金剛石砂輪-金屬結(jié)合劑 金屬結(jié)合劑對(duì)金剛石磨料的把持力的強(qiáng)弱是影響金屬結(jié)合劑金剛石砂輪壽命的關(guān)鍵因素，因此，國內(nèi)外研究者對(duì)金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的研究主要集中在以下幾個(gè)方面:
1.用Fe基取代Co基用作金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的結(jié)合劑，降低生產(chǎn)成本。如三研超硬材料公司工藝考察了碳含量對(duì)高鐵基胎體材料性能的影響，當(dāng)含碳量1%時(shí)，胎體材料密度達(dá)到最小值7.47g/cm3;含碳量0.4%時(shí)，胎體材料密度達(dá)到7.65g/cm3。向鐵基結(jié)合劑中加入少量Co減少了結(jié)合劑對(duì)金剛石表面的侵蝕，且由于Co的加入使得金剛石表面附著一層致密的胎體材料，從而使胎體材料與金剛石結(jié)合得更加緊密。研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增加C、Cu、Ni 的含量可以提高鐵基胎體材料的機(jī)械性能，砂輪燒結(jié)溫度對(duì)鐵基胎體材料的硬度、抗彎強(qiáng)度有顯著的影響，適量的Zn和Sn有利于液相燒結(jié)；
2.采取工藝措施實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)合劑對(duì)磨料的把持能力。一是通過向燒結(jié)原材料添加活性的Ti (TiN2)、Cr、稀土元素等來實(shí)現(xiàn);二是在金剛石磨粒表面鍍附Ti, Cr等活性金屬或者合金鍍層，提高結(jié)合劑對(duì)磨料的把持能力；
3.改善金屬結(jié)合劑金剛石砂輪修整能力。日本嘗試開發(fā)了一種以鑄鐵為結(jié)合劑的多孔金剛石金屬砂輪，將多孔陶瓷的金剛石砂輪的空隙結(jié)構(gòu)引入到金屬金剛石砂輪，以獲得金剛石磨粒較好的出刃能力和自銳性。 其后日本發(fā)展了熱等靜壓燒結(jié)、通電燒結(jié)、真空燒結(jié)等多種制備方法，通過對(duì)制備工藝、孔隙率和各種磨削性能的對(duì)比研究，對(duì)該新型多孔金屬結(jié)合劑金剛石砂輪有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。國內(nèi)研究者提出通過改變金屬結(jié)合劑配方使其磨損速率與金剛石磨料的磨損速率相匹配，以提高金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的自銳能力，但該方法受被加工材料本身性能、不同金剛石品級(jí)以及金屬結(jié)合劑可調(diào)控的配方成分范圍有限的影響，該工藝的應(yīng)用具有局限性。通過向金屬結(jié)合劑中加人一定量造孔劑，獲得具有一定孔隙率的多孔金屬結(jié)合劑金剛石節(jié)塊試樣。
目前，金屬結(jié)合劑金剛石砂輪分為三種:電鍍金剛石砂輪、燒結(jié)金剛石砂輪、單層釬焊金剛石砂輪。電鍍金剛石砂輪只能用于磨削負(fù)荷較小的場合，燒結(jié)金剛石砂輪使用較普遍，而單層釬焊金剛石砂輪目前國內(nèi)還處于研制開發(fā)階段。
電鍍金剛石砂輪是用電化學(xué)法制作的砂輪。電鍍金剛石砂輪具有如電鍍工藝簡單、投資少、制造方便、無需修整、工作效率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。目前，三研電鍍金剛石砂輪在高精度、高速、超高速磨削中占有無可爭議的主導(dǎo)地位。電鍍金剛石砂輪存在的缺陷如:電鍍金剛石砂輪中的金剛石磨粒與鍍層金屬及基體之間只是普通的機(jī)械包埋鑲嵌，其結(jié)合面沒有形成牢固化學(xué)冶金結(jié)合，故其把持力小。砂輪工作表面極易發(fā)生堵塞，散熱差，磨削溫度高，容易燒傷工件表面。
為了解決電鍍金剛石砂輪磨粒把持力不夠，工具容易發(fā)生堵塞等問題，也為了更充分的發(fā)揮超硬磨料的優(yōu)勢，國外二十世紀(jì)90年代初開始以高溫釬焊工藝，開發(fā)了單層釬焊金剛石砂輪。尤其是在高溫釬焊金剛石砂輪方面取得了一定的進(jìn)展。對(duì)單層釬焊金剛石砂輪來說，由于高溫釬焊所提供的界面上的結(jié)合強(qiáng)度高;同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)合層厚度很薄，磨粒間的容屑空間被大大擴(kuò)展，不易堵塞，有效磨粒切刃更多、更鋒利，磨削溫度大大降低，可有效防止磨削燒傷，尤其在高效磨削中更能顯示出其無可比擬的優(yōu)勢。目前已應(yīng)用于金剛石繩鋸、單層釬焊金剛石砂輪與各種磨頭及砂盤等工具的制備中。但現(xiàn)階段工業(yè)化規(guī)模的單層釬焊超硬磨料磨具還是少有面市。
燒結(jié)金剛石砂輪是將超硬磨料與結(jié)合劑粉末混合后通過粉末冶金的方法燒結(jié)而成，形成多層結(jié)構(gòu)的燒結(jié)體。燒結(jié)金剛石砂輪具有結(jié)合強(qiáng)度高，成型性好，耐高溫，導(dǎo)熱性和耐磨性好，使用壽命長，可承受較大的負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)燒結(jié)型金剛石砂輪，近年來部分學(xué)者開展了應(yīng)用特種加工方法修整燒結(jié)型金剛石砂輪的研究，主要有電解修整法、電火花修整法和復(fù)合修整法。
