Ứng dụng của nitrat boron khối trong đá mài gốm siêu tốc

1、Đặc điểm của kỹ thuật mài siêu tốc

Trong những năm gần đây, để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của kỹ thuật công nghiệp hiện đại và các sản phẩm khoa học công nghệ với tính năng cao đối với việc gia công độ chính xác cao, bề mặt chất lượng và gia công hiệu quả, một số kỹ thuật gia công mài tiên tiến đã xuất hiện, trong đó lấy tốc độ dây đá mài cực cao và đá mài với vật liệu siêu cứng làm đặc trưng kỹ thuật chủ yếu cho sự phát triển của công nghệ mài tốc độ cực cao để gây chú ý. VS của đá mài thông thường thường nhỏ hơn 50m/s, khi VS lớn hơn 50m/s, đó là mài tốc độ cao, và khi VS lớn hơn 150m/s là mài siêu tốc.

Kỹ thuật mài siêu tốc độ được gọi là “đỉnh cao nhất của kỹ thuật mài hiện đại”. Hiệp hội sản xuất công trình quốc tế (CIRP) đã xác định kỹ thuật mài siêu tốc là một trong những hướng nghiên cứu trọng tâm của thế kỷ 21. So với mài thông thường, mài tốc độ cao và mài siêu tốc có những ưu điểm nổi bật sau: ①Cải thiện đáng kể hiệu quả mài, giảm số lượng máy mài sử dụng và giảm chi phí; ② lực mài nhỏ, nhiệt độ mài thấp, độ chính xác và tính toàn vẹn của bề mặt gia công cao; ③ cải thiện độ bền của đá mài, hỗ trợ thực hiện tự động hóa của quá trình mài; ④có thể thực hiện trên các vật liệu khó gia công (hợp kim chịu nhiệt niken, hợp kim nhiệt độ cao, hợp kim nhôm và nhôm, v.v.).

2、Ưu điểm ứng dụng của CBN trong mài siêu tốc

Boron nitride khối và đá mài kim cương được gọi là đá mài với vật liệu siêu cứng, nó đảm bảo cho việc mài hiệu quả và tốc độ cao. So với vật liệu mài kim cương, vật liệu mài boron nitride (CBN) có độ bền nhiệt cao hơn, chịu nhiệt, dẫn nhiệt và trơ hóa học đối với các nguyên tố nhóm sắt ở nhiệt độ cao, trong khi các chất có chất kết dính gốm có độ ổn định hóa học tốt, chịu được dầu, nhiệt, axit và kiềm, thích hợp với nhiều loại dịch mài. Do vậy, đá mài CBN có chất kết dính gốm có nhiều lỗ, có thể tăng không gian chứa mạt, cải thiện tính năng tản nhiệt của đá mài, làm cho đá mài CBN có chất kết dính gốm vẫn ổn định và có độ cứng cao khi sử dụng ở nhiệt độ cao; không chỉ có độ sắc khi mài cắt, lực mài nhỏ, hiệu suất sản xuất cao, tuổi thọ lâu dài, dễ chỉnh hình và chỉnh sửa độ sắc nhọn, v.v. mà do CBN có năng lượng mài thấp, có thể bảo vệ phôi trong quá trình loại bỏ kim loại lớn và tránh bị cháy phôi, trên cơ sở đảm bảo chất lượng mài gọt có thể tăng tốc độ, nên hiệu quả sản xuất được cải thiện rất nhiều. Do đó, đá mài CBN có chất kết dính gốm đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho các dụng cụ mài để có thể thực hiện được hiệu quả mài tốc độ cực cao, tiết kiệm năng lượng và độ chính xác cao.

3、Yêu cầu CBN đối với đá mài gốm siêu tốc

1、Yêu cầu về chất lượng CBN

Vì các hạt mài CBN được sử dụng trong chất có chất kết dính gốm, dụng cụ mài sẽ bị ăn mòn ở một mức độ nhất định bởi các thành phần khác nhau trong tác nhân có chất kết dính như các oxit kiềm (Na2O，K2O，Li20) trong quá trình thiêu kết; từ đó làm cho các tinh thể đơn CBN vốn có kết tinh hoàn hảo, góc cạnh rõ ràng bị ăn mòn và mỏng đi, làm cho khả năng cắt hiệu quả bị mất đi, khiến cho cường độ CBN bị hỏng. Bởi vậy, điều này đòi hỏi tinh thể đơn CBN phải được lựa chọn có các đặc điểm dạng tinh thể hoàn chỉnh, không có khuyết tật và tính chịu nhiệt tốt, cường độ cao.

2、Yêu cầu về Kích thước hạt CBN

Kích thước hạt của vật liệu mài CBN phản ánh kích thước hình học của hạt mài, là một trong những đặc điểm chính của đá mài. Việc lựa chọn kích thước hạt mài chủ yếu cần xem xét các yêu cầu về độ nhám bề mặt và hiệu quả gia công của phôi cần gia công. Khi gia công tinh ở tốc độ cực cao, cần sử dụng vật liệu mài độ mịn cao hoặc vật liệu mài đa tinh thể hoặc vi tinh thể. Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá mịn, lực mài trên mỗi hạt mài quá nhỏ, làm cho các hạt mài khó cắt vào phôi, sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả mài. Do đó, điều kiện tiên quyết để đáp ứng yêu cầu gia công thông thường là lựa chọn Kích thước hạt tương đối thô. Đôi khi để cải thiện độ bền của đá mài, người ta cũng sử dụng vật liệu mài hỗn hợp (CBN với độ bền, độ giòn hỗ trợ nhau và kích thước hạt khác nhau). Bảng 1 là Bảng đối ứng về kích thước hạt và phương pháp mài gọt ở tốc độ thông thường. Đối với việc mài gọt siêu tốc có tác dụng tham khảo nhất định, nhưng vì tính đặc thù của mài gọt siêu tốc nên quan hệ đối ứng trong bảng này cần được sửa đổi.

Bảng 1 Lựa chọn kích thước hạt trong các phương pháp mài