什么是空心球复合磨料？ 什么是空心球复合磨料？
2011.5.20
一、前言
《空心球形复合磨料研制与工业化生产应用》课题被列入二00二年河南省科技攻关计划。该项目由郑州星光达科技开发有限公司承担，由郑州磨料磨具磨削研究所、郑州机械研究所、郑州白鸽集团、郑州中原树脂砂轮厂、洛阳北苑特种陶瓷有限公司等单位协作共同研发。该产品填补了国内空白。该项技术成果与2005年4月被国家专利局授予了发明专利证书，属于国内具有独立自主知识产权的创新科技成果。
为了进一步推广空心球形复合磨料的应用，推动行业技术进步，特撰写此文对空心球形复合磨料进行比较详细的介绍。
二、背景资料
纵观国内外磨料磨具制造行业的发展，人们不难看到各种各样的磨具新品种层出不穷、不断涌现，而在磨料方面的进展却相对缓慢。其中由德国hermes公司研制的空心球磨料和美国ge公司研制的sg磨料，被认为是当今世界上在磨料处理方面最先进、最有效、最成功的科技成果。为了与本文涉及的空心球形复合磨料进行比较，在此有必要对这两种磨料进行简要的回顾与介绍。
1、空心球磨料（hollow ball abrasive）
空心球磨料是由德国hermes公司于上世纪七十年代初研发成功的，并在世界许多国家进行了专利申请和注册。
最外层是磨粒，磨粒用粘结剂粘结在球壳上。球壳是空心的，由塑性树脂制成，其壁薄而脆。空心球磨料的制法是，先有40%的环氧树脂溶液（已加固化剂）与空心球壳混合，然后将粘有粘结剂的空心球壳与刚玉磨料（如400#，平均直径为35微米）混合，使磨粒粘在空心球壳上。空心球壳、粘结剂与磨料之间的重量比为1:10:100，然后将其干燥筛选即成。其平均粒径为0.425-1.00mm，与磨粒平均直径之比为6-20:1。空心球磨料在参与磨削的过程中，当附于其上的磨料磨损后，在磨削压力作用下球壳碎裂，随后逐渐磨耗。
2、sg磨料（seeded get）
sg磨料实际上是一种溶胶——凝胶——烧结氧化铝磨料。于上世纪八十年代中期，由美国3m和norton公司创新推出。3m公司的牌号为cubitron。norton公司命名为sg磨料。现在德国hermes公司也能生产制造这种磨料，并命名为“宝石蓝”（sapphire blue），代号为cb。
sg磨料是由高纯度（＞99.6%）的氧化铝微粉经高温（约1500℃）烧结而成，具有微晶结构，显微组织均匀，所以硬度高于普通电熔法氧化铝（电刚玉）和锆刚玉磨料。在磨削时，sg磨料只是磨粒表面微细的晶粒逐步脱落，同时又出现许多新的磨削刃。而不是象普通磨料那样，当磨粒钝化之后，在磨削压力和局部高温的应力场作用下，由微裂纹和晶粒界面解理开裂，或由人为修整重新产生新的磨削刃。sg磨料有着与超硬磨料聚晶制品类似的性能，具有极高的锋利性，自锐性好，形状把拉力强，使用寿命长，产生磨削热量小。sg砂轮的修整次数可比普通氧化铝砂轮减少80%；进刀量为其2倍；在湿磨、干磨时磨削性能都非常卓越；湿磨时为其7～10倍，干磨时为其4～5倍。sg砂轮适用于磨削黑色和有色金属（硬度范围可达rc67）。
三、空心球形复合磨料（hsca）
1、组织结构
空心球形复合磨料在研制过程中综合并汲取了hermes空心球磨料和sg磨料的优点，形成了自己的技术特色。
2、制造工艺流程
所用磨料微粉可根据用途不同选用氧化铝、碳化硅、锆刚玉、碳化硼，人造金刚石和cbn超硬磨料等。
四、性能特点
1、物理特点
粒径：0.2-2.0mm;密度g/cm3:（自然堆积）0.6-0.9;
熔点（t2）:≥1400℃；比电阻：1010-1013欧姆·厘米；
导热系数:0.07-0.12千卡/米·时·度；导温系数：
0.000903-0.0015m2/时。
2、化学性能
耐水、耐油、耐电镀液，耐一般酸碱，化学性质稳定。
五、磨削特性
2、磨削原理
①空心球形复合磨料改变了磨料的几何形状，其壁厚与直径之比约为1:10。在磨削过程中，有二分之一以上的磨料工作前角为正方向（0-90°），其薄壁犹如无数把开过刃的尖刀，把通常意义上的研磨变成了微观上的车削和刮削。从而极大地提高了磨具的锋利度和自锐性。
②比重小，自然堆积密度为普通磨料的1/2-1/3。根据添加量的多少，能方便、精确地设定磨具的组织号。甚至可以全部采用hsca制造出密度小于1的磨具。同时还可以解决细粒度、大气孔、高强度之间的矛盾。均匀分布的封闭型圆形气孔能有效地释放应力，避免应力集中，阻止裂纹的萌生和扩展，从而提高磨具的回转强度。
③能有效地减小磨具密度，降低离心力水平。采用hsca制造的磨具自锐性好，始终保持锋利，所以工作途中一般不需要人为修整，因而使用寿命更长。例如采用空心球磨料制造的砂布，比同样材质的普通磨料制造的砂布，使用寿命可提高5-10倍。
④采用hsca制造的磨具气孔率大，减少了磨具与工件之间的的接触面积和由摩擦而产生的热量。散热、排屑条件好，被磨工件受热影响小，因而可以得到更为理想的表面加工质量，同时还可降低质量消耗。
六、主要用途
hsca属于预埋型封闭式气孔，自身无挥发、耐高温、变形小，是环保型造孔材料。同时又是一种高效磨料。主要适用于：
1、涂附磨具：如砂布、砂带、砂纸、钢纸磨盘等。
2、有机磨具：如树脂磨具、橡胶磨具、pva抛光磨具等。
3、无机磨具：如陶瓷磨具、浇铸成型磨具等。
4、高级隔热、保温材料及绝缘耐火材料。
七、结束语
hsca是一种新型磨料。对它的开发和利用，还处于刚刚起步阶段，目前尚无健全和权威的相关技术标准。用于磨具制造，磨削工艺等方面也还缺乏指导性文件。这种情况对于hsca的推广和应用都是不利的。希望本文能够起到抛砖引玉的作用，吸引更多的业内人士关注其发展和推广应用，推动磨料磨具磨削行业的技术进步。
什么是空心球复合磨料？ 什么是空心球复合磨料？
2011.5.20
一、前言
《空心球形复合磨料研制与工业化生产应用》课题被列入二00二年河南省科技攻关计划。该项目由郑州星光达科技开发有限公司承担，由郑州磨料磨具磨削研究所、郑州机械研究所、郑州白鸽集团、郑州中原树脂砂轮厂、洛阳北苑特种陶瓷有限公司等单位协作共同研发。该产品填补了国内空白。该项技术成果与2005年4月被国家专利局授予了发明专利证书，属于国内具有独立自主知识产权的创新科技成果。
为了进一步推广空心球形复合磨料的应用，推动行业技术进步，特撰写此文对空心球形复合磨料进行比较详细的介绍。
二、背景资料
纵观国内外磨料磨具制造行业的发展，人们不难看到各种各样的磨具新品种层出不穷、不断涌现，而在磨料方面的进展却相对缓慢。其中由德国hermes公司研制的空心球磨料和美国ge公司研制的sg磨料，被认为是当今世界上在磨料处理方面最先进、最有效、最成功的科技成果。为了与本文涉及的空心球形复合磨料进行比较，在此有必要对这两种磨料进行简要的回顾与介绍。
1、空心球磨料（hollow ball abrasive）
空心球磨料是由德国hermes公司于上世纪七十年代初研发成功的，并在世界许多国家进行了专利申请和注册。
最外层是磨粒，磨粒用粘结剂粘结在球壳上。球壳是空心的，由塑性树脂制成，其壁薄而脆。空心球磨料的制法是，先有40%的环氧树脂溶液（已加固化剂）与空心球壳混合，然后将粘有粘结剂的空心球壳与刚玉磨料（如400#，平均直径为35微米）混合，使磨粒粘在空心球壳上。空心球壳、粘结剂与磨料之间的重量比为1:10:100，然后将其干燥筛选即成。其平均粒径为0.425-1.00mm，与磨粒平均直径之比为6-20:1。空心球磨料在参与磨削的过程中，当附于其上的磨料磨损后，在磨削压力作用下球壳碎裂，随后逐渐磨耗。
2、sg磨料（seeded get）
sg磨料实际上是一种溶胶——凝胶——烧结氧化铝磨料。于上世纪八十年代中期，由美国3m和norton公司创新推出。3m公司的牌号为cubitron。norton公司命名为sg磨料。现在德国hermes公司也能生产制造这种磨料，并命名为“宝石蓝”（sapphire blue），代号为cb。
sg磨料是由高纯度（＞99.6%）的氧化铝微粉经高温（约1500℃）烧结而成，具有微晶结构，显微组织均匀，所以硬度高于普通电熔法氧化铝（电刚玉）和锆刚玉磨料。在磨削时，sg磨料只是磨粒表面微细的晶粒逐步脱落，同时又出现许多新的磨削刃。而不是象普通磨料那样，当磨粒钝化之后，在磨削压力和局部高温的应力场作用下，由微裂纹和晶粒界面解理开裂，或由人为修整重新产生新的磨削刃。sg磨料有着与超硬磨料聚晶制品类似的性能，具有极高的锋利性，自锐性好，形状把拉力强，使用寿命长，产生磨削热量小。sg砂轮的修整次数可比普通氧化铝砂轮减少80%；进刀量为其2倍；在湿磨、干磨时磨削性能都非常卓越；湿磨时为其7～10倍，干磨时为其4～5倍。sg砂轮适用于磨削黑色和有色金属（硬度范围可达rc67）。
三、空心球形复合磨料（hsca）
1、组织结构
空心球形复合磨料在研制过程中综合并汲取了hermes空心球磨料和sg磨料的优点，形成了自己的技术特色。
2、制造工艺流程
所用磨料微粉可根据用途不同选用氧化铝、碳化硅、锆刚玉、碳化硼，人造金刚石和cbn超硬磨料等。
四、性能特点
1、物理特点
粒径：0.2-2.0mm;密度g/cm3:（自然堆积）0.6-0.9;
熔点（t2）:≥1400℃；比电阻：1010-1013欧姆·厘米；
导热系数:0.07-0.12千卡/米·时·度；导温系数：
0.000903-0.0015m2/时。
2、化学性能
耐水、耐油、耐电镀液，耐一般酸碱，化学性质稳定。
五、磨削特性
2、磨削原理
①空心球形复合磨料改变了磨料的几何形状，其壁厚与直径之比约为1:10。在磨削过程中，有二分之一以上的磨料工作前角为正方向（0-90°），其薄壁犹如无数把开过刃的尖刀，把通常意义上的研磨变成了微观上的车削和刮削。从而极大地提高了磨具的锋利度和自锐性。
②比重小，自然堆积密度为普通磨料的1/2-1/3。根据添加量的多少，能方便、精确地设定磨具的组织号。甚至可以全部采用hsca制造出密度小于1的磨具。同时还可以解决细粒度、大气孔、高强度之间的矛盾。均匀分布的封闭型圆形气孔能有效地释放应力，避免应力集中，阻止裂纹的萌生和扩展，从而提高磨具的回转强度。
③能有效地减小磨具密度，降低离心力水平。采用hsca制造的磨具自锐性好，始终保持锋利，所以工作途中一般不需要人为修整，因而使用寿命更长。例如采用空心球磨料制造的砂布，比同样材质的普通磨料制造的砂布，使用寿命可提高5-10倍。
④采用hsca制造的磨具气孔率大，减少了磨具与工件之间的的接触面积和由摩擦而产生的热量。散热、排屑条件好，被磨工件受热影响小，因而可以得到更为理想的表面加工质量，同时还可降低质量消耗。
六、主要用途
hsca属于预埋型封闭式气孔，自身无挥发、耐高温、变形小，是环保型造孔材料。同时又是一种高效磨料。主要适用于：
1、涂附磨具：如砂布、砂带、砂纸、钢纸磨盘等。
2、有机磨具：如树脂磨具、橡胶磨具、pva抛光磨具等。
3、无机磨具：如陶瓷磨具、浇铸成型磨具等。
4、高级隔热、保温材料及绝缘耐火材料。
七、结束语
hsca是一种新型磨料。对它的开发和利用，还处于刚刚起步阶段，目前尚无健全和权威的相关技术标准。用于磨具制造，磨削工艺等方面也还缺乏指导性文件。这种情况对于hsca的推广和应用都是不利的。希望本文能够起到抛砖引玉的作用，吸引更多的业内人士关注其发展和推广应用，推动磨料磨具磨削行业的技术进步。