简述了涂附磨具的材料、种类、应用、织造方法和柔性转移。并着重介绍了最常用的涂附砂带的规格和接头。作为砂带三要素之一的基材,是磨粒和粘合剂的载体,砂带特性的很多方面也通过基材来体现。比如砂带的柔韧性是从基材上转移过来的,尺寸规格也取决于基材的大小,接头形式主要针对基材。可见,基材的质量将直接影响砂带的加工特性和寿命。从砂带的加工过程来看,基材要求传递的动力,承受加工中的机械力和高温不会拉伸或断裂。这不仅要求基材具有一定的抗拉强度、剪切强度、断裂强度和热稳定性,还要求具有一定的韧性和尺寸精度,以减少疲劳损伤、冲击振动等。在砂带的操作中。同时,基材的质量会通过磨粒反映在工件表面。不同的基材,不同的织造方法,不同的基材制造工艺,会决定不同的基材性能和应用场合。基底材料也是研究和开发涂附磨具的一个极其重要的方面。
1 基材的种类及应用
常用基材有:纸、胶膜、布、硫化纤维、聚酯纤维、复合基材等。每种基材可根据所需的柔韧性、强度和材料去除率分为不同的强度等级。纸和膜基材纸作为基材历史悠久,成本低,表面光滑,加工表面粗糙度比布基材低,但强度和韧性较差,承载能力不如布基材。胶膜作为基材在国内还不多见,国外(如英国)已有应用,是高精度磨具的发展方向之一。但它和轻载纸一样,在粗加工时受传动功率大、压力高的限制,所以多用于轻载手工抛光和木材加工。随着制造技术的进步,人们已经能够生产高强度的重型纸张。在重型纸的生产过程中,加入聚合物以进一步提高其强度。在过去,三层或四层或更多层的纸被层压在一起以获得所需的强度。然而,只需要一层或两层重型纸就可以获得更大的强度和更低的热敏性。纸质基材越来越受欢迎,因为它在长度和宽度上都很容易获得。我国原来试制的无端纸砂带只能用于低负荷精磨或抛光,但自从涂附磨具生产线引入第二种砂后,可以生产不同规格和用途的纸基砂带供选择,强度较高,但对重型纸的开发仍有欠缺。但是,重型纸是基材发展的重要方向。为了提高纸基湿磨的强度和柔韧性,通常在纸基上添加或涂布橡胶、树脂或其他材料。基材由棉花或合成纤维制成,基材浸有高分子聚合物以增加强度。棉织物基底分为两类:一类是柔软性好的轻薄布——细斜纹(J),另一类是厚重布——粗斜纹(X)。很明显,粗斜纹的强度高,柔韧性差。它用于在改装的机床上进行磨削,也用于在圆盘磨床或砂带磨床上进行粗加工。当表面复杂,只需要保持形状时,用无纺布基体更合适,但磨损率低。布料常分为J型、X型、Y型、S型四种供选择。j型布是一种质地柔软的轻载布,用于粗磨和抛光。x型布座坚固耐用,适合重负荷磨削。y型布比X型布基重30%。这种重载布基不仅抗拉强度强,而且更耐刺穿、开裂、起皱或折叠。事实证明,它非常适合于宽砂带磨削线材和板材,S型是棉机织物,用于I
硫化纤维是以碎棉布为原料,经过化学处理的棉絮纤维。其特点是质地坚硬,强度大,韧性好,但仍保持其柔韧性,对冷却液不敏感。用纤维基材制成的涂附磨具,是用几层胶纸叠压、硫化、磨平而成的,可用来制作磨片和磨辊。表1棉基材和聚酯基材的性能比较;基底材料的重量;弯曲拉伸强度(磅/平方英寸);断裂强度(磅/平方英寸);剪切强度(磅/3in2) X重型棉织7.0200.0100.0300.0Y重型棉织8.8250.0125.0350.0X重型聚酯6.3280.0150.0300.0Y重型聚酯7.8375.0200.0350.0y聚酯纤维基材有很多优点。与棉基材相比,它具有更大的拉伸强度、断裂强度和剪切强度。完全能满足粗加工的要求,在高速磨削时能传递100kW以上的功率,并具有及时缓冲和吸收周期性振动载荷的能力。表1显示了棉和聚酯基底之间的性能比较。聚酯也可以与棉布或纸结合形成一种新的复合基材。聚酯纤维出现后,发展迅速,引起了世界各地砂带制造商的关注。被美国诺顿公司誉为“巅峰”砂纸基材。复合衬底这是通过将两种或多种不同的衬底材料层压在一起而形成的衬底。例如,结合了两者优点的纸和布的复合衬底更难制造。可用于高速辊式抛光机:硫化纤维和布的复合基材主要用于制作磨片的复合基材:旦尼尔纤维、机织物和聚酯添加剂,不仅对各种磨削液具有稳定性,而且韧性高,对热不敏感。这种联合体也可以做出“从软到硬”的不同产品。当需要适合特殊形状或软接触轮加工时,可以使用柔性复合基板,而“硬”复合基板用于加工硬金属材料或橡胶接触轮。此外,一些工厂还开发了细金属网作为砂带的基材,可用于一些强力磨削,效果良好。这些基材可用作电解砂带研磨和软钢带基材中的阴极。图1有缺陷的传统织造方法图2“E系统”织造方法——装订类型
2 基材的编织方式
基材的发展不仅显示了基材的进步,也显示了织造技术的提高。不同的编织方法使基料的性能变化很大,如图1和图2所示。
别展示了传统的织布方式和目前国外比较先进被称作“E系统”编织方式(亦称“绑结式”)的结构特征。 “E 系统”编织方式是国外70年代初才引入的,它标志着磨削中起重要作用的新一代基材的开端。这种独特设计的纤维构形是相互垂直布置的线股绳在它们的交接点处,由另外的细丝线绑结起来,并在半成品上涂有合成树脂,以提高其抗拉强度和耐热性能。由于它不呈现编织状态,其长度可达数千米连续不断的线股绳保证了这种基材没有传统编织纤维的缺陷,如铰接、曳引张力、部分地方的线绳松散。而这些缺陷在细粒度磨削时是难以遮挡的,从而在对不锈钢或其他金属精加工时传统编织砂带磨削会产生痕斑。再有承担主要载荷的纤维股绳未受到卷曲、弯皱,且线绳间的摩擦也减少。所有这些都使得E系统编织具有更高抗拉伸强度、抗破损强度、抗剪强度及抗形变能力。从而可延长磨具寿命,使用性能也大为改观。