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砂轮磨削工程陶瓷磨削力大效率低
工程陶瓷具高硬度,高耐热性、耐腐蚀性、耐磨性,重量轻,高刚性,高的抗压强度以及低的抗拉强度,塑性极差、韧性极低、脆性大的特点,其种类繁多,如氧化铝系、氮化硅系、氧化锆系、碳化硅系和复合陶瓷(氧化物基陶瓷、碳化物基陶瓷等)。
工程陶瓷的机械加工,目前仍普遍采用金刚石砂轮磨削及研磨抛光。用金刚石砂轮对工程陶瓷进行磨削,具有如下的特点:
1) 砂轮磨损大、磨削比小
试验表明磨削工程陶瓷与磨削钢类金属材料相比较,其材料切除的机理是不同的。钢类金属材料磨削时,是靠塑性变形生成连续切屑而切除的。而工程陶瓷则是靠脆性龟裂破坏生成连续切屑而去除的。粉末状切屑很容易磨损砂轮上的结合剂,造成金刚石颗粒脱落,致使金刚石砂轮过快磨损。此外,使陶瓷材料产生脆性破坏的外加临界载荷与陶瓷材料断裂韧度Kic2成正比。因此,断裂韧度愈大的陶瓷材料,磨削时加给砂轮的力就愈大,磨粒就愈容易脱落,砂轮的磨损也就越严重。值得注意的是,为了提高工程陶瓷零件工伯的可靠性,需要不断改善陶瓷材料的性能,其中就包括提高陶瓷材料的断裂韧度Kic,而砂轮磨损加工,磨削比减小等。
2)磨削力大,磨削效率低
陶瓷材料磨削时,切向磨削力Fc与径向磨削力Fp之比一般是Fc/Fp<0.1。比磨削钢件时(Fc/Fp=0.3-0.5)小得鑫。即径向磨削力Fp大,因而作用在砂轮轴上的力就大,使砂轮轴的弹性变形加大,并容易产生振动而影响加工表面质量。为此,常常要减小磨削用量,而导致磨削效率的降低。
3)磨削后会造成陶瓷零件的强度降低
一般金属零件磨削后很少有强度降低的现象。而陶瓷材料零件磨削后的强度随 着磨削条件的不同而变化。如磨料的粒度、载荷作用时间及零件工作环境的条件等都有影响。
① 金刚石砂轮粒度不同,磨后工件表面粗糙度不同,零件的抗弯强度也随之变化。当Si3N4、SiC、AlN等陶瓷零件表面粗糙度值约为1微米时,零件的强度就会降低,表面粗糙度值越大,抗弯强度越低。
② 作用在陶瓷零件上载荷的时间越长,陶瓷零件的断裂应力越小,强度就越低。一般陶瓷零件工件的时间都很长,并且是在高温气体中工作,因此,陶瓷零件的实际强度比预想的不低些。
工程陶瓷的机械加工,目前仍普遍采用金刚石砂轮磨削及研磨抛光。用金刚石砂轮对工程陶瓷进行磨削,具有如下的特点:
1) 砂轮磨损大、磨削比小
试验表明磨削工程陶瓷与磨削钢类金属材料相比较,其材料切除的机理是不同的。钢类金属材料磨削时,是靠塑性变形生成连续切屑而切除的。而工程陶瓷则是靠脆性龟裂破坏生成连续切屑而去除的。粉末状切屑很容易磨损砂轮上的结合剂,造成金刚石颗粒脱落,致使金刚石砂轮过快磨损。此外,使陶瓷材料产生脆性破坏的外加临界载荷与陶瓷材料断裂韧度Kic2成正比。因此,断裂韧度愈大的陶瓷材料,磨削时加给砂轮的力就愈大,磨粒就愈容易脱落,砂轮的磨损也就越严重。值得注意的是,为了提高工程陶瓷零件工伯的可靠性,需要不断改善陶瓷材料的性能,其中就包括提高陶瓷材料的断裂韧度Kic,而砂轮磨损加工,磨削比减小等。
2)磨削力大,磨削效率低
陶瓷材料磨削时,切向磨削力Fc与径向磨削力Fp之比一般是Fc/Fp<0.1。比磨削钢件时(Fc/Fp=0.3-0.5)小得鑫。即径向磨削力Fp大,因而作用在砂轮轴上的力就大,使砂轮轴的弹性变形加大,并容易产生振动而影响加工表面质量。为此,常常要减小磨削用量,而导致磨削效率的降低。
3)磨削后会造成陶瓷零件的强度降低
一般金属零件磨削后很少有强度降低的现象。而陶瓷材料零件磨削后的强度随 着磨削条件的不同而变化。如磨料的粒度、载荷作用时间及零件工作环境的条件等都有影响。
① 金刚石砂轮粒度不同,磨后工件表面粗糙度不同,零件的抗弯强度也随之变化。当Si3N4、SiC、AlN等陶瓷零件表面粗糙度值约为1微米时,零件的强度就会降低,表面粗糙度值越大,抗弯强度越低。
② 作用在陶瓷零件上载荷的时间越长,陶瓷零件的断裂应力越小,强度就越低。一般陶瓷零件工件的时间都很长,并且是在高温气体中工作,因此,陶瓷零件的实际强度比预想的不低些。
