关于多层超硬磨料金刚石工具未来发展构想

导读：在多层金属结合剂超硬磨料工具的实际使用中遇到的突出问题是胎体对磨料结合把持强度低，磨料易脱落；磨料出刃难，出刃后出露程度保持难；磨料随机分布导致工作面上磨料负荷与磨削过程失衡。针对上述问题，国内外从业人员做了大量工作，取得了一定的效果。

前面几节，我们分别对磨料把持强度、磨料排布、砂轮修整等问题进行了总结和分析，得出结论：多层钎焊超硬工具是一种较理想的金刚石工具。今天我们就聊聊多层超硬磨料工具未来发展构想。

多层超硬磨料工具未来发展构想

从两个层次上对目前针对多层超硬磨料工具面临的突出问题所采取的技术手段以及引进超硬磨料高温钎焊技术可能面临的问题进行思考，是构想多层超硬磨料工具换代产品生产工艺的基础。

首先，技术手段的研究发展受到原有生产工艺的限制。通过活性元素的作用增强结合剂对磨料把持能力的工艺措施虽然提高了工具的使用寿命，但由于传统的烧结工艺烧结温度低、烧结时间有限的局限，活性元素主要通过纯固态或半固态的反应过程与金刚石发生作用，反应并不充分，远未达到高温钎焊技术所提供的结合剂与超硬磨料结合强度的水平。高温钎焊技术虽然提供了其他工艺方法无可比拟的高结合强度和砂轮的高锋利性能，但受到钎焊工艺过程本身的限制，目前的应用仅局限于单层砂轮的制造。该类高温钎焊单层超硬磨料工具虽然使用寿命接近目前的多层工具且加工效率极大提高，但由于单层磨料消耗完后没有后继磨料补充，限制了使用寿命的进一步提高。

其次，工具设计思想的创新与技术手段的结合不够，在金刚石工具某方面性能提高的同时亦带来了新的问题。多孔金属结合剂金刚石砂轮的孔隙结构减少了砂轮中的金属结合剂量，牺牲了结合剂对磨料的把持能力，因此其虽然具有陶瓷结合剂超硬磨料金刚石工具易修整修锐的特点，但结合剂对磨料把持能力较低，这是按该设计思想制备的新型砂轮还仅适于小负荷精密磨削的主要原因。按地貌优化思想设计砂轮首要的问题是获得磨料有序排布的技术手段，这在多层砂轮的制造中还存在很大的困难。

汲取各项技术长处，开发多层超硬磨料工具更新换代产品的构想为：以高温钎焊技术替代烧结可从根本上解决超硬磨料的把持强度弱的问题，获得磨料的最佳把持能力；将材料科学领域经过半个多世纪发展的制作多孔金属材料的新技术进行借鉴和变换使用，开发钎料合金在钎焊温度下的造孔和布孔以及多层超硬磨料工具中磨料与孔穴的三维协同择优排布技术，能够有效解决直接以钎焊替代烧结所产生的合金胎体会更致密带来的磨料出刃、出露高度、容屑空间恶化问题。可以预期按上述构想开发的换代产品将具有以下特征：能够充分发挥超硬磨料优势，在各种难加工材料的重负荷高效磨削过程中磨料只正常磨损而不脱落；砂轮高锋利且容屑空间大；每颗磨料均具有最佳的切削负荷且便于实现磨削参数的优化和磨削结果的预估。

来自论文《多层烧结超硬磨料工具现状综述与未来发展构想》，作者：苏宏华。

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