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1.配混料的准备工作
(1)检查各类衡器的灵敏度;
(2)配混料前结合剂要过筛,清除结块和杂质;
(3)磨料结合剂和氧化铁等辅料要分别放置避免混杂。
2.配料容易出现的问题
(1)配错结合剂,造成发泡、黑心、硬度不符等;
(2)称错磨料或结合剂数量,造成硬度不符;
(3)配错辅助材料或混入杂质磨料,粗颗粒磨料等。
3.混料工艺
(1)150#以粗型料的混合流程,见图1-4-1
混合时间约8至15分钟。
(2)180#以细型料的混合流程,见图1-4-2
混合时间约18分至30分钟。
型料过8~24#筛。
(3)混料质量
①混好的型料用手抓起能成团,轻捏能散开,较适合于成型;
②不能有明砂、既不粘有结合剂的砂粒,也不能有结合剂砂团,否则容易造成砂眼或熔洞;
③混料时间要适当,过短湿坯强度差,易裂纹、掉砂。混料时间过长容易结块;
④润湿剂量过大时成型易粘底板;水玻璃过量易引起发泡,硬度偏高。
二、成型
1.成型方法
(1)定单重成型单重固定以改变成型压力来控制毛坯厚度,这种成型方法制品的密度波动在0.02~0.05g/cm3之间。
(2)定压力成型成型压力固定,以改变成型单重来控制毛坯厚度,其成型密度值波动在0.04~0.08g/cm3之间。
(3)定容积成型单重固定,毛坯厚度以改变模具尺寸,加减盖板,调整垫片来控制,不控制压力,压平为止。其r值波动<0.04g/cm3。
定容积成型精度较高,受压机精度影响较小,其次为定单重成型。
2.成型过程
手工成型过程大都是经过摊、搅、括、压几个步骤来完成。使用转模、自动均匀投料效果好。
(1)加压过程 加压时成型料与模套和蕊棒之间存在一定摩擦力,这种摩擦力沿型坯高度减弱压力的传递,易使毛坯上部硬下部软,造成组织不均;使薄片砂轮易翘楞、变形。为减少上下面的压力差,比较简单的方法是使用垫铁。
加压程序 模套下加垫铁——加总压力的1/3——抽出垫铁,靠摩擦力使模套悬空——加到总压力。
如果抽出垫铁后模套落到机台上则失去加垫铁的作用。
(2)垫铁厚度 垫铁厚度可如下计算:
砂轮直径 ∮≥100mm h=2√ ̄ 4≤h≤25
砂轮直径 ∮<100mm h=0.32√ ̄ h≥0.5
式中 h——垫铁厚度mm;
H——成型砂轮厚度mm。
3.成型过程中易出现的废品
(1)不平衡 主要原因是投料不均,摊料不均,括料不平,压机偏斜,盖板压圈偏斜,盖板上有垫砂等。
(2)孔径裂纹。
①盖板孔磨损过大,打芯棒易歪斜。
②湿坯强度过低,振动出纹。
③卸模不正。
(3)平面裂纹。
①湿坯强度低,产生振动裂纹。
②湿坯强度低,揭模盖时偏斜。
(4)粘模。
①润湿剂量过大,料粘。
②模具有锈。
③脱模剂未擦匀。
(5)起层起层的主要原因是压力过大或是细粒度磨具易起层。解决的方法:
①缓慢加压,避免冲击。
②重复加压和保压一定时间。
③使用较好的模具。
三、干燥
1.干燥的过程
(1)干燥是坯体脱水过程,坯体水分保持在0.4~0.6%时机械强度最高,一般坯体含水为0.4~1%,这部分水在烧成升温时除去。具体干燥过程如下:
加热——坯体——升温——水分蒸发——内部水分向表面扩散——达到干燥要求
(2)坯体收缩 坯体随干燥过程失去水分而产生收缩,含水量越多收缩越大;结合剂中粘土多则收缩大,制品粒度越细收缩越大。坯体内外、上下、左右收缩不一致时则产生应力,应力过大则产生变形、裂纹。
2.坯体性质对干燥时间的影响
干燥工艺中一般在60℃~80℃之间保温一段时间,最终温度在100℃~110℃之间。特细、特硬、特大砂轮采取特殊工艺,增加干燥时间;增加低温干燥时间40℃~60℃干燥2~3天。坯体对干燥时间的影响,见下表:
干坯保存时间要尽量短,时间长易反潮,或将干坯放在加热的平台上。
3.干燥过程易产生的废品
(1)裂纹 产生裂纹的主要原因是升温过快或制品组织不均收缩不一致,应降低干燥速度。
(2)起层 主要出现在内外径上或内部,起因是成型压力过大,加压过快或料干湿不均,组织不均,干燥后出现明显起层。
(3)翘楞 主要出现在厚度薄的砂轮上,原因是砂轮组织不均或升温过快砂轮上下面干燥不一致,收缩不一致造成的。
(4)耍圈 干燥过快,坯体干燥不一致。
四、烧成
1.窑内的气氛
强氧化气氛 O2含量 8~10%
氧化气氛 O2含量 4~5%
中性气氛 O2含量 1~1.5%
还原气氛 O2含量 <1%
空气过剩系数:α
α=实际空气量
理论空气量
控制氧化气氛时 α>1
中性气氛 α=1
还原气氛 α<1
磨具焙烧一般需要氧化气氛,倒焰窑要适当提高闸板,勤加煤,勤清灰。1000℃以上落火时间为15~20分钟。
2.升温速度
(1)800℃以前升温可快些。
(2)800℃~1100℃ 20℃/h左右
(3)1100℃~1300℃ 5℃~10℃/h
(4)最终温度下保温6~8小时。
直径大的,厚度高的和回烧制品升温速度要减慢。SiC制品要在1020℃至1040℃之间控制最低的升温速度约2.5℃/h,避免黑心。
冷却速度在1000℃以前可快冷却,低于1000℃要缓冷,600℃~500℃控制在每小时降温20℃~30℃。
3.窑内压力
(1)400℃以前保持负压,约为-0.5~1mmH2O以便排除水分。
(2)400℃后压力逐渐升高,最高可达到3.5~6mmH2O。
烧成的最终控制应以三家锥为准,控制过程中辅以热电偶和光学高温计。
4.液化气窑的特点
(1)窑体占地面积小,窑体紧凑,没有燃烧室,出灰口等占地面积。
(2)不需要过高的烟囱,无烟尘排放,减少污染。
(3)不需要大面积的储煤场,减少占地。
(4)点火容易,升温快,调整温度方便,烧成时间短。一般倒焰窑烧成时间约50小时左右,液化气窑约20小时左右,并且冷却时间也短。
(5)温度稳定,因烧咀分布均匀,易于调节各部温差。
(6)液化气窑的实际升温速度为:
900℃以前80~100℃/小时
900℃以后40~60℃/小时
保温6~8小时。
五、装出窑
1、窑内温度 以倒焰窑为例,喷火口附近温度高,顶部温度高;下部和窑门附近温度低。
2、装窑部位
(1)上部 M~Y SiC材质,粗粒度磨具
(2)中部 K~R 直径大,厚度高,粒度细的磨具
(3)下部 G~L 结合剂耐火度低的磨具
(4)边垛 直径小的砂轮。
码垛要求平稳,垂直。注意不能压吸火孔。
垛与垛之间要留有空隙,温度低的部位留空大些,以增加火焰流通,提高温度的均匀性。
刚玉磨具使用石英垫砂一般为24#~46#,石英砂要求铺均匀撒满。SiC材质的磨具可使用6#~10#石英砂,粗粒稀撒,以增加透气性,减少黑心。
3、隧道窑装车与倒焰窑原则是一样的,大同小异。
4、特殊要求。
(1)H≤13mm的薄片砂轮要夹装,避免变形。
(2)大气孔砂轮于每落顶部带装一片。
5、出窑时制品温度应在60~70℃以下。
六、烧成废品
1、裂纹 主要是500℃~900℃之间升温过快或升温不均。冷却时降温快。
2、发泡 烧成温度过高,保温时间过长。温度局部过高。
3、变形 升温过快,温度偏高,装垫不平。
4、黑心 300℃~500℃氧化氛围不足,有机物未燃尽;700℃~900℃氧化气氛不足,1000℃左右保温时间不够,分解的SiC未充分氧化;隧道窑烟气倒流造成制品渗碳。
七、加工
1、磨具加工的发展主要是刀具与机床的变化。由早先使用刀碗加工,到上世纪70年代前后大量采用平磨,对磨等加工方法使加工工艺有了很大发展。新世纪以来,金刚石工具的使用使过去很长时间得不到解决的问题有了转机。例如,磨钢球砂轮的加工,现在使用金刚石砂轮,其平面、内孔和外圆都得到了很好的加工效果,所以推广金刚石刀具的使用将使磨具加工出现一个新的局面。
2、后加工的第二个问题是灌孔,长期以来都是以硫磺灌孔,硫磺恶臭一直挥之不去。采用注塑灌孔设备又比较复杂,投资大。采用一种相对简单而有效的灌孔材料和方法,实乃众望所归。
3、磨具成品的浸渍对提高制品的使用效果也是很有成效的,例如:某资料介绍制品浸硫磺和不浸硫磺时使用效果的对比,见下表:
除浸硫磺外,还可以浸石蜡、松香等。
浸渗的作用有:润滑、冷却、补强,可以提高工件光洁度,减少烧伤。
4、真空浸渗硫磺目前主要用于研磨油石和超精油。
渗硫工艺 油石预热到150℃放入真空罐,抽真空,然后将熔化的硫磺放入罐中,约浸渗1小时取出,冷却后加工。