金刚石与磨料磨具工程

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砥砺前行勇闯险滩再创辉煌——2016超硬材料行业经济运行情况分析

李志宏, 孙兆达, 赵博, 赵兴昊, 温淑英

2017, 37(5): 1-11. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0001

摘要(269)

PDF 2218KB(8)

摘要:
以11个统计数据表及19个图反映2016年中国宏观经济部分数据，超硬材料行业经济运行主要指标，主要超硬产品产量、进出口及世界主要经济体进口数据，上市公司年报等。以此为基础，分析中国超硬材料行业运行情况：总产值、工业增加值、利润总额、出口金额均在持续下行，劣于国家总体形势，创新与转型升级成燃眉之急。另一方面，技术创新与市场开拓并举的企业，不仅逆势上扬，增速达10%以上，而且发展后劲足，为行业转型升级做出了榜样。多数企业在艰难中得到磨炼，结构调整成果已经显现，超硬行业已准备好再创蓬勃发展的新辉煌。

磨料尺寸对固结金刚石聚集体磨料垫研磨石英玻璃加工性能的影响

凌顺志, 墨洪磊, 汪忠喜, 朱永伟

2017, 37(5): 12-18. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0002

摘要(334)

PDF 1962KB(9)

摘要:
石英玻璃的研磨加工是其超光滑抛光加工的前道工序，对其加工效率和最终表面质量影响甚大。针对石英玻璃的硬脆特性，采用固结金刚石聚集体磨料研磨垫，对其高效低损伤研磨加工工艺进行了研究。探索了金刚石聚集体磨粒的一次颗粒尺寸、二次颗粒尺寸、研磨压力和研磨液流量4因素对研磨石英玻璃加工性能的影响，综合优化得到加工效率高和表面质量优的工艺参数。实验表明：采用固结金刚石聚集体磨料研磨垫，当一次颗粒尺寸和二次颗粒尺寸分别为1.0~2.0 μm和20~25 μm，研磨压力为14 kPa，研磨液流量为60 mL/min时，材料去除率达到2.64 μm/min，平均表面粗糙度值R_a为54.2 nm。

固结磨料研磨过程中声发射信号与材料去除率关系研究

仝浩呈, 李军, 郭太煜, 明舜, 朱永伟, 左敦稳

2017, 37(5): 19-23. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0003

摘要(338)

PDF 1225KB(9)

摘要:
固结磨料研磨垫在加工过程中因钝化、磨损需要修整，材料去除率是判断研磨垫修整的特征指标之一。建立声发射信号与材料去除率的关系，有利于优化固结磨料研磨垫的修整、提高加工效率、降低生产成本。实验研究研磨压力、研磨转速、磨粒粒径、研磨液pH值4个因素对固结磨料研磨K9玻璃的材料去除率和声发射信号的影响，并建立材料去除率和声发射信号的线性回归方程。研究结果表明：4个因素对材料去除率和声发射信号的影响趋势相同，回归方程的预测误差小于5%。采用声发射技术可以预测研磨的材料去除率，为在线监测固结磨料研磨垫的修整奠定基础。

非球面垂直磨削法的砂轮误差分析与实验研究

陈冰, 胡红禄, 钟一星, 李时春, 邓朝晖, 赵清亮

2017, 37(5): 24-29,40. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0004

摘要(296)

PDF 2222KB(13)

摘要:
针对垂直磨削法中砂轮误差对超精密磨削非球面加工质量的影响，通过对多种砂轮误差的逐一理论分析，阐述了各种砂轮误差对非球面磨削加工质量的影响状况，并对部分砂轮误差进行校正和补偿，以提高磨削加工质量。最后，通过非球面磨削加工实验验证了砂轮误差补偿的正确性。该研究为非球面超精密磨削加工中砂轮误差的补偿提供技术参考。

叶片自适应砂带磨削单元系统集成方案设计及调试

刘秀梅, 肖贵坚, 刘智武, 丁庆春, 刘颖, 李飞

2017, 37(5): 30-34. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0005

摘要(263)

PDF 1844KB(7)

摘要:
为实现航空发动机叶片自适应砂带磨削单元的系统集成，根据生产需求确定砂带磨削单元系统的建设目标与工艺流程，建立面向叶片自适应砂带磨削单元的系统集成方案。在磨削单元制造执行支持系统的管控下，实现一次装夹完成叶片型面、进排气边缘、叶根及凸台过渡区部的磨削集成加工。调试证明：磨削单元所加工的叶片型面、进排气边缘、叶根等部分的表面粗糙度和轮廓度均满足设计要求。

预合金粉结合剂真空无压烧结制备金刚石工具

侯明, 郭胜惠, 高冀芸, 杨黎, 彭金辉, 王梁, 叶小磊, 梁宝岩

2017, 37(5): 35-40. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0006

摘要(351)

PDF 1975KB(24)

摘要:
以Fe₄₀Cu₄₀Co₂₀和Cu₈₀Sn₂₀预合金粉为结合剂，采用真空无压烧结制备金属胎体样品，并与相同烧结工艺下的金属单质粉结合剂烧结样品进行对比。用扫描电子显微镜、洛氏硬度计、阿基米德排水法对所得样品的微观形貌、硬度和相对致密度进行对比分析。研究发现：随温度升高，两类样品的致密度和硬度均先增大后减小；当烧结温度达到860℃时，致密度和硬度均达到最大值。预合金粉在860℃下烧结所得样品的相对致密度比同条件下烧结的金属单质粉样品的提高5%，硬度提高HRB 7 MPa。因此，在达到同等级性能的前提下，预合金粉真空烧结所得样品的烧结温度更低，可有效避免在高温条件下金刚石的强度和质量损失。

线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响

李宏达, 秦军存, 邢旭, 明兆坤

2017, 37(5): 41-44,49. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0007

摘要(453)

PDF 2385KB(21)

摘要:
为了考察线速度对金刚石线锯切割过程的影响，研究了不同线速度条件下金刚石线锯的磨损情况以及硅片表面质量情况，通过SEM及粗糙度仪对切后线材、硅片等进行微观及量化分析。结果表明：线速度由1 300 m/min提高至1 800 m/min，金刚石线锯磨损量由3.5 μm逐渐降低到2.5 μm，降幅为28.6%；金刚石线锯切割硅材料为塑性及脆性模式混合去除，硅片表面的形貌呈现沟槽状、连续划痕并伴随大量凹坑；随着线速度的增加，硅片表面粗糙度逐渐减小，算数平均粗糙度R_a、最大高度R_z以及最大表面粗糙度R_t数值分别下降了33.7%、37.8%、45.6%，表面凹坑数量随着线速度的增大也逐渐减少。

硬质合金高温性能对碳纤维复合材料切削加工的影响研究

杨小璠, 李友生, 李凌祥, 沈志煌, 刘菊东

2017, 37(5): 45-49. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0008

摘要(363)

PDF 1713KB(12)

摘要:
制备了主元素一致的两种WC-Co基细晶粒硬质合金材料，材料A添加有微量TaC（NbC），材料B未添加微量元素。采用高温维氏硬度计对两种硬质合金材料进行高温硬度测试，并用这两种材料制成的菱齿立铣刀对碳纤维复合材料进行铣削加工。结果表明：硬质合金菱齿立铣刀铣削碳纤维复合材料时，磨粒磨损是刀具磨损的主要原因；硬质合金材料A的高温硬度高于材料B；在相同的使用条件下，材料A的耐磨性能比材料B好，制成的刀具使用寿命更长，更适合碳纤维复合材料的切削加工。

立方氮化硼砂带磨削性能的研究

肖乐银, 陈家荣, 林峰, 谢志刚, 谢德龙, 陈超

2017, 37(5): 50-53. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0009

摘要(267)

PDF 2177KB(7)

摘要:
用相同粒度的CBN与刚玉砂带，分别磨削45号钢，分析并比较其磨削性能。结果表明：CBN砂带磨耗比为210.4，刚玉砂带磨耗比为18.9，CBN砂带耐磨性远远高于刚玉砂带；CBN砂带加工工件的表面质量要优于刚玉砂带，但两者磨削工件的表面粗糙度R_a相差不大，分别为0.127 μm、0.128 μm；CBN砂带磨料出刃高，初始磨削效率高；刚玉砂带树脂结合剂硬度低，磨削60 min后基本丧失了磨削能力，而CBN砂带金属镍结合剂与磨料硬度有很好的匹配性，180 min后仍能保持28.2 g/h磨削效率。

一种低成本高性能钢筋混凝土金刚石绳锯的研制

张志明, 王祥慧, 蒙云开

2017, 37(5): 54-57. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0010

摘要(286)

PDF 1693KB(10)

摘要:
研究了新型超细预合金粉末和橡胶硫化工艺对钢筋混凝土金刚石绳锯的成本和性能的影响。通过新型超细预合金粉末的应用，橡胶硫化工艺的优化，研发并制作出一种低成本高性能的钢筋混凝土金刚石绳锯。用该绳锯对高钢筋含量（钢筋截面积/梁截面积>0.09）的混凝土梁进行切割测试，并对结果进行分析。结果表明，该金刚石绳锯锋利度好，寿命长，切割速度可达2.0~2.8 m²/h，使用寿命可达2.7~3.3 m²/m，处于行业内领先水平。

影响无压烧结小直径金刚石锯片性能的主要因素分析

杨栋, 陈治强, 王晓东, 武玺旺

2017, 37(5): 58-61. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0011

摘要(356)

PDF 1285KB(12)

摘要:
以锋利度及寿命为指标，通过单因素试验，考察了烧结温度、保温时间、金刚石浓度、粒度对ф112 mm锯片性能的影响。结果表明：影响锯片性能的因素从大到小依次为：烧结温度、金刚石粒度、金刚石浓度、保温时间；当烧结温度为930℃，金刚石粒度为35/40，金刚石浓度为12%，保温时间为60 min时，ф112 mm锯片的性能最优。

纯相PCBN的研究进展

寇自力, 刘腾

2017, 37(5): 62-65,73. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0012

摘要(310)

PDF 1816KB(7)

摘要:
立方氮化硼以其优异的特性广泛应用于现代制造加工领域。随着制造要求的不断提高，对氮化硼的性能提出更高的要求，世界各国相继开发研究出纯相立方氮化硼的合成技术。本文对国内外纯相聚晶立方氮化硼的烧结、性能等进行了综述，并分析了各种纯相烧结方法。最后对纯相聚晶氮化硼的发展方向进行了展望。

不同品种立方氮化硼热稳定性能的研究

王永凯, 张相法, 位星, 赵海军, 梁浩, 鲁翠莲

2017, 37(5): 66-68. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0013

摘要(315)

PDF 1310KB(12)

摘要:
为研究立方氮化硼（CBN）的品种对其热稳定性的影响，选用不同品种、同一粒度的CBN晶体，观察其形貌并进行TG-DTA测试，分析不同颜色CBN晶体和相同颜色、不同品种CBN晶体的热稳定性并探讨CBN晶体的耐热机制。结果表明：随CBN晶体颜色的加深，其热稳定性提高；随CBN晶体规则程度和TI/TTI值提高，其热稳定性也升高。

陶瓷砂轮微波烧结炉腔内馈口影响仿真研究

张景强, 王祺, 郭建烨, 王运江

2017, 37(5): 69-73. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0014

摘要(244)

PDF 1253KB(10)

摘要:
陶瓷砂轮微波烧结过程机理较为复杂，微波炉内腔馈口的布置形式对磁场分布影响很大。因此，采用HFSS高频电磁仿真软件建立微波烧结炉腔模型，仿真分析馈口的个数、大小、位置不同时微波电磁场的分布情况。结果表明：布置馈口时宜采取三馈口中心对称放置，设置馈口大小为70 mm×50 mm×20 mm，此时的炉内电磁场分布效果最佳。

不同黏结剂聚晶金刚石晶粒界面研究进展

衡军, 骈小璇, 史春燕, 秦伟丽, 栗正新, 栗晓龙

2017, 37(5): 74-78,92. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0015

摘要(371)

PDF 1178KB(21)

摘要:
影响聚晶金刚石（polycrystalline diamond，PCD）性能的因素有很多，其中最重要的就是黏结剂与金刚石晶粒的界面结合情况。本文综述了常见的Co、Ni等金属型黏结剂及SiC、B等非金属黏结剂与金刚石界面的结合情况、内部界面的存在状态和其作用原理。最终得出聚晶金刚石用黏结剂的选择原则：润湿性、高温界面化学反应、化学性能稳定等；聚晶金刚石用黏结剂的发展方向：通过调控金刚石与结合剂界面来满足不同的性能需求。

立方氮化硼砂轮的研究与发展

孙会冰, 赵玉成, 王明智, 邹芹, 万明, 王玮德, 张亚飞, 王思宇, 陈辉

2017, 37(5): 79-85. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0016

摘要(421)

PDF 873KB(26)

摘要:
介绍了国内外立方氮化硼（CBN）砂轮的性能和金属结合剂（含电镀和钎焊结合剂）、树脂结合剂和陶瓷结合剂CBN砂轮的特点，论述了CBN砂轮中磨料的处理及气孔组织的调控技术。阐述了目前国内在CBN砂轮制造水平方面与国外存在的差距，提出CBN砂轮的未来制造应向着超高速、绿色制造等方向发展。

超硬磨料冲击韧性测定方法

包华, 张良, 冯兵强, 马亚飞, 张林州, 张凤岭

2017, 37(5): 86-92. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2017.5.0017

摘要(453)

PDF 1083KB(19)

摘要:
GB/T 33144-2016《超硬磨料冲击韧性测定方法》国家标准于2016年10月13日由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准发布，2017年5月1日起实施。该标准规定了粒度号为20/25~325/400的人造金刚石磨料和粒度号为30/40~325/400的立方氮化硼磨料的冲击韧性（TI）和热冲击韧性（TTI）测定方法。本文对该标准的技术内容进行了详细阐述，以期标准使用者能更好地理解和贯彻执行该标准。