一、金剛石砂帶及其磨削特性

       高溫合金、特種陶瓷等高硬度熱噴涂涂層的硬度一般在1000HV0.2以上，涂層厚度多在0.1mm—0.5mm之間，熱噴涂層硬而薄。在磨削加工過程中，由于熱噴涂層硬度高，多采用金剛石磨具加工。但由于采用金剛石固結磨—砂輪磨削不但有功率消耗大、磨削溫度高、易燒傷工件、影響工件的表面和內在質量。而且還需要經常對砂輪進行修整，耗費工時。而使用普通磨料砂輪、砂帶磨削加工，因其硬度低，其削效率更低或難磨（詳見表一、各種物質的莫氏硬度表）。        金剛石的莫氏硬度為10，是目前發現硬度最高的材料。特別適合加工硬度高，脆性大的非金屬和非鐵基金屬難加工材料。采用電鍍工藝制作的金剛石砂帶，因其具有金剛石與基布結合強度高，加之采用有間隙的磨削單元排列（見圖一、幾種金剛石砂帶表面磨削單元的排列方式）。其排屑性更好，磨削溫度更低，不但能保證工件的表面質量，也可保證工件的內在質量，從而提高零部件的抗疲勞強度，延長使用壽命，提高生產效率。金剛石砂帶的磨削過程中還具有粉塵少、噪聲小、耗能低的特點，符合我國節能環保的政策。        金剛石砂帶磨削工件表面質量高，主要表現在表面粗糙度值小，殘余應力狀態好，以及表面無微觀裂紋或金相組織變化等現象。從表面粗糙度來看，砂帶磨削目前已可達Ra0.01mm，達到了鏡面磨削的效果，而對于粗糙度值在Ra0.1mm以上的情況，則非常容易達到。試驗表明，在其他條件一定時，當砂帶線速度從35m/s升至100m/s，磨削表面粗糙度由Ra2.0µm降到Ra1.5µm，精度達到普通磨具所達不到的效果。因此金剛石砂帶及其衍生產品是磨削加工高硬度熱噴涂層的最佳產品
       二、金剛石砂帶磨加工方案與磨削工藝選擇

       金剛石砂帶主要用于輥、軸類的加工，金剛石磨盤和金剛石葉輪主要用于平面、曲面及復雜型面的磨削與拋光。

       （一）金剛石砂帶磨加工熱噴涂層方案

       直徑540mm×長度陶瓷活塞桿磨加工工藝參數
       車床型號：61125
       砂帶速度：16m/s (1500rpm)
       砂帶規格：60mm×1950mm
       砂帶接觸工件方式：軟接觸（非接觸輪磨）
       工件規格：直徑540mm×長度15m
       工件轉速：30rpm
       磨頭走刀速度：粗磨 60#、200# ，2mm—3mm/轉；精磨 800# ，0.5mm—1mm/轉
       冷卻液：水
       工件噴涂材料：陶瓷涂層
       噴涂涂層厚度：60μ
       噴涂涂層的初始粗糙度：Ra0.4mm—0.6mm
       噴涂涂層加工余量：25μ
       加工后涂層厚度：35μ
       （二）金剛石砂帶磨削工藝參數的選擇
       按照以上金剛石砂帶磨削加工工藝（詳見表二、金剛石砂帶磨削工藝參數表），磨直徑540mm×長度15m陶瓷活塞桿，其磨加工時間僅為90小時。而在第一次對其磨加工時，由于加工工藝設計不合理，磨加工時間則長達1個月之久。

       （三）金剛石砂帶磨削加工方案的特點
       1、優點：
       （1）設備簡單，操作方便，不需價格昂貴的專用磨床，可以裝卡在常用規格的車床刀架上即可進行工作。
       （2）磨拋速度快，效率高，磨削效果好。
       （3）因為金剛石砂帶表面金剛石顆粒的特殊有序排列設計，磨削鋒利，排屑好，不需要修整。通過更換不同粒度的砂帶即可達到加工要求。
       2、缺點：
       此類非接觸輪磨削加工精度稍低（圓柱度方面），如果采用接觸輪式磨拋（接觸輪硬度90）即可在此基礎上大大縮短加工時間并能達到工件的加工精度要求。

       （四）決定加工的時間和質量因素：
       1、噴涂涂層的質量：涂層厚度的均勻性及圓度，表面粗糙度的均勻性及表觀質量，硬度的均勻性，涂層的氣孔率，顯微硬度的高低。
       2、操作者的操作水平和操作習慣：如砂帶磨頭的進給壓力等。
       汽車沖壓模具，汽輪機葉片以及航空部件等一些平面、曲面熱噴涂后的打磨，目前比較先進的打磨方式是采用：
       金剛石葉輪打磨平面和曲面：裝在氣動和電動磨機上，轉速10000～20000rpm，打磨效率高，效果好，操作靈活方便。
       金剛石磨盤打磨平面：裝在氣動和電動角磨機上使用，打磨速度快，光整性好。
       金剛石轉矩砂碟：規格直徑2英寸，粒度200# 、400#裝在高速氣動工具，工具上，有小巧、操作靈活、裝卸快速的特點。
       金剛石葉輪，磨盤，轉矩砂碟產品（見圖二、幾種常見的金剛石砂帶及制品）打磨涂層的最大特點是：結構設計柔性，金剛石磨粒硬度高，磨削鋒利，剛柔相兼，不會把涂層打透，且表面打磨均勻，一致性好。        隨著現代科技和工業發展，對材料的性能提出愈來愈高的要求，耐磨防腐是其重要指標。一些電鍍類的產品如活塞桿因鍍鉻的工藝污染和鉻層的耐腐蝕性問題，噴涂陶瓷后打磨封孔，大大提高了活塞桿的耐腐蝕性和使用壽命。等離子噴涂技術是獲得材料表面功能涂層的有效手段，具有生產效率高，涂層質量好，噴涂的材料范圍廣，成本低等優點。 因此，近十幾年來，該技術的進步和生產應用發展很快，已廣泛用于核能、航天航空、船舶、石化、機械等領域。在焊接技術科學中，超音速和等離子等熱噴涂技術作為一項新型的高技術產業，在未來的材料科學研究中，會發揮愈來愈大的作用，它將取代某些傳統的焊接工藝和材料，使其朝著嶄新的方向發展。作為與之相配套的磨加工技術，金剛石砂帶及其衍生產品是加工高硬度熱噴涂層的最佳磨具。
       三、結語

       目前，我國與先進國家相比，在熱噴涂涂層的加工技術方面還是比較落后的，國內絕大多數工廠還是采用金剛石砂輪及金剛石薄膜振動拋磨的工藝，效率較低，采用金剛石砂帶加工尚無相應的砂帶機床與之配套，已成金剛石砂帶磨削技術推廣的瓶頸。我們已經開發成功與車床配套的砂帶機，相信通過我們不懈的努力，一定會為我國熱噴涂工業調整產業結構，創新發展做出自己的貢獻。（作者： 鄭州瑞特金剛石砂帶有限公司 安建民）