【磨具课堂】第十五期：树脂磨具硬化规范

合理的硬化规范，是保证得到优质制件的重要环节之一。一个合理硬化规范包括：

（1）最高硬化温度；

（2）最高保温温度；

（3）最高保温时间；

（4）最高升温速度等条件。

目前还不能用公式来计算，只能用试验的方法来确定。硬化规范受到很多因素的影响：

（1）原材料方面：

磨料的材质、粒度等；

结合剂的用量，挥发物，缩聚速度，流动性等；

辅助材料的种类，用量，挥发物，性质等。

（2）磨具方面：磨具的形状、规格（组织、硬度）密度（气孔率）。

（3）热处理方面：硬化炉的种类及特点；装炉方法；硬化方法；加热方法等。

制定一个合理的硬化规范，不但能使制件符合其特性要求，而且也能使制件得到较高的机械强度和最佳的磨削效果。

1、硬化条件对磨具机械性能的影响

（1）最高硬化温度的影响

树脂磨具最高硬化温度根据所选用的树脂种类来确定。最合适的温度是能使树脂硬化完全的温度。如果温度过低，树脂未完全硬化，其化学稳定性差，机械强度低、若温度过高，则可引起树脂的分解和炭化，降低磨具的强度、硬度和耐水性，并影响磨削效果。

生产实践证明：在现有的硬化设备和工艺条件下：

（A）粉状酚醛树脂磨具最高硬化温度以180～190℃为好；

（B）液体酚醛树脂磨具最高硬化温度以175~185℃为好；

（C）环氧树脂磨具最高硬化温度由环氧树脂种类和硬化剂的种类所决定。

以酚醛树脂作硬化剂时最高硬化温度为160~170℃；以邻苯二甲酸酐作硬化剂时最高硬化温度为190~200℃；以三乙醇胺作硬化剂时最高硬化温度为120~140℃；以乙二胺作硬化剂时最高硬化温度为80℃左右。

试验表明：随硬化温度的升高，强度相应提高，但超过某一温度数值后，强度要下降。当硬化温度过高时，砂轮发黑，拉断它的时间很短，说明砂轮脆性增加，强度和韧性下降，这种发黑砂轮脱落快，不耐用。

（2）保温时间的影响

树脂磨具硬化过程的保温，一方面是使结合剂中的挥发物能够得到缓慢的排除，另一方面在最高硬化温度下保温能使树脂磨具硬化完全。

实践证明，液体酚醛树脂在80℃以前，主要是流动变形，并有少量挥发物逸出，80~100℃时树脂起剧烈反应，伴有大量挥发物产生，这个阶段必须有保温时间，否则极易引起制件变形和发泡。对于细粒度，高硬度高厚度的制件，在80℃以前或100℃以后也要保温时间，才能保证制件不出废品，并有一定的机械强度。粉状树脂成型料硬化过程中挥发物较少，在90～120℃时反应比较剧烈。

最高硬化温度下的保温时间与硬化温度的高低有关。最高硬化温度愈高，保温时间愈短。保温时间还与制件的规格大小和结合剂量的多少有关。实践证明，粉状酚醛树脂磨具在180~190℃的最高硬化温度下，保温时间在3~7小时以内合适，液体酚醛树脂磨具在175~185℃的最高硬化温度下，保温时间在2~5小时以内合适。如果延长保温时间，反而会使磨具的机械强度降低。

（3）升温速度的影响

升温速度应根据磨具的特性来决定，它与下列因素有关：

（1）磨具的硬度的影响：硬度高的制件、结合剂量大，密度高，在硬化过程中挥发物多、升温速度不宜过快，而硬度低的制件，则可以快速升温。

（2）磨料的粒度的影响：粒度愈细，磨具的气孔愈小，硬化时磨具中的挥发物不易排出，升温速度应放慢，而粗粒度的磨具则可提高升温速度。

（3）磨具的规格和形状的影响：规格大的磨具，硬化时外部向制件内部传热需要时间，形状复杂的制件要防止结合剂熔化流动而变形，因而升温速度不宜过快；而规格小形状不复杂的磨具，则可以快速升温。总之，在保证坯体不起泡，不变形的前提下，可采用较快的升温速度，以缩短磨具的硬化周期。

2、磨具的硬化曲线

以时间和对应的温度作成的曲线，称为磨具硬化曲线。从硬化曲线可以一目了然地看出升温速度，保温时间，最高硬化温度。硬化曲线因树脂种类，磨具规格而异。

（1）粉状酚醛树脂磨具15小时硬化曲线。中等硬度的普通磨具（升温时间包括在内）60℃保温2小时，90℃保温2小时，110℃保温1.5小时，120℃保温2.5小时，140℃保温1小时、160℃保温1小时，185℃保温4小时，自然冷却。

（2）粉状酚醛树脂磨具30小时硬化曲线。适应于：粒度细、硬度高、规格大的磨具，包括磨螺纹砂轮和石墨砂轮。60℃保温2小时，80℃保温3小时，90℃保温3小时，100℃保温2小时，110℃保温3小时，120℃保温3小时，130℃保温2小时，140℃保温2小时，155℃保温2小时，170℃保温2小时，185℃保温6小时，自然冷却。

（3）液体酚醛树脂磨具的30小时硬化曲线。适应用于：经干燥后的各种细粒度、高硬度液体树脂磨具在60℃下保温10小时，80℃下保温6小时，100℃下保温2小时，110℃下保温1小时，120℃保温3小时，140℃保温1小时，160℃保温1小时，180℃保温6小时，自然冷却。

3、冷却和出炉

一般来说，树脂磨具冷却可采用强制冷却的方法。如用：鼓风机吹风冷却，磨具降到60℃便可出炉。

但对于细粒度、高硬度、薄片砂轮、石墨砂轮等不能采用强制冷却和方法，只能自然冷却，即不允许立即敞开炉门，降温到60℃后才可出炉。