树脂金刚石工具是由树脂结合剂、填料和金刚石磨料经混合、热压固化而成。树脂结合剂、填料和金刚石磨料也直接影响其性能。
1。粘结剂的影响,主要包括粘结剂种类和含量的影响等。
各种树脂结合剂金刚石工具的共同特点是耐热性差。在加工工件的过程中,由于金刚石工具与工件之间产生的热量,局部温度容易过高。一旦达到临界值,树脂结合剂金刚石就会失去抓地力,金刚石还没有完全钝化就脱落,大大增加了加工成本。目前主要通过改性来提高树脂粘结剂的耐热性。高亮主张[3]用烷基醚改性酚醛树脂,其耐热性可达180℃以上。杜洋等[4]以有机硅预聚物、硼酸、苯酚、甲醛为原料合成了一种新型含硼硅酚醛树脂BSP。由于在酚醛树脂结构中引入了B-O键和硅氧烷链,BSP树脂具有*的耐热性和韧性,同时提高了树脂的耐水性和储存稳定性。肖等[5]用双马来酰亚胺改性酚醛树脂,得到了耐热性好的双马来酰亚胺改性酚醛树脂。
2树脂粘合剂含量的影响。树脂结合剂的含量对金刚石工具的可加工性有很大影响。文献[24]介绍,单晶硅片减薄砂轮中,随着树脂结合剂含量的增加,砂轮的硬度和抗压强度逐渐增加。
当树脂结合剂含量增加到一定程度时,砂轮磨损率的增加趋于缓慢,砂轮表面容易堵塞,含量越高,堵塞越严重。树脂粘合剂粒度的影响。我国用作金刚石磨料的树脂粉粒度大多在80-180目之间。这个粒度范围有两个缺陷,一是影响磨料的压制成型性能,二是可能影响粘结剂的性能。在压制过程中,虽然树脂粉末可以受热软化,具有一定的流动性,达到包覆磨粒的目的,但在压制过程中,粘结剂被压缩在模具中,空间有限,树脂的流动范围受到限制。当树脂粉末具有粗颗粒尺寸时,一些磨料不能牢固地结合,因此脱落得太快。研究表明,当树脂粒度细化时,可以提高成型材料的流动性,有利于磨具的热压成型[6]。
2。填料的影响主要包括填料种类和含量的影响。
填料是金刚石磨料的重要组成部分。添加适量的填料不仅可以大大降低成本,还可以提高磨料的机械强度,延长磨料的使用寿命。填料种类很多,添加不同种类的填料对磨料的影响也不同。根据其性质和用途,可分为四类:①非活性填料。用于塑料技术,以降低磨具成本;②活性填料。塑化吸附效应增强了磨粒与粘结剂之间的附着力;③补强填料。例如玻璃纤维、碳纤维等等。,以增加粘合剂的强度;(4)用于降低粘合剂强度填料。制作适合修整工具的磨具。
3。磨料金刚石的影响主要包括金刚石镀层、种类和粒度的影响。
金刚石表面镀金属后,单颗粒抗压强度提高,磨损率降低,即使用寿命延长。与无涂层金刚石相比,具体作用包括以下几个方面:①涂层减缓了对树脂结合剂的热脉冲,金刚石涂层的导热系数小于金刚石,所以当金刚石磨粒接触刀具时,涂层产生的瞬间高温传递给树脂,从而保护磨料旁边的树脂免受高温损伤;(2)涂层提高了金刚石与结合剂的结合强度,金属涂层涂覆金刚石,外部可以很好的与树脂结合剂结合;(3)涂层提高了金刚石颗粒的抗压强度,金属包覆后弥补了金刚石颗粒的缺陷,起到了增强作用,而且涂层中含有韧性金属,有利于提高金刚石颗粒的抗压强度;④涂层起到隔离和保护磨粒、隔绝外界氧气和其他有害介质的作用,同时抑制金刚石晶体在高磨削温度下的石墨化能。
国内外超硬材料厂商对超硬磨料做了详细的分类,其中低品质金刚石磨料或经过特殊工艺处理的高自锐性、微粉碎的金刚石磨料主要用于制备树脂结合剂金刚石工具。如E6公司提供的PDA433和PDA321。、PDA311、PDA211等品牌的钻石自锐性和微碎性都很高。目前国内树脂模具广泛使用RVD金刚石磨料,其颗粒多为针状,晶形不规则,强度低,脆性大,表面粗糙但磨削锋利,与树脂结合剂结合良好。近年来,我国研制的聚晶CSD金刚石磨料用于树脂结合剂磨具,显著提高了树脂金刚石工具的锋利度。
4。修整对树脂结合剂金刚石砂轮的影响
修整过程是砂轮制备中不可缺少的因素。通过修整可以获得各种形状的树脂金刚石砂轮,树脂结合剂金刚石砂轮表面的金刚石通过修整进行刃磨。正确的修整工艺直接影响砂轮的性能。邹大成[10]设计了一种新的树脂结合剂金刚石砂轮修整方法,分别用白刚玉、碳化硅、碳化硼、钼和钼铁合金进行了修整实验。通过对比分析各种方法的修整力、表面形貌精度、砂轮修整效果和磨削性能,比较了不同修整方法对树脂结合剂金刚石砂轮的修整效果。选择适合实际应用的修整技术将有助于提高树脂金刚石砂轮的性能。
树脂结合剂金刚石工具的应用
树脂结合剂超硬工具具有磨削力小、磨削热少、自锐性好、加工效率高、表面光洁度高等优良特性,主要用于切削、精磨、半精磨、刃磨和抛光。
机械加工已成为应用最广泛的一类超硬工具,广泛应用于贵重陶瓷材料、半导体材料、磁性材料和金属材料的加工。将树脂金刚石磨盘应用于显示屏玻璃的加工,代替传统的游离磨料研磨,可以提高显示屏的加工效率,改善表面质量,降低加工成本。邓等[11]对纳米结构金属陶瓷n-WCu002FCo涂层材料在金刚石砂轮精密磨削工程中的磨削力进行了详细的实验研究。在相同磨削条件下,纳米结构陶瓷涂层的磨削力始终高于常规结构陶瓷涂层;在相同磨削条件下,树脂结合剂砂轮磨具的磨削力大于金属结合剂砂轮。本俊志等人[12]利用紫外光固化树脂研制出树脂结合剂金刚石线锯,代替传统的游离磨料切割半导体大直径硅片,解决了传统切割加工工作环境恶劣、生产效率低等问题。李克华等[13]研究了IC硅片超精密背面树脂2000金刚石砂轮的加工问题。结果表明,通过优化结合剂配方,结合剂磨损速度与金刚石脱落速度相匹配,材料去除率达到10.236mm3u002Fs,表面粗糙度Ra为5.122nm。林培勇等[14]介绍了单晶硅片磨削中树脂结合剂金刚石砂轮的轴向磨削力、轴向磨削力和磨削工艺参数的变化规律。它们之间的关系为单晶硅应用中树脂砂轮的力学分析提供了一种思路。