磨料是磨具的主要原料,可直接用于磨削和抛光。磨料是磨削工件的主要材料。为了满足各种工件材料的加工需要,磨料应具有以下基本性能:硬度、韧性、强度、热稳定性和化学稳定性。
(1) 磨料应具有高硬度
硬度是磨料的基本性能。磨削是通过用磨料切割工件表面来完成的。因此,如果磨料能够切入工件,其硬度必须高于工件的硬度。磨料和硬质合金的纤维硬度比较如下:
磨料的硬度与磨料的化学成分、晶体结构的完整性、晶体中熔融的杂质等有关。由于各种磨料的化学成分、杂质含量和晶体结构不同,每种类型的磨料部分适用于特定用途。
(2) 磨料必须有一定的韧性
韧性是指磨料颗粒在外力或冲击下抵抗断裂的能力。适当的韧性可以保证磨粒微刃的切削效果,并在钝化后的断口上产生新的切削微刃,从而继续保持其锋利状态。如果磨料易碎,在充分发挥切割作用之前就会被损坏。磨料的韧性在很大程度上取决于其结晶状态(包括裂纹、气孔和结晶中的其他缺陷)、晶粒尺寸、磨料的宏观几何形状和造粒方法。例如,在棕刚玉磨料的成分中,随着TiO2含量的增加,骨料将增加,而单晶和紧密结合将相应减少。由于骨料中玻璃(无定形)含量高,棕刚玉的韧性降低。磨料颗粒的形状也会影响其韧性。等体积磨料的韧性高于片状或针状磨料。
(3) 磨料颗粒应具有一定的机械强度
在磨削过程中,磨粒会反复受到磨削力的影响,接触工作时会受到冲击载荷和磨削温度的影响,磨粒也会产生热应力。因此,磨料颗粒必须具有一定的机械强度,才能保证磨料颗粒起到切割作用。磨料颗粒的强度与材料和结晶直接相关。一般来说,刚玉磨粒的强度高于硬质合金磨粒。在刚玉磨料颗粒中,锆刚玉的强度很高,棕刚玉的强度高于白刚玉。在碳化硅磨料颗粒中,黑色碳化硅的强度高于绿色碳化硅。对于金刚石磨料来说,它是一个重要的性能指标,用金刚石的压缩能力来表示。磨料为单晶状态,晶形完整的磨料颗粒强度高。
(4) 磨料应具有热稳定性(红色硬度)
由于磨削区域的高温(400~1000℃),要求磨料颗粒在高温下仍具有必要的物理和机械性能,以继续保持其锋利的切削刃。
(5) 磨料颗粒应具有热稳定性
磨料和待加工工件材料不易发生化学反应,以避免粘附和扩散,导致磨具堵塞或磨料颗粒钝化,导致或丧失切削能力。
(6) 磨料应具有良好的粒化过程
为了适应磨削,磨料应能制造出粒度范围宽、颗粒形状整齐均匀、形状规则的磨料颗粒。难以制备具有高硬度和高韧性颗粒的材料,不适合用作磨料,如硬质合金粉末。
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