一、金剛石砂帶及其磨削特性

       高溫合金、特種陶瓷等高硬度熱噴涂涂層的硬度一般在1000HV0.2以上，涂層厚度多在0.1mm—0.5mm之間，熱噴涂層硬而薄。在磨削加工過程中，由于熱噴涂層硬度高，多采用金剛石磨具加工。但由于采用金剛石固結(jié)磨—砂輪磨削不但有功率消耗大、磨削溫度高、易燒傷工件、影響工件的表面和內(nèi)在質(zhì)量。而且還需要經(jīng)常對砂輪進行修整，耗費工時。而使用普通磨料砂輪、砂帶磨削加工，因其硬度低，其削效率更低或難磨（詳見表一、各種物質(zhì)的莫氏硬度表）。        金剛石的莫氏硬度為10，是目前發(fā)現(xiàn)硬度最高的材料。特別適合加工硬度高，脆性大的非金屬和非鐵基金屬難加工材料。采用電鍍工藝制作的金剛石砂帶，因其具有金剛石與基布結(jié)合強度高，加之采用有間隙的磨削單元排列（見圖一、幾種金剛石砂帶表面磨削單元的排列方式）。其排屑性更好，磨削溫度更低，不但能保證工件的表面質(zhì)量，也可保證工件的內(nèi)在質(zhì)量，從而提高零部件的抗疲勞強度，延長使用壽命，提高生產(chǎn)效率。金剛石砂帶的磨削過程中還具有粉塵少、噪聲小、耗能低的特點，符合我國節(jié)能環(huán)保的政策。        金剛石砂帶磨削工件表面質(zhì)量高，主要表現(xiàn)在表面粗糙度值小，殘余應(yīng)力狀態(tài)好，以及表面無微觀裂紋或金相組織變化等現(xiàn)象。從表面粗糙度來看，砂帶磨削目前已可達Ra0.01mm，達到了鏡面磨削的效果，而對于粗糙度值在Ra0.1mm以上的情況，則非常容易達到。試驗表明，在其他條件一定時，當砂帶線速度從35m/s升至100m/s，磨削表面粗糙度由Ra2.0µm降到Ra1.5µm，精度達到普通磨具所達不到的效果。因此金剛石砂帶及其衍生產(chǎn)品是磨削加工高硬度熱噴涂層的最佳產(chǎn)品
       二、金剛石砂帶磨加工方案與磨削工藝選擇

       金剛石砂帶主要用于輥、軸類的加工，金剛石磨盤和金剛石葉輪主要用于平面、曲面及復(fù)雜型面的磨削與拋光。

       （一）金剛石砂帶磨加工熱噴涂層方案

       直徑540mm×長度陶瓷活塞桿磨加工工藝參數(shù)
       車床型號：61125
       砂帶速度：16m/s (1500rpm)
       砂帶規(guī)格：60mm×1950mm
       砂帶接觸工件方式：軟接觸（非接觸輪磨）
       工件規(guī)格：直徑540mm×長度15m
       工件轉(zhuǎn)速：30rpm
       磨頭走刀速度：粗磨 60#、200# ，2mm—3mm/轉(zhuǎn)；精磨 800# ，0.5mm—1mm/轉(zhuǎn)
       冷卻液：水
       工件噴涂材料：陶瓷涂層
       噴涂涂層厚度：60μ
       噴涂涂層的初始粗糙度：Ra0.4mm—0.6mm
       噴涂涂層加工余量：25μ
       加工后涂層厚度：35μ
       （二）金剛石砂帶磨削工藝參數(shù)的選擇
       按照以上金剛石砂帶磨削加工工藝（詳見表二、金剛石砂帶磨削工藝參數(shù)表），磨直徑540mm×長度15m陶瓷活塞桿，其磨加工時間僅為90小時。而在第一次對其磨加工時，由于加工工藝設(shè)計不合理，磨加工時間則長達1個月之久。

       （三）金剛石砂帶磨削加工方案的特點
       1、優(yōu)點：
       （1）設(shè)備簡單，操作方便，不需價格昂貴的專用磨床，可以裝卡在常用規(guī)格的車床刀架上即可進行工作。
       （2）磨拋速度快，效率高，磨削效果好。
       （3）因為金剛石砂帶表面金剛石顆粒的特殊有序排列設(shè)計，磨削鋒利，排屑好，不需要修整。通過更換不同粒度的砂帶即可達到加工要求。
       2、缺點：
       此類非接觸輪磨削加工精度稍低（圓柱度方面），如果采用接觸輪式磨拋（接觸輪硬度90）即可在此基礎(chǔ)上大大縮短加工時間并能達到工件的加工精度要求。

       （四）決定加工的時間和質(zhì)量因素：
       1、噴涂涂層的質(zhì)量：涂層厚度的均勻性及圓度，表面粗糙度的均勻性及表觀質(zhì)量，硬度的均勻性，涂層的氣孔率，顯微硬度的高低。
       2、操作者的操作水平和操作習(xí)慣：如砂帶磨頭的進給壓力等。
       汽車沖壓模具，汽輪機葉片以及航空部件等一些平面、曲面熱噴涂后的打磨，目前比較先進的打磨方式是采用：
       金剛石葉輪打磨平面和曲面：裝在氣動和電動磨機上，轉(zhuǎn)速10000～20000rpm，打磨效率高，效果好，操作靈活方便。
       金剛石磨盤打磨平面：裝在氣動和電動角磨機上使用，打磨速度快，光整性好。
       金剛石轉(zhuǎn)矩砂碟：規(guī)格直徑2英寸，粒度200# 、400#裝在高速氣動工具，工具上，有小巧、操作靈活、裝卸快速的特點。
       金剛石葉輪，磨盤，轉(zhuǎn)矩砂碟產(chǎn)品（見圖二、幾種常見的金剛石砂帶及制品）打磨涂層的最大特點是：結(jié)構(gòu)設(shè)計柔性，金剛石磨粒硬度高，磨削鋒利，剛?cè)嵯嗉?，不會把涂層打透，且表面打磨均勻，一致性好?        隨著現(xiàn)代科技和工業(yè)發(fā)展，對材料的性能提出愈來愈高的要求，耐磨防腐是其重要指標。一些電鍍類的產(chǎn)品如活塞桿因鍍鉻的工藝污染和鉻層的耐腐蝕性問題，噴涂陶瓷后打磨封孔，大大提高了活塞桿的耐腐蝕性和使用壽命。等離子噴涂技術(shù)是獲得材料表面功能涂層的有效手段，具有生產(chǎn)效率高，涂層質(zhì)量好，噴涂的材料范圍廣，成本低等優(yōu)點。 因此，近十幾年來，該技術(shù)的進步和生產(chǎn)應(yīng)用發(fā)展很快，已廣泛用于核能、航天航空、船舶、石化、機械等領(lǐng)域。在焊接技術(shù)科學(xué)中，超音速和等離子等熱噴涂技術(shù)作為一項新型的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在未來的材料科學(xué)研究中，會發(fā)揮愈來愈大的作用，它將取代某些傳統(tǒng)的焊接工藝和材料，使其朝著嶄新的方向發(fā)展。作為與之相配套的磨加工技術(shù)，金剛石砂帶及其衍生產(chǎn)品是加工高硬度熱噴涂層的最佳磨具。
       三、結(jié)語

       目前，我國與先進國家相比，在熱噴涂涂層的加工技術(shù)方面還是比較落后的，國內(nèi)絕大多數(shù)工廠還是采用金剛石砂輪及金剛石薄膜振動拋磨的工藝，效率較低，采用金剛石砂帶加工尚無相應(yīng)的砂帶機床與之配套，已成金剛石砂帶磨削技術(shù)推廣的瓶頸。我們已經(jīng)開發(fā)成功與車床配套的砂帶機，相信通過我們不懈的努力，一定會為我國熱噴涂工業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新發(fā)展做出自己的貢獻。（作者： 鄭州瑞特金剛石砂帶有限公司 安建民）