陶瓷磨具制造

陶瓷磨具制造试卷一卷一、填空（本题15分）（每空1分）1.按GB/T2484-1994规定，写出硬度等级为中2所对应的硬度符号是.N。2.表示磨具组织号和磨粒率之间关系的表达式是N=（62-VG）/2。3.陶瓷磨具是按结合剂进行分类命名的一类磨具。4.陶瓷磨具烧成的升温阶段易产生内径裂纹，降温阶段易产生外径裂纹。5.磨具机压成型时控制成型密度的方法基本上有两种：定模法（定体积法和定压法。6.砂轮在回转过程中应力分布的特点是切向应力总是大于径向应力，向应力的最大值在孔壁处和切向、径向应力均随k值的增加而增加。7.陶瓷结合剂组成的表示方法常用的有矿物原料组成)、化学组成,实验式。8.水烧注成型混料的关键在于排除气泡。9.抗冲击强度是衡量结合剂韧性和脆性的指标。二、说明下列名词与概念（本题20分）（每题2分）1.磨具的硬度：指结合剂在外力作用下，抵抗磨粒从磨具表面脱落的抵抗力。或磨粒从表面上脱落的难易程度。（2分）2.砂轮的不平衡：砂轮是一种不均质的物体，当砂轮旋转时，由于砂轮质量中心与它的旋转中心不相重合而产生离心力，造成了工作系统的振动的状态。(2分)3.定压成型：：按配方表中坯体的成型压强和受压面积计算出压机表压，根据实测的成型密度，计算出参考单重，从而压出一定体积(控制厚度)的坯体。（2分）4.着色剂：使磨具烧后呈一定颜色的添加物质。（2分）5.结合剂的可塑性：粉状结合剂加一定量的水调和，在外力作用下做成一定形状的泥团而不开裂，当停止外力作用以及烘干后，能保持原有形状而不变形的能力。(2分)6.干燥速率：指单位时间内在单位被干燥坯体面积上所能蒸发的水分量。（2分）7.结合剂的反应能力：刚玉磨具在焙烧过程中，磨粒表层的Al2O3能部分地溶入结合剂的熔体中，使结合剂桥内的Al2O3含量增加，这种Al2O3的相对增量称为结合剂的反应能力。(2分)8.烧结结合剂：结合剂的耐火度高于磨具焙烧温度。（2分）9.砂轮的镶孔：是把具有—定形状和尺寸的硬塑料圈，以一定的压力将其嵌入砂轮的内孔中。（2分）10.湿法干燥：干燥初期使用被水蒸气完全饱和的热空气来加热湿坯，待湿坯内外均匀加热以后，降低热空气的相对湿度，在干燥后期提高热空气的温度，降低相对湿度达到完全干燥。(2分)三、简答题（本题32分）（每题4分）1．简述耐火度对陶瓷磨具性能的影响答：耐火度是结合剂的主要性能指标之一，它对磨具烧成温度有很大影响：在烧成温度一定时，若耐火度偏高，则磨具烧成时烧结程度较差，结合剂与磨粒结合不牢，会降低磨具的硬度和强度(2分)；若是耐火度偏低．则烧成时液相量增多，液相粘度变小，会使磨具硬度增加，并容易使磨具产生发泡、变形等废品。(2分)2．影响结合剂加入量的因素答：(1)磨具的硬度；（1分）(2)磨料的种类和粒度；（1分）(3)结合剂的种类；（1分）(4)磨具成型方法。（1分）3.细粒度磨具用结合剂的特点答：（1）结合剂粒度较细；(1分)（2）结合剂的高温性能好、适中，并具有相当的韧性等；(1分)（3）用于水浇注磨具之结合剂的悬浮性好，干坯强度高；(1分)（4）微粉级粒度的磨具多采用专门的低温结合剂。(1分)4．硼玻璃在结合剂中的作用有哪些？答：（1）硼玻璃作为催熔剂，能显著地降低结合剂的耐火度；（1分）（2）增加结合剂的流动性、湿润性；（1分）（3）提高结合剂的反应能力；（1分）（4）改善结合剂与磨料间的结合状况，提高磨具的强度。（1分）5.磨削加工砂轮的方法主要有哪些？答：(1)用金刚砂磨削加工砂轮平面；(1分)(2)用磨轮加工砂轮；(1分)(3)砂轮互相对磨加工砂轮外径；(1分)(4)用钻头引导磨粒加工砂轮孔径。(1分)6.菱苦土磨具的主要特点答：（1）原材料丰富，价格便宜，制造工艺简便，成型后常温硬化即成。（1分）（2）磨削时磨具的自锐性好，不易烧伤工件，磨削效率高。（1分）（3）结合剂润滑性能好，摩擦系数小，不仅可减少摩擦热，而且提高加工表面光洁度。（1分）（4）抗潮能力差，磨削时自身消耗大，故使用速度不宜过高。（1分）7.棕刚玉磨具色泽发白的原因答：（1）烧成操作高温阶段，供给氧气过量或烧成温度过高，使刚玉磨粒产生过多的A12TiO5；(2分)（2）刚玉磨料中A12O3含量超过95％时会产生棕刚玉磨具发白。(2分)8．原料变化对粘土—长石类结合剂的性能有什么样的影响？答：（1）结合剂的可塑性随粘土含量的增加而增加；（1分）（2）磨具的干湿坯强度一般随粘土含量增加而增加；（1分）（3）结合剂耐火度随粘土含量的增加而相应提高；（1分）（4）碳化硅磨具的结合剂桥中物相为玻璃相、莫来石、和残留长石与石英等。刚玉磨具结合剂桥中多为玻璃相，有时有少量残留长石与石英。（1分）四、计算题（本题5分）AF80N砂轮，设配方表中规定磨料为100，结合剂用量为14，湿润剂用量为2.5，粘结剂用量为1.0，求7号组织的成型密度。(棕刚玉的颗粒密度取3.96g/cm3)解：（定模）成型密度与磨具坯体磨粒率有如下关系：（2分）其中：ΣW=100+14+2.5+1=117.5，（1分）=3.96，7号组织对应的磨粒率为aV=62-2×7=48（%）（1分）则=3.96×0.48×117.5/100=2.23（g/cm3）（1分）五、判断题（本题10分）（每题2分）（判断下列各题的对与错，对的打“√”，错的打“×”并且改正，不要在原题上改。）1.干燥的目的是把坯体中的水分排除。（×）（1分）改正：干燥的目的是把坯体中的大部分水分排除，提高坯体的干强度。（1分）2.石英的晶型转化中横向转化伴随的体积变化大，因此危害性大。（×）（1分）改正：石英的晶型转化中横向转化伴随的体积变化大，但速度很慢，因此危害性不大。（1分）3.要完整地表示一个普通磨具的特性，必须具备7项内容。（×）（1分）改正：要完整地表示一个普通磨具的特性，必须具备8项内容。（1分）4.烧结范围是烧结结合剂的一个重要性能，若过窄不利于稳定产品质量。（√）（2分）5.磨具硬度一定时，调整成型密度及结合剂用量，可以得到任意组织号的磨具。（×）（1分）改正：磨具硬度一定时，调整成型密度及结合剂用量，可以得到一定范围组织号的磨具。（1分）六、分析说明题（本题18分）（每题9分）1.分析说明压制过程中坯体发生怎样的变化答：1)密度的变化（3分）压制过程中随着压力的增加，松散的粉料迅速形成坯体。坯体的相对密度发生有规律的变化。可分三个阶段：①坯体密度急剧增加（降低气孔率）；②坯体密度缓慢增加（脆性变形前抵抗力）；③坯体密度线性增加（压力超过极限变形应力）。2）强度的变化（3分）坯体的强度与成型压力的变化关系可分为三个阶段：①压力较低，虽由于粉料颗粒位移填充空隙，坯体孔隙减小，但颗粒间接触面积仍小，所以强度并不大。②成型压力增加，不仅颗粒位移和填充孔隙继续进行，面且能使颗粒间接触面积大大增加，出现原子间力的相互作用，因此强度直线增高。③压力继续增大，坯体密度和孔隙率变化不明显，强度变化比较平坦。3)坯体中压力的分布（3分）压制成型遇到的一个问题是坯体中压力分布不均匀，即不同的部位受到的压力不等，因而导致坯体各部分的密度出现差别。2．分析说明用作陶瓷结合剂的长石为哪种？答：长石是作为催熔原料而引入结合剂中的，作为催熔原料，应有宽的熔融温度范围，比较高的高温粘度，以及良好的溶解其它物质的能力。（2分）上述性能与长石的成分及杂质的含量关系很大。一船而言，钾长石开始熔融的温度为1200℃左右，（1分）生成白榴石及硅氧溶液，从开始熔融到完全熔化，温度范围为30～40℃，（1分）其熔融范围及高温粘度均是各种长石中最佳的，（1分）熔融的长石玻璃态物质能溶解一部分粘土分解物及部分石英，（1分）促进成瓷反应及莫来石晶体的生长发育。（1分）不仅如此，所述性能随温度变化而变化的速度很慢，因而有利于烧成控制和防止制品变形。（1分）因此，用作陶瓷结合剂的一般为钾长石。（1分）陶瓷磨具制造试卷二卷一、填空（本题19分）（每空1分）⒈我国标准将磨具硬度分为七（1分）大级，十九（1分）小级。2.磨具硬度的选择与工件性质（1分）和磨削条件（1分）有关系。3.结合剂的高温润湿性是指高温下结合剂熔体对磨料的润湿能力（1分）。4.陶瓷磨具烧成的升温阶段易产生内径裂纹，降温阶段易产生外径裂纹。5.定压成型配方表中磨料与结合剂质量之和（1分）作为100份。6.有机湿润剂既起湿润剂的（1分）作用，又有临时粘结剂的（1分）作用。7.使用熔化的石蜡（1分）为介质的烧注成型为热蜡注成型。8.弹性模量E是一个重要的材料常数，它反映了材料内部质点间的结合强度的大小（1分）。9.制定磨具烧成制度的原则是按陶瓷磨具的最佳热工制度实现陶瓷磨具的最优化烧成（1分）。10．高速砂轮高速磨削的特点提高产生效率（1分）、提高工件表面质量（1分）、提高工件加工精度（1分）和提高砂轮使用寿命（1分）。11.在硫化水泥中，滑石或石墨起润滑作用（1分），防止砂轮磨损磨床的主轴（1分）。二、说明下列名词与概念（本题12分）（每题2分）1.砂轮的力矩不平衡砂轮的旋转轴线与其惯性轴线在砂轮质量中心处相交，但不重合。（2分）2.磨粒率磨粒在磨具中所占体积百分比称为磨粒率。（2分）3.模具腔体密度该密度等于成型料质量除以成型模具腔体体积。（2分）4.湿润剂为使成型料具有必要的成型性能，并在成型和干燥后保持一定的强度，需要加入一些具有湿润作用和粘结性能的物质，这些物质称粘结湿润剂。（2分）5.干燥湿坯内水分蒸发排出的过程称为干燥。（2分）6.结合剂的反应能力刚玉磨具在焙烧过程中，磨粒表层的Al2O3能部分地溶入结合剂的熔体中，使结合剂桥内的Al2O3含量增加，这种Al2O3的相对增量称为结合剂的反应能力。三、判断题（本题12分）（每题2分）（判断下列各题的对与错，对的打“√”，错的打“×”并且改正，不要在原题上改。）1.磨粒的硬度越高，制备磨具的硬度也越高。（×）（1分）改正：磨粒的硬度越高，制备磨具的硬度不一定也越高。（1分）2.用糊精做湿润剂可以防止SiC磨具产生黑心现象。（×）（1分）改正：用糊精做湿润剂不一定能防止SiC磨具产生黑心现象。3．干燥过程中，水蒸汽首先从坯体表面蒸发，然后坯体内部的水分再扩散到坯体表面。（√）（2分）4.加工表面硬度很高的工件时，需采用较硬的磨具。（×）（1分）改正：加工表面硬度很高的工件时，需采用较软的磨具。（1分）5.在定压成型过程中，成型压强对磨具硬度的影响是通过成型密度实现的，因此成型压强和成型密度的影响因素相同。（×）（1分）改正：在定压成型过程中，成型压强对磨具硬度的影响是通过成型密度实现的，但两者的某些影响因素各不相同。（1分）6．超硬材料陶瓷磨具中超硬材料的浓度越大，磨具耐用度越高，因此，应尽可能选择高浓度。（×）（1分）改正：超硬材料陶瓷磨具中超硬材料的浓度越大，磨具耐用度越高，但成本也高，因此在满足加工效率和加工质量及磨具使用寿命要求的前提下，应尽量选择低浓度以降低成本。四、简答题（本题32分）（每题4分）1．磨具组织对磨削性能的影响答：（1）磨具组织的松紧，决定着磨具中气孔的多少和单位面积上有效磨削刃的疏密。（1分）（2）组织松的磨具，磨削生热较少，容屑空间大，排屑方便，可减少磨削过程中的堵塞。（1分）降低磨削点温度，减少工件的热变形和烧伤、裂纹等加工变质层的产生。（1分）（3）组织紧密的磨具，气孔小，容屑的空间少，排屑较困难，气孔容易堵塞。但是组织紧密的磨具表面上的单位面积内的磨粒数较多，磨具的轮廓形状易于保持，故有利于加工(工件)，降低表面粗糙度和精度提高。（1分）2．砂轮不平衡产生的主要原因是什么答：(1)砂轮几何形状不对称，如孔径偏心，二端面不平行等；（2分）(2)砂轮密度不均匀，致使旋转中心线两边质量不等。（2分）3．烧成升温阶段的300～800℃坯体的主要变化有哪些？答：（1）黏土类矿物排除结晶水；（1分）（2）粘结剂的碳化及燃烧；（1分）（3）黏土中杂质的氧化分解；（1分）（4）石英的晶型转变；（5）水玻璃、硼玻璃的熔融。（1分