应用在金刚石和 CBN 工具中的刚玉空心微球

在金刚石工具中使用特定尺寸的刚玉空心微球(英语Hollow Corundum Microspheres,以下简称 HCM)可以同时解决几个问题:

机械强度、球形度和 HCM 尺寸

刚玉微球的球形和相对较高的强度(40-120 MPa)在液压机中成型时提供了出色的流动性。可以将压力降低 1.5-2 倍,这是由于陶瓷块的成分以及在模具中重新分布和压实过程中,减少了内部摩擦。
刚玉空心微球(5-180 微米)的宽大表面和尺寸让具有人造孔隙的金刚石工具拥有创造独特的切削性能。包含金刚石颗粒 ACP 100/80 (25%) 和尺寸为 70-100 微米的刚玉空心微球 (15%) 与粘合剂(粘合剂组合物:铜 30%、锡 20% 和甲醛树脂 50%)的组合物可减少金刚石的消耗量从 1.75 毫克/克至 0.73 毫克/克,经过处理的表面粗糙度从 0.5 降至 0.12 微米(专利 1355470)。

HCM 的体积变形和热膨胀系数

在烧结金刚石工具时添加 HCM,可使体积变形量减小。由于刚玉微球在加热和冷却过程中的低热膨胀系数,这会产生什么。减少最终金刚石部分的体积变形可以降低原料的使用数量,而原料的使用数量在其后续加工到根据图纸所需的尺寸时将留有一定的余量。这可以为金刚石工具的大规模生产每年节省数吨生料量。

HCM 的自锐化效果

刚玉空心微球内部具有一定尺寸的封闭空腔(空腔大小取决于微球的大小和球壁厚度)。当添加到含有金刚石颗粒的物质中时,HCM 被放置在锋利的多面金刚石颗粒之间,并在其自身周围形成一个孔隙。由于金刚石的强度远高于HCM微球的强度,因此,切割金属的主要是金刚石晶粒,裂开的微球可“轻柔”地切割形成的小毛刺。微球突出的颗粒在机械力的作用下被破坏,形成新的锋利边缘。因此,产生了自锐化效果。
由于自锐作用,在工件表面将具有以下特点:

HCM 的化学惰性

由于 HCM 由氧化铝制成,因此它们对金刚石工具中的化学腐蚀性添加剂(粘结剂)呈惰性。

HCM 具有烧结温度高,环保性强的特点

因此在磨具的高温加工过程中添加 HCM ——烧制和烧结——将不会产生有害物质释放到环境中,并且由于其球状外形和高软化点 - 1600-1800°C,微球将不会被破坏。