Tổng quan về dụng cụ mài

Chất mài mòn là công cụ dùng để mài, mài và đánh bóng. Hầu hết các dụng cụ mài mòn là các dụng cụ mài mòn nhân tạo được làm từ chất mài mòn và chất kết dính, ngoài ra còn có các dụng cụ mài mòn tự nhiên được xử lý trực tiếp từ đá khoáng thiên nhiên. Ngoài việc được sử dụng rộng rãi trong sản xuất máy móc và các ngành công nghiệp gia công kim loại khác, dụng cụ mài mòn còn được sử dụng trong chế biến ngũ cốc, công nghiệp sản xuất giấy và gia công các vật liệu phi kim loại như gốm sứ, thủy tinh, đá, nhựa, cao su và gỗ.
Tổng quan
Cấu trúc của dụng cụ mài được chia thành ba loại: chặt, trung bình và lỏng. Mỗi danh mục có thể được chia nhỏ hơn nữa thành các số, v.v. và được phân biệt bằng số tổ chức. Số cấu trúc của dụng cụ mài mòn càng lớn thì phần trăm thể tích của chất mài mòn trong dụng cụ mài mòn càng nhỏ và khoảng cách giữa các hạt mài mòn càng rộng, nghĩa là cấu trúc càng lỏng lẻo. Ngược lại, số lượng tổ chức càng nhỏ thì tổ chức càng chặt chẽ. Dụng cụ mài có cấu trúc lỏng lẻo hơn không dễ bị thụ động trong quá trình sử dụng, tạo ra ít nhiệt hơn trong quá trình mài và có thể làm giảm biến dạng nhiệt và bỏng của phôi. Các hạt mài mòn của dụng cụ mài mòn có cấu trúc chặt chẽ không dễ rơi ra, điều này có lợi cho việc duy trì hình dạng hình học của dụng cụ mài mòn. Cấu trúc của dụng cụ mài mòn chỉ được kiểm soát theo công thức của dụng cụ mài mòn trong quá trình sản xuất và thường không được đo lường. Chất mài mòn liên kết siêu mài mòn chủ yếu là chất mài mòn làm từ kim cương, nitrua boron khối, v.v. được liên kết với chất kết dính. Do giá cao và khả năng chống mài mòn tốt của kim cương và boron nitrit khối, các dụng cụ mài mòn liên kết được chế tạo bằng chúng khác với các dụng cụ mài mòn liên kết mài mòn thông thường. Ngoài lớp mài mòn siêu cứng còn có lớp chuyển tiếp và chất nền. Lớp siêu mài mòn là phần đóng vai trò cắt và bao gồm các chất siêu mài mòn và liên kết. Chất nền đóng vai trò hỗ trợ trong quá trình mài và được cấu tạo từ kim loại, Bakelite hoặc gốm sứ. Lớp chuyển tiếp được sử dụng để kết nối ma trận và lớp siêu mài mòn. Nó bao gồm một tác nhân liên kết và đôi khi có thể được bỏ qua. Chất kết dính thường được sử dụng bao gồm nhựa, kim loại, kim loại mạ điện và gốm sứ. Quy trình sản xuất dụng cụ mài mòn ngoại quan bao gồm: phân phối, trộn, đúc khuôn, xử lý nhiệt, gia công và kiểm tra, v.v. Tùy thuộc vào chất kết dính mà quy trình sản xuất cũng khác nhau. Dụng cụ mài mòn liên kết bằng gốm chủ yếu sử dụng phương pháp ép. Sau khi cân chất mài mòn và chất kết dính theo tỷ lệ trọng lượng của công thức, chúng được đặt vào máy trộn và trộn đều, sau đó cho vào khuôn kim loại, phôi dụng cụ mài mòn được tạo thành trên máy ép. Phôi được sấy khô rồi đưa vào lò nung để nung. Nhiệt độ nung thường là khoảng 1300 độ. Khi sử dụng chất kết dính thiêu kết có điểm nóng chảy thấp, nhiệt độ nung thấp hơn 1000 độ. Sau đó, nó được xử lý chính xác theo kích thước và hình dạng quy định, và cuối cùng sản phẩm được kiểm tra. Chất mài mòn liên kết bằng nhựa thường được hình thành trên máy ép ở nhiệt độ phòng và một số sử dụng quy trình ép nóng sử dụng nhiệt và áp suất trong điều kiện gia nhiệt. Sau khi hình thành, nó được làm cứng trong lò nung cứng. Khi sử dụng nhựa phenolic làm chất kết dính, nhiệt độ đông cứng là 180 ~ 200 độ. Chất mài mòn liên kết cao su chủ yếu được trộn bằng một cặp máy lăn, cuộn thành các tấm mỏng, sau đó được đục lỗ và tạo hình bằng dao đục lỗ; một số còn sử dụng vật liệu rời, được đưa vào khuôn kim loại và tạo hình trên máy ép. Sau khi đúc, nó được lưu hóa trong bể lưu hóa ở nhiệt độ 165 ~ 180 độ. Có hai quy trình sản xuất dụng cụ mài liên kết kim loại: luyện kim bột và mạ điện, chủ yếu được sử dụng cho các dụng cụ mài liên kết có độ mài mòn siêu cứng. Phương pháp luyện kim bột sử dụng đồng và các vật liệu khác làm chất kết dính. Sau khi trộn, nó được ép nóng hoặc ép ở nhiệt độ phòng để tạo thành, sau đó thiêu kết. Phương pháp mạ điện sử dụng hợp kim niken hoặc niken-coban làm kim loại mạ điện, và chất mài mòn được liên kết với chất nền theo quy trình mạ điện để chế tạo các dụng cụ mài mòn. Các loại chất mài mòn đặc biệt bao gồm chất mài mòn corundum thiêu kết và chất mài mòn sợi. Dụng cụ mài corundum thiêu kết được chế tạo bằng cách trộn và tạo hình bột oxit nhôm và một lượng oxit crom thích hợp, sau đó thiêu kết ở khoảng 1800 độ. Loại công cụ mài mòn này có cấu trúc nhỏ gọn và độ bền cao, chủ yếu được sử dụng để gia công các bộ phận như đồng hồ và dụng cụ. Chất mài mòn sợi được làm từ các sợi sợi (chẳng hạn như sợi nylon) có chứa hoặc bám vào chất mài mòn. Chúng có độ đàn hồi tốt và chủ yếu được sử dụng để đánh bóng vật liệu kim loại và các sản phẩm của chúng.
Cách sử dụng
Trong quá trình sử dụng dụng cụ mài mòn, khi các hạt mài mòn bị cùn, do bản thân hạt mài mòn bị phân mảnh một phần hoặc do đứt gãy liên kết, các hạt mài mòn rơi ra một phần hoặc hoàn toàn khỏi dụng cụ mài mòn và các phần cắt mới tiếp tục xuất hiện trên bề mặt làm việc mài mòn của dụng cụ mài mòn. Lưỡi cắt hoặc liên tục lộ ra các hạt mài mòn sắc bén mới, cho phép dụng cụ mài mòn duy trì hiệu suất cắt trong một khoảng thời gian nhất định. Đặc tính tự mài sắc này của dụng cụ mài mòn là một tính năng nổi bật so với các dụng cụ cắt thông thường.
Ngay từ thời kỳ đồ đá mới, con người đã bắt đầu sử dụng đá mài tự nhiên để chế biến các công cụ như dao đá, rìu đá, dụng cụ bằng xương, dụng cụ bằng sừng và dụng cụ làm răng; vào thế kỷ 19, đồ gốm được nung bằng cách kết hợp chất mài mòn tự nhiên với đất sét đã xuất hiện ở Hoa Kỳ. Đá mài; Khoảng năm 1900, vật liệu mài mòn nhân tạo ra đời, nhiều loại dụng cụ mài mòn làm từ vật liệu mài mòn nhân tạo lần lượt được sản xuất, tạo điều kiện cho sự phát triển nhanh chóng của máy mài và máy mài. Kể từ đó, tỷ lệ chất mài mòn tự nhiên trong vật liệu mài mòn giảm dần.
Chất mài mòn có thể được chia thành hai loại theo nguồn nguyên liệu thô của chúng: chất mài mòn tự nhiên và chất mài mòn nhân tạo. Công cụ mài mòn tự nhiên duy nhất thường được sử dụng trong ngành công nghiệp máy móc là đá dầu. Chất mài mòn nhân tạo được phân loại theo hình dạng cơ bản và đặc điểm cấu trúc của chúng, bao gồm bánh mài, đầu mài, đá mài và gạch cát, được gọi chung là năm loại: chất mài mòn liên kết và chất mài mòn tráng. Ngoài ra, chất mài mòn cũng thường được phân loại là công cụ mài mòn.
Phân loại
Theo các chất mài mòn khác nhau được sử dụng, chất mài mòn liên kết có thể được chia thành chất mài mòn liên kết thông thường và chất mài mòn liên kết siêu mài mòn. Loại thứ nhất sử dụng các chất mài mòn thông thường như corundum và cacbua silic, còn loại thứ hai được làm từ các chất siêu mài mòn như kim cương và boron nitrit khối. Ngoài ra, còn có một số loại đặc biệt, chẳng hạn như dụng cụ mài corundum thiêu kết.
Chất mài mòn liên kết mài mòn thông thường là chất mài mòn hợp nhất các chất mài mòn thông thường thành một hình dạng nhất định và có độ bền nhất định nhờ tác nhân liên kết. Thường bao gồm các chất mài mòn, chất kết dính và lỗ chân lông, ba phần này thường được gọi là ba thành phần của chất mài mòn liên kết.
Chất mài mòn đóng vai trò cắt trong dụng cụ mài. Chất kết dính là vật liệu kết dính các chất mài mòn lỏng lẻo thành các dụng cụ mài mòn. Có hai loại: vô cơ và hữu cơ. Chất kết dính vô cơ bao gồm gốm sứ, rau dền và natri silicat, v.v.; chất kết dính hữu cơ bao gồm nhựa, cao su và shellac, v.v. Được sử dụng phổ biến nhất là liên kết gốm, nhựa và cao su.
Các lỗ rỗng có vai trò chứa và thải phoi mài mòn trong quá trình mài, đồng thời có thể chứa chất làm mát, giúp tản nhiệt mài. Để đáp ứng một số yêu cầu xử lý đặc biệt, lỗ chân lông cũng có thể được ngâm tẩm với một số chất độn nhất định, chẳng hạn như lưu huỳnh và parafin, để cải thiện hiệu suất của dụng cụ mài. Chất độn này còn được gọi là phần tử thứ tư của dụng cụ mài.
Các hạng mục thể hiện đặc tính của vật liệu mài mòn ngoại quan thông thường bao gồm: hình dạng, kích thước, kích thước hạt, độ cứng, cấu trúc và chất liên kết. Độ cứng của dụng cụ mài mòn đề cập đến mức độ dễ dàng mà các hạt mài mòn rơi ra khỏi bề mặt của dụng cụ mài mòn dưới tác động của ngoại lực. Nó phản ánh độ bền của liên kết để giữ các hạt mài mòn.
Kích thước hạt mài mòn
Kích thước hạt đề cập đến kích thước của các hạt mài mòn và kích thước của nó được biểu thị bằng số kích thước hạt.
Tiêu chuẩn quốc gia quy định hai kích thước hạt: bột mài mòn và bột vi mô.
Kích thước hạt đề cập đến kích thước của các hạt mài mòn. Kích thước hạt được chia thành hai loại: hạt mài mòn và bột vi mô. Chất mài mòn có kích thước hạt lớn hơn 40 μm được gọi là hạt mài mòn. Được phân loại theo phương pháp sàng lọc, số lượng kích thước hạt được biểu thị bằng số lỗ trên mỗi inch trên màn hình mà các hạt mài mòn đi qua. Ví dụ: hạt mài 60# có nghĩa là kích thước của nó vừa đủ để đi qua màn hình có 60 lỗ trên mỗi inch. Chất mài mòn có kích thước hạt nhỏ hơn 40 μm được gọi là bột vi mô. Dùng phương pháp đo vi mô để phân loại, dùng W và số sau nó biểu thị số kích thước hạt, giá trị sau W biểu thị kích thước thực tế của vi bột. Ví dụ: W20 chỉ ra rằng kích thước thực tế của vi bột là 20μm. Kích thước hạt mài mòn của các kích thước hạt khác nhau được thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1 Số lượng kích thước hạt mài mòn và kích thước hạt
Chức năng của chất liên kết là liên kết vật liệu mài mòn vào bánh mài có độ bền và hình dạng nhất định. Độ bền, khả năng chống va đập, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn của bánh mài chủ yếu phụ thuộc vào hiệu suất của liên kết.
Các chất liên kết thường được sử dụng bao gồm chất liên kết gốm (V), chất liên kết nhựa (B), chất liên kết cao su (R) và chất liên kết kim loại (M).
Liên kết gốm: được sử dụng rộng rãi nhất, thích hợp cho vòng tròn bên ngoài, vòng tròn bên trong, mặt phẳng, mài không tâm và mài dạng bánh mài, v.v.;
Liên kết nhựa: thích hợp để cắt và tạo rãnh cho bánh mài wafer và bánh mài tốc độ cao;
Liên kết cao su: thích hợp cho bánh xe dẫn hướng mài không tâm và bánh xe đánh bóng;
Liên kết kim loại: thích hợp cho bánh mài kim cương, v.v.
Độ cứng dụng cụ mài
Độ cứng của dụng cụ mài mòn chủ yếu phụ thuộc vào lượng chất kết dính được thêm vào và mật độ của dụng cụ mài mòn. Nếu các hạt mài mòn dễ rơi ra thì có nghĩa là độ cứng của dụng cụ mài mòn thấp; nếu không thì có nghĩa là độ cứng cao. Các mức độ cứng thường được chia thành bảy cấp độ: cực mềm, mềm, mềm vừa, trung bình, cứng vừa, cứng và cực cứng. Các cấp độ này có thể được chia nhỏ thành nhiều cấp độ nhỏ hơn. Các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để đo độ cứng của dụng cụ mài mòn bao gồm phương pháp côn cầm tay, phương pháp côn cơ học, phương pháp kiểm tra độ cứng Rockwell và phương pháp kiểm tra độ cứng phun cát.
Độ cứng của dụng cụ mài mòn có mối quan hệ tương ứng với mô đun đàn hồi động của nó, có lợi cho việc sử dụng phương pháp âm thanh để đo mô đun đàn hồi động của dụng cụ mài mòn để biểu thị độ cứng của dụng cụ mài mòn. Trong quá trình mài, nếu vật liệu của phôi được nghiền có độ cứng cao thì thường sử dụng các dụng cụ mài mòn có độ cứng thấp; mặt khác, các dụng cụ mài mòn có độ cứng cao được sử dụng.