聚酰亚胺树脂金刚石砂轮的制造和应用
? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 2 期
2002 年 3 月
湖 南 冶 金
HUNAN M ETALLU RGY
No12
M ar12002
收稿日期: 2001—11—27
聚酰亚胺树脂金刚石砂轮的制造和应用
何 康1, 孙 亦2
(11 江门粉末冶金厂有限公司, 广东 江门 529000;
21 中南大学, 湖南 长沙 410083)
摘 要: 介绍了聚酰亚胺树脂的特性和金刚石树脂砂轮的制造工艺, 并对其进行了磨削试验。结果表
明, 用聚酰亚胺树脂粉制造的金刚石磨具, 具有优良的耐磨性能, 取得了满意的实际应用效果。
关键词: 聚酰亚胺; 金刚石砂轮; 耐磨性; 应用
中图分类号: TG74+ 3 文献标识码: A 文章编号: 1005—6084 (2002) 02—0028—03
THE PRODUCTION AND APPL ICATION
OF THE POLY IM IDE RESINO ID
BOND D IAMOND W HEEL
H E Kang1, SUN Yi2
(1. J iangm en C ity P ow der M etallu rgy Co1 L td 1, J iangm en 529000, Guangdong;
2. Central S ou th U niversity , Changsha 410083, H unan)
ABSTRACT: In this papers is p resented the charactics of Po lyim ide resin and the
m anufacturing technique of the resino id bond diamond w heel. Grinding experim ent
show s the w ear resistance and grinding efficiency of Po lyim ide resino id bond w heel are
satisfied. The diamond w heel m anufactured w ith Po lyim ide resin had go tten the
satisfying p ractical app lied effect.
KEY WORDS: Po lyim ide; the diamond w heel; w ear resistance; app lication
1 前 言
随着人造金刚石工业的发展和树脂砂轮的广
泛应用, 超硬材料磨料砂轮专用树脂也得到了迅
速发展, 相继出现了酚醛树脂、硅树脂、环氧树
脂等多种结合剂。但实践证明这些树脂耐热性差,
使用一段时间后金刚石未充分发挥作用便过早脱
落, 表现为砂轮不耐磨, 干磨中常出现龟裂, 掉
块等现象。为此, 笔者采用聚酰亚胺树脂制造干
磨或湿磨金刚石砂轮, 明显提高了磨削效率、磨
削寿命和工件表面光洁度, 在生产实践应用取得
良好的效果。
2 聚酰亚胺树脂粉的特性
聚酰亚胺树脂以含有潜在活性基因的酰亚胺
预聚合体 (粉末) 加工成型, 然后通过加热促进
活性基因的化学反应, 使分子链交联成网状结构。
其化学结构为:
? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 2 期 何 康等: 聚酰亚胺树脂金刚石砂轮的制造和应用 29
聚酰亚胺树脂与其他主要树脂的物理机械性
能见表 1。与其他树脂相比, 作金刚石砂轮结合剂
时它有以下优点: 在 130～ 160 ℃ 熔融流动性好;
对金刚石润湿和结合性能好; 固化速度快[1 ]; 热稳
定性高, 在 316 ℃ 下与A l 1100 具有相同的抗拉
强度; 机械强度高, 其抗拉强度等与金属铝相当。
表 1 几种树脂的物理机械性能
材 料 密度?
g·cm - 3
抗拉强度?
M Pa
抗压强度?
M Pa
冲击强度?
J·m - 2×10- 2
导热系数?
W (m ·k) - 1
常温极
限?℃
聚酰亚胺 1141～ 1143 94 244 218 0131 < 260
酚醛树脂 113～ 114 50～ 70 200～ 270 118～ 218 - < 100
环氧树脂 112 35～ 84 - 115～ 510 0119 < 100
3 聚酰亚胺树脂砂轮制造工艺
311 成型料的配制
先称出相应量的聚酰亚胺树脂粉, 加入一定
量的填料, 并手工混匀, 称出相应金刚石量, 加
入上述混好的结合剂, 过 100 目筛。把混好的料
装入混料机中混一定时间, 使其均匀。
312 基体的准备
铝基体的加工过程中常带有油污和杂质, 使
用前必须用丙酮将基体清洗干净, 然后在基体与
粉料接触的部位涂抹粘结剂, 以保证粉料与基体
牢固结合。
313 磨具装配
聚酰亚胺树脂金刚石砂轮在成型过程中易出
现粘模现象, 造成砂轮废品。为此, 笔者配制了
专用脱模剂, 在磨具与成型料接触部位涂上脱模
剂, 避免了此类现象的发生。
314 压制成型
把装好粉料的组合模具置于已加热至 230
℃ 的加热板上, 此时允许模具无压升温至 60 ℃。
在模具温度升至 60～ 100 ℃ 过程中加压 30～ 50
M Pa, 并反复卸压、加压 5、6 次, 每次卸压保持
10 s, 10 m in 左右即可压至位。根据磨具规格的
不同选择不同的热压时间, 如表 2 所示。热压完
毕, 将磨具从压机取下, 马上采用热脱模, 砂轮
放入已升温的烘箱中进行固化处理。
315 固化处理
为了让固化反应进行彻底, 以充分发挥树脂
的粘结能力, 和提高砂轮的高温机械强度, 树脂
砂轮热压后必须进行补充固化处理。这是树脂砂
表 2 热压时间与磨具规格的关系[2 ]
砂轮直径?mm < <150
及异型 <150～ <250 <250～ <400
砂轮厚度?mm 所有厚度 < 10 > 20 < 25 > 25
热压时间?m in 40 40 60 90 120
轮制作中及其重要的工艺步骤, 它不仅对砂轮的
寿命和磨削效率有至关重要的影响, 而且也是控
制缺陷产生的关键环节。
4 对比应用结果及讨论
笔者用聚酰亚胺树脂结合金刚石砂轮与国产
酚醛树脂结合金刚石砂轮在相同工况条件下对硬
质合金和铁氧体材料进行了对比磨削实验, 所用
设备为国产双端面磨床。
411 干磨硬质合金材料
进行了两种进给量的磨削实验: 0101 mm ?
次, 0110 mm ?次; 磨削时间确定为 30 m in, 在磨
削实验进行前后对砂轮进行精确称重以确定磨削
比。
(1) 在进给量为 0101 mm ?次时, 两种砂轮均
能进行磨削, 磨削效率相近, 但酚醛树脂砂轮会
发出难闻气味; 聚酰亚胺树脂砂轮的磨削比远高
于酚醛树脂砂轮。
(2) 在进给量为 0110 mm ?次时, 酚醛树脂砂
轮表面掉块, 无法进行磨削; 聚酰亚胺树脂砂轮
表面无裂纹, 声音清脆, 没有刺鼻的气味产生, 磨
削比下降不多。
412 磨削铁氧体材料
选择 011 mm ?次和 015 mm ?次两种进给量;
? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
30 湖 南 冶 金 第 2 期
磨削时间为 30 m in, 在磨削实验前后对砂轮进行
精确称重以确定磨削比。
(1) 在进给量为 011 mm ?次时, 得到与磨削
硬质合金进给量为 0101 mm ?次时相似的结果。
(2) 在进给量为 015 mm ?次时, 聚酰亚胺树
脂砂轮表面完好, 声音清脆, 磨削阻力不大, 仍
有加大进给量的余地; 而酚醛树脂砂轮已无法进
行磨削。以上两种对比磨削实验结果见表 3。
表 3 金刚石砂轮磨削实验结果
磨削材料 砂轮名称
磨削比
a b
磨削效率?g·m in- 1
a b
磨削现象
a b
硬质合金 聚酰亚胺树脂 36315 29413 01294 01943 声音清脆 声音清脆
硬质合金 酚醛树脂 10812 - 01268 - 声音发闷, 有刺鼻味 无法磨削
铁氧体 聚酰亚胺树脂 82116 71815 01787 21436 声音清脆 声音清脆
铁氧体 酚醛树脂 23517 - 01695 - 声音发闷, 有刺鼻味 无法磨削
由表 3 可看出, 酚醛树脂砂轮在磨削过程中
由于磨削热的产生, 导致耐热度较低的酚醛树脂
发生烧蚀, 造成金刚石颗粒未充分发挥作用而早
期脱落; 在进给量较大的情况下, 产生大量磨削
热, 酚醛树脂发生严重烧蚀, 金刚石颗粒在巨大
磨削、挤压力的作用下脱落或挤入树脂内部不能
发生磨削作用, 此时被磨材料与砂轮的相互作用
转化为相互间的挤压作用从而导致砂轮掉块而失
效。由于聚酰亚胺树脂具有良好的耐热性和机械
性能, 因此, 在小进给量磨削过程中, 聚酰亚胺
树脂不会发生烧蚀, 从而避免了金刚石颗粒的早
期脱落; 在进给量较大的情况下, 磨削热大量产
生使容易剪切的高分子排列在摩擦面上, 从而有
效降低摩擦系数, 使磨削力降低, 间接减少了磨
削热的产生。同时聚酰亚胺树脂优良的耐热性和
机械性能也保证了磨削过程能顺利进行, 不会出
现砂轮掉块等现象。综上所述, 聚酰亚胺树脂砂
轮与普通树脂砂轮相比具有高得多的磨削比和磨
削效率, 在实际生产中具有很大的应用价值。
5 结 论
(1) 用本文介绍的工艺, 成功制备了聚酰亚
胺树脂金刚石砂轮。
(2) 聚酰亚胺树脂金刚石砂轮在干磨、不同
进给量的情况下, 磨削硬质合金和铁氧体材料, 其
耐磨性和磨削效率远高于国产酚醛树脂金刚石砂
轮。
(3) 本公司应用聚酰亚胺树脂砂轮在实际生
产中磨削硬质合金和铁氧体材料, 取得了良好的
经济效益。
参考文献:
[1 ] 石淼森 1 固体润滑材料 [M ] 1 北京: 化学工业出版
社, 20001911791
[ 2 ] 曾舟山 1 酚烷基树脂砂轮 [J ] 1 超硬材料, 1992,
(1): 20—231
晶粒取向电工钢板脱碳热处理的方法
这种热处理方法由日本钢铁公司研究发明,
现已取得了日本发明专利权。晶粒取向电工钢板
脱碳热处理分两个阶段进行, 将氧的含量控制在
0103%～ 0107%。热处理的第一阶段将温度控制
在 750～ 880 ℃, 在大气中进行脱碳处理, 并将
H 2O 对氢的分压比控制在 0115～ 0175; 第二阶段
则将温度控制在 750～ 1 200 ℃, H 2O 对氢的分压
比掌握在 F 0115。最好是将脱碳热处理的第一阶
段又按温度划分为两段加以控制: 第一段将温度
控制在 750～ 850 ℃, 第二段控制在 800～ 880
℃。用这种方法热处理的电工钢板, 其涂层的粘
着性能以及钢板的导磁性能均明显提高。
聚酰亚胺树脂金刚石砂轮的制造和应用.pdf
