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       1、组团磨料简介

       组团磨料的研究最早始于上世纪30年代，从90年代开始，国外堆积磨料制备技术逐渐趋于成熟。国内的组团磨料研究比国外起步晚，2010年才有相关报道。近年来，国内关于组团磨料的制备得到了业内高度重视。目前，组团磨料在磨具生产中也获得了广泛应用。

       1.1 组团磨料：用结合材料将多个磨料颗粒组合成具有特定形状、大小和强度的新型磨料组合体，就叫组团磨料或团聚磨料、也叫堆积磨料。

       任何固态颗粒磨料都可以制备成组团磨料，结合材料可以是树脂、陶瓷或金属。

       1.2 组团磨料是通过特殊的造粒方式造粒，然后在一定温度下固化或烧结，形成具有一定形状和强度的组合体。

       制备组团磨料通常用细粒度磨料，但特殊用途也可以采用粗颗粒磨料;组团磨料中磨粒数量没有限定，可以是几个到几千、几万个。

       1.3 组团磨料可以看作是一种小型磨具，具备磨具必备的三要素——磨料、结合剂和气孔。组团磨料中的磨料、结合剂和气孔组成对采用组团磨料制备的磨具性能有很大影响。

       2、组团磨料磨削特点

       组团磨料从结构上和磨削特性上与SG磨料和多晶磨料相似，具有以下特点：

       2.1 磨削效率高

       磨削时，组团磨料的表层磨粒逐渐磨损，在磨削力和热应力作用下，逐渐破碎或脱落，露出新的切削刃，继续保持磨具的锋利性——具有较好的自锐性。

       组团磨料制备磨具的自锐性可从以两个方面进行调节：

       a、制备组团磨料时结合剂与磨料的比例；

       b、制备磨具时组团磨料与结合剂的比例。

       2.2 磨削质量好

       组团磨料通常是采用细颗粒磨粒制备的组团磨粒替代较粗颗粒磨料制成磨具，磨削过程中，堆积磨料中每个颗粒都是一个切削刃，磨削纹理细小，可降低工件表面粗糙度。

       将粗颗粒较大的切削刃变成多个细小分散的切削刃，达到切削力分散的效果，由此产生的压应力、摩擦热应力和变形热应力都相应分散和减小，加工对象的损伤层减小。

       磨具保形性强，工件表面加工质量好。

       2.3 磨料利用率高

       通常情况下，磨具中磨料的利用率是比较低的，例如金刚石磨具中的金刚石主要损耗不是因为磨损（小于5%），而是磨料颗粒的破碎和整颗脱落（大于95%）。

       组团磨粒的损耗通常不是整颗粒脱落，而是逐层磨损，小颗粒脱落。

       组团磨粒制备的磨具因自锐性好，所以修整间隔长，修整量小，磨削比高。

       2.4 可根据需要改善磨具磨削性能

       颗粒间的结合力可调整，这一点优于SG磨料。

       组团磨料制备的磨具相当于复合结合剂，可改善原本单一树脂结合剂的耐热性、耐腐蚀性；调节陶瓷剂磨具的性能；提高金属结合磨具的自锐性。

       3、组团磨料的制备技术

       组团磨料的制备技术有五种，即：模压（或浇注）成型——破碎法；滚粒法；喷雾干燥法；反相微乳液法；筛板挤出法。

       3.1 模压或浇注成型破碎法

       工艺方法：将磨料与结合剂混合均匀后模压或浇注成型，再固化；或者烧结前或后破碎成不同粒径的颗粒。

       组团磨粒特点：可制备不同粒径的组团磨料，但粒径比例不可控，分布范围宽，颗粒形状不规则。

       适用的结合剂：树脂、金属和陶瓷结合剂。

       适用的磨料粒度：任何粒度磨料。

       技术难度和制备成本：较低。

       3.2 滚粒法

       工艺方法：在旋转或滚动的容器中加入磨料、结合剂和临时粘接剂，使磨料和结合剂粘结形成球形颗粒，再经固化或烧结。

       组团磨粒特点：粒径0.5mm以粗，分布范围小，粒径可控，形状接近球形。

       适用的结合剂：树脂、金属和陶瓷结合剂。

       适用的磨料粒度：0~140/170。

       技术难度和制备成本：较低。

       3.3 喷雾干燥法

       工艺方法：将金刚石和结合剂制备成稳定性较好的浆料，再经喷雾干燥造粒，然后进一步固化或烧结。

       组团磨粒特点：粒径10~500µm，分布范围较小，粒径可控，颗粒形状接近球形。

       适用的结合剂：树脂、金属和陶瓷结合剂。

       适用的磨料粒度：W40以细磨料。

       技术难度和制备成本：较高。

       3.4 反相微乳液聚合法

       工艺方法：将磨料和结合剂制备成浆料，将浆料缓慢加入到搅拌的油相介质中，使浆料颗粒发生胶凝或脱水，再分离出油相，颗粒，然后进行干燥、烧结。

       组团磨粒特点：粒径 10~250µm，分布范围较小，颗粒形状接近球形。

       适用的结合剂：金属和陶瓷结合剂。

       适用的磨料粒度：W40 以细磨料。

       技术难度：较高。

       制备成本：高。

       3.5 筛板挤出法

       工艺方法：将磨料、结合剂和增塑剂等材料制备成具有可塑性的胶泥，在一定压力下将胶泥从模板孔或筛网中挤出，再经干燥、固化或烧结。

       组团磨粒特点：颗粒为长条形，直径0.5mm以粗，长径比1~3，分布范围小。

       适用的结合剂：树脂、金属和陶瓷结合剂。

       适用的磨料粒度：0~80/100。

       技术难度：一般；

       制备成本：较高。

       4、组团磨料的应用

       4.1 组团磨料粒度的选择

       组团磨料粒度的选择以组团磨料所用原始磨料粒度为基准，选用组团磨料时，原始磨料粒度通常选择比单颗粒磨料细1到2个号粒度。

       组团磨料颗粒直径有一定影响，但不是主要因素，不过组团磨料颗粒直径越大，磨削的粗糙度会偏高一些。

       4.2 组团磨料硬度（强度）的选择

       组团磨料的硬度是决定其性能的关键因素之一。组团磨料的硬度应比制备固结磨具时胎体的硬度要高一些，通常磨削磨削对象硬度越高，组团磨料硬度（强度）也应高一些。

       磨削时磨料应在组团磨料中有一定的出刃高度，而组团磨料应在胎体中有一定的出刃高度，两个出刃高度是决定固结磨具性能的关键。制备涂附磨具时组团磨料的硬度应该低一些。

       4.3 组团磨料浓度的选择

       组团磨料颗粒中本身含有一定量的结合剂，因而在制备固结磨具时，其加入量应比采用原始磨料比例要高一些。因为组团磨料效率和耐用度高一些，故制备固结磨具时，其中磨料的尽加入量可比采用原始磨料比例低一些。按磨料的尽加入量计算，为原始磨料的3/4~4/5较为适合。

       4.4 组团磨料结合剂的选择

       原则上组团磨料颗粒硬度应比固结磨具的胎体高。橡胶结合剂固结磨具可选用树脂、金属或陶瓷结合剂组团磨料；树脂结合剂固结磨具可用金属或陶瓷结合剂组团磨料；铜基结合剂固结磨具可用铁基结合剂组团磨料。

       4.5 组团磨料应用于涂附磨具

       在涂附磨具制备中采用组团磨料可显著提高磨削效率和耐用度。涂附磨具用的组团磨料时最容易出现的质量问题不是脱砂，而是堵塞；涂附磨具用的组团磨料原则上应该为低硬度，低气孔率；用组团磨料制备涂附磨具时用胶量要减少，特别是面胶量要减少（重负荷砂带除外）。

       5、问题及展望

       5.1 问题

       影响组团磨料性能的因素比较多，从能做出来到能用再到好用，还有很大距离。组团磨料性能的发挥还必须与磨具制备紧密配合，否则体现不出优势；制备组团磨料的方法和技术还有待进一步研究和完善；组团磨料目前还没有标准，而且制定标准的难度比较大，不利于其推广应用。

       5.2 展望

       近几年，组团磨料在各类磨具制备中将会有很好的应用前景，特别在细粒度涂附磨具和超硬材料磨具中。

       相信在同仁们的共同努力下，可期待更加完善的组团磨料制备方法和技术会研究出来。