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Studie zum Polymorphismus der Radaufbereitungs-Technologie für kubisches Bornitrid (TEIL A

Apr 24, 2019

Kubisches Bornitrid ist wegen seiner hohen Härte, seiner guten Verschleißfestigkeit, seiner guten thermischen Stabilität und seiner chemischen Reaktion mit Eisenwerkstoffen bei hohen Temperaturen in verschiedenen Schleifwerkzeugen weit verbreitet. Die cBN-Schleifscheibe mit Keramikbindung ist eine Art Hochleistungsschleifmittel mit hoher Geschwindigkeit, hoher Effizienz, hoher Präzision, niedrigen Kosten und geringer Umweltbelastung, die in den letzten Jahren weltweit zum Schwerpunkt der Forschung und Produktentwicklung geworden ist.

1 nanokeramische Bond-cBN-Schleifscheibe

Die Entwicklung und Erforschung der keramischen Verbindung ist die Grundvoraussetzung für die Herstellung einer keramischen cBN-Schleifscheibe. Hochleistungskeramikbindung ist der Schlüssel zur Herstellung von Hochleistungskeramik-CBN-Schleifscheiben. Das herkömmliche keramische Bindemittel weist die Mängel einer hohen Sintertemperatur und einer geringen Festigkeit auf. Eine nanokeramische Bindung hat die Vorteile einer kleinen Partikelgröße, einer großen spezifischen Oberfläche, einer niedrigen Sintertemperatur, einer hohen Festigkeit und einer guten Zähigkeit. Es wird erwartet, dass der Widerspruch zwischen der Sintertemperatur und der Festigkeit herkömmlicher Keramikverbindungen gelöst wird, die Leistung der cBN-Schleifscheibe mit Keramikbindung verbessert wird und der Anwendungsbereich der cBN-Schleifscheibe weiter erweitert wird. Nanokeramikbindung ist eine neue Art von superhartem Schleifmittelbindung. Neben den Vorteilen der traditionellen Keramikverbindung hat die Nanokeramikverbindung die folgenden einzigartigen Eigenschaften:

(1) Nanokeramikbindungen können nicht nur   verwendet werden, um superfeine cBN-Schleifscheiben herzustellen , aber auch, um die Probleme der ungleichmäßigen Verteilung herkömmlicher Keramikverbindungen und der geringen Schleifkraft auf cBN-Schleifmittel sowie die Probleme der geringen Werkzeugfestigkeit und der unzureichenden Schleifkraft auf groben cBN-Schleifscheiben zu lösen.

(2) Das Einbringen von Partikeln, Flocken, Whiskers und Fasern im Nanomaßstab in nanokeramische Bindungen verringert nicht nur die Keramiktemperatur von cBN-Schleifmitteln , sondern verbessert auch stark die Zähigkeit der Bindungen und löst effektiv das Problem der Grenzflächenspannung zwischen cBN Schleifmittel und traditionelle keramische Bindungen und verbessern die Festigkeit von grobkörnigen Werkzeugen erheblich.

(3) Das nanokeramische Bindemittel hat eine niedrigere Erweichungstemperatur und eine bessere Zähigkeit als gewöhnliches Bindemittel. Eine niedrige Erweichungstemperatur macht das Sintern von nanokeramischen Bindungen kompakter als das von gewöhnlichen Bindungen, und eine gute Zähigkeit verbessert die Dehngrenze für die Zugfestigkeit von nanokeramischen Bindungen .

Im Vergleich zu herkömmlichen Keramikverbindungen haben Nanokeramikverbindungen viele Vorteile, wie hohe Festigkeit, gute Zähigkeit und niedrige Sintertemperatur. Aufgrund ihrer geringen Partikelgröße und großen spezifischen Oberfläche gibt es jedoch noch einige Probleme bei der Herstellung von cBN-Schleifscheiben, die sich in den folgenden Aspekten manifestieren:

(1) Aufgrund der feinen Teilchengröße, der großen spezifischen Oberfläche, des voluminösen Aussehens und der geringen Dichte des nanokeramischen Bindemittels kann es zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von Schleifwerkzeugen kommen.

(2) Die Herstellung von Einkomponenten-Nanokeramikbindepulver ist relativ einfach, aber das Problem ist, wie man eine gute Dispersion und gleichmäßige Verteilung in dem nachfolgenden Kugelmahlen-Mischverfahren gewährleistet.

(3) Aufgrund der hohen Aktivität von Nanopartikeln können das abnormale Wachstum der Körner und die Schwierigkeit der Verdichtung im Sinterprozess leicht auftreten.

CBN-Schleifscheibe auf Gusseisenbasis, hergestellt durch Lost Foam Casting

Die hochreine C BN-Schleifscheibe aus Gusseisen wird durch Vakuum-EPC (Liquid-Forming-Technologie) hergestellt. Das Schrumpfen des flüssigen Metalls während der Verfestigung erhöht die mechanische Kontrolle der Matrix auf C BN-Schleifpartikeln und kann auch dazu beitragen, eine feste metallurgische Verbindung zwischen dem Bindemittel und den Schleifpartikeln zu bilden, wodurch die Kontrolle der Matrix auf den Schleifpartikeln verbessert wird. Eine der Schlüsseltechnologien für das Gießen von gusseisernen cBN-Schleifscheiben durch EPC ist die Herstellung qualifizierter cBN / EPS-Verbundmuster.

Das cBN / EPS-Verbundmuster ist eine Schaumform, bei der C BN-Schleifpartikel gemischt und in einem bestimmten Verhältnis gleichmäßig geschäumt sind, nachdem die C BN-Schleifpartikel mit den gereiften Schaumperlen gemischt wurden . Expansibles Polystyrol (EPS) mit einer Partikelgröße von 0,4 mm wurde vorbereitet und ausgereift, und dann wurden sie und cBN-Schleifmittel entsprechend der erforderlichen Partikelgröße gesiebt. Die Teilchengröße des cBN-Schleifmittels beträgt 300 um und die Konzentration beträgt 25%. Eine Schicht aus organischem Klebstoff PVB wurde gleichmäßig auf die Oberfläche von EPS-Perlen und cBN-Schleifmitteln aufgetragen, um sie vollständig zu vermischen und anschließend in der Form zu schäumen. Das gebildete Verbundmuster wurde getrocknet und zurückgehalten.

3 poröses keramisches cBN-Schleifwerkzeug

Das cBN-Schleifwerkzeug mit Keramikbindung besteht aus Schleifmittel, Bindung und Poren. Das Blasloch hat die Funktion, Späne zu halten, Späne zu entfernen, Kühlmittel zu speichern, die Wärmeableitung zu verbessern und zu kühlen. Es kann das Blockieren und Verbrennen des Werkstücks während des Schleifvorgangs reduzieren. Daher hat die Porenkontrolle einen wichtigen Einfluss auf die Struktur und Leistung von Schleifwerkzeugen.

Poren in keramisch gebundenen cBN-Schleifmitteln können während des Formens und Sinterns oder durch Zugabe von Porenbildnern gebildet werden. Ohne Porenbildner ist die Bildung von Luftlöchern in Schleifwerkzeugen zufällig und die Anzahl und Verteilung von Luftlöchern ist unkontrollierbar. Nach Zugabe von Porenbildner kann die künstliche Regulierung der Stomata realisiert werden. Die Anzahl, Form und Verteilung der Stomata kann durch Anpassen der Größe, des Inhalts und der Hinzufügungsmethode des Porenbildners gesteuert werden.

Entsprechend dem unterschiedlichen Porenbildungsmechanismus gibt es zwei Arten von üblichen Porenbildnern. Einer ist ein Porenbildner vom Verbrennungs-Typ (klassifiziert als Klasse A), der während des Verdichtungsprozesses von Schleifwerkzeugen einen bestimmten Raum einnimmt. Während des Sintervorgangs von Schleifwerkzeugen brennen einige oder alle von ihnen aus, um Poren zu bilden, wie Walnussschale, Polymethylmethacrylat usw., und der andere ist ein Porenbildner für die thermische Zersetzung (klassifiziert als Klasse B), der nicht verbrennen kann selbst, kann aber nicht brennen. Bei einer bestimmten Temperatur tritt eine Zersetzungsreaktion auf, die Gas erzeugt, Blasen bildet, wenn Schleifmittel gebrannt werden, und verbleibt beim Abkühlen als Luftlöcher, wie CaCO 3.