金刚石砂轮的研究现状分析

　　　　金刚石砂轮是磨削加工技术中使用最为广泛的加工工具，按结合剂的不同金刚石砂轮一般可以分为树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮和金属结合剂金刚石砂轮。树脂结合剂金刚石砂轮多采用热固性树脂，具有固化温度低、制备相对简便等优势，主要用于刃磨刀量具、磨孔、外圆磨及平面磨。

　　　　南通首超超硬材料有限公司，金属结合剂金刚石砂轮其结合剂和磨粒的结合力强，韧性好，能承受较大载荷，已经在脆硬材料复杂型面的成型磨削、精密和超精密磨削领域得到了应用。陶瓷结合剂金刚石砂轮具有较高的弹性模量和较低的断裂韧性，它的结合强度高于树脂结合剂金刚石砂轮，自锐性优于金属结合剂金刚石砂轮，被广泛应用于加工复合片、硬质合金、玻璃、陶瓷等材料。本文旨在对近年来国内外对树脂结合剂金刚石砂轮、陶瓷结合剂金刚石砂轮以及金属结合剂金刚石砂沦的研究工作做一简单的综述。

树脂结合剂金刚石砂轮的研究现状

　　　树脂结合剂金刚石砂轮以树脂粉为粘结材料，加入填充材料，通过热压、硬化及机加工等工艺制成具有一定形状的磨削工具。日前，国内用做树脂结合剂金刚石砂轮的结合剂主要有酚醛树脂、环氧树脂和聚酞亚胺等，但它们的共同问题是耐热性差，磨削过程中产生的磨削热会导致树脂软化、分解及对磨料的粘结力下降，在磨削过程中金刚石磨料没有发挥很好的作用就容易大量脱落，因此耐用度很差。

　　　　酚醛树脂(PF)是世界上最早实现工业化的合成树脂，在树脂结合剂金刚石砂轮中的应用十分普遍，但是普通酚醛树脂作为砂轮的树脂结合剂在200°C以下能够稳定使用，若超过200°C，其酚羟基和亚甲基便会发生氧化，影响其耐热性和抗氧化性;固化后的酚醛树脂因芳核之间仅有亚甲基相连而显脆性，因此传统未改性的酚醛树脂脆性大，韧性差，耐热性不足，限制了树脂结合剂金刚石砂轮的应用。因此制备高性能的酚醛树脂非常必要。

　　　　近年来，国内外十分重视酚醛树脂的改性及其复合材料的增强、增韧，开发出一系列具有优异的耐热和阻燃的高机械强度的酚醛树脂品种，如刘晓洪等合成的钼改性酚醛，其热分解温度为522°C，600°C下失重率仍为17.5%,用其制成的摩擦材料的高温摩擦系数稳定，热恢复性好;熊雪梅等用熔融共混的方法将聚砜引入酚醛树脂中，并以剑麻纤维作改性酚醛树脂的增强体，采用加压成型技术制成摩擦复合材料，结果表明聚砜的引入可使得酚醛树脂的耐热性能提高，且复合材料的摩擦性能十分优异;周元康等在桐油改性酚醛树脂的聚合过程中添加经过分散的Si02纳米粒子，制备出复合改性的热固性酚醛树脂，将其用于摩擦材料中，其抗热衰退性和摩阻性能具有明显的改善等。

金属结合剂金刚石砂轮的研究现状

　　　　金属结合剂对金刚石磨料的把持力的强弱是影响金属结合剂金刚石砂轮寿命的关键因素，因此，国内外研究者对金属结合剂金刚石砂轮的研究主要集中在以下几个方面:

(1)用Fe基取代Co基用作金属结合剂金刚石砂轮的结合剂，降低生产成本。如韩娟等考察了碳含量对高铁基胎体材料性能的影响，当含碳量1%时，胎体材料密度达到最小值7.47g/cm3;含碳量0.4%时，胎体材料密度达到最大值7.65g/cm3。陈霞等通过向铁基结合剂中加入少量Co减少了结合剂对金刚石表面的侵蚀，且由于Co的加入使得金刚石表面附着一层致密的胎体材料，从而使胎体材料与金刚石结合得更加紧密。戴秋莲等研究发现适当增加C、Cu、Ni 的含量可以提高铁基胎体材料的机械性能，砂轮烧结温度对铁基胎体材料的硬度、抗弯强度有显著的影响，适量的Zn和Sn有利于液相烧结；

(2)采取工艺措施实现金属结合剂对磨料的把持能力。一是通过向烧结原材料添加活性的Ti (TiN2)、Cr、稀土元素等来实现;二是在金刚石磨粒表面镀附Ti, Cr等活性金属或者合金镀层，提高结合剂对磨料的把持能力；

(3)改善金属结合剂金刚石砂轮修整能力。日本的T. Tanaka等尝试开发了一种以铸铁为结合剂的多孔金刚石金属砂轮，将多孔陶瓷的金刚石砂轮的空隙结构引入到金属金刚石砂轮，以获得金刚石磨粒较好的出刃能力和自锐性。其后日本H.Tomino与S.H.Truong等人发展了热等静压烧结、通电烧结、真空烧结等多种制备方法，通过对制备工艺、孔隙率和各种磨削性能的对比研究，对该新型多孔金属结合剂金刚石砂轮有了更进一步的认识。国内研究者提出通过改变金属结合剂配方使其磨损速率与金刚石磨料的磨损速率相匹配，以提高金属结合剂金刚石砂轮的自锐能力，但该方法受被加工材料本身性能、不同金刚石品级以及金属结合剂可调控的配方成分范围有限的影响，该工艺的应用具有局限性。廖翠蛟等通过向金属结合剂中加人一定量造孔剂，获得具有一定孔隙率的多孔金属结合剂金刚石节块试样。