楊清田

（上海羅得新材料科技有限公司，上海 200125）

1 砂輪工作中的化學(xué)反應(yīng)

砂輪在工作過(guò)程中，隨著摩擦生熱，溫度不斷升高，主要會(huì)發(fā)生兩大類(lèi)化學(xué)反應(yīng)：一是空氣中的氧氣會(huì)使酚醛樹(shù)脂發(fā)生氧化反應(yīng)，我們可以從酚醛樹(shù)脂的TGA分析曲線看出這個(gè)反應(yīng)變化的過(guò)程。二是部分填料的氧化反應(yīng)。

從TGA分析曲線我們可以知道（如圖1所示）：

（1）酚醛樹(shù)脂的分解，是砂輪磨損的主要化學(xué)因素。因此如何提高樹(shù)脂的結(jié)合強(qiáng)度是我們研究的基礎(chǔ)。包括樹(shù)脂本身的耐溫性能和它固化結(jié)構(gòu)的耐溫性能。當(dāng)然，據(jù)此也可以調(diào)整砂輪的鋒利度。

圖1 TGA分析簡(jiǎn)明示意圖Fig.1 Schematic diagram of TGA analysis

（2）酚醛樹(shù)脂如果有氮?dú)獗Ｗo(hù)，那么它的熱分解溫度點(diǎn)將大大推遲，也就是說(shuō)，減少砂輪工作環(huán)境中的氧氣將能提高砂輪的高溫性能，提高對(duì)金剛石的把持力，使之充分發(fā)揮作用；

（3）熱量是導(dǎo)致樹(shù)脂分解的最主要原因，那么減少不必要的熱量的產(chǎn)生，應(yīng)該可以提高對(duì)金剛石的充分利用。

以上三點(diǎn)分析，是我們研究的出發(fā)點(diǎn)。

2 樹(shù)脂固化的基本原理

我們知道酚醛樹(shù)脂在不同的固化溫度下會(huì)發(fā)生不同的反應(yīng)，如圖2所示。

圖2 樹(shù)脂的固化反應(yīng)Fig.2 Solidified reaction of resin

因此我們知道，溫度的升高，不僅僅導(dǎo)致反應(yīng)加快，更在超越180℃點(diǎn)后直接發(fā)生完全不同的固化反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)導(dǎo)致砂輪更硬，更耐高溫，但是也更脆。同時(shí)，提高烏洛托品含量能提高交聯(lián)密度，使砂輪產(chǎn)生類(lèi)似的效果。為了提高鋒利度，則可以據(jù)此多向選擇。

3 部分活性填料的化學(xué)反應(yīng)

金剛石砂輪的某些原材料也能夠幫助我們減少不必要的摩擦。如能減少熱量的產(chǎn)生，使金剛石能更充分有效工作，那毫無(wú)疑問(wèn)對(duì)砂輪的鋒利度是大有裨益的。

這類(lèi)填料的主要工作原理基本都存在以下類(lèi)似的反應(yīng)：

（1）低溫潤(rùn)滑，降低磨損；

（2）在300℃～500℃之間發(fā)生吸收氧氣的反應(yīng)，減少對(duì)樹(shù)脂的氧化作用，減少對(duì)工件的氧化燒傷，從而延長(zhǎng)砂輪高溫工作壽命。

這是砂輪工作非常容易達(dá)到的一個(gè)區(qū)間，上述的反應(yīng)為砂輪在微觀上創(chuàng)造了一個(gè)無(wú)氧、缺氧的環(huán)境，從而促進(jìn)金剛石更加有效工作。

（3）在高溫下熔融，作為很好的潤(rùn)滑劑，保護(hù)砂輪。

（4）硫，二氧化硫，三氧化硫與工件表面發(fā)生反應(yīng)，生成XnSm：

（I）形成保護(hù)層；

（II）作為潤(rùn)滑劑。

這一類(lèi)填料具有很好的高溫穩(wěn)定性，由于其以上的化學(xué)反應(yīng)，使其成為高端金剛石砂輪的重要填料。

4 結(jié)論

綜上所述，如果要提高砂輪的鋒利度，可從多方面加以考慮，總結(jié)如表1：

表1 影響砂輪鋒利度因素總結(jié)Table 1 The factors affecting the sharpness of grinding wheel