新闻中心
News
新闻中心
您当前所在位置:首页 > 新闻中心

砂轮硬度的检测方法和相关技术文献

更新时间:2016-08-25 12:04:08点击次数:652次 字号:T|T

今天,我们学习“砂轮硬度”。砂轮硬度是是磨料磨具行业的一个特有概念,指的是“结合剂对磨料的把持强度”(或“磨粒从砂轮上脱落的难易程度”),而物理学硬度的概念是:“材料局部抵抗硬物压入其表面的能力”,可见两个“硬度”是有很大区别的。如果不明白这些,可能有些人就有疑问:“硬磨软,软磨硬”,砂轮硬度软怎么能够磨比它硬的工件呢?这就是概念混淆造成的,所以,明白概念是很重要的。

其实,“砂轮硬度”实际上反映了“砂轮的自锐性”。砂轮自锐性是指“磨粒磨钝后会在磨削力和热冲击作用下发生破碎或脱落,从而形成新的切削刃口,使砂轮保持磨削能力。这种砂轮不断更新磨粒切削刃的作用叫做自锐作用”。砂轮硬,也就是结合剂对磨粒的把持力大,磨粒难以脱落,表现为砂轮磨削时的自锐性差,反之则反。只是,砂轮硬度是个静态概念,而自锐性是砂轮磨削时的动态概念,还是有一定区别的,这点要注意。
明白了以上问题,下面我们正式开始今天的内容。这节课,我们重点讲一讲“砂轮硬度”的检测方法和实践意义。

1、砂轮硬度的检测方法
砂轮硬度在国外也有叫“结合度”,对硬度的检测,国内主要有手锥法、喷砂法、洛氏硬度法和音响法。喷砂法适用于陶瓷结合剂和树脂结合剂、磨料粒度为F36~F150的普通砂轮;粒度为F100~F1200的普通砂轮可以用洛氏硬度法测量。注意:这里的检测方法如无特别说明,只适用于普通砂轮。
1.1
手锥法

手锥法于1926年,最早应用于砂轮硬度检验的。这种方法比较简单,检验人员使用钢锥,手工插入砂轮表面并回转,根据感觉和插入的深度判断砂轮的软硬,这种方法完全凭检验人员的经验和感觉,无定量数据,精度低,难以数量化的分级硬度。

与这种方法类似的有日本的大越式测试法[1],该方法在日本、加拿大、中国台湾地区都有应用。大越式测试法属于机械锥测量法,是手锥法的基础上发展而来的。这种方法对喷砂法不能测量的F36以粗的砂轮也能适用。由于采用了机械结构,使得作用力、回转角等基本稳定,提高了测量可靠性,并使得测量结果可以数量化,是一种比较合理的测量方法。

与手锥法类似的还有一种划痕测量法。这种方面与莫氏硬度的定义方法类似,实践中拿一个已知硬度的砂轮去划另一个未知硬度的砂轮,根据对比磨料脱落的多少来判断孰硬孰软。日本[2]将其发展为机械划痕测试法,可以实现定作用力的数量化测量。

前苏联磨料磨具标准中规定[3]:使用压锥法测定橡胶磨具的硬度。这些测量硬度的方法,测量力既取决于结合剂的强度,也取决于磨料的韧性,所以所测量的硬度不能够反映砂轮固有的硬度特性[4]。
1.2
喷砂法

喷砂法从1931年使用至今,是硬度检测的主要方法,也是国内普通树脂、陶瓷砂轮生产厂家使用最普遍的方法。GB/T 2490—2003规定了普通磨具,喷砂硬度机检验硬度的方法。它是以一定压力(1.5kg/cm2)的空气,把一定粒度、形状和重量的石英砂,通过直径为5.5mm,长度为93.5mm的喷嘴,冲击于砂轮表面,以冲击的凹坑深度表征砂轮的硬度。喷砂硬度实质上是石英砂形成单位体积的凹坑所需要的功[5]。由于粗粒度砂轮,静态下的抗冲击能力强,冲击抗较浅,使得测量精度不高。

喷砂硬度法可以很好地对普通砂轮进行硬度分级,行业认知度已经比较高了,在此就不多说了。提醒一点:为保证喷砂硬度计的稳定性、准确性和统一性,石英砂、喷嘴、校准玻璃,以及气压等都需要保持稳定,比如石英砂反复使用,可能部分石英砂有裂纹,冲击时易破碎,造成测量的硬度值比实际的偏软;喷嘴磨损过大,会造成测量值比实际的偏硬。
1.3
洛氏硬度法

GB/T 2491—2003规定了普通磨具,洛氏硬度计检验硬度的方法。这种方法,是使用钢球(F100~F150,钢球直径Φ10mm;F180~F1200,钢球直径Φ3.175mm)压入砂轮表面,由于砂轮中磨粒、结合剂和气孔是随机分布的,洛氏硬度测量值也具有很大的随机性,为保证测量值的准确,取样量较多。而且钢球硬度较磨粒低,使用一定时间就需更换钢球。
1.4
音响法

音响法是一种较新的方法。这种方法对砂轮没有损坏,而且与磨粒韧性无关。原苏联对音响法检测砂轮物理性能比较重视,制定了音响法测定薄片砂轮硬度的标准,日本也有使用音响法制定的标准[3]。

音响法实际上是使用砂轮的动弹性模量来建立硬度分级。这种方法是用动弹性模量测定仪,测量砂轮激振后的自振周期,再根据自振周期计算出砂轮的弹性模量E,以E值大小表示砂轮的硬度。因为砂轮,特别是陶瓷砂轮,是脆性材料,理论破坏强度随E值增加而增加,E值越小,说明砂轮易于破碎,较软;反之说明砂轮较硬。

音响比较仪和音响动弹仪是两种应用较多的检测仪器。其中,音响比较仪是从固有频率来计算E值而不考虑振动的方式,美国和日本应用较多;音响动弹仪的特点是测量基波的最高共振频率,主要在欧洲使用。这两种方法的测量值大致相当,都能反映砂轮的整体特性[6]。

超声波波动透过法也属于音响法的一种,它是利用物体中的超声波传播速度与纵向弹性模量和密度的关系,从而求得纵向弹性模量。这种方法评定的硬度值反映的是砂轮预定位置,另外要得到正确的纵向弹性模量,需要先测出泊松比。

郑州三磨所在20世纪80年代就开发出“JS38-Ⅱ型数字音频硬度计”,但由于当时技术发展的局限性,很可惜没有推广应用。

2、硬度检测的重要性
砂轮硬度可以说是砂轮最重要的一个特征,或者说最重要的质量监控点。现在不只普通磨具厂家,超硬磨具也越来越多地建立自己的硬度体系。通过硬度监控,最重大的意义在于对产品质量的管控。

郭老师为了写这篇文章,查阅了很多文献,发现硬度相关的研究文献多是20世纪70、80年代的, 90年代后几乎空白。为什么呢?我想这主要是因为相关的硬度标准工作做得比较好,生产中对硬度研究的需求少了。但我们还是要有这个意识,砂轮质量检测关系产品质量及稳定性,如有必要,请全检。还有一个问题,超硬磨具的硬度标准还没有建立!
郭老师在工作中发现,国外的超硬磨具厂家大多有自己的硬度体系,产品标识上有明确显示,但国内还未见有硬度标识。为什么超硬磨具没有硬度标准呢?就这个问题我曾请教过超协的老秘书长李志宏老师,李老师说:“没有这个需求。”确实,超硬磨具工作层薄、工作转速高、精度高,喷砂法、洛氏硬度等有损检测不适合,而且效果也不好;超硬磨具主要是精密磨削,加工余量小,硬度对加工效果的影响更敏感,如果分级,恐怕一级的区间很窄。

但大家请思考,国外同行为什么要硬度分级呢,他们又是怎么分级的呢?大家可以留言发表下意见。
硬度分级只是形式,最重要的是,靠硬度检测来对砂轮进行质量控制。超硬砂轮的质量控制也需要硬度检测。2014年中原工学院刘芳老师的《基于声学原理陶瓷砂轮硬度表征方法的探讨》,这篇文章很有价值,建议大家看看。其实,音响法对超硬砂轮的质量控制很有意义,这也是一种可行的手段。郭老师也倡议,行业检测仪器厂商尽快推出新型的音响法检测设备。

3、课后语
这节课主要给大家介绍了几种硬度检测方法,但更重要的是,让大家明白通过硬度管控产品质量的重要性。超硬磨具的硬度检测也是我们行业同仁要思考的,希望大家记在心上。

下一节课,我们将了解磨具三要素之一的“气孔”。记得关注哦!好,同学们,下课!
爱锐课堂

参考文献

[1]  洪涛.树脂薄片砂轮硬度机械锥测法的试验研究[J].磨料磨具与磨削,1985,(5):28-31.

[2]  庄司克雄. 磨削加工技术[M]. 北京:机械工业出版社,2007.

[3]  张长伍.世界主要工业发达国家磨料磨具标准基本情况及发展趋势[J].磨料磨具与磨削,1995,(2):32-38.

[4]  马尔金. 磨削技术理论与应用[M]. 沈阳:东北大学出版社,2002.

[5]  洪涛.喷砂硬度计测定磨具硬度量值的统一[J].人造金刚石与砂轮,1979,(3):29-34.

[6]  莫壮南,罔田昭次郎.树脂砂轮的音响试验[J].磨料磨具与磨削,1982,(2):38-45.

爱锐网 (编辑:etalin)
金刚石切割片_金刚石划片刀-深圳宏强金刚石砂轮工厂
版权所有:深圳市宏强钻石工具有限公司
电话:0755-23030500 传真:0755-23030600 手机:13823542890 联系人:李先生
邮件:hq@hqdtools.com 网址:www.hqdtools.cn
地址:深圳市宝安区福永镇富桥工业区40栋  
金刚石砂轮、金刚石切割片、金刚石电镀砂轮、金刚石陶瓷砂轮、金刚石树脂砂轮 网站建设推广:网骑士