基于金刚石热历史的超硬磨具激光增材制造工艺与组织性能优化

超硬磨具激光增材制造过程中,金刚石极易受到激光直接辐照和高温熔池的影响,出现石墨化等热损伤现象.选取典型的金刚石磨具用金属结合剂CuSn10粉末,采用粉末床熔融(Powder Bed Fusion-laser Beam,PBF-LB)技术制备CuSn10-金刚石复合材料;围绕高能激光束和高温熔池两个影响增材制造过程中金刚石颗粒性能的关键因素,以单颗金刚石颗粒为研究对象,通过有限元模拟分析构建金刚石颗粒的温度场模型,反映了金刚石颗粒在PBF-LB中的热演化过程;阐明了PBF-LB过程金刚石的热损伤机制,发现金刚石发生石墨化转变并不是由激光的直接辐照造成的,而是由高温熔池的热影响导致,CuSn10-金刚石复合材料在PBF-LB过程中石墨化的临界温度为1491.6℃.建立了PBF-LB工艺-金刚石颗粒温度-石墨化程度-摩擦磨损性能的定量关系,发现随着金刚石颗粒温度的增加,其石墨化程度增加,严重损害了复合材料的摩擦磨损性能.

包钢链-回-环工艺球团配加细磨超特粉试验研究

文章以包钢链篦机-回转窑-环冷机工艺生产酸性球团矿原料配置为基础,系统考察了细磨超特粉替代区内铁精矿对球团矿生产过程及球团矿性能的影响。同时,基于细磨超特粉低硫的特点,探索了巴润精矿在球团矿生产中最大配比。结果表明,包钢球团配加细磨超特粉有明显降低膨润土配比的作用,当细磨超特粉配比为10%时,膨润土配比可由2.0%降低至1.2%,降低幅度较大。细磨超特粉配比为5%~20%时,生球、干球性能指标均可满足球团矿生产需求。焙烧温度为1220~1240℃条件下,不同细磨超特粉配比下制备的成品氧化球团矿抗压强度均达到2500 N以上,还原膨胀率低于20%,满足高炉生产要求。兼顾球团矿品位及Al_(2)O_(3)含量,建议链篦机-回转窑-环冷机工艺生产球团铁料配置为10%细磨超特粉+50%~60%巴润精矿+30%~40%区内精矿。在细磨超特粉配比为10%、膨润土配比为1.2%原料条件下,巴润精矿最大配比可达60%。

机制砂高抗冲磨超高性能混凝土(UHPC)的组成设计与工程应用

针对我国西部地区泥石流、洪水等严酷服役环境下桥梁墩柱存在的冲击磨损和空蚀问题,利用UHPC材料高强、高耐久的材料自身特点,通过机制砂替代石英砂,进行UHPC材料的抗冲磨组成设计。研究了矿物掺合料种类、粉煤灰微珠掺量、硅灰掺量、胶凝材料用量、水胶比对抗冲磨UHPC材料的工作性能、力学性能、抗冲磨性能的影响规律。结果表明,在胶凝材料用量、水胶比和纤维掺量相同的条件下,随着粉煤灰微珠掺量增加,混凝土的工作性能提高,抗冲磨强度下降,粉煤灰微珠适宜掺量为胶凝材料的17%;随硅灰掺量增加,超高性能混凝土的工作性能下降,抗冲磨强度提高,硅灰适宜掺量为胶凝材料的13%;随着胶凝材料用量增加,工作性能提高,抗冲磨强度先提高后降低,最佳胶凝材料用量为1150 kg/m^(3);降低水胶比,工作性能降低,抗冲磨强度先提高后降低,最佳水胶比为0.18。经过优化设计的抗冲磨UHPC抗冲磨强度为普通C50混凝土的3倍,已成功应用于四川省仁寿至屏山新市公路石盘特大桥。

3D打印超硬磨粒工具研究与展望

随着加工产业向着高精密方向发展,超硬磨粒工具的应用越来越广泛。传统制造业很难实现对于具有内外部复杂结构、高加工精密度、高度个性化加工工具制造。新兴的增材制造技术又称3D打印,与传统的材料成型技术最大的区别在于它的材料利用率较高,可以以一种快速的由原材料层层累加的方式生产出任意形状的产品,有望击破传统超硬磨粒工具生产壁垒。文章主要介绍了主流适用于制造超硬磨粒工具的3D打印技术,如光固化成型技术、激光烧结技术和三维打印成型技术,阐述了每种技术的工艺原理,同时指出了目前存在的问题,对未来3D打印技术成型超硬磨粒工具进行展望。

纳米陶瓷结合剂超硬磨具的制造工艺

纳米陶瓷结合剂是一种新型的超硬磨具结合剂，它显著降低了磨具烧结温度，大幅度提高了制品强度、韧性和耐磨性，且气孔可控，为陶瓷结合剂的应用开拓了一个崭新的领域。本文阐述了纳米陶瓷的性能及关键方法，特别对纳米陶瓷结合剂超硬工具的成型工艺方法进行了研究。结果表明，在纳米陶瓷结合剂中加入20％-30％的水和适量的表面活性剂，可以提高成型密度、毛坯强度和制品的抗折强度，抗折强度高于100MPa。经过烧结，纳米陶瓷结合剂与金刚石和CBN超硬磨料润湿性良好、结合力大，在烧结过程中与超硬磨料不发生反应、不腐蚀损伤超硬磨料。成功用于磨削PCD复合片的金刚石陶瓷砂轮。

CXM超细分级磨实验系统设计与研究

在理论研究与生产实践的基础上,通过综合分析超细粉碎分级的技术现状,针对CXM超细分级磨,设计了超细粉碎分级实验系统,并对风量、喂料量和转速等主要影响参数进行实验研究。实验结果表明:该系统设计合理,通过调节实验参数,产品粒度均匀,适合中等硬度以下物料超细粉碎分级要求。

超硬磨具用金属结合剂国内外研究进展

金属结合剂超硬磨具广泛应用于石材、陶瓷和硬质合金的加工领域。介绍了目前常用的钴、铜、铁基等纯金属结合剂的特点、类型和力学性能。分析了不同添加物对金属–陶瓷复合结合剂性能的影响。重点阐述了近些年发展起来的金属–树脂复合结合剂的发展状况及趋势。最后提出了金属基复合结合剂发展中存在的问题。

纳米陶瓷结合剂超硬磨具的制造工艺

纳米陶瓷结合剂是一种新型的超硬磨具结合剂,采用它能显著降低磨具烧结温度,大幅度提高制品的强度、韧性和耐磨性,且气孔可控,为陶瓷结合剂的应用开拓了一个崭新的领域。文章阐述了纳米陶瓷的性能及应用。结果表明:纳米陶瓷结合剂抗折强度高于100MPa,经过烧结,纳米陶瓷结合剂与金刚石和cBN超硬磨料润湿性良好、结合力大,在烧结过程中与超硬磨料不发生反应、不腐蚀损伤超硬磨料。成功用于磨削PCD复合片的金刚石陶瓷砂轮。

可溶填充剂对孔隙自生成超硬磨料磨具孔隙生成的影响

针对金属结合剂超硬磨料磨具结合剂密实、难修整、容易堵塞(容屑空间小)的问题,提出一种孔隙自生成超硬磨料磨具加工技术:在金属结合剂中添加'可溶'填充剂,加工过程中利用特定溶液溶解磨具表层的'可溶'填充剂,从而在磨具表层形成类似多孔金属的孔隙结构,以提供容屑空间、并增强磨具自锐性。分析了Zn、CaO和SiO2三种'可溶'填充剂'溶解'过程,以及填充剂对磨具整体强度的影响;制备?20 mm×5 mm青铜结合剂孔隙自生成金刚石丸片试样,进行孔隙生成观察试验以及加工试验,研究孔隙自生成磨具的自锐过程。结果表明,'可溶'填充剂Zn在不明显降低磨具力学特性的前提下,具有较好的孔隙生成效果,从而提高磨具自锐性、减轻磨具表面的堵塞现象和提高材料去除率。

CXM型超细分级磨风口环气相流场的数值模拟

为探究CXM型超细分级磨风口环处结构参数与操作参数对粉碎区粉碎效果的影响,采用标准k-ε两方程湍流模型及多重参考系MRF模型对粉碎室内气相流场进行数值模拟。结果表明:在相同空气进风量及同一转速下,减小径向间隙有利于破坏物料环流层,当间隙为5～10 mm时,所形成的上升气流有助于物料的粉碎与分级。转盘转速的大小,一方面考虑转盘材质对转速的限制,另一方面应根据物料的物化特性结合生产经验确定转盘转速,以达到能量利用率最高。

超硬磨具静平衡测试仪的研究

超硬磨具静平衡测量是影响其使用性能一个重要因素。根据目前国内检测设备的状况,采用矢量值之间的数学运算和数据处理技术,提出了一种基于单片机dsPIC30F3012静平衡测试仪的设计思想,给出了系统结构框图、部分硬件电路和软件流程图,讨论了仪器的抗干扰措施,对存在的问题进行了分析,指出了改进办法。实验结果表明:该仪器性能稳定可靠,为超硬磨具的静平衡检测提供一种新的途径。

超临速磨机磨矿动力学研究

介绍超临速磨机结构构造,研究超临速磨机的磨矿动力学。超临速磨机主要由磨机简体、支承机构、传动机构、给 (排)矿机构和导向机构等组成。超临速磨机的磨矿动力学方程通式为R(t)=100exp[-(a0+a1dx1)t(c0+c1lnd)]。随超临速磨机 转速增大,磨矿速度迅速增加。随磨矿时间延长,磨矿速度减小。

IC硅片超精密背磨用树脂2000#金刚石砂轮研究

树脂金刚石砂轮应用于IC硅片的背面减薄磨削(背磨),工件磨削后能达到纳米级粗糙度、微米级损伤层厚度和微米级面型精度,因此对使用的砂轮性能要求很高。文章介绍了金刚石砂轮背磨技术的原理、特点,对硅片超精密背磨砂轮进行了实验研究。研制了专用的树脂结合剂,通过优化结合剂配方,使结合剂磨损速度与金刚石脱落速度达到匹配。研制的2000#金刚石砂轮经过硅片背磨试验证明,材料去除率达到10.236 mm3/s,表面粗糙度值Ra为5.122nm,损伤层厚度为2.5μm;与国外同类砂轮相比,材料去除率提高53%,硅片磨削后的表面粗糙度值接近。

超硬磨具用环氧树脂胶粘剂粘接强度影响因素的研究

研究了陶瓷结合剂超硬磨具用CH型环氧树脂胶粘剂固化比、温度和添加铜粉改性对胶粘剂粘接强度的影响。结果表明:A(环氧树脂)∶B(固化剂)的不同配比显著影响粘接强度,A∶B=2∶3或3∶2时,其强度达到最大。随温度上升,粘接强度逐渐下降,当温度上升到125℃时其粘接强度仍能达到10M Pa。添加铜粉改性后,胶粘剂粘接强度随着铜粉的增加先增加后下降,当铜粉含量为5w t%时,其强度最大,比不改性的胶粘剂粘接强度提高约25%。

超硬磨具纳米陶瓷结合剂研究进展

文章分析了超硬磨具用纳米陶瓷结合剂的典型特征,针对其制备方法和最新研究现状进行了综述,讨论了目前纳米陶瓷结合剂研究中可能存在的问题及对策。纳米陶瓷结合剂的研究有助于超硬磨具进一步适应超高速和超精密等特种磨削技术的基本要求,并对其应用领域的拓展具有重要作用。

超临速磨机的工作原理和结构特点

介绍一种新型磨矿设备———超临速磨机的工作原理、结构和磨矿特点。超临速磨机导向机构的引入 ,人为改变了磨机超临界转速运动时其中矿石和介质的离心运动状态 ,使其按设计的抛物线轨迹运动 ,实现了超临界转速下的快速磨矿 。

超临速磨机中钢球和矿石的运动规律

介绍了超临速磨机的结构 ,分析研究了超临速磨机中矿石和钢球的运动规律 ,得出了钢球在抛物运动阶段的轨迹方程和钢球对矿石的冲击速度公式。结果表明 :钢球的抛物线运动轨迹主要决定于导向板下端点的位置 ,钢球对矿石的冲击速度决定于磨机的转速和直径。

磨料表面镀覆对陶瓷结合剂超硬磨具强度的影响

在陶瓷结合剂超硬磨具的烧结过程中,超硬磨料易受到陶瓷结合剂中某些成分的腐蚀或受到热损伤,在超硬磨料表面涂覆一层保护层,既可减轻或避免腐蚀和热损伤,还可改善磨料与结合剂之间的结合状况。文章主要对各种镀层的金刚石、c BN磨料与陶瓷结合剂按一定的比例热压烧结进行了分析说明,并测定了其抗折强度,研究了各镀层对磨具抗折强度的影响。

超硬材料涂附磨具的应用前景和研究现状(上)

文章介绍了国外超硬材料涂附磨具的应用情况和研究现状,对比了国内市场应用和研究情况,提出超硬材料涂附磨具具有相对普通磨料涂附磨具和其它超硬工具更佳的性能优势和性价比优势;文章还探讨了超硬材料涂附磨具在国内的市场应用前景,并对国内研究超硬材料涂附磨具提出了几点看法。

超临速磨机中钢球和矿石的运动规律研究

介绍超临速磨机的结构 ,分析研究超临速磨机中矿石和钢球的运动规律 ,得出钢球在抛物运动阶段的轨迹方程和钢球对矿石的冲击速度公式。结果表明 ,钢球的抛物线运动轨迹主要决定于导向板下端点的位置 。