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樹脂砂輪製造中的常見問題

2019-12-06 08:53:02

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樹脂砂輪製造中的常見問題


磨料磨具為工具的磨削加工,是機械加工方法中非常重要的一類方法,而且是精密加工和超精加工基本的和選的加工方法,在工業上得到廣泛的應用。樹脂磨具是磨料磨具的重要組成部分,是工業生產應用的重要磨削工具之一。為促進行業技術交流,幫助客戶解決樹脂砂輪製造過程中的常見問題,磨片樹脂砂輪材料應用常見問題解決方案。本文主要介紹樹脂砂輪製造中的常見問題。


一、樹脂砂輪產生質量不穩定的原因分析


樹脂砂輪生產過程中會產生許多質量問題,由於樹脂砂輪製造屬於複合材料多學科綜合,所以產生原因複雜繁多。


原材料問題


樹脂砂輪是由多種主、輔原材料構成的複雜物係,隻要材料是磨料和結合劑,輔助材料則包括填料、增強材料、著色劑等。


1.磨料方麵應該關注的問題


目前市場上磨料質量參差不齊,主要表現為:


(1).磨料的化學成份往往是合格的,但物理性能差;主要表現在磨料的堆積密度與國外還有差距。


(2).磨料的粒度組成混亂,與標準的規定相差較大;主要表現在同一粒度磨料的基本粒含量與國外有差距。


2.結合劑方麵,主要是酚醛樹脂:


(1).樹脂質量穩定性問題,尤其是樹脂中遊離酚含量的高低。過高的遊離酚含量,會加速樹脂砂輪加熱硬化後的樹脂裂解,影響砂輪的強度;


(2).樹脂粉與烏洛托品混合均勻性,烏洛托品作為樹脂的硬化劑,烏洛托品加入量不足,樹脂硬化不完全,影響砂輪的強度和硬度;含量過高,則過量的烏洛托品不與樹脂結合,在硬化過程中分解揮發,使砂輪的氣孔增多,降低其強度和硬度。


(3).結合劑粒度過粗或過細:


一般認為,結合劑的粒度以細為宜,這有利於使結合劑分布均勻。粒度過粗,則成型料不易混合均勻,影響砂輪的硬度和強度。即使是對於粒度較粗的樹脂薄片切割砂輪和鈸形砂輪來講,其選用的結合劑(樹脂粉)粒度也應細於320#。


但是如果酚醛樹脂粉的粒度過細,給混料帶來了困難,很難做到混合料的均勻性,進而影響了樹脂砂輪的切磨削性能。


樹脂砂輪製造工藝問題


樹脂砂輪製造是工藝性很強的工業產品,在配混料、成型、硬化、加工等工序存在問題較多。


(1).混料工序:混料的關鍵是均勻性,成型料應達到:各成份分布均勻,保持鬆散性,但不宜出現明顯漏粉,必須保證攤料均勻,具有良好的成型性能。


(2).成型工序:目前國內大多數是旋轉攤料機構,但由於旋轉攤料機構的局限性,造成很大製造企業有的企業員工操作不得要領,混合料分布不均,行位公差及靜平衡超差。


(3).硬化工序:這是關鍵的生產工序,容易造成質量問題的因素有兩個,一是固化烘箱或燒成窯的溫差太大;二是裝爐的方式不當。硬化爐窯溫差過大,致使樹脂砂輪硬化偏離了設定的硬化規範(硬化曲線),使砂輪的固化(硬化)質量得不到充分保證。


(4).加工工序(主要是大直徑高厚度樹脂砂輪):樹脂砂輪尤其是大直徑和高厚度,或者要求尺寸公差嚴格的砂輪在硬化後要進行加工,以保證砂輪的幾何尺寸、形位公差。


(5).生產配方、工藝參數生搬硬套。


設備工裝問題


(1).設備問題:生產設備是砂輪生產的重要物質條件,有的企業一是設備不足,如沒有缺少好的混料機,油壓機噸位規格偏小等;同時設備維護保養差,產品質量不易保證。


(2).工裝問題:規模較小的樹脂砂輪企業部分企業工裝管理薄弱,沒有良好的存放場所,在生產現場亂堆亂放。


檢驗設備問題


(1).原材料檢驗、過程檢驗、出廠檢驗,是樹脂砂輪生產企業實施有效檢驗控製的重要內容,但真正做到規範管理、標準化管理的生產企業較少。主要問題有製度不全,職能不落實,管理不嚴,檢驗設備短缺失控,檢驗人員業務素質較差等。


(2).檢驗設備設置不全


檢驗設備不齊全,樹脂砂輪的檢驗設備有3大件:即回轉強度試驗機;噴砂硬度機(或洛氏硬度機)——樹脂切片、磨片除外;靜平衡器(對金剛石砂輪還需要動平衡器),其它還應有薄片砂輪端麵、徑向跳動測定儀、內徑量規、遊標卡尺、砂輪切割性能試驗機等。


檢驗設備缺乏應有的維護和保養。


二、樹脂砂輪品質穩定性如何保持


本文僅就原材料主要是酚醛樹脂和玻纖網片如何影響樹脂砂輪的品質穩定性進行分析。


樹脂砂輪的品質穩定性突出的表現在如下兩方麵:


(1).樹脂砂輪在一定周期內(正常空氣溫度濕度條件下),產品強度和切磨削性能的變化情況;


(2).樹脂砂輪在生產周期內(如一年內不同季節)每批次砂輪強度和切磨削性能的變化情況。


上述兩種情況,均可用實測強度保持率和切磨削性能下降率來表示。


原材料對樹脂砂輪品質穩定性的影響主要表現在:


(1).液體酚醛樹脂。液體酚醛樹脂的固體含量、粘度、凝膠時間和溶水性等指標的波動範圍都有不同程度的影響,因此砂輪生產廠家必須根據自己的產品性能要求,結合自身的混料、成型和硬化工藝特點,製定出適合自己的液體樹脂技術指標和範圍。


另外,必須正確儲存液體酚醛樹脂,因為液體酚醛樹脂本是十分不穩定的,即使在室溫條件下技術指標也會發生變化。樹脂砂輪廠家生產必須把液體酚醛樹脂儲存在低溫條件下,才能保證液體酚醛樹脂的穩定,進而保證樹脂砂輪混料的穩定,確保樹脂砂輪質量的穩定。


(2).粉體酚醛樹脂。對粉體酚醛樹脂來說,流長(流動度)、顆粒尺寸(粒度、細度)、烏洛托品(六次)含量和膠化時間的波動都會影響砂輪的品質穩定。


這方麵,流長是應該首先考慮的。這些指標說明了樹脂在一定的實驗條件下的變化行為。它們隻是樹脂性能表示,究竟對砂輪產品性能的影響幅度如何,隻能依每個樹脂砂輪廠的實際應用而定。


粉體樹脂的流程是影響結合劑結構的重要的性能指標,粒度尺寸(粒度、細度)影響到濕潤劑的用量,揮發份的含量(遊離酚、水分)也很重要。


實際砂輪製作過程中,必須保證各批次粉體樹脂性能的穩定,這樣才能確保砂輪的質量。


(3).網片技術指標的穩定


網片初應用在樹脂砂輪中,重要的作用是提高砂輪的強度。隨著樹脂砂輪性能的不斷提高,網片在樹脂砂輪中的作用顯得十分重要。主要表現在:砂輪強度的波動、切片的變形(主要是雙網砂輪)、磨片的分層等。


網片含膠量的高低對砂輪的強度、粘度及樹脂砂輪的切磨削性能都有影響,理論上講,在砂輪製作工藝穩定及允許的條件下,網片含膠量越高,砂輪的強度越高,粘結性能越好,同時切磨削越穩定。


三、切片(樹脂切割砂輪)變形問題頻繁出現


樹脂砂輪的變形問題是長期困擾樹脂砂輪生產廠家的難解問題,變形產生根源是砂輪有效麵積內的組織不均,進而造成產品硬化過程中的應力不均。


樹脂砂輪生產廠家應該把主要精力放在解決混合料均勻性、成型攤料均勻性及網片穩定性方麵,隻有逐步解決了上述三方麵的問題,樹脂砂輪(主要是切割砂輪)的變形問題就迎刃而解。


四、大切片(外徑大於300毫米的樹脂切割砂輪)軟片在不同地區和相關廠家時有出現


大切片(外徑大於300毫米的樹脂切割砂輪)軟片,主要表現在砂輪出爐冷卻後檢測外觀時用雙手平拿直徑方向抖動時有晃動,彎曲時明顯感覺發軟;同時客戶在使用砂輪切割時表現為砂輪偏擺,法蘭盤的把持力不夠,嚴重的會蹦塊和破碎。


大切片軟片也是長期困擾樹脂磨具生產廠家的技術難題,分析主要原因還是砂輪在硬化過程的應力不均問題。


樹脂砂輪生產廠家應該重視環境氣候對砂輪生產的影響,及時製定應對的措施,合理選用適宜酚醛樹脂品種,增加混合料的均勻性,及時合理調整硬化工藝使之更適宜酚醛樹脂的完全硬化。


重視了上述問題,軟片問題也就避免發生了。


五、磨片(樹脂鈸型砂輪)分層(起層)問題出現頻次逐年提高


隨著市場對磨片砂輪質量要求的不斷提升,尤其是高效率磨片的需求量的增長,樹脂砂輪生產廠家配方的多樣化更加明顯。這樣也就造成了磨片砂輪在製造和使用過程中頻繁出現磨片分層現象。


磨片的分層首先應該考慮網片的粘結性能(包括網片揮發份的高低),如果網片含浸膠的種類與樹脂砂輪製作用酚醛樹脂相容性差,含膠量不夠,或者網片揮發份過高,都會造成磨片的分層。


排除網片影響因素,磨片的分層重要影響因素是,一是混合料的相容性和粉體酚醛樹脂的流動性的不足;二是網片本身在砂輪硬化過程中的應力反彈。所以砂輪製作過程中砂輪生產廠家應該重視網片在砂輪成型中的工藝,必須與成型方式和硬化曲線相結合。


六、樹脂砂輪的性能衰減問題(經時性或耐老化性)長期困擾砂輪廠


由於樹脂砂輪用酚醛樹脂屬於高分子材料,隨著使用時間的增長,其性能會逐漸老化,直至砂輪強度降低,切磨削性能下降,這種性能就是砂輪的性能衰減,學術語言是耐老化性能。


提高樹脂砂輪的耐老化性能,國外通用的做法有兩種,一,也是重要的是對磨料進行處理(磨料的深加工如鍍衣,高分子材料處理等);二,是提高酚醛樹脂的耐老化性能。

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