一、玻璃纖維增強樹脂切割砂輪軟片的現(xiàn)象概述

　　(一)玻璃纖維增強樹脂切割砂輪用磨料介紹

　　隨著玻纖增強樹脂切割砂輪的性能不斷提升，高耐用性、高效率的樹脂砂輪新品不斷涌現(xiàn)，這方面都依賴磨料的深加工。下面簡單介紹一下磨料。

　　磨削材料簡稱磨料，即一種具有一定硬度及一定磨削能力且可作磨削用途的磨削材料。磨料分天然和人造兩大類。

　　1.天然磨料

　　天然磨料是自然礦物開采后，經(jīng)過加工而制成的磨料。先后已有如下種類：

　　1.1 燧石：化學成分主要是SiO2，莫氏硬度7。主要用來制造張頁式砂紙，主要用于皮革、毛氈等的拋光加工。

　　1.2 石英砂：主要化學成分為SiO2，莫氏硬度7，理化性能如燧石。用于低端砂布或砂紙。

　　1.3 紫紅鐵粉即氧化鐵：多用天然的、也可以經(jīng)過人工制造。主要用于工件的清理和拋光的目的加工，如部分光學玻璃的研磨或拋光。

　　1.4 石榴石：系一種天然礦物材料，如采用這種石榴石在高溫條件下進行熱處理，可使這種材料的硬度和韌性增強。石榴石具有較好的切削力，可以提高磨削效率。用石榴石制成的涂附磨具可用于木材或金屬材料的磨削加工，少量用于制造樹脂磨具。

　　1.5 硫鐵礦砂：天然硫鐵礦制成粒度砂，在樹脂砂輪使用時俗稱黃金砂。在樹脂切片生產(chǎn)中有一定的用量。

　　1.6 金剛砂(Emery)：系自然界中剛玉(Al2O3)氧化鐵的混合物。一般只作為拋光使用。已很少用來制造磨具，有淘汰的趨勢。

　　1.7 氧化鍶(Sr2O3)：拋光性能甚好，適用于做拋光材料，光學玻璃的拋光一直在用。

　　1.8 金剛石：天然金剛石系自然界最硬的物質(zhì)，莫氏硬度為10。在制造磨具上多用人造金剛石，在極個別的應用范圍內(nèi)才采用天然金剛石。

　　總之，天然礦石的磨料已趨于淘汰之勢，僅用于制作樹脂磨具，量不多。

　　2. 人造磨料

　　人造磨料是人工通過用有關礦物材料加上必須的材料進行加工而成的磨料，其應用范圍愈來愈廣泛。由于磨具的不斷發(fā)展和性能的不斷提高，磨削加工的水平也得到了發(fā)展和提高。隨著磨削加工走上高效、高速和加工件要求質(zhì)量的不斷提高，又要求磨料磨具適應這種發(fā)展要求，提高自身的品種、質(zhì)量、生產(chǎn)加工，水平和科研水平等。

　　2.1 棕剛玉：主要化學成份Al2O3，由鋁礬土、鐵屑和無煙煤在電弧爐中熔煉而成。這種磨料具有一定的硬度和韌性，具備較強的磨削能力，能承受很大的壓力。它適用于磨削抗張強度大的材料，適用于普通鋼、高碳鋼、合金鋼，可用于硬質(zhì)木材的加工是使用最廣泛的一種磨料。

　　2.2 白剛玉：主要化學成份為Al2O3，由鋁氧粉為原料在電弧爐中熔煉而成。采用的鋁氧粉原料，系由棕剛玉所用的鋁礬土事先加工制成，主要物理成分為β- AL2O3(無磨削能力)，具有較強的磨削力。

　　2.3 黑碳化硅：主要化學成份為SiC。由石油焦碳、石英砂、木屑等為原料在電阻爐中熔煉而成。黑碳化硅質(zhì)地比剛玉磨料脆，硬度較硬，主要用于非金屬材料(各種板材如木質(zhì)膠合板、刨花板、高中低密度纖維板、竹質(zhì)板、硅酸鈣板、皮革、玻璃、陶瓷、石材等)和有色金屬(鋁、銅、鉛等)等材料的加工，對質(zhì)地堅硬而脆性材料的加工也比較理想。

　　2.4 綠碳化硅：主要化學成份為SiC，在制造上所采用的原料與黑碳化硅生產(chǎn)大致相同，另加工業(yè)食鹽作為反應劑和促進劑在電阻爐內(nèi)反應而成。就其色澤而言為綠色，故命名為綠碳化硅。它更適合用于材料的精磨如磨螺紋、磨量具等，在磨削材料上更廣泛的用于硬質(zhì)合金、金剛石制品的工件。

　　2.5 單晶剛玉：主要化學成份為Al2O3，顏色為淺黃或灰白，顆粒形狀為球形。硬度和韌性比白剛玉高。主要用于磨削不銹鋼和高釩高速鋼。近幾年在樹脂切片中用于制作超薄片較多。

　　2.6 微晶剛玉：主要化學成份為Al2O3。微細結晶的剛玉比普通剛玉的機械強度要高。用微晶剛玉做成的磨具常用于粗磨鑄鋼、高韌性鈦鎳合金鋼等難磨材料。在樹脂砂輪中可以用于磨片和荒磨樹脂砂輪制造。

　　2.7 鉻剛玉：是在白剛玉的生產(chǎn)過程中加入Cr2O3的混合物，改變剛玉的性能和結構。鉻剛玉的韌性比白剛玉要高，其硬度與白剛玉大概相同。鉻剛玉磨削的材料常用于淬火鋼、合金鋼和螺紋鋼的刃磨和儀器儀表零件的精密磨削。鉻剛玉常用于生產(chǎn)固結磨具尤其是高端樹脂磨片。

　　2.8 鍍衣磨料或特殊處理的磨料：常見的深加工磨料有如下幾種。

　　(1)煅燒處理：將磨料置于800℃-1300℃的高溫下直接煅燒。磨料的煅燒處理使用效果明顯，棕剛玉磨料經(jīng)煅燒后顯微硬度可提高10%，韌性提高10%，親水性提高3.5倍，磨削量提高3%，耐用度提高30%-50%。

　　(2)堿處理：磨料浸泡于2%NaOH溶液中處理。有利于磨料與粘結劑的粘結效果，提高了砂輪的磨削效果與耐用度。

　　(3)涂金屬鹽的處理：磨料浸泡于濃度為0.1%-1.0%的金屬鹽溶液中處理，用處理后的磨料制成的砂輪磨削效率可提高4%-20%。

　　(4)涂陶瓷液的處理：以長石、粘土、或石灰石等成份的陶瓷液涂于磨料表面，并經(jīng)高溫燒結(約1000℃-1300℃)，用此磨料制成的砂輪，耐用度有一定的提升。

　　(5)涂樹脂液的處理：用液體酚醛樹脂和少量的金屬氧化物組成的樹脂混合液將磨料處理，可以增加磨料對粘結劑的粘結，砂輪的耐用度有一定的提升，同時砂輪的切磨削效率也有所改善。

　　(6)涂硅烷的處理：涂硅烷后磨料有利于磨料與粘結劑的結合。

　　2.9 空心球磨料：所謂空心球磨料是指將磨料均勻地涂附于直經(jīng)0.05mm-1mm的塑料制成的空心球表面而組成的一種球狀磨料的集合體，用此磨料生產(chǎn)高檔樹脂砂輪可以大幅提升切磨削效率。

　　2.10 微晶結構的新型陶瓷磨料：以凝膠法制造的燒結陶瓷磨料，制成的砂輪，切削效率大幅提升，特別適用高強壓下加工難磨材料，如航天合金、高鎳合金鋼、含釩工具鋼、含鈷合金鋼等。

　　2.11 鋯剛玉磨料：加入ZrO2并具有20微米晶體尺寸的高韌性磨料，特別適用于加工不銹鋼件、鈦合金零件。其磨削效率比棕剛玉高254%-300%，但是由于性價比的問題，在樹脂砂輪生產(chǎn)中使用較少。

　　2.12 復合磨料：指一種磨料與另一種磨料的機械復合而非起化學反應的復合。在使用時發(fā)揮各自的優(yōu)點，并達到更好效果的目的。為達到磨削的目的，在國外或國內(nèi)常采用以復合磨料的方式來生產(chǎn)制造磨具用于難加工的材料。復合磨料多用于固結磨具尤其是樹脂砂輪制造，主要在國外使用，隨著技術進步今后必將在國內(nèi)逐步推廣。

　　(二)玻纖增強樹脂切割砂輪

　　纖維增強樹脂切割砂輪是指厚度T≤10mm、工作速度50

　　纖維增強樹脂切割砂輪形位公差應符合表1的規(guī)定。

　　(三)玻纖增強樹脂切割砂輪軟片現(xiàn)象描述

　　每年在國內(nèi)不同地區(qū)、不同砂輪生產(chǎn)廠家、不同時期，總會出現(xiàn)纖維增強樹脂切割砂輪軟片現(xiàn)象。

　　樹脂切割砂輪軟片主要表現(xiàn)在：樹脂切片從硬化(固化)爐出爐后，檢測發(fā)現(xiàn)砂輪側向彎曲有明顯的發(fā)軟，用雙手用力抖動有明顯的擺動(抖動)。

　　樹脂切割砂輪雖然發(fā)軟，但在形位公差方面符合國家標準(JB/T4175-2006)，砂輪強度也符合國家標準要求，只是在切割性能檢測時出現(xiàn)切割比明顯降低，同時切割時砂輪明顯擺動(發(fā)軟)。

　　所有的切割砂輪都會不同程度出現(xiàn)砂輪軟片現(xiàn)象，只是憑外在的表象，外徑大于300mm的砂輪更為明顯。

　　所以本文著重探討外徑大于300mm的樹脂切割砂輪的軟片問題。

　　二、玻璃纖維增強樹脂切割砂輪軟片的原因分析

　　大切片軟片問題的解決是技術難題，也是受綜合因素影響造成的。主要涉及工藝方案、技術路線、配方、原材料同工藝的相符性等因素。

　　(一)硬化(固化)是第一位應該考慮的因素

　　1. 硬化溫度低或過高

　　當氣溫和濕度突然大幅變化，加上原材料同時出現(xiàn)相關技術指標的波動時，如果硬化曲線還是與以前一樣的話，軟片便容易產(chǎn)生。

　　硬化穩(wěn)定性低，是指由于環(huán)境及原材料的雙重影響，在季節(jié)交替或者氣溫濕度明顯變化時，應該及時提供樹脂砂輪的最高硬化溫度。

　　硬化穩(wěn)定性高，是指硬化曲線已經(jīng)進行了調(diào)整，但是當穩(wěn)定快速降低，天氣干燥時又沒有及時調(diào)低硬化穩(wěn)定，也容易造成砂輪軟片。

　　2. 硬化曲線的時間短

　　這主要是指在特定條件下，硬化曲線的低溫干燥時間短，升溫階段升溫速度過快。

　　邦瑞公司的樹脂，100℃、120℃是關鍵點。

　　3. 出爐或出窯太急或溫差太大

　　由于樹脂切割砂輪尤其是直徑大的砂輪，在硬化保溫結束時應該有一定的降溫時間段來滿足樹脂切割砂輪應力的均勻釋放，此時如果出爐溫度過高或者溫差變化過大，砂輪的冷卻變化就不會同步，所以砂輪就會出現(xiàn)變形。樹脂切割砂輪軟片其實也是變形的一種表現(xiàn)形式。

　　4. 硬化爐窯排除硬化潮氣問題

　　所有硬化爐無論是箱式爐還是隧道窯，在設計爐窯時必須考慮進氣和排氣。

　　由于樹脂砂輪硬化過程中會釋放出大量的廢氣(主要是氨氣、水蒸氣)，如果這些廢氣不能及時排出，就會在砂輪降溫過程中被樹脂砂輪的氣孔重新吸附，所以就造成砂輪發(fā)臭及發(fā)軟。

　　(二)天氣及環(huán)境是造成樹脂切割砂輪軟片的直接外因

　　1. 生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境問題、海拔高度、是否在河邊、山凹等;

　　2. 如果工廠現(xiàn)場確實存在這些問題，就要認真面對并改善。

　　眾所周知，夏天或春夏秋冬交替季節(jié)是最容易出現(xiàn)軟片的。主要原因是潮氣太大，或者溫差太大，造成爐窯排潮不暢。

　　(三) 砂輪配方設計不合理

　　1.原材料配比上的不均衡現(xiàn)象：如增加樹脂粉流長的添加材料過多;影響樹脂硬化溫度和程度的材料添加量過大。

　　2. 配方的結合劑波動大，進而造成硬化程度不夠或過火。

　　(四)原材料波動范圍大

　　1. 樹脂中的揮發(fā)分(揮發(fā)物)單位體積內(nèi)增加，造成現(xiàn)有的硬化曲線硬化時無法充分排盡。

　　2. 填料中的水分太大(或者變化太大)，造成硬化過程中濕氣增加。

　　3. 砂輪成型中使用石蠟過多，滲進砂輪半成品的量明顯增加，影響酚醛樹脂的硬化。

　　(五)成型時砂輪組織不均

　　1. 砂輪半成品刮料不均，漏粉嚴重，造成砂輪硬化時不均勻;

　　2. 成型時保壓時間不夠或者成型時壓制不平衡(包括壓頭不平，產(chǎn)品厚度波動大等)。

　　三、玻璃纖維增強樹脂切割砂輪軟片的解決方案

　　(一)硬化工序解決方案：

　　1. 調(diào)整科學合理的硬化曲線

　　2. 在溫差變化大或者濕度變化大的季節(jié)交叉時期，及時調(diào)整硬化低溫干燥時間和最高硬化溫度。

　　我在前期技術交流文章中講過硬化曲線的設置問題，從下文的硬化階段圖表可以看出：

　　酚醛樹脂的固化依賴于加熱反應進而完成硬化(固化)。期間，硬化的升溫速率是十分關鍵的。

　　在樹脂砂輪制造技術中，有兩種最基本的硬化曲線，所有其他的硬化曲線都是這兩種曲線的轉化。

　　1)短曲線(快速升溫曲線)

　　升溫速度較快，每小時大于10℃。曲線總時間為20至24小時。

　　該曲線常用來硬化酚醛樹脂液做濕潤劑，且砂輪配方中添加一定量的石膏填料的樹脂砂輪。

　　該曲線特點是：快速硬化，采用的酚醛樹脂粉的流長較短。

　　2)長曲線(慢速升溫曲線)

　　適用于結合劑流動性較好(中等密度，用低粘度樹脂液做濕潤劑等)的樹脂砂輪，硬化時升溫速率較慢，每小時升溫3℃～5℃，在120℃保溫4小時左右，最高硬化溫度在160℃～190℃之間，曲線總長為40～60小時。

　　我們在設計硬化曲線時，必須認真考慮曲線的升溫速度、長度、最高溫度及其它細節(jié)問題，并且必須經(jīng)過多次試驗驗證。

　　硬化曲線設計必須遵循的原則：

　　a、大直徑砂輪、高厚度砂輪，硬化時曲線在最高溫度保溫時間要長，以保證硬化完全;

　　b、要求砂輪不完全硬化時，曲線最高溫度需調(diào)整較低些;

　　c、高硬度冷壓砂輪硬化時，在105℃～120℃段的保溫時間必須延長，以便揮發(fā)物徹底釋放;

　　d、流長極短樹脂粉制作的砂輪，硬化時升溫速度要快，以保證結合劑有充分的流動性，從而獲得最佳的產(chǎn)品性能。

　　短曲線，低溫硬化，會生產(chǎn)出“軟”砂輪;

　　相反，生產(chǎn)“硬”砂輪時，最高溫度低于160℃，砂輪強度低，磨削作用弱，砂輪偏軟;最高溫度高于210℃時，硬化過度，生產(chǎn)的砂輪較脆，容易破損。

　　更準確的事實是：許多砂輪生產(chǎn)廠家經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐和摸索，都已經(jīng)制定出了一套合理的硬化曲線，還是應該堅持。

　　表2為樹脂砂輪硬化曲線常見的設計過程。

　　解決樹脂切割砂輪軟片的首要問題是，在最容易出現(xiàn)砂輪軟片的時期，提前調(diào)整硬化曲線的第1溫度段(延長低溫干燥時間)，同時調(diào)高第6溫度段溫度。

　　3. 如果上述兩項調(diào)整難度大，可以尋求酚醛樹脂供應商調(diào)整部分技術指標，使之適應硬化條件。

　　(二)天氣和環(huán)境影響解決方案：

　　1. 工廠環(huán)境不適宜制作樹脂砂輪的情況下，安裝空調(diào)系統(tǒng)，確保室溫不高于20℃。

　　2. 如果不能安裝空調(diào)系統(tǒng)，可以尋求酚醛樹脂供應商調(diào)整部分技術指標(主要是調(diào)整酚醛樹脂的膠化時間)，使之適應硬化條件。

　　(三)樹脂砂輪配方合理設計解決方案：

　　1. 配方設計時充分考慮冷壓成型和熱壓成型所用酚醛樹脂及填料的區(qū)別。

　　樹脂切割砂輪配方設計要求除了有合適的結合劑比例外，必須充分考慮填料的品種科學搭配和填料比例的合理運用。

　　2. 配方設計時要充分考慮砂輪密度的大小對產(chǎn)生軟片的影響程度，建議適當增加砂輪密度。

　　(四)樹脂砂輪所用原材料的嚴格把關

　　1. 在最易出現(xiàn)軟片的時期必須采用揮發(fā)酚、水分含量低的液體酚醛樹脂，采用游離酚低、流長短的粉體酚醛樹脂。

　　這方面珠海邦瑞公司的酚醛樹脂已經(jīng)充分考慮到，在最易出現(xiàn)軟片的時期，相關技術指標都會進行科學合理的調(diào)整，可以確?？蛻舾哒頍o憂。

　　2. 砂輪填充材料增加過篩工序，必要時烘干后使用。

　　3. 減少石蠟等蠟質(zhì)脫模劑的使用量，必要時改用高揮發(fā)溫度的脫模劑。

　　(五)樹脂砂輪成型工序解決方案：

　　樹脂切片成型工序由于大都采用旋轉刮料，所以存在一定刮料不均現(xiàn)象。這方面我們的砂輪生產(chǎn)廠家一定要引起足夠的重視。在最容易出現(xiàn)樹脂切片軟片的時期，及時調(diào)整成型設備。

　　1. 調(diào)整校驗成型設備的刮料機構，混合料必要時除粉。

　　2. 校驗壓機的精度，增加成型時的保壓時間。

　　綜上所述，樹脂切割砂輪軟片是受綜合因素影響的，上面列出的是重要的影響因素。當有超過60%以上的原因湊在一起時，軟片現(xiàn)象也就發(fā)生了。所以，這就要求樹脂砂輪生產(chǎn)廠家在特定時期逐項排除影響因素。

　　在技術服務方面，珠海邦瑞承諾對使用我公司酚醛樹脂及網(wǎng)片的客戶，免費提供解決樹脂切割砂輪軟片方面的技術診斷、解決方案。