- 2C微型差热天平对结合剂进 行差热分析 , 升温速 度 10 ℃ /m in;用扫描电镜 (Quanta600,美国 )观察磨具 断面形貌及磨削应用后磨具磨削面的形貌。
试验采用韩国生产的 ADL - 700研磨床 。磨盘的 尺寸为 : 700 mm ×50 mm ×300 mm ×3 mm
2 结果及讨论
结合剂的性能 耐火度 / ℃ 烧结范围 / ℃ 流动性 / % 线膨胀系数 / ℃ - 1 抗弯曲强度 / MPa
V1 690 25～40 145～165 7. 28 ×10 - 6 50. 7

V2 775 30 ～50 110～130 5. 79 ×10 - 6 67. 5
V3 850 25～40 110 ～130 5. 45 ×10 - 6 65. 4
表 2为测定的三种结合剂的综合性能 。从表 2看 出:
(1) V2 结合剂的烧结温度范围宽 , 强度达到 67. 5 M Pa;
(2 ) V1 结合剂线膨胀系数为 7. 28 ×1 0 - 6 ℃- 1 ,与 CBN的热膨胀系数 ( 3. 2 ×10 - 6 ℃- 1 )相差比较大 ,且 在磨具烧成温度下 , V1结合剂有较大流动性 ,磨具在 烧成温度下容易产生变形、发泡现象 ;
侯永改 1 彭 进 1 乔桂英 2 丁春生 3 邹文俊 1 廖 波 2 (1. 河南工业大 学材 料科 学与工程学院 ,河南 郑州 450007) ( 2. 燕山大学材料科学与工程学院 ,河北 秦皇岛 066004) ( 3. 郑州磨料磨具磨削研究所 ,郑州 450013)
摘 要 本文对三种低温陶瓷结合剂的性能进行综合研究 ,结果发现 :耐火度为 775 ℃,流动性为 110% ～13 0% ,线膨胀系数为 5. 7 9 ×10 - 6 ℃- 1的低温陶瓷结合剂 V2 的综合性能优异 。通过差热分析发现 , 在测定温度范围内结合剂 V2没有明显的晶相产生。用结合剂 V2制备的陶瓷结合剂 CBN 磨具试样在 800 ℃烧成后 ,磨具试样的抗弯强度达到最佳值 67. 5 M Pa。制备的磨盘在磨削时锋利性好 ,磨削中间修 整次数少 ,磨盘的耐用度高。运用扫描电子显微镜 ( SEM )对磨削后 CBN 磨片的磨削面形貌进行观察 , 表明结合剂对磨粒黏结牢固 ,断面组织均匀 。 关键词 CBN研磨盘 ; 陶瓷结合剂 ;强度 中图分类号 TG74 文献标识码 A
( 3. Zhengzhou Resea rch Institu te for Abra sives a nd G rind ing, Z hengzhou 450013, Ch ina )
Abstra ct P roperties of three diffe rent kinds of low2temperature vitrified bonds were studied. It was found tha t vitrified bond V2, of which refractory was 775 ℃, fluidity wa s 110% ～ 130% , therma l expansion was 5. 79 ×10 - 6 ℃- 1 , had good co lliga tion p rope rties. TG and TGA analysis resu lts showed that no c ry stals were observed in bond in the te sting temperature. The flexural strength of CBN tools made with vitrified bond V2 were 67. 5 M Pa when sinte red under temperature 800 ℃. V itrified bond CBN tools were tested and showed good sharpne ss , long life and no need of dressing during the m achining. The ground surface of vitrified bond CBN too l was in ve stigated by mean s of scann ing e lec tro n m ic ro scop e ( SEM ) , an d it was foun d tha t CBN g rits were bonded firm ly by vitrified bond and w ith uniform m icrostruc ture. Keywords CBN face grinding whee l; vitrified bond; strength
2. 1 陶瓷结合剂的性能分析 2. 1. 1 结合剂的热膨胀系数
图 1 结合剂 V1, V2,V3热膨胀变化情况 图 1为结合剂 V1、V2、V3的热膨胀变化曲线。从 图 1可以看出 ,在测定的温度范围内结合剂 V1的热膨 胀系数最大 ,结合剂 V3的最小 。这是由于结合剂 V1 中含有较多的碱性助熔物 (N a2 O + K2 O) ,而结合剂 V3 中含碱金属助熔物较少。Na2 O 和 K2 O 热膨胀系数都 比较大 ,因此在结合剂内加入量较多时 ,会增大结合剂 的热膨胀系数 。从图 1还可以看出在 500～600 ℃之 间 ,三种结合剂的热膨胀系数都有突出的增大现象 ,主 要是由于结合剂中含有 B2 O3的原因 。 2. 1. 2 结合剂的差热分析 如图 2和图 3 分别为结合剂 V1、V2、V3 的 DTA 和 TG图 。从图 2可以看出 ,在测定温度范围内 ,结合 剂 V1、V3 在约 350 ℃时 ,有一处小的放热峰 ,说明结 合剂在此温度时有晶型转变发 生 ,而结合剂 V2 没有 明显的吸放热峰和热失重 、增重现象 。说明 ,在测定温 度范围内 ,结合剂 V2中均没有明显的晶相产生 ,以液 相为主体 。这有利于烧成温度下提高结合剂对磨粒的 润湿性 ,促进结合剂在磨粒周围均匀分布 ,提高结合剂 对磨粒的黏结强度 。
表 1 三 种结 合剂的化学成分 (wt % )
结合剂的 SiO 2
化学成分
A l2O3
B2O3 Na2O + K2O L i2O
ZnO M gO
结合剂 1
4. 0～ 14. 5～ 6. 5 ～ 2. 5 ～ 2. 0～
64. 5
—
/wt %
8. 5 19. 5
10. 5
6. 5 4. 5
结合剂 2 66. 5
表 3 磨削对比结果 Ta ble. 3 The re sult of gr ind ing
性能指标
加工余量 /mm 修整次数 (次 / d)
分别用三种陶瓷结合剂与粒度为 12 ～22μm 的 CBN 磨粒 ,按要求的配比制备成相应的磨具试样。在 ADL - 700研磨床上进行磨削试验 ,磨削参数为 :上 、下 磨盘转速为 45～50 r/m in;主压 0. 40～0. 45 M Pa;工件 转速为 25～30 r/m in,加工余量双面 ≤0. 08 mm。磨削 结果如表 3所示 。
三点弯曲法测定抗弯强 度 ,试样尺寸 为 26. 5 mm ×6 mm ×5 mm,跨距为 22 mm,加载速度为 0. 5 mm /min;
结合剂的线 膨胀 系数采用 WCP - 2 型差热膨 胀仪测 定 ,升温速度 10 ℃ /m in;结合剂的耐火度测试采用三 角锥法 , 以锥倒温度为所 测定耐火度温度 ; 用 WVCT
陶瓷结合剂 CBN研磨盘在使用过程中 ,其陶瓷结 合剂 CBN 磨片的自锐性 、锋利性和耐磨性是影响其使 用的关键因素 ,这些性能主要决定于所使用的陶瓷结 合剂及磨片的性能 ,以及制备磨片的烧结温度制度。
通过试验 ,对陶瓷结合剂的耐火度、流动性 、热膨 胀系数、强度等性能进行研究 ,制备磨盘进行不同烧成 温度时磨具强度测定 ,磨削应用试验及微观结构分析 , 总结规律 ,确定出性能最优的结合剂 ,有利于促进陶瓷 结合剂 CBN研磨盘的生产制备及应用 。
Study on v itr ified bon d for C BN fa ce gr in d in g wheel
Hou Yo ngg a i1 Peng J ing1 Q iao Gu iying2 D ing C hun sheng3 Zo u W e n jun1 Liao Bo1 ( 1. College of M a teria ls Science a nd E nginee ring, H ena n U nive rsity of Technology, Zhengzhou 450007, China ) ( 2. College of M a teria ls Science a nd E ngineering, Ya nsha n U n iversity, Q inhua ngda o 066004, Ch ina )
1 实验
1. 1 陶瓷结合剂的选择 依据陶瓷 结合 剂 CBN 研磨 盘用 CBN 磨粒 的性
能 、粒度和研磨盘的磨削加工特点 ,选择含硼结合剂做 为基准 ,以 Na2O、B2O3 、SiO2为基本成分 ,形成 Na2 O2B2 O3 2SiO2三元系基本组元 。同时引入 A l2 O3 、ZnO 中间 化合物以及 L i2 O、M gO 等碱金属和碱土 金属氧化物 , 形成 R2 O ( RO ) 2B2 O3 2SiO2 2A l2 O3 多元系结合剂 ,最终 确定三组不同类型的结合剂进行试验 。结合剂的化学 成分如表 1所示。
第 1期
候永改等 : CBN研磨盘用陶瓷结合剂的研究
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良 ,更适合于作为 CBN磨盘的结合剂 。因此 ,选用 V2 为结合剂制作 CBN磨具试样 ,进行不同温度的强度测 定及磨削试验 。 2. 2 烧成温度对磨具强度的影响
图 4 三种结合剂在不同温度下弯曲强度