磨料的材料特性及磨削表現
固結磨具;
涂附磨具;
耐火材料與陶瓷,如,地磚涂層——防滑、保溫、防紅外線;
噴砂材料,如航空發動機清洗、涂層;
特種用途,如復合地板表面噴涂的白剛玉。
1、磨料特性:堅硬;有棱角,鋒利;具有一定的機械強度;具有一定的化學穩定性;一定的熱穩定性。
2、生產過程:電弧爐冶煉→冷卻→破碎→篩分→分級→特殊處理→混料→包裝。
電弧爐冶煉,2230℃以上,溫度高,變化大,控制難,比煉鋼難度大得多,這應該是我行業的驕傲。
1、***有:化學成分、穩定性、硬度、韌性/脆性、顆粒形狀、粒度組成、表面清潔度、表面涂層。
2、顆粒形狀有:針形pointed、標準形angular、方形cubik。微粉亦應分為3類。圖1為磨木材、油漆狀態下的標準型(尖形)和拋光狀態下的方形磨料。
3、硬度:圖2是幾種磨料的硬度比較示意圖,由圖得知,鋯剛玉的硬度是不高的,半脆剛玉比棕剛玉的硬度高一點,陶瓷磨料的硬度***高。
4、韌性采取的是比較檢測方法:以粒徑250微米的磨粒為準,觀察測量其通過一定時間球磨后,看能夠篩下的物質是多少,篩下物越少,韌性越好。我們的實驗結論是:鋯剛玉的韌性***好,SG磨粒的韌性次之,棕剛玉和半脆剛玉經藍火煅燒后韌性提高。
以下介紹產品,包括棕剛玉、半脆、白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉、藍火棕剛玉。
1、太巴客各工廠的棕剛玉牌號:奧地利工廠的EPL質量***好,其余,如意大利、斯洛文尼亞、美國的各種牌號產品大大差于它。不同質量的礬土影響棕剛玉的質量。
2、EPL牌號產品的特點是:質量純正,高韌性、壽命長、與酚醛樹脂有較好的潤濕性,有較好的跳躍性,主要應用于各種難磨的金屬(鋼材)和硬木的磨削。
3、太巴客鄭州騰達公司有3種牌號:標準A、煅燒AC、陶瓷涂層ACP-CC。
4、在電子顯微鏡透視下,低檔的棕剛玉與高品級的是完全不同的,低級品由于雜質其表面呈現眾多微裂紋,二者比較見圖3。在高溫(如磨削時)下(1000℃)熱處理后會發生相變,我們稱之為生出“癌細胞”,而高品級的仍然表面晶瑩,鋒芒突出,二者比較見圖4。
圖3
5、將鄭州騰達AC(即經煅燒的)與未煅燒品制成鋼紙砂盤,見圖5,AC顯然比未煅燒品要好約25%。
1、半脆剛玉和棕剛玉性能比較
2、奧地利工廠出產的型號FRPL,HAC-P半脆剛玉是方形顆粒,有較好的切削性,采用陶瓷涂層,主要應用于:熱敏感金屬、冷切削。
3、半脆藍火(即煅燒處理的)Semifriable/bluefired
在高溫下,Ti發生偏析,變藍(Ti2O3→TiO2),熱處理后可提高壽命;
同時使磨粒表面平順;
主要應用于:硬鋼、合金鋼;汽車漆;硬木。
1、化學成分:99.5-99.8% Al2O3。
2、物理性能:硬度比棕剛玉硬(~20GPa);比棕剛玉脆;較好的表面操作性;跳躍性非常好;半透明性。
3、磨削性能:冷切削,但壽命短
4、60#白剛玉的顆粒形狀和堆積密度:
5、SWPL的特性主要表現在:粒形呈尖形(即針狀);切削性鋒利;磨削時不易粘屑;跳躍性好。可與棕剛玉混合使用。
主要應用于:汽車漆;皮革等軟性物質;軟木。
型號為SRPL;
物理特性:冷切削,壽命比白剛玉長,跳躍性好,寬廣的用途;
主要應用于:有色金屬、各種木材、油漆。
1、型號為KMGPL。
2、化學成分:Al2O3 97.7%、C 1.9%、MgO 0.4%,形成合金狀態,C元素為有意加入的。
3、顆粒形狀:標準形。
4、色澤:深灰色,暗灰色(dark grey)。
5、晶格形狀:介乎ZK40和ZK25之間。
6、應用領域:特別適用于制造硬布產品和鋼紙砂盤,重負荷磨削,磨鋼軌(高速鐵路)。
磨削對象:結構鋼、合金結構鋼、普通鋼、鉻/釩系列合金鋼、錳鋼、低合金鋼。
1、物理特性:硬度:16.0 kN/mm2;
熔點:~1740℃;
密度:4.6 g/cm3;
導熱率:6~10 W/mK;
韌性:4.3(36#粒度);
2、化學成分:Al2O3 54.50、ZrO2 41.50、TiO2 2.50、Fe2O3 0.20。
3、晶胞結構:共晶生長十分漂亮,晶胞均勻,定向一致(生長不好的晶胞大小不一)
4、磨削機理:隨著磨削的進行,切刃逐漸磨鈍,磨削壓力增加,熱量增加,磨粒沿TiO2邊緣裂開,產生新的切刃。較小的晶胞等于長壽命,較大的晶胞等于短壽命。
5、太巴客有兩種形狀的鋯剛玉P砂:標準形ZK40、大塊形ZZK40(extremly blocky),前者較鋒利,后者較鈍。
6、太巴客改進型的鋯剛玉:非鐵陶瓷涂層(高溫1000℃、低溫600℃),無熱斑/瑕疵,切削火花大,更好的樹脂親和力,更長的使用壽命。采用無涂層的ZK40
Std和具有不同涂層材料的ZK40 UM1、ZK40
UM2制作鋼紙砂盤,進行無冷卻條件下磨削試驗,結果見圖6。上述三種鋼紙砂盤在空氣冷卻情況下,進行磨削試驗,結果見圖7。
1、單顆粒強度Compact fracture force
試驗方法:儀器方法。
選擇60-100#磨粒,顆粒不能太小,去掉過大和過小測試值,然后平均。
2、鋒利性Cutting edges
白剛玉SWPL和半脆剛玉FRPL有比較鋒利的邊鋒,特別適合磨削軟性物質,如:木材、油漆、皮革等。
棕剛玉EPL和煅燒剛玉BFRPL、BEPL有很強的韌性,但它的邊鋒沒有白剛玉尖銳。
氧化鋁-碳合金KMGPL和鋯剛玉ZK40是以晶體脫落的型式來進行磨削的,多用于在中等和大壓力狀態下磨金屬。
陶瓷磨料的邊鋒/棱角沒有剛玉那樣尖銳,這是由它的晶體結構決定的,在磨削時需要很大的壓力。
1、包括煅燒Calcination、高溫煅燒High temperature treatments(>1200℃)、整形Grain shape alterations和涂層Grain coating等。
2、涂層處理方法有:
含鐵質涂層:目的是增加表面積,提高粘結性;
非鐵質涂層:特別適合一些特殊行業:如:核電站、飛機工業等;
低溫涂層:用于熱敏感磨料,如鋯剛玉、陶瓷磨料等。
3、幾種預處理措施:
標準預處理——改善跳躍性處理,以能在各種氣候及低壓下保持良好的跳躍性;
特殊預處理——疏植砂、提高親水性處理
特殊流動性處理——主要針對800#以細微粉。
4、S處理 S-Treatment
S處理的磨料有棕剛玉EPL、半脆剛玉FRPL和半脆藍火剛玉BFRPL系列,粒度范圍:P24-P500。
白剛玉、鉻剛玉有這樣的特點:即使被磨掉一大半,仍然有尖銳的邊鋒。
半脆剛玉由于其晶胞的定向性,在磨削過程中,隨著晶體的脫落,不斷在晶界上生成新的邊鋒。
鉻剛玉、SG磨粒,由于晶體很微小,脫落后形成平面,因而需要很大的壓力,對樹脂的要求較高。
棕剛玉或藍火磨料在磨削時易被金屬屑堵塞,磨削發熱,如樹脂不耐熱,磨粒脫落,有涂層的好一些。
1、 粒度大于63微米(P80-220)的屬于磨粒,采用篩選法生產;粒度小于63微米(P240-2500)屬于微粉,一般采用沉降法生產。
微粉粒度檢查方法:沉降法、電阻法、激光法、圖像分析法。各種微粉可以供應不同標準的粒度。例如: FEPA-P標準磨料;FEPA-F標準,F磨料JIS標準,ANSIB74.18,等等。
2、微粉磨粒形狀
尖形微粉P240-800特別適合打磨汽車漆、木、家具等;
方形微粉P1000-2500特別適合拋光汽車漆、金屬部件等。
3、測量微粉的堆積密度(Bulk Density)可以間接反映磨粒的形狀。
4、超細方形白剛玉微粉ZWPL P1500/P2000/P2500(均小于20微米)用于汽車漆拋光,,堆積密度不小于1.40g/cm3。能夠給予較好的表面拋磨效果,但犧牲了磨削率。
作者簡介:Franz Skale,博士,太巴客菲拉赫總部應用工程經理,在太巴客工作25年,對涂附磨具和固結磨具所使用的磨料具有極其豐富的經驗。
- 上一篇:如何對待棕剛玉產生的煙塵呢
- 下一篇:有了這四步,你的棕剛玉就很搶手