砂纸砂带砂布卷的种类

    2018-12-06 09:18:55 次阅读

    砂纸砂带砂布卷可以分为天然砂纸砂带砂布卷和人造砂纸砂带砂布卷两大类。


    一、 天然砂纸砂带砂布卷

    自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然砂纸砂带砂布卷。常用的天然砂纸砂带砂布卷有以下几种:

    1. 金刚石

    金刚石是目前已知最硬的物质,其显微硬度为98.59gpa。金刚石是碳的同素异型体,主要成份是碳,另外还含有0.02~4.8%的杂质,比重为3.15~3.53g/cm3。其产地非常有限,不但价格昂贵,而且极为缺乏。

    金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等,脆性较大,易沿结晶面裂开,结晶越大抵抗外力的作用越强,金刚石的计量单位是克拉,1克拉=0.2g。

    天然金刚石作为砂纸砂带砂布卷主要用途有两个方面:

    (1) 用于修整砂轮;

    (2) 磨削和研磨难加工材料(如硬质合金、宝石、玻璃、石料等)。

    2. 天然刚玉

    天然刚玉的主要矿物成份为α——al2o3,其显微硬度为20.58gpa,比重为3.93~4.00g/cm3。自然界存在的天然刚玉主要有以下三种:

    (1)优质刚玉(俗称宝石)有蓝宝石(含钛)、红宝石(含铬)等;

    (2)普通刚玉,呈黑色或棕红色;

    (3)金刚砂,可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂,它是一种集合晶体,硬度较低。

    在上述三种天然刚玉中,第一种主要用于首饰,而后二种可以作为砂纸砂带砂布卷,用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。

    3.石榴石

    石榴石的晶形较好,显微硬度为13.33gpa。属于石榴石的矿物种类很多,但适合于作砂纸砂带砂布卷的仅有铁铝石榴石一种,其矿物组成这:3feo.al2o3.3sio2,含量不低于85~90%。

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    4。石英

    石英的化学成份为sio2,常夹杂有al2o3、fe2o3、 cao mgo fe2o3等。显微硬度为8.04 gpa,可用作砂纸砂带砂布卷的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。

    随着科学技术的发展,人造砂纸砂带砂布卷的品种已达几十种之多,天然砂纸砂带砂布卷由于自身的缺陷,已被越来越多的人造砂纸砂带砂布卷所取代,目前除了天然金刚石、石榴石外,其它种类的天然砂纸砂带砂布卷用量甚微。

    二、 人造砂纸砂带砂布卷

    人造砂纸砂带砂布卷分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类。现将各类砂纸砂带砂布卷的简要制造方法、特性及磨削对象分别叙述如下。

    1. 刚玉系列人造砂纸砂带砂布卷

    属于刚玉系的人造砂纸砂带砂布卷有棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、微晶刚玉、单晶刚玉、铬刚玉、镨钕刚玉、黑刚玉及矾土烧结刚玉等。

    (1)棕刚玉

    棕刚玉是以铝矾土、无烟煤和铁屑为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成。在冶炼过程中,无烟煤中的碳将矾土中的氧化硅、氧化铁和氧化钛等杂质还原成金属,为些金属结合在一起成为铁合金,由于其比重较刚玉熔液大而沉降至炉底与刚玉熔液分离。仅有少量的杂质夹杂在刚玉熔快中。

    棕刚玉的主要矿物成份为物理刚玉,三方晶系,少量的矿物杂质有:硅酸钙、钙斜长石、富铝红柱石(又称莫来石)、钛化物、玻璃体及少量铁合金等。

    棕刚玉的抗破碎能力较强,抗氧化、抗腐蚀,具有良好的化学稳定性,是一种用途广泛的砂纸砂带砂布卷。适用于磨削抗张强度高的金属材料,如普通碳素钢、硬青铜、合金钢的细磨和精磨,磨加工螺纹和齿轮等,白刚玉还可用于精密铸造及高级耐火材料。

    (3)铬刚玉

    铬刚玉的冶炼工艺与白刚玉相同,只是在冶炼过程中加入一定量的氧化铬,呈浅紫色或玫瑰色。

    铬刚玉中由于引入cr3+改善了砂纸砂带砂布卷的韧性,其韧性较白刚玉高,而硬度与白刚玉相近,用于加工韧性较大的材料时,其加工效率比白刚玉高,并且工件表面的光洁度也较好,铬刚玉适应于加工韧性高的淬火钢、合金钢、精密量具及仪表零件等光洁度要求较高的工件。

    (4)微晶刚玉

    微晶刚玉所采用的原材料及冶炼方法与棕刚玉基本相同,在停炉后立即把熔液通过流放或倾倒的方法倒入枝模子内急速冷却(一般在30分钏以内),因而得到微细结晶的集合体。

    微晶刚玉在冶炼过程中,杂质的还原程度较差,al2o3含量为94~96%,晶体尺寸一般在80~300微米,晶体占57~85%,最大晶体尺寸不超过400~600微米。它具有强度高,韧性较大的特点。适用于重负荷磨削,可以磨削不锈钢、碳素钢、轴承钢以及特种球墨铸铁等材料,由于磨粒在磨削过程中呈微刃破碎状态,也被用于精密磨削甚至镜面磨削。

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    (5)单晶刚玉

    单晶刚玉是以矾土、无烟煤、铁屑和黄铁矿为原材料,在电弧炉内共熔,矾土中的氧化铁、二氧化硅和氧化钛先后被还原并组成铁合金从熔液中沉降至炉底。一小部分氧化铝与碳、硫化亚铁起复分解反应,生成少量的硫化铝填充在单晶颗粒之间,当熔块冷却后放入水中时,硫化铝被溶解,而被硫化铝隔开的单晶刚玉即可分散开成为自然粒度的砂纸砂带砂布卷。

    单晶刚玉呈灰白色,其颗粒形状多为等积形,晶体内不含杂质,具有多棱角的切削刃,在同样的磨削力作用下,所形成的力矩小于其它砂纸砂带砂布卷,因此它不易折碎,机械强度较高,单颗粒抗压强度为22~38kg,而棕刚玉仅为10~20kg。单晶刚玉由于有较高的硬度和韧性,所以切削能力较强,可用来加工工具钢、合金钢、不锈钢、高钡钢等韧性大、硬度高的难磨材料。

    (6)锆刚玉

    锆刚玉是以铝氧粉和锆英石为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成,整个过程基本上是一个熔化再结晶的过程。它是一种由α——al2o3,与zro2组成的共晶集合体,在冶炼过程中应尽可能使两种结晶相互交错构成微晶型晶体。

    锆刚玉适用于高速重负荷磨削,可荒磨铸铁、铸钢、合金钢和高速钢等,特别适合于钛合金、耐热合金、高钒钢、不锈钢的磨加工。

    (7)镨钕刚玉

    镨钕刚玉的制造工艺与白刚玉相似,其差异是在冶炼过程中加入约0.175%的镨钕富集物(氧化镨、氧化钕、氧化镧)。大量的磨削试验证明其磨削性能优于白刚玉,适用磨削不锈钢、高速钢、球磨铸铁、高锰铸钢及某些耐热合金等。

    (8)黑刚玉

    黑刚玉的冶炼方法与棕刚玉相同,是以三水铝矾土为原料,加少量还原剂,经溶炼而成,其耗电量约为棕刚玉的三分之二。呈黑色,主要化学成分:al2o3不低于77%,sio2含量为10~12%,fe2o3含量为7~10%,tio2约为3%,比重不小于3.61.

    黑刚玉具有很好的自锐性,磨削时发热量少,加工件的光洁度较好,适用于零件电镀前底面抛光,铝制品和不锈钢的抛光,也可用于抛光光学玻璃、加工木材等。由于它的亲水性好,可用在制造砂纸、砂布和树脂磨具,还可以作研磨膏和抛光粉。黑刚玉由于铁含量高,因而不宜用于制造陶瓷磨具。

    (9)矾土烧结刚玉

    矾土烧结刚玉是唯一不用电炉冶炼的刚玉,它是用优质熟矾土(al2o3含量85%以上)经湿法球磨至3微米的微粒料浆(球磨时应加粘结剂),再经压滤成型为各种几何形状的磨粒,在1500℃下烧结。

    矾土烧结刚玉的主要化学成份是:al2o3(85~88%)、sio2(3~4%)、tio2(3.5~4.5%)、fe2o3(5.6~6.5%)。它具有α——al2o3微晶结构,韧性高,可承受较大的磨削压力而不至于破碎,并能切削较厚的金属层,横向进给可高达6mm以上。砂纸砂带砂布卷的形状可制成各种柱形体,这是所有砂纸砂带砂布卷中唯一的特例,适用于重负荷荒磨。

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    2. 碳化物系列人造砂纸砂带砂布卷

    (1)碳化桂

    碳化硅是以石英、石油焦炭为主料,水粉、食盐为辅料按一定比例混匀后装入电阻炉内,通过高温冶炼而制成的人造砂纸砂带砂布卷。

    碳化硅分黑绿两种:黑碳化硅呈黑色或蓝黑色,绿碳化硅呈绿色或蓝绿色。在制造过程中,生产绿色碳化硅的特点在于采用较纯的原材料,炉料中加入食盐,它可促进产品呈绿色。绿色碳化硅的纯度要高于黑色碳化硅。

    碳化硅不与任何酸起反应,但碱性氧化物的熔体能促使碳化硅的分解。

    黑色碳化硅与刚玉系人造砂纸砂带砂布卷相比,硬度较高、脆性较大,适用于加工抗张强度较低的金属及非金属材料,如灰铸铁、黄铜、铅等有色金属,以及陶瓷、玻璃厂料等硬质脆性材料。

    绿色碳化硅与黑色碳化硅相比,其纯度、硬度、脆性稍大,适用于加工硬而脆的材料,如硬质合金、玻璃、玛瑙等,也广泛用于量具、刃具、模具的精磨及飞机、汽车、船舶等发动机气缸的珩磨。

    随着工业的发展和科学技术的进步,碳化硅的非磨削用途在不断扩大,在耐炎材料方面用于制作各种高级耐炎制品,如垫板、出铁槽、坩锅熔池等;在冶金工业上作为炼钢脱氧剂,可以节电,缩短冶炼时间,改善操作环境;在电气工业方面利用碳化硅导电、导热及抗氧化性来制造发热元件——硅碳棒。碳化硅的烧结制品可作固定电阻器,在工程上还可作防滑防腐蚀剂。碳化硅与环氧树脂混合可涂在耐酸容器中、蜗轮机叶片上起防腐耐磨作用。

    (2) 铈碳化硅

    铈碳化硅是在碳化硅的炉料内不加食盐而添加微量的氧化铈(ceo2)冶炼出来的,其外观和绿碳化硅相似,显微硬度为36.29gpa。与绿碳化硅相比,其铈碳化硅的显微硬度、单颗粒抗压强度、韧性等均比绿碳化硅高。

    由于铈碳化硅的物理性能有所改弯,因此,其磨削效果也得到了一定的改善。试验证明磨钛合金时,铈碳化硅与绿碳化硅相比,切削效率提高近一倍,并且火花较小;磨铸铁时,当进刀量为0.01mm时,铈碳化硅的耐用度比绿碳化硅砂轮提高18.9%,磨削比提高9.6%,当进刀量为0.02mm时,其耐用度提高27.4%,磨削比提高74.1%。由此可见,用铈碳化硅磨削铸铁进刀量时,其效果比绿碳化硅提高的更显著。磨硬质合金的效果与绿碳化硅相近,磨削co5si m5al 5f-6等难磨高速钢,其效果与单晶刚玉相似。

    (3) 碳化硼

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    碳化硼(b4c)是以硼酸(h3bo3)和炭素材料为原料,在电弧炉内经1700~2300℃的高温冶炼,由碳直接还原熔融的硼酐(b2o3)而制得。

    碳化硼是一种具有金属光泽的灰黑色粉末,是一种超硬材料。在空气中加热至500℃时,碳化硼开始氧化当温度达到800~900℃时,其氧化作用更为显著。碳化硼曾用来代替金刚石研磨硬质合金刀具。其烧结制品可以代替金刚石作为砂轮的修整工具,适用于精磨碳钨合金、碳钛合金、烧结刚玉、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料制品。

    (4) 碳硅硼

    碳硅硼是以硼酸、石英砂、石墨为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成,呈灰黑色,其硬度次于氮化硼高于碳化硼,脆性大,适用于硬质合金、半导师体、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料的加工。

    3. 超硬系列人造砂纸砂带砂布卷

    (1)金刚石

    金刚石是以石黑为原料,以某些金属或合金为触媒,在高温(1000~2000℃)、高压(557~608mpa)下,使石墨结构转变为金刚石结构而成。金刚石是已知的最硬物质,具有较高的抗压强度、良好的导热性、化学稳定性、耐磨性,以及较强的切削能力。

    金刚石可分为jr1、jr2、jr3、jr4、jr5五个牌号,其特点和用途如下:

    1.jr1型:晶体多为针片状,晶面粗糙,用于制造树脂结合剂金刚石磨具,主要用于硬质合金、陶瓷、玻璃及难磨材料的精磨工序,加工效果好,表面光漫无边际度高,有时也用于半精磨,但不适于重负荷磨削。

    2.jr2型:晶体大部分为等积形,适于制造金属结合剂及陶瓷结合剂金刚石磨具。它可承受较大的负荷,用于粗磨、半精磨硬质合金及非金属材料,也可切割光学玻璃、宝石、高硬岩石等。

    3.jr3型:晶体较完整,晶面光滑,抗压强度高,用于制造金属结合剂地质钻头、修整工具和切割工具等。

    4.jr4型:晶体完整,抗压强度高于jr3,用于制造地质钻头、修整工具和切割工具等。

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    5.jr5型:颗粒为浅黄或淡黄绿色,多为透明无杂质的完整八面晶体,强度高,适于制造切割锯片,钻头及修整工具等,用于加工硬脆非金属材料。

    (2)立方氮化硼

    立方氮化硼是以六方氮化硼为原料,减金属或碱土金属或它们的氮化物作触媒,在高压高温下转变为立方晶体的氮化硼。这一转变与石墨转变为金刚石相似。

    立方氮化硼是一种新型的超硬砂纸砂带砂布卷,其硬度仅次于金刚石,而热稳定性、化学稳定性均优于金刚石,特别是对铁族金属的化学惰性好,不易与钢材起反应,磨既硬又韧的钢材时具有独特的优点,耐磨性比普通砂纸砂带砂布卷高30~40倍,在加工高速钢、合金钢、耐热钢时,其工作能力在大超过金刚石磨具的工作能力。亦可作为磨加工硬质合金及非金属材料使用。

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