一、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪軟片的現(xiàn)象概述

　　(一)玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪用磨料介紹

　　隨著玻纖增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪的性能不斷提升，高耐用性、高效率的樹(shù)脂砂輪新品不斷涌現(xiàn)，這方面都依賴磨料的深加工。下面簡(jiǎn)單介紹一下磨料。

　　磨削材料簡(jiǎn)稱磨料，即一種具有一定硬度及一定磨削能力且可作磨削用途的磨削材料。磨料分天然和人造兩大類。

　　1.天然磨料

　　天然磨料是自然礦物開(kāi)采后，經(jīng)過(guò)加工而制成的磨料。先后已有如下種類：

　　1.1 燧石：化學(xué)成分主要是SiO2，莫氏硬度7。主要用來(lái)制造張頁(yè)式砂紙，主要用于皮革、毛氈等的拋光加工。

　　1.2 石英砂：主要化學(xué)成分為SiO2，莫氏硬度7，理化性能如燧石。用于低端砂布或砂紙。

　　1.3 紫紅鐵粉即氧化鐵：多用天然的、也可以經(jīng)過(guò)人工制造。主要用于工件的清理和拋光的目的加工，如部分光學(xué)玻璃的研磨或拋光。

　　1.4 石榴石：系一種天然礦物材料，如采用這種石榴石在高溫條件下進(jìn)行熱處理，可使這種材料的硬度和韌性增強(qiáng)。石榴石具有較好的切削力，可以提高磨削效率。用石榴石制成的涂附磨具可用于木材或金屬材料的磨削加工，少量用于制造樹(shù)脂磨具。

　　1.5 硫鐵礦砂：天然硫鐵礦制成粒度砂，在樹(shù)脂砂輪使用時(shí)俗稱黃金砂。在樹(shù)脂切片生產(chǎn)中有一定的用量。

　　1.6 金剛砂(Emery)：系自然界中剛玉(Al2O3)氧化鐵的混合物。一般只作為拋光使用。已很少用來(lái)制造磨具，有淘汰的趨勢(shì)。

　　1.7 氧化鍶(Sr2O3)：拋光性能甚好，適用于做拋光材料，光學(xué)玻璃的拋光一直在用。

　　1.8 金剛石：天然金剛石系自然界最硬的物質(zhì)，莫氏硬度為10。在制造磨具上多用人造金剛石，在極個(gè)別的應(yīng)用范圍內(nèi)才采用天然金剛石。

　　總之，天然礦石的磨料已趨于淘汰之勢(shì)，僅用于制作樹(shù)脂磨具，量不多。

　　2. 人造磨料

　　人造磨料是人工通過(guò)用有關(guān)礦物材料加上必須的材料進(jìn)行加工而成的磨料，其應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣泛。由于磨具的不斷發(fā)展和性能的不斷提高，磨削加工的水平也得到了發(fā)展和提高。隨著磨削加工走上高效、高速和加工件要求質(zhì)量的不斷提高，又要求磨料磨具適應(yīng)這種發(fā)展要求，提高自身的品種、質(zhì)量、生產(chǎn)加工，水平和科研水平等。

　　2.1 棕剛玉：主要化學(xué)成份Al2O3，由鋁礬土、鐵屑和無(wú)煙煤在電弧爐中熔煉而成。這種磨料具有一定的硬度和韌性，具備較強(qiáng)的磨削能力，能承受很大的壓力。它適用于磨削抗張強(qiáng)度大的材料，適用于普通鋼、高碳鋼、合金鋼，可用于硬質(zhì)木材的加工是使用最廣泛的一種磨料。

　　2.2 白剛玉：主要化學(xué)成份為Al2O3，由鋁氧粉為原料在電弧爐中熔煉而成。采用的鋁氧粉原料，系由棕剛玉所用的鋁礬土事先加工制成，主要物理成分為β- AL2O3(無(wú)磨削能力)，具有較強(qiáng)的磨削力。

　　2.3 黑碳化硅：主要化學(xué)成份為SiC。由石油焦碳、石英砂、木屑等為原料在電阻爐中熔煉而成。黑碳化硅質(zhì)地比剛玉磨料脆，硬度較硬，主要用于非金屬材料(各種板材如木質(zhì)膠合板、刨花板、高中低密度纖維板、竹質(zhì)板、硅酸鈣板、皮革、玻璃、陶瓷、石材等)和有色金屬(鋁、銅、鉛等)等材料的加工，對(duì)質(zhì)地堅(jiān)硬而脆性材料的加工也比較理想。

　　2.4 綠碳化硅：主要化學(xué)成份為SiC，在制造上所采用的原料與黑碳化硅生產(chǎn)大致相同，另加工業(yè)食鹽作為反應(yīng)劑和促進(jìn)劑在電阻爐內(nèi)反應(yīng)而成。就其色澤而言為綠色，故命名為綠碳化硅。它更適合用于材料的精磨如磨螺紋、磨量具等，在磨削材料上更廣泛的用于硬質(zhì)合金、金剛石制品的工件。

　　2.5 單晶剛玉：主要化學(xué)成份為Al2O3，顏色為淺黃或灰白，顆粒形狀為球形。硬度和韌性比白剛玉高。主要用于磨削不銹鋼和高釩高速鋼。近幾年在樹(shù)脂切片中用于制作超薄片較多。

　　2.6 微晶剛玉：主要化學(xué)成份為Al2O3。微細(xì)結(jié)晶的剛玉比普通剛玉的機(jī)械強(qiáng)度要高。用微晶剛玉做成的磨具常用于粗磨鑄鋼、高韌性鈦鎳合金鋼等難磨材料。在樹(shù)脂砂輪中可以用于磨片和荒磨樹(shù)脂砂輪制造。

　　2.7 鉻剛玉：是在白剛玉的生產(chǎn)過(guò)程中加入Cr2O3的混合物，改變剛玉的性能和結(jié)構(gòu)。鉻剛玉的韌性比白剛玉要高，其硬度與白剛玉大概相同。鉻剛玉磨削的材料常用于淬火鋼、合金鋼和螺紋鋼的刃磨和儀器儀表零件的精密磨削。鉻剛玉常用于生產(chǎn)固結(jié)磨具尤其是高端樹(shù)脂磨片。

　　2.8 鍍衣磨料或特殊處理的磨料：常見(jiàn)的深加工磨料有如下幾種。

　　(1)煅燒處理：將磨料置于800℃-1300℃的高溫下直接煅燒。磨料的煅燒處理使用效果明顯，棕剛玉磨料經(jīng)煅燒后顯微硬度可提高10%，韌性提高10%，親水性提高3.5倍，磨削量提高3%，耐用度提高30%-50%。

　　(2)堿處理：磨料浸泡于2%NaOH溶液中處理。有利于磨料與粘結(jié)劑的粘結(jié)效果，提高了砂輪的磨削效果與耐用度。

　　(3)涂金屬鹽的處理：磨料浸泡于濃度為0.1%-1.0%的金屬鹽溶液中處理，用處理后的磨料制成的砂輪磨削效率可提高4%-20%。

　　(4)涂陶瓷液的處理：以長(zhǎng)石、粘土、或石灰石等成份的陶瓷液涂于磨料表面，并經(jīng)高溫?zé)Y(jié)(約1000℃-1300℃)，用此磨料制成的砂輪，耐用度有一定的提升。

　　(5)涂樹(shù)脂液的處理：用液體酚醛樹(shù)脂和少量的金屬氧化物組成的樹(shù)脂混合液將磨料處理，可以增加磨料對(duì)粘結(jié)劑的粘結(jié)，砂輪的耐用度有一定的提升，同時(shí)砂輪的切磨削效率也有所改善。

　　(6)涂硅烷的處理：涂硅烷后磨料有利于磨料與粘結(jié)劑的結(jié)合。

　　2.9 空心球磨料：所謂空心球磨料是指將磨料均勻地涂附于直經(jīng)0.05mm-1mm的塑料制成的空心球表面而組成的一種球狀磨料的集合體，用此磨料生產(chǎn)高檔樹(shù)脂砂輪可以大幅提升切磨削效率。

　　2.10 微晶結(jié)構(gòu)的新型陶瓷磨料：以凝膠法制造的燒結(jié)陶瓷磨料，制成的砂輪，切削效率大幅提升，特別適用高強(qiáng)壓下加工難磨材料，如航天合金、高鎳合金鋼、含釩工具鋼、含鈷合金鋼等。

　　2.11 鋯剛玉磨料：加入ZrO2并具有20微米晶體尺寸的高韌性磨料，特別適用于加工不銹鋼件、鈦合金零件。其磨削效率比棕剛玉高254%-300%，但是由于性價(jià)比的問(wèn)題，在樹(shù)脂砂輪生產(chǎn)中使用較少。

　　2.12 復(fù)合磨料：指一種磨料與另一種磨料的機(jī)械復(fù)合而非起化學(xué)反應(yīng)的復(fù)合。在使用時(shí)發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，并達(dá)到更好效果的目的。為達(dá)到磨削的目的，在國(guó)外或國(guó)內(nèi)常采用以復(fù)合磨料的方式來(lái)生產(chǎn)制造磨具用于難加工的材料。復(fù)合磨料多用于固結(jié)磨具尤其是樹(shù)脂砂輪制造，主要在國(guó)外使用，隨著技術(shù)進(jìn)步今后必將在國(guó)內(nèi)逐步推廣。

　　(二)玻纖增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪

　　纖維增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪是指厚度T≤10mm、工作速度50

　　纖維增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪形位公差應(yīng)符合表1的規(guī)定。

　　(三)玻纖增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪軟片現(xiàn)象描述

　　每年在國(guó)內(nèi)不同地區(qū)、不同砂輪生產(chǎn)廠家、不同時(shí)期，總會(huì)出現(xiàn)纖維增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪軟片現(xiàn)象。

　　樹(shù)脂切割砂輪軟片主要表現(xiàn)在：樹(shù)脂切片從硬化(固化)爐出爐后，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)砂輪側(cè)向彎曲有明顯的發(fā)軟，用雙手用力抖動(dòng)有明顯的擺動(dòng)(抖動(dòng))。

　　樹(shù)脂切割砂輪雖然發(fā)軟，但在形位公差方面符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(JB/T4175-2006)，砂輪強(qiáng)度也符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，只是在切割性能檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)切割比明顯降低，同時(shí)切割時(shí)砂輪明顯擺動(dòng)(發(fā)軟)。

　　所有的切割砂輪都會(huì)不同程度出現(xiàn)砂輪軟片現(xiàn)象，只是憑外在的表象，外徑大于300mm的砂輪更為明顯。

　　所以本文著重探討外徑大于300mm的樹(shù)脂切割砂輪的軟片問(wèn)題。

　　二、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪軟片的原因分析

　　大切片軟片問(wèn)題的解決是技術(shù)難題，也是受綜合因素影響造成的。主要涉及工藝方案、技術(shù)路線、配方、原材料同工藝的相符性等因素。

　　(一)硬化(固化)是第一位應(yīng)該考慮的因素

　　1. 硬化溫度低或過(guò)高

　　當(dāng)氣溫和濕度突然大幅變化，加上原材料同時(shí)出現(xiàn)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的波動(dòng)時(shí)，如果硬化曲線還是與以前一樣的話，軟片便容易產(chǎn)生。

　　硬化穩(wěn)定性低，是指由于環(huán)境及原材料的雙重影響，在季節(jié)交替或者氣溫濕度明顯變化時(shí)，應(yīng)該及時(shí)提供樹(shù)脂砂輪的最高硬化溫度。

　　硬化穩(wěn)定性高，是指硬化曲線已經(jīng)進(jìn)行了調(diào)整，但是當(dāng)穩(wěn)定快速降低，天氣干燥時(shí)又沒(méi)有及時(shí)調(diào)低硬化穩(wěn)定，也容易造成砂輪軟片。

　　2. 硬化曲線的時(shí)間短

　　這主要是指在特定條件下，硬化曲線的低溫干燥時(shí)間短，升溫階段升溫速度過(guò)快。

　　邦瑞公司的樹(shù)脂，100℃、120℃是關(guān)鍵點(diǎn)。

　　3. 出爐或出窯太急或溫差太大

　　由于樹(shù)脂切割砂輪尤其是直徑大的砂輪，在硬化保溫結(jié)束時(shí)應(yīng)該有一定的降溫時(shí)間段來(lái)滿足樹(shù)脂切割砂輪應(yīng)力的均勻釋放，此時(shí)如果出爐溫度過(guò)高或者溫差變化過(guò)大，砂輪的冷卻變化就不會(huì)同步，所以砂輪就會(huì)出現(xiàn)變形。樹(shù)脂切割砂輪軟片其實(shí)也是變形的一種表現(xiàn)形式。

　　4. 硬化爐窯排除硬化潮氣問(wèn)題

　　所有硬化爐無(wú)論是箱式爐還是隧道窯，在設(shè)計(jì)爐窯時(shí)必須考慮進(jìn)氣和排氣。

　　由于樹(shù)脂砂輪硬化過(guò)程中會(huì)釋放出大量的廢氣(主要是氨氣、水蒸氣)，如果這些廢氣不能及時(shí)排出，就會(huì)在砂輪降溫過(guò)程中被樹(shù)脂砂輪的氣孔重新吸附，所以就造成砂輪發(fā)臭及發(fā)軟。

　　(二)天氣及環(huán)境是造成樹(shù)脂切割砂輪軟片的直接外因

　　1. 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境問(wèn)題、海拔高度、是否在河邊、山凹等;

　　2. 如果工廠現(xiàn)場(chǎng)確實(shí)存在這些問(wèn)題，就要認(rèn)真面對(duì)并改善。

　　眾所周知，夏天或春夏秋冬交替季節(jié)是最容易出現(xiàn)軟片的。主要原因是潮氣太大，或者溫差太大，造成爐窯排潮不暢。

　　(三) 砂輪配方設(shè)計(jì)不合理

　　1.原材料配比上的不均衡現(xiàn)象：如增加樹(shù)脂粉流長(zhǎng)的添加材料過(guò)多;影響樹(shù)脂硬化溫度和程度的材料添加量過(guò)大。

　　2. 配方的結(jié)合劑波動(dòng)大，進(jìn)而造成硬化程度不夠或過(guò)火。

　　(四)原材料波動(dòng)范圍大

　　1. 樹(shù)脂中的揮發(fā)分(揮發(fā)物)單位體積內(nèi)增加，造成現(xiàn)有的硬化曲線硬化時(shí)無(wú)法充分排盡。

　　2. 填料中的水分太大(或者變化太大)，造成硬化過(guò)程中濕氣增加。

　　3. 砂輪成型中使用石蠟過(guò)多，滲進(jìn)砂輪半成品的量明顯增加，影響酚醛樹(shù)脂的硬化。

　　(五)成型時(shí)砂輪組織不均

　　1. 砂輪半成品刮料不均，漏粉嚴(yán)重，造成砂輪硬化時(shí)不均勻;

　　2. 成型時(shí)保壓時(shí)間不夠或者成型時(shí)壓制不平衡(包括壓頭不平，產(chǎn)品厚度波動(dòng)大等)。

　　三、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂切割砂輪軟片的解決方案

　　(一)硬化工序解決方案：

　　1. 調(diào)整科學(xué)合理的硬化曲線

　　2. 在溫差變化大或者濕度變化大的季節(jié)交叉時(shí)期，及時(shí)調(diào)整硬化低溫干燥時(shí)間和最高硬化溫度。

　　我在前期技術(shù)交流文章中講過(guò)硬化曲線的設(shè)置問(wèn)題，從下文的硬化階段圖表可以看出：

　　酚醛樹(shù)脂的固化依賴于加熱反應(yīng)進(jìn)而完成硬化(固化)。期間，硬化的升溫速率是十分關(guān)鍵的。

　　在樹(shù)脂砂輪制造技術(shù)中，有兩種最基本的硬化曲線，所有其他的硬化曲線都是這兩種曲線的轉(zhuǎn)化。

　　1)短曲線(快速升溫曲線)

　　升溫速度較快，每小時(shí)大于10℃。曲線總時(shí)間為20至24小時(shí)。

　　該曲線常用來(lái)硬化酚醛樹(shù)脂液做濕潤(rùn)劑，且砂輪配方中添加一定量的石膏填料的樹(shù)脂砂輪。

　　該曲線特點(diǎn)是：快速硬化，采用的酚醛樹(shù)脂粉的流長(zhǎng)較短。

　　2)長(zhǎng)曲線(慢速升溫曲線)

　　適用于結(jié)合劑流動(dòng)性較好(中等密度，用低粘度樹(shù)脂液做濕潤(rùn)劑等)的樹(shù)脂砂輪，硬化時(shí)升溫速率較慢，每小時(shí)升溫3℃～5℃，在120℃保溫4小時(shí)左右，最高硬化溫度在160℃～190℃之間，曲線總長(zhǎng)為40～60小時(shí)。

　　我們?cè)谠O(shè)計(jì)硬化曲線時(shí)，必須認(rèn)真考慮曲線的升溫速度、長(zhǎng)度、最高溫度及其它細(xì)節(jié)問(wèn)題，并且必須經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證。

　　硬化曲線設(shè)計(jì)必須遵循的原則：

　　a、大直徑砂輪、高厚度砂輪，硬化時(shí)曲線在最高溫度保溫時(shí)間要長(zhǎng)，以保證硬化完全;

　　b、要求砂輪不完全硬化時(shí)，曲線最高溫度需調(diào)整較低些;

　　c、高硬度冷壓砂輪硬化時(shí)，在105℃～120℃段的保溫時(shí)間必須延長(zhǎng)，以便揮發(fā)物徹底釋放;

　　d、流長(zhǎng)極短樹(shù)脂粉制作的砂輪，硬化時(shí)升溫速度要快，以保證結(jié)合劑有充分的流動(dòng)性，從而獲得最佳的產(chǎn)品性能。

　　短曲線，低溫硬化，會(huì)生產(chǎn)出“軟”砂輪;

　　相反，生產(chǎn)“硬”砂輪時(shí)，最高溫度低于160℃，砂輪強(qiáng)度低，磨削作用弱，砂輪偏軟;最高溫度高于210℃時(shí)，硬化過(guò)度，生產(chǎn)的砂輪較脆，容易破損。

　　更準(zhǔn)確的事實(shí)是：許多砂輪生產(chǎn)廠家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和摸索，都已經(jīng)制定出了一套合理的硬化曲線，還是應(yīng)該堅(jiān)持。

　　表2為樹(shù)脂砂輪硬化曲線常見(jiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程。

　　解決樹(shù)脂切割砂輪軟片的首要問(wèn)題是，在最容易出現(xiàn)砂輪軟片的時(shí)期，提前調(diào)整硬化曲線的第1溫度段(延長(zhǎng)低溫干燥時(shí)間)，同時(shí)調(diào)高第6溫度段溫度。

　　3. 如果上述兩項(xiàng)調(diào)整難度大，可以尋求酚醛樹(shù)脂供應(yīng)商調(diào)整部分技術(shù)指標(biāo)，使之適應(yīng)硬化條件。

　　(二)天氣和環(huán)境影響解決方案：

　　1. 工廠環(huán)境不適宜制作樹(shù)脂砂輪的情況下，安裝空調(diào)系統(tǒng)，確保室溫不高于20℃。

　　2. 如果不能安裝空調(diào)系統(tǒng)，可以尋求酚醛樹(shù)脂供應(yīng)商調(diào)整部分技術(shù)指標(biāo)(主要是調(diào)整酚醛樹(shù)脂的膠化時(shí)間)，使之適應(yīng)硬化條件。

　　(三)樹(shù)脂砂輪配方合理設(shè)計(jì)解決方案：

　　1. 配方設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮冷壓成型和熱壓成型所用酚醛樹(shù)脂及填料的區(qū)別。

　　樹(shù)脂切割砂輪配方設(shè)計(jì)要求除了有合適的結(jié)合劑比例外，必須充分考慮填料的品種科學(xué)搭配和填料比例的合理運(yùn)用。

　　2. 配方設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮砂輪密度的大小對(duì)產(chǎn)生軟片的影響程度，建議適當(dāng)增加砂輪密度。

　　(四)樹(shù)脂砂輪所用原材料的嚴(yán)格把關(guān)

　　1. 在最易出現(xiàn)軟片的時(shí)期必須采用揮發(fā)酚、水分含量低的液體酚醛樹(shù)脂，采用游離酚低、流長(zhǎng)短的粉體酚醛樹(shù)脂。

　　這方面珠海邦瑞公司的酚醛樹(shù)脂已經(jīng)充分考慮到，在最易出現(xiàn)軟片的時(shí)期，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)都會(huì)進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，可以確保客戶高枕無(wú)憂。

　　2. 砂輪填充材料增加過(guò)篩工序，必要時(shí)烘干后使用。

　　3. 減少石蠟等蠟質(zhì)脫模劑的使用量，必要時(shí)改用高揮發(fā)溫度的脫模劑。

　　(五)樹(shù)脂砂輪成型工序解決方案：

　　樹(shù)脂切片成型工序由于大都采用旋轉(zhuǎn)刮料，所以存在一定刮料不均現(xiàn)象。這方面我們的砂輪生產(chǎn)廠家一定要引起足夠的重視。在最容易出現(xiàn)樹(shù)脂切片軟片的時(shí)期，及時(shí)調(diào)整成型設(shè)備。

　　1. 調(diào)整校驗(yàn)成型設(shè)備的刮料機(jī)構(gòu)，混合料必要時(shí)除粉。

　　2. 校驗(yàn)壓機(jī)的精度，增加成型時(shí)的保壓時(shí)間。

　　綜上所述，樹(shù)脂切割砂輪軟片是受綜合因素影響的，上面列出的是重要的影響因素。當(dāng)有超過(guò)60%以上的原因湊在一起時(shí)，軟片現(xiàn)象也就發(fā)生了。所以，這就要求樹(shù)脂砂輪生產(chǎn)廠家在特定時(shí)期逐項(xiàng)排除影響因素。

　　在技術(shù)服務(wù)方面，珠海邦瑞承諾對(duì)使用我公司酚醛樹(shù)脂及網(wǎng)片的客戶，免費(fèi)提供解決樹(shù)脂切割砂輪軟片方面的技術(shù)診斷、解決方案。