负荷磨具占10。另树脂重负荷和中负荷磨具与国家粗钢产量、特别是特殊钢产量的关系也极为密切。重负荷荒磨的技术特点包括:(1)磨削压力、砂轮速度和金属磨除率高、磨削功率大，要求机床具有足够的刚度和强度;(2)使用高强度、高硬度和粗粒度的重负荷荒磨砂轮。一般均采用树脂结合剂和棕刚玉、微晶刚玉、烧结刚玉和锆刚玉等高韧性磨料，超硬级硬度，且砂轮不需要修整;(3)采用干式磨削方式。2、重负荷砂轮使用的磨料：重负荷砂轮的特点是工作速度高，磨削压力大、磨削效率高。所以对砂轮的机械强度要求很高。而砂轮的机械强度取决于它的结构。砂轮的结构由磨粒、结合剂、气孔三者之间的比值和它们的分布情况而定。想要得到较为密实结构的砂轮，那就必须增大砂轮的成型压力，成型压力的大小又要由磨料的脆性和强度决定。重负荷砂轮使用的磨料大致有以下主要几种：棕刚玉磨料。起初重负荷砂轮用的磨料都采用棕刚玉磨料。这种磨料韧性高，抗破碎性能强。一般用来制造低负荷或中负荷的重磨削砂轮。烧结刚玉磨料。烧结刚玉又分为矾土烧结刚玉、氧化铝烧结刚玉以及烧结锆刚玉磨料等。这些烧结刚玉磨料适用于制造重负荷砂轮。锆刚玉磨料。这是一种高效磨削磨料，目前国外重负荷砂轮制造多采用这种磨料。一般要求ZrO2在刚玉中的含量在2540范围内，晶体尺寸为20微米，最大不超过40微米。常用于制造重负荷砂轮的为含ZrO225的锆刚玉。重负荷砂轮使用的磨料粒度。为提高磨削效率，重负荷砂轮多采用粗粒度。目前国外、国内常用的磨料粒度为6、8、14、16、20、24、30、36等等。3、重负荷砂轮使用的结合剂：结合剂是砂轮的关键组成之一，其功能是将磨料颗粒接固成一体形成砂轮，以帮助其实现磨削功能。重负荷砂轮使用的结合剂目前主要是酚醛树脂。酚醛树脂的品种很多，选择使用时，要选用耐热性能好，同磨粒的结合力大，本身的机械性能即抗拉强度、抗压强度、硬度、挠曲强度等高的树脂。国外目前采用的树脂粉大都经过改性的。酚醛树脂又分为液体的和粉状的，现在国外、国内制造重负荷砂轮都选用粉状酚醛树脂。这样虽然磨具的弹性好，但还是不能解决高温时树脂的碳化问题，而使用无机高分子结合剂系列生产的磨具，能很好的解决这一系列问题，并使磨具的性能进一步提高。4、重负荷砂轮使用的填充料：重负荷砂轮的强度提高，只依靠磨料的高强度和结合剂的强度还是不够的。为提高砂轮的强度和增加砂轮的某种性能，需要增加填充材料加以弥补。重负荷砂轮使用的填充材料很多。但使用最多的有：冰晶石、氟化钙、碳酸钙、硫铁矿、硫化铅等金属硫化物的粉末。另外还有矿物短纤维（玻璃纤维、渣棉、陶瓷纤维、石棉）等等。使用无机高分子结合剂系列生产磨具则一般情况下不需要填料的加入。5、重负荷砂轮结构和补强方法：重负荷砂轮要在很高的负荷压力下工作，来实现高速高效磨削，这就要求大幅度提高砂轮的机械强度。然而重负荷砂轮多采用粗粒度磨料制造，这样要提高砂轮的机械强度确有一定限度和困难。因此，就需要采取其它补强方法来改进砂轮结构提高砂轮的机械强度。传统补强方法主要有4种：（1）玻璃纤维和玻璃丝网补强方法：玻璃丝网补强方法。这种方法是将过去钹波形砂轮制造所用的补强方法试用到高速重负荷砂轮制造上来，但是玻璃丝网和结合剂树脂粘结未必充分，而且砂轮磨削时在砂轮的表面易产生平行裂纹，因此在实际应用上存在一定问题。故有的不采用玻璃丝网补强。而采用玻璃纤维。玻璃纤维的使用长度一般为0.510mm，在成型料中的添加量不能超过10。（2）细粒度磨料补强方法：大家都知道，砂轮在磨削过程中应力最集中的地方就是砂轮孔周围，故一般砂轮破裂首先从孔处开始。基于此种情况对重负荷砂轮的非磨削部分（孔周围）用细粒度磨粒来制造，这样可相对提高砂轮的机械强度。砂轮的磨削部分采用混合磨料。一般是锆刚玉和棕刚玉混合。实验表明用混合磨料的砂轮其抗折强度可提高1015，耐磨性可提高4085。这时使用的棕刚玉不仅可代替部分锆刚玉，而且从某种意义讲，它起着填充料的作用，会使结合剂的显微结构有所改变。（3）用钢环补强的方法：是一种提高砂轮孔处机械强度的方法，目前制造重负荷砂轮都在孔周围