磨料

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 简介

天然刚玉的化学成分为氧化铝,主要产地南非,用它抛光和研磨玻璃。金刚砂也是氧化铝的一种天然形式,一般说来,它不如刚玉纯,主要产地希腊、土耳其,多用来制砂布或砂纸。石榴石磨料用于喷砂、水刀切割、制造涂附磨具、滤料、耐磨地坪骨料等,多应用在五金、钢材、铸件、陶瓷、铝材、木材、皮革工业方面。燧石通常用于制作砂纸。石英是最早的砂轮用料,至今仍有用于制造刀具和加工玻璃。浮石来源于火山,是制造抛光粉的原料。矽藻土为抛光粉和油石的配料。其他天然磨料还有滑石、矽石、长石、黑矽石和白垩等。磨料
生产工艺
从1970年代起,已大量生产人造磨料,其中最主要的有碳化矽和氧化铝两种。碳化矽俗称金刚砂,将纯矽石砂与焦炭混合加入少量木屑后,放入电炉中,在2,200~2,480℃焙烧约36小时而制得。氧化铝俗称刚玉,工业上常用电弧炉加热熔化铝矾土制成,雪白透明的用作热敏金属的磨料,黑色的用于加工铸件和钢材。人造金刚石砂轮是硬度最高的磨具,为硬质合金刀具的刃磨所必需。人造金刚石还可制成各种形状和大小的工具,以适用于切割玻璃和陶瓷。碳化硼的硬度高于碳化矽,不适用于制作砂轮,在抛光硬质材料时可用它代替价格昂贵的金刚石。立方碳化硼的硬度是碳化矽的两倍,氧化铝的2.5倍,用它磨削某些工具钢很有效。磨料
抛光磨料
金刚石
极高的硬度,颗粒外形尖锐锋利,对于不同硬度的材料都具有很好的磨削作用,对于存在软硬相差悬殊的不同相的合金试样抛光效果较好。此外,金刚石抛光磨料磨削寿命长,切削能力高,因而磨料消耗少,同时还可以使试样表面基本不产生形变扰乱层。
氧化铝
硬度很高,与被抛光材料一般不发生化学反应。氧化铝抛光磨料是一般钢铁试样常用的抛光磨料。但它不宜用于抛光铝及铝合金,因为氧化铝磨料容易使铝表面晦暗且产生腐蚀坑。
氧化铬
抛光能力弱于氧化铝,可以用作钢铁试样的最终抛光。
氧化铁
可以获得极光亮的表面,但同时容易产生变形扰乱层,且会将非金属夹杂物从试样金属基体中曳出,使用很少。
氧化镁
硬度较低,颗粒极细,具有尖锐的外形和良好的磨削刃口。它比较适用于铝、镁及其他非铁金属及合金试样的最终抛光。它对钢铁试样中的非金属夹杂物曳出作用小,因此特别适合于夹杂物检验和铸铁石墨试样的抛光特别有利。
特性
磨料的重要性能之一是它的硬度,它必须比待加工材料更硬,常用莫氏硬度计测定各种磨料的硬度。磨料的另一重要性能是韧性或体积强度。可改变原料的混合量、纯度、粒度和晶体结构等来控制这一性能,以适合于各种应用。
磨料制品的制造,除粉状滑石和氧化铁外,所有原料均需压碎和筛选,筛选粒度应为4~900, 即直径约6毫米(公釐)到6微米(1公釐的千分之一)或者更细。砂轮是最主要的磨料制品,由磨料和结合剂按一定比例混合,经模压成形後烧结而成,最後还必须进行整形、平衡和超速试验。砂布和砂纸为另一种产量较大的磨料制品,是由磨粒黏结在基层材料(布或纸)上,经干燥後裁切成不同规格的制品。其他为粉状或粒状磨料,在筛选後,需经一定的工艺处理,如研磨或抛光用磨料,通常加以矿物油膏或蜡等辅料,以适应不同工作条件的需要。
应用领域
磨料在工业上应用非常广泛,特别是加工高精度或低粗糙度的零件或特别硬的零件时,磨料和磨具是必不可少的。此外,对于刀具的刃磨和坚硬材料的切割,砂轮也是必不可少的工具。在汽车制造业中,活塞环与气缸、阀门与阀座的紧密配合,变速器和齿轮的精度等,都要用磨料和磨具加工,才能保证。其他有关的新制品,如塑性黏结滚磨机用介质,为大量零件的去毛刺节省时间,提高了生产率。
磨料的生产技术已有显著的进步。金刚石砂轮的效率较14年前已提高4倍;轧钢厂用的氧化锆-氧化铝砂轮的总成本只为1948年的25%,速度提高了7倍。当前的问题是有关磨削作用的基础理论尚未清楚,有待于研究;制品的规格复杂,品种繁多,不易简化。
人造磨料
人造磨料产品主要分为刚玉磨料和碳化硅磨料两大类,具体来说,基本上有以下几种:
1、棕刚玉磨料,主要成分是Al2O3,具有硬度中等,韧性大,颗粒锋锐,价格比较低廉,适合加工抗张强度高的金属。微晶刚玉磨料和黑刚玉磨料都是其派生品种。
2、白刚玉磨料,其硬度略高于棕刚玉,但韧性较差,磨削时易切入工件,自锐性好,发热量较小,磨削能力强,效率高。铬刚玉磨料是其派生品种。
3、单晶刚玉磨料,其颗粒是由单一晶体组成,并具有良好的多棱切削刃,较高的硬度和韧性、磨削能力强,磨削发热量少,缺点是生产成本较高,产量较低,所以价格比较高。锆刚玉磨料也是晶体化合物,硬度略低,晶体尺寸较细,耐磨性能好。
4、黑碳化硅磨料、绿碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、铈碳化硅磨料等,属于碳化硅磨料,主要成份是碳化硅SiC,硬度高,脆性大,磨粒锋利,导热性较好,耐磨性较强,比较适合加工硬脆的金属及非金属产品。
适合机械,电子,金属零部件,五金,工具,汽车配件,仪器仪表,铸造,医疗,工艺饰品等行业产品的表面

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