對金剛石燒結(jié)體金相拋光的認(rèn)識與工藝規(guī)范

引言
　　金剛石燒結(jié)體是由無數(shù)無定向的金剛石微細(xì)晶粒，在超?{壓、高溫條件下，隨機(jī)排列聚合而成。輿金剛石單晶相比，具有無解理面、各向同性等優(yōu)異性能。產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)決定性能，金剛石晶粒結(jié)合的牢、鍵合狀態(tài)好，性能越佳，反之性能低劣，甚至成?櫸掀貳Ｍü?金相結(jié)構(gòu)觀察分析，不僅能清晰的觀察到晶粒結(jié)合狀態(tài)，而且是整體的。這就要制作金剛石燒結(jié)體高質(zhì)量的金相試樣：在同一平面把晶粒磨平、拋光，展現(xiàn)出晶粒間結(jié)合的金相結(jié)構(gòu)。為此，我們采用J28180-5/ZF型三軸研磨機(jī)，對金剛石燒結(jié)體的金相拋光原理與工藝進(jìn)行摸索。認(rèn)識到了金剛石燒結(jié)體金相拋光的特點(diǎn)，并形成了工藝規(guī)范，對金剛石燒結(jié)體形成機(jī)理、工藝的研究起了重要作用。
　　1 對研磨、拋光技術(shù)的考察
　?。?）研磨、拋光加工技術(shù)是傳統(tǒng)的一種加工工藝，它分磨平和拋光兩個基本過程。通常由組合工件（被拋光加工件）――磨粒――拋光盤相互作用來完成。拋光盤通常由被襯以固體膜、毛氈、泡沫塑料或者纖維墊（簡稱組織物）的剛性盤組成。有三種情況，一是，磨平過程是由磨粒與潤滑劑放入鐵盤上研磨；二是，通常拋光加工是在組織物中儲存粒磨，拋光加工由磨粒為主與組織物合作完成。三是，由拋光盤即組織物承擔(dān)，拋光過程中只用組織物與潤滑液加工。
　?。?）磨平和拋光是兩個不同的加工過程：磨平是用磨粒的“研磨力” 把加工件表面磨平，達(dá)到一定的平整度；而拋光是在磨平的基礎(chǔ)上，用磨粒的“磨削力” 對工件再加工，達(dá)到一定光潔度。磨平與拋光兩個過程，既有區(qū)別又有密切聯(lián)系。
　?。?）金相拋光和非金相拋光有著本?的不同。金相拋光的磨平不只是指的平整度，是指組成物體微粒在同一平面上的磨平，是指顆粒磨平。一般的光亮拋光只是達(dá)到一般平整狀態(tài)，而不是顆粒平面能否在一個大平面上，這個概念也必須建立起來。
　　2 金剛石燒結(jié)體金相拋光的特點(diǎn)
　　一般的金相拋光，是由硬磨粒去磨削加工軟工件，容易磨克它，并且用較細(xì)的粒度直接可以磨平、出金相結(jié)構(gòu)。而金剛石磨粒就很難磨克金剛石燒結(jié)體，因此采用特殊的工藝技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。只有使金剛石磨粒處于特殊狀態(tài)下，才能有效的磨削克動它。這就要掌握影響它的諸因素：如磨粒濃度、分布、轉(zhuǎn)速、壓力等。
　　（1）金剛石燒結(jié)體磨平過程中用較粗的金剛石磨粒，才能磨削克動金剛石燒結(jié)體，但是必須由粗到細(xì)更換粒度號。一種粒度號只能完成一定加工量、一種磨削速度，一種工作面的加工狀態(tài)和平正度，且不同粒度相互不可替代。它的粒度效果是非常突出、唯一的。
　?。?）金剛石燒結(jié)體磨平過程中，必須遵循由粗到細(xì)換號進(jìn)行。每個粒度號的加工任務(wù)，不但是唯一的而且是連續(xù)繼承的。使用一種粒度號的金剛石磨粒永遠(yuǎn)達(dá)不到金相磨平狀態(tài)。在這種磨平過程中，存在著一個“標(biāo)定”的金剛石磨粒粒度，才能達(dá)到出現(xiàn)金相的磨平狀態(tài)，而且是唯一的。
　?。?）金剛石燒結(jié)體磨平狀態(tài)是指組成物體顆粒磨出的平面，應(yīng)處在試樣同一平面上的磨平，即組織顆粒的磨平，這時(shí)金相結(jié)構(gòu)隱約可見，這標(biāo)志著磨平過程的結(jié)束，拋光過程的開始。實(shí)踐中反復(fù)左證：如果達(dá)不到剛要出金相結(jié)構(gòu)這個標(biāo)志，金相拋光過程根本不能進(jìn)行。
　?。?）達(dá)到了金相磨平的標(biāo)志，顆粒間的界限隱約可見，是摸糊不清晰的。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拋光，去除顆粒表面的劃痕、顆粒間微小不平之處與異物，從而變光變亮，真正展現(xiàn)出晶粒的結(jié)合狀態(tài)來，展現(xiàn)出清晰的金相組織。
　　3 金剛石燒結(jié)體金相拋光工藝規(guī)范
　　金剛石燒結(jié)體金相研磨、拋光工藝包括準(zhǔn)備、預(yù)磨、磨平和拋光工序。這種劃分不是人為的，是有內(nèi)涵、客觀存在的。嚴(yán)格做好每道工序，就能制作出金剛石燒結(jié)體的合格金相試樣。
　　3.1 準(zhǔn)備、預(yù)磨工序
　　3.1.1 目地、要求
　　通過準(zhǔn)備工序的操作，使樣品合理而規(guī)范的鑲裝在上研磨盤上，在整個加工過程中保持不變。工件在盤上排布合理，運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)跡得當(dāng)，使每個樣品加工狀態(tài)一致。每個樣品兩面平行、高度一致，運(yùn)轉(zhuǎn)中各樣品都是整個平面接觸研磨盤，這是最基本要求，否則不能進(jìn)行。
　　3.1.2 設(shè)備、工具、材料
　　J28180-5/ZF型三軸研磨機(jī)、千分尺、多種粒度的金剛石磨料等
　　3.1.3 操作要點(diǎn)
　?。?）樣品檢查、判斷處理：看樣品端面平整度，查看兩端面是否平行。
　?。?）將研磨盤平面處理好，將樣品按設(shè)計(jì)要求用環(huán)氧樹脂粘在上研磨盤上。
　?。?）精確觀察、判斷每個樣品的平面是否都處在一個平面上，裝到J28180-5/ZF型三軸研磨機(jī)上預(yù)磨一下。
　　4.2 磨平工藝
　　4.2.1 目地：研磨工件達(dá)到金相磨平的要求，這標(biāo)志著磨平工藝結(jié)束，為拋光工序準(zhǔn)備穩(wěn)定的條件。
　　4.2.2 工藝概述
　　在帶有拋光紋的鐵盤上進(jìn)行，硝酸甘油為工作液，金剛石磨粒按一定濃度配比在工作液中，均勻的布置在鐵盤上，粘結(jié)著樣品的上盤與下盤相對而置，兩者相隨轉(zhuǎn)動，研磨力加到上磨盤上，從而磨粒對工件研磨。
　　研磨力的大小與垂直力和轉(zhuǎn)動力有關(guān)，垂直重力越大研磨力越大，旋轉(zhuǎn)力越大研磨力越大。研磨去除效率不僅與研磨力有關(guān)，還與磨粒在鐵盤上狀態(tài)相關(guān)，磨粒滾動與滑動是影響去除效率的因素。
　　4.3 拋光工藝
　　4.3.1 目地：在達(dá)到金相磨平的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行拋光，去除顆粒表面的劃痕、顆粒間微小不平之處與異物，從而變光變亮，真正展現(xiàn)出晶粒的結(jié)合狀態(tài)，就是展現(xiàn)出金相組織結(jié)構(gòu)。整個拋光過程就是出金相組織結(jié)構(gòu)的過程。顆粒間的平面高低誤差在0.5um之內(nèi)。
　　4.3.2 工藝概述
　　原來鐵盤、金剛石磨粒粒度已達(dá)不到拋光要求的精度，因此更換玻璃盤、水、10um以細(xì)金剛石微粉進(jìn)行。特別注意的是在整個精磨過程中上下盤都不要更換，使上下盤在工作液、磨粒作用下磨合，做到“緩、慢、圓” 。
　　用10um磨粒充分磨平后，再更換玻璃拋光盤、水、10um磨粒，時(shí)間要適量延長。一方面修正玻璃拋光盤，另一方面充分利用10um磨粒修正晶粒平面，否則下面無論怎樣拋光，也顯示不出金相結(jié)構(gòu)來，這個界限一定要掌控好。
　　關(guān)于回補(bǔ)問題，在拋光到一定進(jìn)程后，發(fā)現(xiàn)距出金相組織還相差甚遠(yuǎn)，只能返回到10u粒度重新開始；若差的不大可向上一個、二個粒度號找，重新拋起。拋光的最大故障是拋偏，措施是按上述規(guī)范防止，大者重來。
　　　小結(jié)
　?。?）一般的金相拋光，由硬磨料去研磨加工軟工件，因此容易磨克它，而且用較細(xì)的粒度也能磨平、出金相結(jié)構(gòu)。金剛石燒結(jié)體的金相拋光，是用金剛石磨粒加工，兩者硬度相同，它是“硬碰硬” 加工，因此采用特殊的工藝技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。
　?。?）金剛石燒結(jié)體金相磨平和拋光這兩個基本過程都有著顯著特點(diǎn)，整個過程中，金剛石磨粒必須嚴(yán)格按照“由粗到細(xì)”原則，每個粒度都有各自的加工任務(wù)，各盡其責(zé)。每個粒度不但是唯一的而且是連續(xù)繼承的。
　?。?）金剛石燒結(jié)體的磨平和拋光過程之間有一條不可逾越的“鴻溝”。這是金剛石燒結(jié)體金相拋光的最主要的特點(diǎn)。實(shí)踐中左證：達(dá)不到出金相結(jié)構(gòu)這個標(biāo)志，下面金相拋光無論怎樣進(jìn)行，都不出金相結(jié)構(gòu)。
　?。?）用J28180-5/ZF型三軸研磨機(jī)，采用本規(guī)范可對多個金剛石燒結(jié)體進(jìn)行金相拋光。