石材加工使用金剛石樹脂磨具的最新概況
隨著金剛石樹脂磨具在石材磨拋加工上的廣泛應(yīng)用，行業(yè)滲透能力的持續(xù)加強(qiáng)和新材料新工藝的改進(jìn)，石材加工使用金剛石樹脂磨具在最近幾年得到了前所未有的發(fā)展，使得一些舊有的技術(shù)不斷被淘汰和取代，金剛石制造水平的不斷提高，樹脂高分子材料的不斷進(jìn)步和引入更是促進(jìn)了樹脂磨具新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)。本文將著重介紹目前市場上廣泛使用的石材加工采用樹脂磨具的制造工藝現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)。
福建是國內(nèi)最早也是目前最大的石材生產(chǎn)基地，也是最早引進(jìn)和開發(fā)石材金剛石樹脂工具的省份之一，從上世紀(jì)90代末開始到現(xiàn)在出現(xiàn)了一批國內(nèi)知名的公司，并各有獨(dú)特的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，比如早前知名的三利源的布拉拋光、閩福的800#磨盤、益和的磨盤拋光、金山的三角磨塊等等。本文介紹的石材加工用金剛石樹脂工具其實(shí)也包括加工混凝土、寶石、地板磚等非金屬硬脆材料。目前使用最廣、用量最大的是樹脂金剛石軟磨片和樹脂磨盤以及地板翻新系列，隨著新型裝備和自動(dòng)化設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，高規(guī)格高檔次的產(chǎn)品需求與日俱增，目前市場上也出現(xiàn)了各種各樣的異形樹脂磨具，包括樹脂銑輪、CNC樹脂磨具系列等高檔產(chǎn)品。工業(yè)化水平的不斷提高使得磨削加工對(duì)精度和光度的要求更加苛刻,這就更要求樹脂的磨具制造水平不斷地提高。
筆者多年來專門研究樹脂磨具的各種產(chǎn)品，包括前面介紹的一些產(chǎn)品，同時(shí)也在生產(chǎn)一線做過管理和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn).對(duì)福建的一些廠家的產(chǎn)品和技術(shù)也做過分析和研究，有許多獨(dú)到的見解和經(jīng)驗(yàn)在這里做一個(gè)探討吧。
樹脂磨具無論是磨削還是切削硬質(zhì)合金、非金屬材料，最本質(zhì)的要求是鋒利而不堵塞，散熱而不燒焦。由于樹脂本身存在耐高溫的局限性，在高速磨切削當(dāng)中必然要發(fā)熱，因此必須在配方設(shè)計(jì)中添加足夠的填充劑，而填充劑的選擇必須能夠和樹脂具有很好的結(jié)合能力才能夠起到磨削作用并提高結(jié)合強(qiáng)度和硬度。同時(shí)很多產(chǎn)品還需要控制密度以及一定的氣孔率才能適合磨削對(duì)象的要求。以下是各種填充劑的作用：
名稱 化學(xué)式 熔點(diǎn)/℃ 主要作用
銅粉 Cu 1083 提高磨塊的粘合強(qiáng)度、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。
氧化鉻 Cr2O3 2435 提高磨塊的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、有一
定拋光性。
氧化鋅 ZnO 1975 提高磨塊的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、有一
定拋光性。
氧化鐵 Fe2O3 1565 提高磨塊的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、有一定拋光性。
輕鈣 CaCO3 1297 提高磨塊的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、有一定拋光性。
冰晶石 Na3AlF6 1000 提高磨塊的粘合強(qiáng)度、加強(qiáng)導(dǎo)熱性。
氧化鈰 CeO 2600 提高磨塊的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、有一定拋光性
二硫化鉬 MoS2 1185 提高潤滑性，自銳性、散熱性
填充劑的選擇合適與否在很大程度上決定了產(chǎn)品的優(yōu)劣，一般意義上說，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品當(dāng)中必須考慮到耐磨性能，因此必須依不同的磨削對(duì)象而設(shè)計(jì)不同的強(qiáng)度和硬度。簡單的套用必然會(huì)造成適得其反的效果。樹脂磨具的性能從根本上說是樹脂結(jié)合劑的性能，結(jié)合劑的性能決定了樹脂磨具的性能，因此必須對(duì)結(jié)合劑的性能進(jìn)行深入的了解和把握才能設(shè)計(jì)產(chǎn)品的相關(guān)性能要求，筆者對(duì)樹脂結(jié)合劑上進(jìn)行了很多深入的研究，一般來說樹脂結(jié)合劑的選擇應(yīng)在柔韌性上和強(qiáng)度上考慮，以及成本考慮。結(jié)合劑的選擇，一般不同的產(chǎn)品和磨削對(duì)象的不同，結(jié)合劑也不盡相同，常用的有酚醛系列、塑料系列、不飽和系列、環(huán)氧系列、改性樹脂系列、橡膠系列。
下面例舉兩種樹脂的技術(shù)條件要求
磨具對(duì)酚醛樹脂粉的技術(shù)要求
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游離酚 軟化 烏洛托品 抗拉強(qiáng)度 粒度250um 粒度200um 密度 色澤
含量/% 點(diǎn)/℃ 含量/% /MPa 篩余物/% 篩余物/% /g/cm3
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≤5.5 ≥92 6～14 ≥13.0 ≤3 ≤1 1.25 白色至淡黃色
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合成聚酰亞胺樹脂單體的技術(shù)條件
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名稱 顏色 熔點(diǎn)（℃） 分子量 含量 酸度
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雙馬來酰亞胺 淡黃 158～165 354 － ≤12mg
4.4二氨基二苯甲烷 黃色 86～91 198.27 ≥98.5
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主要起到磨切削功能的磨料，包括金剛石、碳化硅、剛玉等等，其中最重要的是金剛石的選擇包括粒度和品質(zhì)上必須合理和到位。否則將很難達(dá)到用戶的使用要求。金剛石品質(zhì)級(jí)別上主要包括破碎、整形、微粉、鍍覆，同時(shí)色澤和晶形也非常重要，不同的結(jié)合劑配置合適的金剛石等級(jí)料將會(huì)極大的提高產(chǎn)品的性能指數(shù)，并達(dá)到最佳的利用率，避免造成不必要的浪費(fèi)，目前樹脂產(chǎn)品的金剛石實(shí)際利用率應(yīng)在30%以下。所以提高金剛石的利用率并保持足夠的鋒利度將是未來的研究方向。
目前最簡單的工藝也是最廣泛使用的工藝就是將幾種原料直接混配，其優(yōu)點(diǎn)：無，缺點(diǎn)：配料經(jīng)常不均勻，色澤差，質(zhì)量不穩(wěn)定。筆者通過研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在混配料上有一種很優(yōu)良的工藝，國外最先使用，那就是通過混煉的工藝進(jìn)行，其效果將達(dá)到非常理想的狀態(tài)。其他工藝參數(shù)包括燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間，換氣次數(shù)等等。
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