Progettazione e applicazione di ruote in resina

1. Introduzione alla mola diamantata legata con resina

Gli utensili in materiale superduro con legante in resina sono realizzati principalmente con diamante o CBN come abrasivo, polvere di resina come legante, con l'aggiunta di materiale di riempimento appropriato e, dopo la progettazione della formulazione, la miscelazione del peso, la pressatura a caldo, la polimerizzazione secondaria, la successiva lavorazione e altri processi, che sono applicabili a diversi requisiti di rettifica.
Rispetto al legante ceramico o al legante metallico, presenta le seguenti caratteristiche: processo di fabbricazione semplice, facile accesso alle materie prime, basso costo e può essere applicato a un gran numero di abrasivi super duri di bassa qualità; gli oggetti da lavorare sono ampi, come tutti i tipi di acciaio difficile da lavorare, leghe dure, vetro, ceramica, pietra, ecc.
Gli utensili abrasivi superduri in resina sono ampiamente utilizzati perché hanno una buona autoaffilatura e non sono facili da inserire nel processo di rettifica, inoltre il pezzo in lavorazione ha una buona qualità superficiale e la mola abrasiva è facile da ravvivare.

Il legante in resina utilizzato negli utensili diamantati in resina può essere suddiviso in due categorie: resina fenolica e resina poliimmidica. La temperatura di lavoro effettiva degli utensili diamantati in resina fenolica non è superiore a 120 gradi. La resina poliimmidica ha una migliore resistenza al calore e può essere utilizzata per lungo tempo a 260 gradi.
Oltre alle resine poliimmidiche relativamente costose, le resine fenoliche hanno trovato sempre più impiego, soprattutto negli ultimi anni, quando gli scienziati hanno modificato le resine fenoliche per ottenere una temperatura di lavoro effettiva superiore a 200 °C, come la 939P della Advanced Mixed Limited del Regno Unito.

In questo articolo vengono introdotti principalmente l'idea progettuale e i fattori che influenzano gli utensili in resina diamantata.

2. Progettazione di utensili diamantati con legante in resina

La progettazione degli utensili diamantati a legante resinoide si basa principalmente sui seguenti cinque aspetti:
(1) L'adesione deve essere buona.
Il legante può essere distribuito uniformemente sulla superficie abrasiva, le particelle abrasive possono essere saldamente controllate nell'utensile abrasivo e possono essere saldamente legate alla matrice, il che non solo impedisce all'abrasivo di staccarsi prematuramente, ma impedisce anche al legante di separarsi dalla matrice, garantendo la sicurezza della produzione.
(2) Elevata efficienza di rettifica, buona resistenza all'usura, buona finitura (o rugosità superficiale) della lavorazione.
Legante in resina a causa dell'elasticità e della fragilità, quindi nella rettifica autoaffilante, non facile da tappare, ma scarsa resistenza all'usura.
Pertanto, quando studiamo e progettiamo la formula del legante, dobbiamo considerare la premessa di garantire i requisiti di scorrevolezza, non solo per avere un'elevata efficienza di macinazione, ma anche per avere la massima resistenza all'usura possibile.
La preparazione del legante è importante. Il rapporto del legante deve essere selezionato per soddisfare sia l'elevata efficienza di macinazione che la buona resistenza all'usura, in modo da garantire i requisiti di macinazione e ridurre i costi.
(3) Buona resistenza al calore.
Se la resistenza al calore del legante è scarsa, per cui l'abrasivo durante l'uso non è resistente alle alte temperature, al consumo rapido e anche perché il calore di macinazione è troppo elevato, per cui l'abrasivo brucia, si crepa, risuona, ecc., scegliere un legante con una buona resistenza al calore e aggiungere il riempitivo appropriato, per migliorarne la resistenza al calore;
(2) Utilizzare il più possibile refrigerante per la molatura a umido per migliorare la durata degli utensili di molatura;
(3) Se si utilizza la molatura a secco, ridurre al minimo l'avanzamento per migliorare la durata dell'utensile di molatura.
(4) La forza del legante deve essere elevata.
La resistenza del legante influisce direttamente sull'efficienza della rettifica, sulla dimensione dell'abrasione, sulla qualità del pezzo lavorato e sulle prestazioni di sicurezza dell'utensile di rettifica durante l'uso, pertanto è necessario comprendere i fattori che influiscono sulla resistenza del legante.
 

I principali fattori che influenzano la resistenza del legante sono:

(1) l'aggiunta di riempitivi aumenterà o diminuirà la resistenza del legante. La maggior parte dei riempitivi aumenterà la resistenza meccanica e aumenterà con l'aumento della quantità di riempitivo entro un certo intervallo, ma il rapporto di usura diminuirà.
Alcuni riempitivi, come la grafite e il bisolfuro di molibdeno solido, dopo l'aggiunta riducono la resistenza, quindi è necessario selezionare in modo ragionevole il riempitivo in base ai requisiti;
(2) La densità di formatura dell'abrasivo (o la porosità dell'abrasivo) influirà sulla resistenza del legante.
La densità di formatura dell'abrasivo è bassa, la porosità è elevata e la resistenza del legante è bassa, mentre la resistenza del legante è elevata.
Pertanto è necessario progettare razionalmente i parametri della porosità dell'utensile abrasivo.
(3) La temperatura di tempra, la temperatura di tempra secondaria e la curva di aumento della temperatura dello stampaggio abrasivo influenzeranno la resistenza del legante.
La durezza del legante deve essere adeguata, la resistenza all'usura buona.
La resistenza del legante deve corrispondere alla velocità di usura delle particelle abrasive diamantate (o cBN). Le particelle abrasive non devono staccarsi prematuramente a causa della rapida usura del legante. In tal caso, l'abrasivo non verrà utilizzato completamente, con conseguente spreco.

3. Fattori che influenzano gli utensili diamantati a legante resinoide

Gli utensili diamantati in resina sono realizzati con legante in resina, riempitivo e abrasivo diamantato dopo essere stati miscelati e induriti mediante pressatura a caldo.

Le sue proprietà sono inoltre direttamente influenzate dal legante in resina, dal riempitivo e dall'abrasivo diamantato.

3.1 L'influenza del legante include principalmente l'influenza del tipo e del contenuto del legante, ecc.

(1) La caratteristica comune di tutti i tipi di utensili diamantati con legante in resina è una scarsa resistenza al calore, nel processo di lavorazione, l'utensile diamantato e il pezzo in lavorazione tra il calore generato dall'alta temperatura locale facilmente, una volta raggiunto il valore critico, la tenuta del legante in resina del diamante, il diamante in condizioni di non completamente opaco cadrà, così che i costi di lavorazione aumentano notevolmente.

Attualmente, il legante in resina viene modificato per migliorarne la resistenza al calore.

Resina fenolica modificata Gao Liangchang con etere alchilico quadrato, la cui resistenza al calore può superare i 180 gradi.

Du Yang et al. hanno sintetizzato il prepolimero di borosilicone, l'acido borico, il fenolo e la formaldeide come materie prime della nuova resina fenolica di borosilicone BSP; grazie all'introduzione del legame BO e della catena di silicio organico nella struttura della resina fenolica, la resina BSP ha un'eccellente resistenza al calore e tenacità, ma ha anche migliorato la resistenza all'acqua e la stabilità di stoccaggio della resina.

Xiao Dongzheng et al. hanno utilizzato il BMI (bismaleimide) per modificare la resina fenolica e hanno ottenuto una resina fenolica modificata con bismaleimide con buona resistenza al calore.

(2) L'influenza del contenuto di legante di resina.

Il contenuto di legante resinoso ha una grande influenza sulle prestazioni di lavorazione degli utensili diamantati.

Le fette di silicio monocristallino sono state introdotte in letteratura per assottigliare le mole, aumentare il contenuto di legante in resina, aumentare la durezza della mola e aumentare gradualmente la resistenza alla compressione. Quando il contenuto di legante in resina aumenta fino a un certo punto, l'usura della mola tende a essere lenta, la superficie della mola è soggetta a fenomeni di blocco, allo stesso tempo, più alto è il contenuto, più grave è il fenomeno di blocco.

(3) L'influenza della dimensione del legante in resina.

La dimensione delle particelle di polvere di resina utilizzata nella produzione di abrasivi diamantati in Cina è per lo più compresa tra 80 e 180 mesh. Ci sono due difetti in questa gamma di dimensioni, uno è che influisce sulle proprietà di formatura degli abrasivi, l'altro è che può influire sulle proprietà del legante.

Nel processo di soppressione, la polvere d'albero può essere riscaldata per ammorbidirsi e avere una certa liquidità, raggiungendo l'obiettivo dell'abrasivo rivestito, ma nel processo di soppressione, i materiali leganti sono la pressione nello stampo, lo spazio è limitato, la gamma di flusso della resina è limitata, quando la dimensione delle particelle di polvere d'albero è spessa, ci sarà una parte del legante abrasivo non è forte, che cade troppo velocemente.

3.3 L'influenza del diamante abrasivo comprende principalmente l'influenza del rivestimento del diamante, del tipo e della dimensione delle particelle, ecc.

(1) Dopo che la superficie del diamante è rivestita di metallo, la resistenza alla compressione delle singole particelle migliora e il rapporto di usura diminuisce, il che prolunga la durata utile.

Rispetto al diamante senza placcatura, la funzione specifica include i seguenti aspetti:

(1) il rivestimento a impulsi di calore lenti del rivestimento in diamante a legame di resina ha una conduttività termica inferiore a quella del diamante, quindi gli utensili a contatto, le grane diamantate ad alta temperatura istantanea dopo la placcatura sulla resina, proteggendo così immediatamente le parti abrasive della resina che non sono interessate da danni ad alta temperatura;

(2) il rivestimento per migliorare la forza di legame del diamante e del legante, il rivestimento metallico con diamante all'interno, il legante esterno e in resina può essere un buon legame;

(3) il rivestimento per migliorare la resistenza alla frantumazione delle particelle di diamante, il metallo placcato dopo che i difetti delle particelle di diamante sono stati compensati, ha svolto un ruolo di rinforzo e il rivestimento contiene metallo duttile, è favorevole a migliorare la resistenza alla frantumazione delle particelle;

(4) Il rivestimento sulle particelle abrasive svolge un ruolo di protezione dall'isolamento, isolamento dell'ossigeno e di altri media nocivi, allo stesso tempo nella macinazione ad alta temperatura, il rivestimento sulla grafitizzazione del cristallo di diamante può svolgere un effetto inibitorio.

(2) I produttori nazionali ed esteri di materiali superduri hanno elaborato una classificazione relativamente dettagliata degli abrasivi superduri, tra cui gli abrasivi diamantati di bassa qualità o gli abrasivi diamantati con elevata autoaffilatura e proprietà di microfrantumazione trattati con una tecnologia speciale vengono utilizzati principalmente nella preparazione di utensili diamantati legati con resina.