Projeto e aplicação de roda aglomerada com resina

1. Introdução à roda de retificação diamantada com resina aglomerada

As ferramentas de material superduro com ligante de resina são feitas principalmente de diamante ou CBN como abrasivo, pó de resina como ligante, com material de enchimento apropriado adicionado e, após o projeto da formulação, mistura de peso, prensagem a quente, cura secundária, processamento subsequente e outros processos, que são aplicáveis ​​a diferentes requisitos de moagem.
Comparado com ligantes cerâmicos ou ligantes metálicos, ele tem as características de processo de fabricação simples, fácil acesso às matérias-primas, baixo custo e pode ser aplicado a um grande número de abrasivos superduros de baixa qualidade. Os objetos de processamento são amplos, como todos os tipos de aço difícil de processar, liga dura, vidro, cerâmica, pedra, etc.
Ferramentas abrasivas superduras de resina são amplamente utilizadas porque têm boa autoafiação e não são fáceis de obstruir no processo de retificação, e a peça de trabalho tem boa qualidade de superfície e a roda de retificação é fácil de lixar.

O ligante de resina usado em ferramentas de diamante de resina pode ser dividido em duas categorias: resina fenólica e resina de poliimida. A temperatura de trabalho real das ferramentas de diamante de resina fenólica não é mais do que 120 graus. A resina de poliimida tem melhor resistência ao calor e pode ser usada por um longo tempo a 260 graus.
Com resinas de poliimida relativamente caras, resinas fenólicas foram cada vez mais usadas, especialmente nos últimos anos com cientistas modificando resinas fenólicas para produzir uma temperatura de trabalho real de mais de 200 graus C, como a 939P da Advanced Mixed Limited do Reino Unido.

Este artigo apresenta principalmente a ideia de design e os fatores de influência das ferramentas de diamante de resina.

2. Projeto de ferramentas diamantadas com resina aglomerada

O design de ferramentas diamantadas com resina é baseado principalmente nos cinco aspectos a seguir:
(1) A adesão deve ser boa.
O ligante pode ser distribuído uniformemente na superfície abrasiva, as partículas abrasivas podem ser firmemente controladas na ferramenta abrasiva e podem ser firmemente ligadas à matriz, o que não apenas faz com que o abrasivo não caia prematuramente, mas também evita que o ligante se separe da matriz, garantindo a segurança da produção.
(2) Alta eficiência de moagem, boa resistência ao desgaste, bom acabamento (ou rugosidade da superfície).
Ligação de resina devido à elasticidade e fragilidade, portanto, na retificação é autoafiável, não é fácil de obstruir, mas tem baixa resistência ao desgaste.
Portanto, quando estudamos e projetamos a fórmula do ligante, devemos considerar, sob a premissa de garantir os requisitos de lisura, não apenas para ter alta eficiência de moagem, mas também para ter a maior resistência ao desgaste possível.
A preparação do ligante é importante. A proporção do ligante deve ser selecionada para atender tanto à alta eficiência de moagem quanto à boa resistência ao desgaste, de modo a garantir os requisitos de moagem e reduzir o custo.
(3) Boa resistência ao calor.
Se a resistência ao calor do ligante for baixa, de modo que o abrasivo no processo de uso não seja resistente a altas temperaturas, consumo rápido e até mesmo porque o calor de moagem é muito alto, de modo que o abrasivo queime, rache, faça anéis, etc., então escolha um ligante de boa resistência ao calor e adicione o enchimento apropriado, a fim de melhorar sua resistência ao calor;
(2) Use refrigerante para retificação úmida, tanto quanto possível, para melhorar a durabilidade das ferramentas de retificação;
(3) Se for usada retificação a seco, faça o avanço o menor possível para melhorar a durabilidade da ferramenta de retificação.
(4) A resistência do ligante deve ser alta.
A resistência do ligante afeta diretamente a eficiência de retificação, o tamanho da abrasão, a qualidade da peça de trabalho e o desempenho de segurança da ferramenta de retificação no processo de uso, por isso é necessário entender os fatores que afetam a resistência do ligante.
 

Os principais fatores que afetam a resistência do ligante são:

(1) a adição de enchimentos aumentará ou diminuirá a resistência do ligante. A maioria dos enchimentos aumentará a resistência mecânica e aumentará com o aumento da quantidade de enchimento dentro de uma certa faixa, mas a taxa de desgaste diminuirá.
Alguns enchimentos, como grafite e dissulfeto de molibdênio sólido, após a adição, a resistência é reduzida, de acordo com os requisitos de seleção razoável do enchimento;
(2) A densidade de formação do abrasivo (ou a porosidade do abrasivo) afetará a resistência do ligante.
A densidade de formação do abrasivo é baixa, a porosidade é alta e a resistência do ligante é baixa, enquanto a resistência do ligante é alta.
Portanto, é necessário projetar racionalmente os parâmetros de porosidade da ferramenta abrasiva.
(3) A temperatura de endurecimento, a temperatura de endurecimento secundário e a curva de aumento de temperatura da moldagem abrasiva afetarão a resistência do ligante.
A dureza do ligante deve ser adequada e com boa resistência ao desgaste.
A resistência do ligante deve corresponder à velocidade de desgaste das partículas abrasivas de diamante (ou cBN). As partículas abrasivas não devem cair prematuramente devido ao desgaste rápido do ligante. Nesse caso, o abrasivo não será totalmente utilizado, resultando em desperdício.

3. Fatores de influência das ferramentas diamantadas com resina aglomerada

Ferramentas de diamante de resina são feitas de ligante de resina, enchimento e abrasivo de diamante após serem misturados e curados por prensagem a quente.

Suas propriedades também são diretamente afetadas pelo ligante de resina, enchimento e abrasivo de diamante.

3.1 A influência do ligante inclui principalmente a influência do tipo e conteúdo do ligante, etc.

(1) as características comuns de todos os tipos de ferramentas diamantadas de liga de resina são uma baixa resistência ao calor, no processo de usinagem, a ferramenta diamantada e a peça de trabalho entre o calor gerado pela alta temperatura local facilmente, uma vez atingido o valor crítico, a retenção do ligante de resina do diamante, o diamante sob a condição de não estar completamente opaco cairá, de modo que o custo de usinagem aumentará muito.

Atualmente, o ligante de resina é modificado para melhorar sua resistência ao calor.

Gao Liangchang modificou resina fenólica com éter alquílico quadrado, e sua resistência ao calor pode atingir mais de 180 graus.

Du Yang et al. sintetizaram pré-polímero de borosilicone, ácido bórico, fenol e formaldeído como matérias-primas da nova resina fenólica de borosilicone BSP. Devido à introdução da ligação BO e da cadeia de silício orgânico na estrutura da resina fenólica, a resina BSP tem excelente resistência ao calor e tenacidade, mas também melhorou a resistência à água e a estabilidade de armazenamento da resina.

Xiao Dongzheng et al. usaram BMI (bismaleimida) para modificar resina fenólica e obtiveram resina fenólica modificada com bismaleimida com boa resistência ao calor.

(2) A influência do teor de ligante de resina.

O teor de ligante de resina tem grande influência no desempenho de usinagem de ferramentas diamantadas.

As fatias de silício monocristalino foram introduzidas na literatura para afinar o rebolo, o teor de ligante de resina aumentou, a dureza do rebolo, a resistência à compressão aumentou gradualmente, quando o teor de ligante de resina aumentou até um certo grau, maior do que o do rebolo, o desgaste tende a ser lento, a superfície do rebolo é propensa ao fenômeno de bloqueio ao mesmo tempo, o teor é maior ao mesmo tempo, mais sério o fenômeno de bloqueio.

(3) A influência do tamanho do ligante de resina.

O tamanho de partícula do pó de resina usado na produção de abrasivos de diamante na China é principalmente entre 80 ~ 180 mesh. Existem dois defeitos nessa faixa de tamanho, um é que afeta as propriedades de formação dos abrasivos, o outro é que pode afetar as propriedades do ligante.

No processo de supressão, o pó da árvore pode ser aquecido para amolecer e ter certa liquidez, atingindo o objetivo do abrasivo revestido, mas no processo de supressão, os materiais aglutinantes são a pressão no molde, o espaço é limitado, a faixa de fluxo de resina é limitada, quando o tamanho da partícula do pó da árvore é espesso, haverá uma parte do aglutinante abrasivo que não é forte, que cai muito rápido.

3.3 A influência do diamante abrasivo inclui principalmente a influência do revestimento de diamante, tipo e tamanho de partícula, etc.

(1) Após a superfície do diamante ser revestida com metal, a resistência à compressão de partículas individuais é melhorada e a taxa de desgaste é reduzida, o que prolonga a vida útil.

Comparado com o diamante sem revestimento, a função específica inclui os seguintes aspectos:

(1) revestimento de pulso de calor lento de revestimento de diamante de ligação de resina a condutividade térmica é menor do que o diamante, portanto, ferramentas de contato, grãos de diamante de alta temperatura instantânea após o revestimento da resina, protegendo assim as partes abrasivas imediatas da resina não são afetadas por danos de alta temperatura;

(2) o revestimento para melhorar a força de ligação do diamante e do ligante, o revestimento de metal com diamante dentro, externo e ligante de resina pode ser uma boa ligação;

(3) o revestimento para melhorar a resistência ao esmagamento de partículas de diamante, metal revestido após os defeitos das partículas de diamante serem compensados, desempenhou um papel de reforço, e o revestimento contém metal dúctil, é propício para melhorar a resistência ao esmagamento de partículas;

(4) O revestimento nas partículas abrasivas desempenha um papel de proteção de isolamento, isolamento de oxigênio e outras funções de meios nocivos, ao mesmo tempo em que na moagem em alta temperatura, o revestimento na grafitização do cristal de diamante pode desempenhar um efeito de inibição.

(2) Os fabricantes nacionais e estrangeiros de materiais superduros fizeram uma classificação relativamente detalhada de abrasivos superduros, entre os quais o abrasivo de diamante de baixa qualidade ou o abrasivo de diamante com alta autoafiação e propriedade de microesmagamento tratado por tecnologia especial é usado principalmente na preparação de ferramentas de diamante aglomeradas com resina.