白刚玉微粉如何制作油石

作者: 日期:2025-08-20 17:59:04 浏览:
油石本质上是一种固结磨具。制作油石就是将松散的白刚玉磨料微粉(起切削作用的骨料)通过结合剂(相当于水泥)固结在一起,并赋予其特定的形状、硬度、孔隙度和强度,使其能够用于精密磨削、研磨和抛光。

二、主要原材料

  1. 磨料(白刚玉微粉, White Fused Alumina Micropowder)

    • 特性:白刚玉硬度高(莫氏硬度9.0)、韧性较低、颗粒锋利、自锐性好、不易发生化学反应。制成的油石切削力强,加工工件表面光洁度高,适用于淬火钢、合金钢、高速钢等硬质金属的精密磨削和刀具刃磨。

    • 规格选择:根据最终油石的用途选择粒度(Grit Size)。常见的微粉粒度从 W63, W50, W40, W28, W20, W14, W10, W7, W5 到更细的 W3.5, W2.5, W1.5 等。数字越小代表颗粒越细,加工的表面粗糙度值越低。

  2. 结合剂(Bond):这是将磨料颗粒粘结在一起的关键材料。主要有三大类:

    • 陶瓷结合剂(Vitrified Bond):最常用的一种。主要由粘土、长石、石英等无机材料组成。优点是化学性质稳定、耐热、耐水、耐油、寿命长、保持形状好。制成的油石通常需要烧结。

    • 树脂结合剂(Resin Bond):常用酚醛树脂或环氧树脂。优点是弹性好、有一定抛光作用、不易烧伤工件。但耐热性较差,寿命相对较短。

    • 金属结合剂(Metal Bond):常用于金刚石/CBN油石,白刚玉油石较少使用。

  3. 辅助材料

    • 润湿剂:如水、酒精等,用于混料时润湿粉末,使其易于成型。

    • 成孔剂:如萘粒、核桃壳粉等,在烧结或固化过程中会挥发或燃烧,在油石内部形成气孔,用于容屑和排热。

    • 着色剂:用于区分不同规格的油石。

三、制作步骤(以最常用的陶瓷结合剂油石为例)

流程概览:配料 -> 混料 -> 成型 -> 干燥 -> 烧结 -> 加工修整 -> 检测

  1. 配料(Weighing)

    • 根据配方精确称量白刚玉微粉、陶瓷结合剂(粘土、长石等)、成孔剂和其他添加剂。配方是油石性能(如硬度、组织松紧度)的核心机密。

  2. 混料(Mixing)

    • 将称量好的各种粉末放入混料机(如V型混料机、球磨机)中进行充分混合,确保各组分分布均匀。有时会加入少量水或有机溶剂进行湿混,形成潮湿的团状物。

  3. 成型(Forming)

    • 这是赋予油石形状的关键步骤。主要有两种方法:

      • 模压法(Press Molding):将混合好的料装入特定形状(如长方形、三角形、圆形)的金属模具中,用压力机在几十到上百兆帕(MPa) 的高压下压制成型。这是最主流的方法。

      • 浇注法(Casting):将混合好的浆料注入石膏模中,利用石膏吸水固化成型,更适合形状复杂或大型的油石。

  4. 干燥(Drying)

    • 将成型后的“生坯”放置在通风处或干燥箱中,缓慢去除其中的水分。如果干燥过快,会导致坯体开裂。

  5. 烧结(Firing / Sintering)

    • 这是陶瓷结合剂油石制造中最关键的热处理工艺。将干燥后的生坯放入高温窑炉中,按设定的升温曲线(如从室温缓慢升至1250°C - 1350°C)进行加热并保温一段时间。

    • 过程:结合剂中的粘土等成分在高温下熔融形成玻璃相,包裹、浸润并牢固地粘结白刚玉颗粒,冷却后形成高强度的陶瓷结合体。

    • 控制要点:烧结温度、保温时间和窑内气氛直接影响油石的最终硬度、强度和性能。

  6. 加工与修整(Processing & Dressing)

    • 烧结后的油石尺寸可能会有微小变化,表面也不够平整。需要通过磨床、倒角机等设备对其工作面进行精磨和倒角,确保其几何精度。

    • 有时在使用前还需要用其他更硬的砂轮或金刚石修整器对油石表面进行“开刃”(修锐),以暴露锋利的磨粒刃口。

  7. 检测(Testing)

    • 对成品油石进行硬度、粒度、平衡度、尺寸公差等检测,确保符合标准。

四、关键工艺控制点

  • 配方:磨料、结合剂、成孔剂的比例决定了油石的“硬度等级”和“组织号”(松紧程度)。

  • 成型压力:压力越大,坯体密度越高,最终制成的油石也越硬、组织越紧密。

  • 烧结曲线:升温速度、最高温度、保温时间和冷却速度必须精确控制,否则会导致产品开裂、变形、硬度不足或过烧。