蒋孝明(桂林矿产地质研究院特邦新材料有限公司,广西桂林541004)摘要:文章重点阐述了金刚石树脂干磨片的制作工艺和试验结果对比。
采用耐热性强、上光度好、磨削效果好的原材料,经过混料、配胶混合、搅拌、灌注、烘烤等一系列生产步骤完成。
通过与国内传统水磨片在生产原材料、加工方式、配方设计、使用性能等方面的对比试验,结果显示,尽管金刚石树脂干磨片比传统水磨片的厚度少了一半,但在不加冷却水的情况下,使用寿命却和水磨片一样,上光度比水磨片高10度左右。
关键词:金刚石树脂干磨片;水磨片;搅拌;灌注1 前言随着国家经济的日益发展,对资源的节约利用与环境的保护意识逐渐加强。
在石材表面抛光方面,正致力于开发一种能干磨的产品,以解决节能环保及用户使用安全的问题。
在国外,已逐渐用新型金刚石干磨片取代了部分金刚石水磨片的使用,国内一些较大的石材加工基地像广东云浮、佛山,福建泉州、厦门,山东莱州等都开始使用干磨片,而随着金刚石干磨片产品在使用过程中的不断更新、完善,完全取代水磨片的使用已成为一种趋势。
2 金刚石树脂干磨片与水磨片制作方式及外观对比2.1干磨片生产制作方式树脂材料与胶水经过搅拌后,在生产操作时,以液体的形式存在,不像水磨片粉料,容易飞扬。
将搅拌好的粉料灌注入成型模具内,用专用夹具卸模后放入烘箱烘烤20分钟,烘烤温度在70℃左右,固化成型。
由于干磨片最早由国外研发生产应用,在国内还刚刚起步,对一些原材料的采用、固化剂的特性等都了解得不是很深入透彻,一些加工方式受到限制,现在国内生产干磨片主要以人工操作为主,在短时间内还不能进行批量的生产,从而直接影响了干磨片的生产效率,也增加了干磨片的生产成本。
2.2水磨片生产制作方式国内制作水磨片主要的原材料为三聚氰胺树脂和酚醛树脂,再加以其他的辅助材料,如:松香改性树脂、二水硫酸钙等,成型加热设备为平板硫化机。
将配制好的粉末倒入模具中,加热温度在200℃以下,加热时间控制在9~10分钟之间。
水磨片的原材料有一定的毒性,如:三聚氰胺树脂粉、酚醛树脂等都是有毒物质,工人长期接触以及保护措施做得不到位容易对身体健康造成危害。
2.3干磨片与水磨片的外观对比,如图1、图2所示。
干磨片使用胶水混合搅拌,经烘箱烘烤固化,粘接强度高,表面光滑;水磨片采用压机模具一次成型工艺,摊料如不均就易造成掉颗粒(掉齿)现象。
3 金刚石树脂干磨片制作原材料及工艺流程3.1金刚石树脂干磨片制作的原材料选择3.1.1金刚石的选用树脂和陶瓷结合剂金刚石磨具适用RVD 品种。
颗粒尺寸方面属于精磨、研磨类的可选金刚石粒度号为:50/60,60/70,70/80,80/100,100/120,120/140,140/170,170/230,230/270,270/325,325/400,400/500。
属于抛光类的可选微粉级的超硬磨料:W40,W28,W20,W14,W10,W7,W5,W3.5,W2.5,W1.5,W1.0,W0.5。
根据用户加工石材的要求,金刚石粒度号主要分为:30#、50#、100#、150#、300#、400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#、3000#、BUFF白、BUFF黑等。
金刚石颗粒目数对照见表1。
3.1.2树脂粉末及辅助磨料树脂粉末起着上光、着色作用,着色剂主要品种有Cr2O3和Fe2O3,与普通陶瓷磨具部分基本相同。
Cr2O3和Fe2O3就是我们常说的铬绿(见图3)和铁绿(见图4),再配以其他的氧化锌、二氧化锡等。
磨料是在磨具中起磨削作用的成分[3],加入碳化硅、白刚玉等辅助磨料,导热效果会更好,能进一步提高磨片的磨削效率,且不会对石材表面造成划痕。
3.1.3混料用AB胶水金刚石树脂干磨片用AB胶水在产品制作过程中起着很大的作用,既能在磨削过程中耐高温,又可以在磨料投模过程中起成型作用,还可以使制作中的产品在放入烘箱后及时固化。
其主要成分A胶为环氧树脂胶水(图5a),B胶为聚酰胺固化剂(图5b),两者在使用比例上也很重要,要满足生产的需要条件。
3.2金刚石树脂干磨片制作工艺流程配料→混料→混胶搅拌→准备模具、夹具→灌注→卸模→整形→烘箱烘烤→后序处理→成品(如图6所示)4 干磨片配方设计和试验对比结果4.1干磨片配方设计配方设计原则:胶水的型号特性及配比、原材料的耐热性、原材料的传热速度以及金刚石的选用等都是我们配方设计的重点考虑因素。
下面我们就以制作一个粒度为50#的干磨片的原材料配方设计为例,并与水磨片进行性能对比,如表2。
胶水的用量占整个配方的三分之一,目的是能充分地与其他原材料起粘接、固化作用,其他辅助磨料白刚玉、碳化硅等都能一定程度的加快传热的速度,提高工具的锋利度。
4.2干磨片与水磨片使用性能试验对比结果为了了解两种磨片的使用性能,结合实际情况,对两种磨片进行使用寿命、上光度的对比。
试验材料:635花岗岩;试验方式:抛磨。
对比结果见表3。
表3结果显示:干磨片的厚度只有水磨片厚度的一半,而使用寿命却相同。
且干磨片的上光度高于水磨片的上光度。
5 结论通过对金刚石树脂干磨片的制作与试验对比,我们可知:加入着色剂提高磨具上光度,加入辅助磨料提高磨具的导热性能,能进一步提高磨具的加工效率。
同时采用环氧树脂胶水与聚酰胺配比的合理应用作为结合剂,在不加冷却水的情况下,加工效率及加工质量都较水磨片要好。
但生产成本较水磨片要高,需要往后不断地试验新材料的应用以及改进加工工艺,降低生产成本。