低熔陶瓷结合剂金刚石和CBN磨具节块的成型裂纹.docVIP

低熔陶瓷结合剂金刚石和CBN磨具节块的成型裂纹 李印江 摘要： 陶瓷结合剂金刚石和CBN磨具成型时毛坯节块容易出现裂纹，其主要原因是节块材料的剪切强度低造成的，此外也和型料性能、模具结构和材质以及成型工艺有关。 关键词： 陶瓷结合剂 金刚石和CBN磨具 节块 裂纹 1，概述 陶瓷结合剂金刚石和CBN磨具通常没有粗粒度的制品，由于粒度细成型压力比较大，所以成型时毛坯容易出现裂纹（图1）。 图1 节块裂纹 由图1可见节块裂纹明显带有对角裂纹的特点。关于普通磨具的对角裂纹本人早年曾做过叙述，这里不妨重述一下。 2，从节块受力上分析 陶瓷结合剂金刚石和CBN磨具节块在很大程度上带有脆性材料的性质，脆性材料的剪切强度远低于抗压强度，一般脆性材料的剪切强度是抗压强度的1 / 5 左右，所以受压破坏时容易沿45°斜截面产生剪切裂纹。 例如，某物体受作用力P ，横截面A （KA）, 斜截面Aα (KK)（图1），（图2），（图3） 图1 （图2） （图3） A=Aα ·cosα , Aα = A/cosα σ = p/A Sα = σ ·cosα σα = Sα ·cosα （1） τα = Sα ·sinα （2） 由式（1），（2） σα = σ·cos 2 α （3） τα = (σ/2) ·sin(2α) （4） 由式3；式4可知横截面A上的正应力为已知时，斜截面Aα上的正应力σα和剪应力 τα随斜截面Aα的方位角 α 而变化。 α = 0°， 则cos(0°)=1， ∴ σα = σmax = σ (5) α = 45°, 则sin(2×45°)=1 ∴ τα = τ max= σ/2 (6) 设:毛坯的抗压强度为500g/cm2, 即： σ压=500g/cm2 毛坯的抗剪强度为100g/cm2, 即： σ剪=100g/cm2 当毛坯受压为400g/cm2, 即：σ=400g/cm2 这时最大正应力 σα = σ = 400g/cm2 σ压=500g/cm2 , 所以毛坯不会被压坏； 毛坯最大剪应力 τα = σ/2=400g/cm2 /2=200g /cm2 σ剪=100g/cm2 所以毛坯受剪切应力沿45°斜截面破坏，见 图4，图5 图4 图5 图5是磨具样块受压破坏时的实物拓片，对角损坏明显可见！实验结果证明以上的分析是正确的。 3，工艺问题 陶瓷结合剂金刚石和CBN磨具节块的成型裂纹也与生产工艺有关，由于粉状物料传播压力的不均匀性，成型料混合的不均匀、型料风乾的太厉害，都在成型时容易产生裂纹。在加压过程压力过大、有冲击力、没有重复加压和保压过程，各部分料松紧不一，节块也容易出现裂纹。成型时选择合适的垫铁可减少节块的不均匀性，适当厚度的垫铁可按式7计算 h = 2√ˉH (7) h－垫铁厚度（mm） H－节块厚度（∽10 mm） 4，模具问题 节块的裂纹也与模具的质量有关，螺栓紧固的磨具 （图 6）容易松动，而使用框架结构的模具（图7）、（图8）则可以在一定程度上减少节块成型裂纹的产生。 图6 图7 图8 5，结论 （1）从配方到工艺都要保证型料有较好的成型性能，特别是型料的塑性要好，避免成型时使用过大的压力,产生节块裂纹。 （2）成型时避免冲击加压，或采用重复加压、保压等措施。 （3）选用结构合理的模具，如图7、图8，模具材质也应用9CrSi、 CoCr15 等优质钢材。