تصميم وتطبيق العجلة الملتصقة بالراتنج

1. مقدمة عن عجلة الطحن الماسية الملتصقة بالراتنج

أدوات مادة رابطة الراتينج فائقة الصلابة مصنوعة بشكل أساسي من الماس أو CBN كمادة كاشطة، ومسحوق الراتينج كمادة رابطة، مع إضافة مادة الحشو المناسبة، وبعد تصميم التركيبة، وخلط الوزن، والضغط الساخن، والتصلب الثانوي، والمعالجة اللاحقة وغيرها من العمليات، والتي تنطبق على متطلبات الطحن المختلفة
بالمقارنة مع الموثق السيراميك أو الموثق المعدني، فإنه يتميز بعملية التصنيع البسيطة، وسهولة الوصول إلى المواد الخام، والتكلفة المنخفضة، ويمكن تطبيقه على عدد كبير من المواد الكاشطة فائقة الصلابة منخفضة الجودة، وأشياء المعالجة واسعة، مثل جميع أنواع الصلب الصعب معالجتها، والسبائك الصلبة، والزجاج، والسيراميك، والحجر، وما إلى ذلك.
تُستخدم أدوات الصنفرة فائقة الصلابة المصنوعة من الراتنج على نطاق واسع لأنها تتمتع بحدة ذاتية جيدة وليس من السهل توصيلها في عملية الطحن، كما تتمتع قطعة العمل بجودة سطح جيدة وعجلة الطحن سهلة الارتداء.

يمكن تقسيم رابط الراتينج المستخدم في أدوات الماس الراتنجية إلى فئتين: راتنج الفينولي وراتنج البولي إيميد. درجة الحرارة الفعلية للعمل في أدوات الماس الراتنجية الفينولية لا تزيد عن 120 درجة. يتمتع راتنج البولي إيميد بمقاومة أفضل للحرارة ويمكن استخدامه لفترة طويلة عند 260 درجة.
مع راتنجات البولي إيميد باهظة الثمن نسبيًا، تم استخدام الراتنجات الفينولية بشكل متزايد، وخاصة في السنوات الأخيرة مع قيام العلماء بتعديل الراتنجات الفينولية لإنتاج درجة حرارة عمل فعلية تزيد عن 200 درجة مئوية، مثل 939P من شركة Advanced Mixed Limited في المملكة المتحدة.

تقدم هذه الورقة بشكل أساسي فكرة التصميم وعوامل التأثير لأدوات الماس الراتنجية.

2. تصميم أدوات الماس الملتصقة بالراتنج

يعتمد تصميم أدوات الماس المرتبطة بالراتنج بشكل أساسي على الجوانب الخمسة التالية:
(1) يجب أن يكون الالتصاق جيدًا.
يمكن توزيع المادة الرابطة بالتساوي على السطح الكاشط، ويمكن التحكم في جزيئات المادة الكاشطة بقوة في أداة الكاشطة، ويمكن ربطها بقوة بالمصفوفة، مما لا يجعل المادة الكاشطة لا تسقط قبل الأوان فحسب، بل يمنع أيضًا المادة الرابطة من الانفصال عن المصفوفة، مما يضمن سلامة الإنتاج.
(2) كفاءة طحن عالية، ومقاومة جيدة للتآكل، ومعالجة جيدة للتشطيب (أو خشونة السطح).
رابطة الراتنج بسبب المرونة والهشاشة، لذلك في طحن الشحذ الذاتي، ليس من السهل أن يتم توصيلها، ولكن مقاومة التآكل ضعيفة.
لذلك، عندما نقوم بدراسة وتصميم صيغة المادة الموثقة، يجب أن نأخذ في الاعتبار فرضية ضمان متطلبات النعومة، ليس فقط الحصول على كفاءة طحن عالية، ولكن أيضًا الحصول على مقاومة عالية للتآكل قدر الإمكان.
يعد تحضير المادة الرابطة أمرًا مهمًا، ويجب اختيار نسبة المادة الرابطة لتلبية كفاءة الطحن العالية ومقاومة التآكل الجيدة، وذلك لضمان متطلبات الطحن وتقليل التكلفة.
(3) مقاومة جيدة للحرارة.
إذا كانت مقاومة الحرارة للموثق ضعيفة، بحيث لا تكون المادة الكاشطة في عملية الاستخدام مقاومة لدرجات الحرارة العالية، والاستهلاك السريع، وحتى لأن حرارة الطحن مرتفعة للغاية، بحيث تحترق المادة الكاشطة، وتتشقق، وتتشكل الحلقات، وما إلى ذلك، لذا اختر مادة رابطة جيدة المقاومة للحرارة وأضف الحشو المناسب، من أجل تحسين مقاومتها للحرارة؛
(2) استخدم سائل التبريد للطحن الرطب قدر الإمكان لتحسين متانة أدوات الطحن؛
(3) إذا تم استخدام الطحن الجاف، فاجعل التغذية صغيرة قدر الإمكان لتحسين متانة أداة الطحن.
(4) يجب أن تكون قوة الرابطة عالية.
تؤثر قوة المادة الرابطة بشكل مباشر على كفاءة الطحن وحجم التآكل وجودة قطعة العمل وأداء السلامة لأداة الطحن أثناء عملية الاستخدام، لذلك من الضروري فهم العوامل التي تؤثر على قوة المادة الرابطة.
 

العوامل الرئيسية التي تؤثر على قوة المادة الرابطة هي:

(1) إن إضافة الحشوات سوف تزيد أو تقلل من قوة المادة الرابطة. إن أغلب الحشوات سوف تزيد من القوة الميكانيكية وتزداد مع زيادة كمية الحشو ضمن نطاق معين، ولكن نسبة التآكل سوف تنخفض.
بعض الحشو، مثل الجرافيت وثنائي كبريتيد الموليبدينوم الصلب، بعد إضافة القوة يتم تقليلها، وذلك وفقا لمتطلبات الاختيار المعقول للحشو؛
(2) ستؤثر كثافة تشكيل المادة الكاشطة (أو مسامية المادة الكاشطة) على قوة المادة الرابطة.
كثافة تشكيل المادة الكاشطة منخفضة، والمسامية عالية، وقوة المادة الرابطة منخفضة، في حين أن قوة المادة الرابطة عالية.
لذلك، فمن الضروري تصميم معلمات مسامية الأداة الكاشطة بشكل عقلاني.
(3) ستؤثر درجة حرارة التصلب ودرجة حرارة التصلب الثانوي ومنحنى ارتفاع درجة حرارة القالب الكاشط على قوة المادة الرابطة.
يجب أن تكون صلابة المادة الرابطة مناسبة ومقاومة جيدة للتآكل.
يجب أن تتناسب قوة المادة اللاصقة مع سرعة تآكل جزيئات المادة الكاشطة المصنوعة من الماس (أو cBN). يجب ألا تتساقط جزيئات المادة الكاشطة قبل الأوان بسبب التآكل السريع للمادة اللاصقة. في هذه الحالة، لن يتم استخدام المادة الكاشطة بالكامل، مما يؤدي إلى إهدارها.

3. العوامل المؤثرة على أدوات الماس الملتصقة بالراتنج

تُصنع أدوات الماس الراتنجية من رابط الراتنج والحشو وكاشط الماس بعد خلطها ومعالجتها بالضغط الساخن.

وتتأثر خصائصها أيضًا بشكل مباشر بمادة رابطة الراتنج والحشو والمادة الكاشطة الماسية.

3.1 يشمل تأثير المجلد بشكل أساسي تأثير نوع المجلد ومحتواه، وما إلى ذلك

(1) الخصائص المشتركة لجميع أنواع أدوات الماس الرابطة الراتنجية هي مقاومة الحرارة الضعيفة، في عملية التصنيع، أداة الماس وقطعة العمل بين الحرارة الناتجة عن درجة الحرارة العالية المحلية بسهولة، بمجرد الوصول إلى القيمة الحرجة، فإن عقد رابط الراتنج من الماس، الماس في ظل حالة غير باهتة تماما سوف تسقط، بحيث تزيد تكلفة التصنيع بشكل كبير.

في الوقت الحاضر، يتم تعديل رابط الراتنج لتحسين مقاومته للحرارة.

قام Gao Liangchang بتعديل راتنج الفينولي باستخدام إيثر ألكيل مربع، ويمكن أن تصل مقاومته للحرارة إلى أكثر من 180 درجة.

قام Du Yang وآخرون بتصنيع بوليمر البورسليكون وحمض البوريك والفينول والفورمالديهايد كمواد خام لراتنج البورسليكون الفينولي الجديد BSP، وبسبب إدخال رابطة البورسليكون وسلسلة السيليكون العضوي في بنية الراتنج الفينولي، فإن راتنج BSP يتمتع بمقاومة ممتازة للحرارة والصلابة، ولكنه يحسن أيضًا مقاومة الماء واستقرار تخزين الراتنج.

استخدم شياو دونغ زينج وآخرون مادة BMI (بيسماليميد) لتعديل الراتنج الفينولي، وحصلوا على راتنج فينولي معدّل بالبيسماليميد يتمتع بمقاومة جيدة للحرارة.

(2) تأثير محتوى المادة الرابطة للراتنج.

يؤثر محتوى رابط الراتينج بشكل كبير على أداء تشغيل أدوات الماس.

تم تقديم شريحة السيليكون أحادية البلورة في الأدبيات الخاصة بعجلة الطحن الرقيقة، وزاد محتوى رابط الراتنج، وزادت صلابة عجلة الطحن، وزادت قوة الضغط تدريجيًا، وعندما زاد محتوى رابط الراتنج إلى درجة معينة، كان تآكل عجلة الطحن أعلى من ذلك الذي يميل إلى أن يكون بطيئًا، وكان سطح عجلة الطحن عرضة لظاهرة الانسداد في نفس الوقت، وكان المحتوى أعلى في نفس الوقت، وكانت ظاهرة الانسداد أكثر خطورة.

(3) تأثير حجم المادة الرابطة للراتنج.

يتراوح حجم جزيئات مسحوق الراتينج المستخدم في إنتاج المواد الكاشطة الماسية في الصين في الغالب بين 80 إلى 180 شبكة. هناك عيبان في نطاق الحجم هذا، الأول هو أنه يؤثر على خصائص تشكيل المواد الكاشطة، والثاني هو أنه قد يؤثر على خصائص المادة الرابطة.

في عملية القمع، يمكن تسخين مسحوق الشجرة لتليينه، والحصول على سيولة معينة، وتحقيق هدف الكاشطة المغلفة، ولكن في عملية القمع، تكون مواد الرابط هي الضغط في القالب، والمساحة محدودة، ونطاق تدفق الراتينج محدود، عندما يكون حجم جزيئات مسحوق الشجرة السميكة، سيكون هناك جزء من الرابط الكاشط ليس قوياً، والذي يسقط بسرعة كبيرة.

3.3 يتضمن تأثير الماس الكاشط بشكل أساسي تأثير طلاء الماس ونوعه وحجم الجسيمات وما إلى ذلك.

(1) بعد طلاء سطح الماس بالمعدن، يتم تحسين القوة الانضغاطية للجسيمات الفردية، ويتم تقليل نسبة التآكل، مما يطيل عمر الخدمة.

بالمقارنة مع الماس غير المطلي، فإن الوظيفة المحددة تشمل الجوانب التالية:

(1) طلاء نبضة الحرارة البطيئة لرابطة الراتنج طلاء الماس الموصلية الحرارية أصغر من الماس، وبالتالي أدوات الاتصال، حبيبات الماس من درجة حرارة عالية لحظية بعد الطلاء على الراتنج، وبالتالي حماية الأجزاء الكاشطة على الفور من الراتنج لا تتأثر بأضرار درجات الحرارة العالية؛

(2) الطلاء لتحسين قوة الترابط بين الماس والمادة الرابطة، يمكن أن يكون الطلاء المعدني مع الماس من الداخل والخارج والمادة الرابطة الراتنجية رابطة جيدة؛

(3) الطلاء لتحسين قوة سحق جزيئات الماس، المعدن المطلي بعد تعويض عيوب جزيئات الماس، يلعب دورًا معززًا، ويحتوي الطلاء على معدن مطيل، مما يساعد على تحسين قوة سحق الجسيمات؛

(4) تلعب الطبقة الموجودة على جزيئات المواد الكاشطة دور حماية العزل، وعزل الأكسجين وغيره من الوسائط الضارة، وفي نفس الوقت في الطحن في درجات حرارة عالية، يمكن للطبقة الموجودة على الجرافيت لبلورة الماس أن تلعب دور التثبيط.

(2) قام مصنعو المواد فائقة الصلابة المحليون والأجانب بعمل تصنيف مفصل نسبيًا للمواد الكاشطة فائقة الصلابة، ومن بينها المواد الكاشطة الماسية منخفضة الجودة أو المواد الكاشطة الماسية ذات الحدة الذاتية العالية وخاصية التكسير الدقيق المعالجة بتقنية خاصة والتي تستخدم بشكل أساسي في تحضير أدوات الماس المرتبطة بالراتنج.