金剛石柔性磨帶對(duì)接工藝的研究①

肖樂(lè)銀,林峰,張延軍,甘可,蘇鈺,程煜,張莉麗,余冬燕

(1.中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司,廣西桂林 541004;2.國(guó)家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心,廣西桂林 541004; 3.廣西超硬材料研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西桂林 541004;4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué),武漢 430074)

金剛石柔性磨帶對(duì)接工藝的研究①

肖樂(lè)銀1,2,3,林峰1,2,3,張延軍1,甘可1,蘇鈺1,2,3,程煜1,2,3,張莉麗1,2,3,余冬燕4

(1.中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司,廣西桂林 541004;2.國(guó)家特種礦物材料工程技術(shù)研究中心,廣西桂林 541004; 3.廣西超硬材料研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西桂林 541004;4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué),武漢 430074)

文章主要研究了熱壓壓力、溫度和保溫時(shí)間三種因素對(duì)金剛石柔性磨帶對(duì)接接頭質(zhì)量的影響。結(jié)果表明:當(dāng)熱壓壓力為8MPa、上壓頭和下壓頭溫度為50℃、保溫時(shí)間為60s時(shí),拉伸實(shí)驗(yàn)中對(duì)接接頭膠帶沿正弦波裁切線規(guī)整斷裂,接頭強(qiáng)度達(dá)到2420.70N/5cm,經(jīng)水浸泡處理1小時(shí)后,拉伸強(qiáng)度仍有2127.24 N/5cm,完全能夠滿足金剛石柔性磨帶重力磨削要求。

金剛石磨帶;熱壓壓力;溫度;保溫時(shí)間

金剛石柔性磨帶要成為有效的磨削工具必須具有良好的接頭,接頭質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著金剛石柔性磨帶的使用壽命、使用性能以及使用范圍等產(chǎn)品特性。常用的磨帶接頭形式主要有兩種:搭接和對(duì)接[1-3],如圖1所示。采用搭接接頭形式的磨帶使用時(shí)需注意運(yùn)轉(zhuǎn)方向;而采用對(duì)接形式的磨帶使用時(shí)轉(zhuǎn)向不受限制,更適合金剛石柔性磨帶這類(lèi)用于高速磨削和精密磨削的磨帶接頭。而對(duì)接接頭質(zhì)量主要受熱壓壓力、溫度和保溫時(shí)間三個(gè)因素影響[4]。

圖1 磨帶接頭形式Fig 1 Joint type of the grinding zone

1 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

采用單柱液壓接頭熱壓機(jī)對(duì)磨帶進(jìn)行對(duì)接,如圖2所示,分別設(shè)置不同的壓力、溫度和保溫時(shí)間,制成如圖3所示尺寸的試驗(yàn)樣塊,放置24小時(shí)后進(jìn)行抗拉強(qiáng)度檢測(cè)。萬(wàn)能強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī):INSTRON 5569,拉伸速度5mm/min。

圖2 接頭熱壓機(jī)Fig.2 Joint thermocompressor

圖3 拉伸試樣尺寸示意圖Fig.3 Size diagram of tensile specimen

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 熱壓機(jī)壓力對(duì)磨帶接頭的影響

通過(guò)測(cè)試熱壓機(jī)缸徑為15cm,上下壓頭的有效寬度為3.5cm,被壓磨帶接頭的有效長(zhǎng)度為5cm,則熱壓機(jī)壓力表顯示壓力與接頭實(shí)際承受壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為:

P實(shí)際=P顯示·S缸徑/S熱壓

上式中,P實(shí)際為接頭實(shí)際承受的壓力,MPa;P顯示為熱壓機(jī)壓力表顯示壓力,MPa;S缸徑為缸徑橫截面積,通過(guò)計(jì)算為3.14×(15/2)2=177cm2;S熱壓為熱壓接頭有效面積,通過(guò)計(jì)算為3.5×5=17.5 cm2。

熱壓機(jī)壓力對(duì)磨帶接頭性能的影響,在下列條件下進(jìn)行試驗(yàn):上下壓頭溫度40℃,壓制時(shí)間1 min。

表1 壓力對(duì)磨帶接頭性能的影響Tab.1 Influence of pressure to the performance of grinding zone joint

從表1中可以看出,當(dāng)壓力表壓力顯示為4MPa時(shí),膠帶與背襯材料之間沒(méi)有完全壓合,導(dǎo)致拉伸時(shí)膠帶脫落;增加壓力表壓力至12MPa,接頭拉伸強(qiáng)度提高到2115.45 N/5cm,但接頭變形較大,影響磨帶平整度。而設(shè)置壓力表壓力為8MPa時(shí),仍在背襯材料承受壓力范圍之內(nèi),膠水與膠帶牢固地粘合在一起,接頭強(qiáng)度與膠帶本身強(qiáng)度相當(dāng),且磨帶接頭外觀達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 溫度對(duì)磨帶接頭的影響

熱壓機(jī)上下壓頭溫度對(duì)磨帶接頭性能的影響見(jiàn)表2。試驗(yàn)在下列條件下進(jìn)行:熱壓機(jī)壓力8MPa,壓制時(shí)間1 min。

表2 溫度對(duì)磨帶接頭性能的影響Tab.2 Influence of temperature to the performance of grinding zone joint

從表2中可以看出,進(jìn)一步增加熱壓機(jī)上下壓頭溫度至50℃,接頭抗拉強(qiáng)度提高為2420.70 N/5cm,并且膠帶沿正弦波裁切線規(guī)整斷裂,接頭外觀平整、美觀。當(dāng)溫度繼續(xù)上升至60℃時(shí),超出了膠帶的可承受溫度,膠帶嚴(yán)重變形,不同熱壓溫度下接頭情況如圖4所示。

2.3 壓制時(shí)間對(duì)磨帶接頭的影響

接頭熱壓機(jī)壓力表壓力為8MPa(即接頭實(shí)際壓力為80.9MPa),上下壓頭溫度為50℃,分別采用30s、60s和120s的保壓時(shí)間,最后測(cè)得接頭拉伸強(qiáng)度相差不大,能滿足金剛石柔性磨帶磨削要求。

試驗(yàn)過(guò)程中通常保壓60s,此時(shí)磨帶接頭厚度允差值小于0.12mm,熱壓完畢24小時(shí)后浸泡在自來(lái)水中1小時(shí)(因金剛石柔性磨帶使用過(guò)程中采用水做為冷卻液),測(cè)試其抗拉強(qiáng)度如圖5所示,強(qiáng)度為2127.24 N/5cm,說(shuō)明接頭采用的雙組分聚氨脂膠粘劑具有極好的耐水性。

圖4 不同熱壓溫度對(duì)接頭的影響Fig.4 Influence of different thermal pressure temperature to the joint

圖5 2.5cm寬試樣浸水后拉伸強(qiáng)度Fig.5 Tensile strength of sample of 2.5cm wide after soaking in the water

3 結(jié)論

當(dāng)熱壓壓力為8MPa、上壓頭和下壓頭溫度為50℃、保溫時(shí)間為60s時(shí),拉伸實(shí)驗(yàn)中對(duì)接接頭膠帶沿正弦波裁切線規(guī)整斷裂,接頭強(qiáng)度達(dá)到2420.70N/ 5cm,完全能夠滿足金剛石柔性磨帶重力磨削要求;浸水1小時(shí)后,拉伸強(qiáng)度仍有2127.24 N/5cm,說(shuō)明接頭膠具有極好的耐水性。此時(shí),磨帶接頭厚度允差值也小于0.12mm,滿足精密磨削要求。

[1] 黃云,黃智.砂帶磨削的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)機(jī)械工程, 2007,18(18):2263-2267.

[2] 黃云,朱派龍編著.砂帶磨削原理及應(yīng)用[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1993.

[3] 張軍民,張友道.砂帶搭接技術(shù)的研究[J].粘接,2005,26(2): 55-56.

[4] 鄒文俊主編.涂附磨具制造[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2000.

Research of Docking Process for Diamond Flexible Grinding Zone

Xiao Le-yin1,2,3,Lin Feng1,2,3,Zhang Yan-jun1,Gan Ke1Su Yu1,2,3,Cheng Yu1,2,3,Zhang Li-li1,2,3,Yu Dong-yan4
(1.China Nonferrous Metal(Guilin)Geology And Mining Co.,Ltd.,Guilin 541004; 2.National Engineering Research Center for Special Mineral Materials,Guilin Guangxi 541004,China; 3.Guangxi Key Laboratory of Superhard Material Research and Development,Guilin 541004; 4.China University of Geosciences,Wuhan 430074)

The subject of this article focuses on the influences of thermal pressure,temperature and heat holding time to the docking joints quality of diamond flexible grinding zone.The result shows that the rubber belt of docking joint has a neat fracture along the sine wave cut tangent when thermal pressure is 8MPa,temperature of both upper and lower pressure heads is 50℃and heat preservation time is 60s.Under this condition,the docking joints has a strength up to 2420.70N/5cm.The tensile strength remains at a level of 2127.24 N/5cm after soaking in the water for 1 hour,which means the demand of gravity grinding for the diamond flexible grinding zone can be totally met.

diamond grinding zone;thermal pressure;temperature;heat holding time

TQ164

A

1673-1433(2014)03-0006-04

2014-07-10

肖樂(lè)銀(1981-),男,碩士,工程師,研究領(lǐng)域:超硬材料磨具。E-mail:xiaoleyin2005@163.com

廣西科技開(kāi)發(fā)項(xiàng)目:桂科攻12118020-2-2-3;廣西超硬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(14-045-16)