金刚石柔性磨带对接工艺的研究①

肖乐银,林峰,张延军,甘可,苏钰,程煜,张莉丽,余冬燕

(1.中国有色桂林矿产地质研究院有限公司,广西桂林 541004;2.国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西桂林 541004; 3.广西超硬材料研究开发重点实验室,广西桂林 541004;4.中国地质大学,武汉 430074)

金刚石柔性磨带对接工艺的研究①

肖乐银1,2,3,林峰1,2,3,张延军1,甘可1,苏钰1,2,3,程煜1,2,3,张莉丽1,2,3,余冬燕4

(1.中国有色桂林矿产地质研究院有限公司,广西桂林 541004;2.国家特种矿物材料工程技术研究中心,广西桂林 541004; 3.广西超硬材料研究开发重点实验室,广西桂林 541004;4.中国地质大学,武汉 430074)

文章主要研究了热压压力、温度和保温时间三种因素对金刚石柔性磨带对接接头质量的影响。结果表明:当热压压力为8MPa、上压头和下压头温度为50℃、保温时间为60s时,拉伸实验中对接接头胶带沿正弦波裁切线规整断裂,接头强度达到2420.70N/5cm,经水浸泡处理1小时后,拉伸强度仍有2127.24 N/5cm,完全能够满足金刚石柔性磨带重力磨削要求。

金刚石磨带;热压压力;温度;保温时间

金刚石柔性磨带要成为有效的磨削工具必须具有良好的接头,接头质量的好坏直接关系着金刚石柔性磨带的使用寿命、使用性能以及使用范围等产品特性。常用的磨带接头形式主要有两种:搭接和对接[1-3],如图1所示。采用搭接接头形式的磨带使用时需注意运转方向;而采用对接形式的磨带使用时转向不受限制,更适合金刚石柔性磨带这类用于高速磨削和精密磨削的磨带接头。而对接接头质量主要受热压压力、温度和保温时间三个因素影响[4]。

图1 磨带接头形式Fig 1 Joint type of the grinding zone

1 试验内容及方法

采用单柱液压接头热压机对磨带进行对接,如图2所示,分别设置不同的压力、温度和保温时间,制成如图3所示尺寸的试验样块,放置24小时后进行抗拉强度检测。万能强度试验机:INSTRON 5569,拉伸速度5mm/min。

图2 接头热压机Fig.2 Joint thermocompressor

图3 拉伸试样尺寸示意图Fig.3 Size diagram of tensile specimen

2 试验结果及分析

2.1 热压机压力对磨带接头的影响

通过测试热压机缸径为15cm,上下压头的有效宽度为3.5cm,被压磨带接头的有效长度为5cm,则热压机压力表显示压力与接头实际承受压力之间的对应关系为:

P实际=P显示·S缸径/S热压

上式中,P实际为接头实际承受的压力,MPa;P显示为热压机压力表显示压力,MPa;S缸径为缸径横截面积,通过计算为3.14×(15/2)2=177cm2;S热压为热压接头有效面积,通过计算为3.5×5=17.5 cm2。

热压机压力对磨带接头性能的影响,在下列条件下进行试验:上下压头温度40℃,压制时间1 min。

表1 压力对磨带接头性能的影响Tab.1 Influence of pressure to the performance of grinding zone joint

从表1中可以看出,当压力表压力显示为4MPa时,胶带与背衬材料之间没有完全压合,导致拉伸时胶带脱落;增加压力表压力至12MPa,接头拉伸强度提高到2115.45 N/5cm,但接头变形较大,影响磨带平整度。而设置压力表压力为8MPa时,仍在背衬材料承受压力范围之内,胶水与胶带牢固地粘合在一起,接头强度与胶带本身强度相当,且磨带接头外观达到标准要求。

2.2 温度对磨带接头的影响

热压机上下压头温度对磨带接头性能的影响见表2。试验在下列条件下进行:热压机压力8MPa,压制时间1 min。

表2 温度对磨带接头性能的影响Tab.2 Influence of temperature to the performance of grinding zone joint

从表2中可以看出,进一步增加热压机上下压头温度至50℃,接头抗拉强度提高为2420.70 N/5cm,并且胶带沿正弦波裁切线规整断裂,接头外观平整、美观。当温度继续上升至60℃时,超出了胶带的可承受温度,胶带严重变形,不同热压温度下接头情况如图4所示。

2.3 压制时间对磨带接头的影响

接头热压机压力表压力为8MPa(即接头实际压力为80.9MPa),上下压头温度为50℃,分别采用30s、60s和120s的保压时间,最后测得接头拉伸强度相差不大,能满足金刚石柔性磨带磨削要求。

试验过程中通常保压60s,此时磨带接头厚度允差值小于0.12mm,热压完毕24小时后浸泡在自来水中1小时(因金刚石柔性磨带使用过程中采用水做为冷却液),测试其抗拉强度如图5所示,强度为2127.24 N/5cm,说明接头采用的双组分聚氨脂胶粘剂具有极好的耐水性。

图4 不同热压温度对接头的影响Fig.4 Influence of different thermal pressure temperature to the joint

图5 2.5cm宽试样浸水后拉伸强度Fig.5 Tensile strength of sample of 2.5cm wide after soaking in the water

3 结论

当热压压力为8MPa、上压头和下压头温度为50℃、保温时间为60s时,拉伸实验中对接接头胶带沿正弦波裁切线规整断裂,接头强度达到2420.70N/ 5cm,完全能够满足金刚石柔性磨带重力磨削要求;浸水1小时后,拉伸强度仍有2127.24 N/5cm,说明接头胶具有极好的耐水性。此时,磨带接头厚度允差值也小于0.12mm,满足精密磨削要求。

[1] 黄云,黄智.砂带磨削的发展及关键技术[J].中国机械工程, 2007,18(18):2263-2267.

[2] 黄云,朱派龙编著.砂带磨削原理及应用[M].重庆:重庆大学出版社,1993.

[3] 张军民,张友道.砂带搭接技术的研究[J].粘接,2005,26(2): 55-56.

[4] 邹文俊主编.涂附磨具制造[M].北京:中国标准出版社, 2000.

Research of Docking Process for Diamond Flexible Grinding Zone

Xiao Le-yin1,2,3,Lin Feng1,2,3,Zhang Yan-jun1,Gan Ke1Su Yu1,2,3,Cheng Yu1,2,3,Zhang Li-li1,2,3,Yu Dong-yan4
(1.China Nonferrous Metal(Guilin)Geology And Mining Co.,Ltd.,Guilin 541004; 2.National Engineering Research Center for Special Mineral Materials,Guilin Guangxi 541004,China; 3.Guangxi Key Laboratory of Superhard Material Research and Development,Guilin 541004; 4.China University of Geosciences,Wuhan 430074)

The subject of this article focuses on the influences of thermal pressure,temperature and heat holding time to the docking joints quality of diamond flexible grinding zone.The result shows that the rubber belt of docking joint has a neat fracture along the sine wave cut tangent when thermal pressure is 8MPa,temperature of both upper and lower pressure heads is 50℃and heat preservation time is 60s.Under this condition,the docking joints has a strength up to 2420.70N/5cm.The tensile strength remains at a level of 2127.24 N/5cm after soaking in the water for 1 hour,which means the demand of gravity grinding for the diamond flexible grinding zone can be totally met.

diamond grinding zone;thermal pressure;temperature;heat holding time

TQ164

A

1673-1433(2014)03-0006-04

2014-07-10

肖乐银(1981-),男,硕士,工程师,研究领域:超硬材料磨具。E-mail:xiaoleyin2005@163.com

广西科技开发项目:桂科攻12118020-2-2-3;广西超硬材料重点实验室专项经费(14-045-16)