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树脂砂轮的技术进步,今后将更多地依赖于对树脂砂轮制造技术更精确、更科学的认识。
可以预言:树脂砂轮,尤其是切片/磨片,在3至5年内仍处于快速发展期。全球树脂砂轮的80%以上产能集中在国内。未来3至5年,只有少数高端产品在欧美国家生产,更多的国外知名磨企将通过合资、兼并、收购等渠道,争夺树脂砂轮市场份额。树脂砂轮制造业竞争将更为惨烈,洗牌在所难免。
酚醛树脂是一种重要且最普遍,应用范围最广、使用量最大,有多种性能的结合剂,选择合适的酚醛树脂同我们所要求的树脂砂轮的性能有直接关系,并且性能的表现程度,与树脂砂轮制造过程的工艺条件有关。
本人将结合自己近三十年的树脂砂轮制造技术经验,对有关树脂砂轮性能及制造工艺等有关问题进行讨论。三、树脂砂轮产生质量不稳定的原因分析
树脂砂轮生产过程中会产生许多质量问题,由于树脂砂轮制造属于复合材料多学科综合,所以产生原因复杂繁多。下面就主要原因进行分析:
第一、原材料问题
树脂砂轮是由多种主、辅原材料构成的复杂物系,主要材料是磨料和结合剂,辅助材料则包括填料、增强材料、着色剂等。
1、磨料方面应该关注的问题
目前市场上磨料质量参差不齐,主要表现为:
1 )磨料的化学成份往往是合格的,但物理性能差;主要表现在磨料的堆积密度与国外还有差距。
2 )磨料的粒度组成较乱,与标准的规定相差较大;主要表现在同一粒度磨料的基本粒含量与国外有差距。
2、结合剂方面,主要是酚醛树脂:
1 )树脂质量稳定性问题,尤其是树脂中游离酚含量的高低。过高的游离酚含量,会加速树脂砂轮加热硬化后的树脂裂解,影响砂轮的强度;
2 )树脂粉与乌洛托品混合均匀性,乌洛托品作为树脂的硬化剂,乌洛托品加入量不足,树脂硬化不完全,影响砂轮的强度和硬度;含量过高,则过量的乌洛托品不与树脂结合,在硬化过程中分解挥发,使砂轮的气孔增多,降低其强度和硬度。
3 )结合剂粒度(细度)过粗或过细
一般认为,结合剂的粒度以细为宜,这有利于使结合剂分布均匀。粒度过粗,则成型料不易混合均匀,影响砂轮的硬度和强度。即使是对于粒度较粗的树脂薄片切割砂轮和钹形砂轮来讲,其选用的结合剂(树脂粉)粒度也应细于320#。
但是如果酚醛树脂粉的粒度过细,会给混料带来困难,很难做到混合料的均匀性,进而影响树脂砂轮的切磨削性能。
第二、树脂砂轮制造工艺问题:
树脂砂轮制造是工艺性很强的工业产品,在配混料、成型、硬化、加工等工序上存在较多问题。
1、混料工序:混料的关键是均匀性,成型料应达到:各成份分布均匀,保持松散性,但不宜出现明显漏粉,必须保证摊料均匀,具有良好的成型性能。
2、成型工序:目前国内大多数是旋转摊料机构,但由于旋转摊料机构的局限性,造成很多制造企业有的企业员工操作不得要领,混合料分布不均,形位公差及静平衡超差。
3、硬化工序:这是最关键的生产工序,容易造成质量问题的因素有两个,一是固化烘箱或烧成窑的温差太大;二是装炉的方式方法不当。硬化炉窑温差过大,致使树脂砂轮硬化偏离了设定的硬化规范(硬化曲线),使砂轮的固化(硬化)质量得不到充分的保证。
4、加工工序(主要是大直径高厚度树脂砂轮):树脂砂轮尤其是大直径和高厚度,或者要求尺寸公差严格的砂轮在硬化后要进行加工,以保证砂轮的几何尺寸、形位公差。
5、生产配方、工艺参数生搬硬套。
第三、设备工装问题
1、设备问题:生产设备是砂轮生产的重要物质条件,有的企业设备不足、缺少好的混料机、油压机吨位规格偏小等;同时设备维护保养差,产品质量不易保证。
2、工装问题:规模较小的树脂砂轮部分企业工装管理薄弱,没有良好的存放场所,在生产现场乱堆乱放。
第四、检验设备问题:
1、原材料检验、过程检验、出厂检验,是树脂砂轮生产企业实施有效检验控制的重要内容,但真正做到规范管理、标准化管理的生产企业较少。主要问题有制度不全,职能不落实,管理不严,检验设备短缺失控,检验人员业务素质较差等。
2、检验设备配置不全
检验设备不齐全,树脂砂轮的检验设备有3大件:即回转强度试验机;喷砂硬度机(或洛氏硬度机)---树脂切片、磨片除外;静平衡器(金刚石砂轮还需要动平衡器),其它还应有薄片砂轮端面、径向跳动测定仪、内径量规、游标卡尺、砂轮切割性能试验机等。此外,检验设备缺乏应有的维护和保养。
四、树脂砂轮混料酚醛树脂液的选择及应用
树脂砂轮制造中最常用的湿润剂是酚醛树脂液,在采用正常树脂液比例混料时,如果料干湿难以控制时,才采用糠醛、二丁酯等湿润剂。
由于糠醛与液体酚醛树脂有很好的相容性,所以目前大多数厂家仍然在使用。但糠醛的高腐蚀性、刺激气味,及对操作员工身体健康的伤害等十分明显。因此,众多厂家都在寻求更合适的替代产品。
为了满足客户需要,经过近一年的开发,目前已经成功开发出来了新型酚醛树脂液BR-19500,BR-1950A,这种树脂液能够解决混合料的松散性,在混合料适度偏湿的情况下松散效果很好;同时,混合料停放时间很短,在1小时后混合料的堆积密度趋于稳定;更为重要的是混料料颗粒形状均匀、树脂及辅助材料包覆磨料颗粒效果好。