陶瓷磨具制造

1、陶瓷磨具制造試卷一卷一、填空（本題15分）（每空1分）1.按GB/T2484-1994規(guī)定，寫(xiě)出硬度等級(jí)為中2所對(duì)應(yīng)的硬度符號(hào)是.N。2.表示磨具組織號(hào)和磨粒率之間關(guān)系的表達(dá)式是N=（62-VG）/2。3.陶瓷磨具是按結(jié)合劑進(jìn)行分類(lèi)命名的一類(lèi)磨具。4.陶瓷磨具燒成的升溫階段易產(chǎn)生內(nèi)徑裂紋，降溫階段易產(chǎn)生外徑裂紋。5.磨具機(jī)壓成型時(shí)控制成型密度的方法基本上有兩種：定模法（定體積法和定壓法。6.砂輪在回轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)力分布的特點(diǎn)是切向應(yīng)力總是大于徑向應(yīng)力，向應(yīng)力的最大值在孔壁處和切向、徑向應(yīng)力均隨k值的增加而增加。7.陶瓷結(jié)合劑組成的表示方法常用的有礦物原料組成)、化學(xué)組成,實(shí)驗(yàn)式。8.水燒注成型混料

2、的關(guān)鍵在于排除氣泡。9.抗沖擊強(qiáng)度是衡量結(jié)合劑韌性和脆性的指標(biāo)。二、說(shuō)明下列名詞與概念（本題20分）（每題2分）1.磨具的硬度：指結(jié)合劑在外力作用下，抵抗磨粒從磨具表面脫落的抵抗力?；蚰チ谋砻嫔厦撀涞碾y易程度。（2分）2.砂輪的不平衡：砂輪是一種不均質(zhì)的物體，當(dāng)砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于砂輪質(zhì)量中心與它的旋轉(zhuǎn)中心不相重合而產(chǎn)生離心力，造成了工作系統(tǒng)的振動(dòng)的狀態(tài)。(2分)3.定壓成型：按配方表中坯體的成型壓強(qiáng)和受壓面積計(jì)算出壓機(jī)表壓，根據(jù)實(shí)測(cè)的成型密度，計(jì)算出參考單重，從而壓出一定體積(控制厚度)的坯體。（2分）4.著色劑：使磨具燒后呈一定顏色的添加物質(zhì)。（2分）5.結(jié)合劑的可塑性：粉狀結(jié)合劑加一定量的

3、水調(diào)和，在外力作用下做成一定形狀的泥團(tuán)而不開(kāi)裂，當(dāng)停止外力作用以及烘干后，能保持原有形狀而不變形的能力。(2分)6.干燥速率：指單位時(shí)間內(nèi)在單位被干燥坯體面積上所能蒸發(fā)的水分量。（2分）7.結(jié)合劑的反應(yīng)能力：剛玉磨具在焙燒過(guò)程中，磨粒表層的Al2O3能部分地溶入結(jié)合劑的熔體中，使結(jié)合劑橋內(nèi)的Al2O3含量增加，這種Al2O3的相對(duì)增量稱(chēng)為結(jié)合劑的反應(yīng)能力。(2分)8.燒結(jié)結(jié)合劑：結(jié)合劑的耐火度高于磨具焙燒溫度。（2分）9.砂輪的鑲孔：是把具有定形狀和尺寸的硬塑料圈，以一定的壓力將其嵌入砂輪的內(nèi)孔中。（2分）10.濕法干燥：干燥初期使用被水蒸氣完全飽和的熱空氣來(lái)加熱濕坯，待濕坯內(nèi)外均勻加熱以后，

4、降低熱空氣的相對(duì)濕度，在干燥后期提高熱空氣的溫度，降低相對(duì)濕度達(dá)到完全干燥。(2分)三、簡(jiǎn)答題（本題32分）（每題4分）1簡(jiǎn)述耐火度對(duì)陶瓷磨具性能的影響答：耐火度是結(jié)合劑的主要性能指標(biāo)之一，它對(duì)磨具燒成溫度有很大影響：在燒成溫度一定時(shí)，若耐火度偏高，則磨具燒成時(shí)燒結(jié)程度較差，結(jié)合劑與磨粒結(jié)合不牢，會(huì)降低磨具的硬度和強(qiáng)度(2分)；若是耐火度偏低則燒成時(shí)液相量增多，液相粘度變小，會(huì)使磨具硬度增加，并容易使磨具產(chǎn)生發(fā)泡、變形等廢品。(2分)2影響結(jié)合劑加入量的因素答：(1)磨具的硬度；（1分）(2)磨料的種類(lèi)和粒度；（1分）(3)結(jié)合劑的種類(lèi)；（1分）(4)磨具成型方法。（1分）3.細(xì)粒度磨具用結(jié)合

5、劑的特點(diǎn)答：（1）結(jié)合劑粒度較細(xì)；(1分)（2）結(jié)合劑的高溫性能好、適中，并具有相當(dāng)?shù)捻g性等；(1分)（3）用于水澆注磨具之結(jié)合劑的懸浮性好，干坯強(qiáng)度高；(1分)（4）微粉級(jí)粒度的磨具多采用專(zhuān)門(mén)的低溫結(jié)合劑。(1分)4硼玻璃在結(jié)合劑中的作用有哪些？答：（1）硼玻璃作為催熔劑，能顯著地降低結(jié)合劑的耐火度；（1分）（2）增加結(jié)合劑的流動(dòng)性、濕潤(rùn)性；（1分）（3）提高結(jié)合劑的反應(yīng)能力；（1分）（4）改善結(jié)合劑與磨料間的結(jié)合狀況，提高磨具的強(qiáng)度。（1分）5.磨削加工砂輪的方法主要有哪些？答：(1)用金剛砂磨削加工砂輪平面；(1分)(2)用磨輪加工砂輪；(1分)(3)砂輪互相對(duì)磨加工砂輪外徑；(1分)(

6、4)用鉆頭引導(dǎo)磨粒加工砂輪孔徑。(1分)6.菱苦土磨具的主要特點(diǎn)答：（1）原材料豐富，價(jià)格便宜，制造工藝簡(jiǎn)便，成型后常溫硬化即成。（1分）（2）磨削時(shí)磨具的自銳性好，不易燒傷工件，磨削效率高。（1分）（3）結(jié)合劑潤(rùn)滑性能好，摩擦系數(shù)小，不僅可減少摩擦熱，而且提高加工表面光潔度。（1分）（4）抗潮能力差，磨削時(shí)自身消耗大，故使用速度不宜過(guò)高。（1分）7.棕剛玉磨具色澤發(fā)白的原因答：（1）燒成操作高溫階段，供給氧氣過(guò)量或燒成溫度過(guò)高，使剛玉磨粒產(chǎn)生過(guò)多的A12TiO5；(2分)（2）剛玉磨料中A12O3含量超過(guò)95時(shí)會(huì)產(chǎn)生棕剛玉磨具發(fā)白。(2分)8原料變化對(duì)粘土長(zhǎng)石類(lèi)結(jié)合劑的性能有什么樣的影響？答

7、：（1）結(jié)合劑的可塑性隨粘土含量的增加而增加；（1分）（2）磨具的干濕坯強(qiáng)度一般隨粘土含量增加而增加；（1分）（3）結(jié)合劑耐火度隨粘土含量的增加而相應(yīng)提高；（1分）（4）碳化硅磨具的結(jié)合劑橋中物相為玻璃相、莫來(lái)石、和殘留長(zhǎng)石與石英等。剛玉磨具結(jié)合劑橋中多為玻璃相，有時(shí)有少量殘留長(zhǎng)石與石英。（1分）四、計(jì)算題（本題5分）AF80N砂輪，設(shè)配方表中規(guī)定磨料為100，結(jié)合劑用量為14，濕潤(rùn)劑用量為2.5，粘結(jié)劑用量為1.0，求7號(hào)組織的成型密度。(棕剛玉的顆粒密度取3.96g/cm3)解：（定模）成型密度與磨具坯體磨粒率有如下關(guān)系：100/mVaa（2分）其中：W=100+14+2.5+1=117.

8、5，（1分）a=3.96，7號(hào)組織對(duì)應(yīng)的磨粒率為aV=62-27=48（%）（1分）則=3.960.48117.5/100=2.23（g/cm3）（1分）五、判斷題（本題10分）（每題2分）（判斷下列各題的對(duì)與錯(cuò)，對(duì)的打“”，錯(cuò)的打“”并且改正，不要在原題上改。）1.干燥的目的是把坯體中的水分排除。（）（1分）改正：干燥的目的是把坯體中的大部分水分排除，提高坯體的干強(qiáng)度。（1分）2.石英的晶型轉(zhuǎn)化中橫向轉(zhuǎn)化伴隨的體積變化大，因此危害性大。（）（1分）改正：石英的晶型轉(zhuǎn)化中橫向轉(zhuǎn)化伴隨的體積變化大，但速度很慢，因此危害性不大。（1分）3.要完整地表示一個(gè)普通磨具的特性，必須具備7項(xiàng)內(nèi)容。（）（1

9、分）改正：要完整地表示一個(gè)普通磨具的特性，必須具備8項(xiàng)內(nèi)容。（1分）4.燒結(jié)范圍是燒結(jié)結(jié)合劑的一個(gè)重要性能，若過(guò)窄不利于穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。（）（2分）5.磨具硬度一定時(shí)，調(diào)整成型密度及結(jié)合劑用量，可以得到任意組織號(hào)的磨具。（）（1分）改正：磨具硬度一定時(shí)，調(diào)整成型密度及結(jié)合劑用量，可以得到一定范圍組織號(hào)的磨具。（1分）六、分析說(shuō)明題（本題18分）（每題9分）1.分析說(shuō)明壓制過(guò)程中坯體發(fā)生怎樣的變化答：1)密度的變化（3分）壓制過(guò)程中隨著壓力的增加，松散的粉料迅速形成坯體。坯體的相對(duì)密度發(fā)生有規(guī)律的變化?？煞秩齻€(gè)階段：坯體密度急劇增加（降低氣孔率）；坯體密度緩慢增加（脆性變形前抵抗力）；坯體密度線(xiàn)性

10、增加（壓力超過(guò)極限變形應(yīng)力）。2）強(qiáng)度的變化（3分）坯體的強(qiáng)度與成型壓力的變化關(guān)系可分為三個(gè)階段：壓力較低，雖由于粉料顆粒位移填充空隙，坯體孔隙減小，但顆粒間接觸面積仍小，所以強(qiáng)度并不大。成型壓力增加，不僅顆粒位移和填充孔隙繼續(xù)進(jìn)行，面且能使顆粒間接觸面積大大增加，出現(xiàn)原子間力的相互作用，因此強(qiáng)度直線(xiàn)增高。壓力繼續(xù)增大，坯體密度和孔隙率變化不明顯，強(qiáng)度變化比較平坦。3)坯體中壓力的分布（3分）壓制成型遇到的一個(gè)問(wèn)題是坯體中壓力分布不均勻，即不同的部位受到的壓力不等，因而導(dǎo)致坯體各部分的密度出現(xiàn)差別。2分析說(shuō)明用作陶瓷結(jié)合劑的長(zhǎng)石為哪種？答：長(zhǎng)石是作為催熔原料而引入結(jié)合劑中的，作為催熔原料，應(yīng)有

11、寬的熔融溫度范圍，比較高的高溫粘度，以及良好的溶解其它物質(zhì)的能力。（2分）上述性能與長(zhǎng)石的成分及雜質(zhì)的含量關(guān)系很大。一船而言，鉀長(zhǎng)石開(kāi)始熔融的溫度為1200左右，（1分）生成白榴石及硅氧溶液，從開(kāi)始熔融到完全熔化，溫度范圍為3040，（1分）其熔融范圍及高溫粘度均是各種長(zhǎng)石中最佳的，（1分）熔融的長(zhǎng)石玻璃態(tài)物質(zhì)能溶解一部分粘土分解物及部分石英，（1分）促進(jìn)成瓷反應(yīng)及莫來(lái)石晶體的生長(zhǎng)發(fā)育。（1分）不僅如此，所述性能隨溫度變化而變化的速度很慢，因而有利于燒成控制和防止制品變形。（1分）因此，用作陶瓷結(jié)合劑的一般為鉀長(zhǎng)石。（1分）陶瓷磨具制造試卷二卷一、填空（本題19分）（每空1分）我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)將磨具硬

12、度分為七（1分）大級(jí)，十九（1分）小級(jí)。2.磨具硬度的選擇與工件性質(zhì)（1分）和磨削條件（1分）有關(guān)系。3.結(jié)合劑的高溫潤(rùn)濕性是指高溫下結(jié)合劑熔體對(duì)磨料的潤(rùn)濕能力（1分）。4.陶瓷磨具燒成的升溫階段易產(chǎn)生內(nèi)徑裂紋，降溫階段易產(chǎn)生外徑裂紋。5.定壓成型配方表中磨料與結(jié)合劑質(zhì)量之和（1分）作為100份。6.有機(jī)濕潤(rùn)劑既起濕潤(rùn)劑的（1分）作用，又有臨時(shí)粘結(jié)劑的（1分）作用。7.使用熔化的石蠟（1分）為介質(zhì)的燒注成型為熱蠟注成型。8.彈性模量E是一個(gè)重要的材料常數(shù)，它反映了材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合強(qiáng)度的大?。?分）。9.制定磨具燒成制度的原則是按陶瓷磨具的最佳熱工制度實(shí)現(xiàn)陶瓷磨具的最優(yōu)化燒成（1分）。10高

13、速砂輪高速磨削的特點(diǎn)提高產(chǎn)生效率（1分）、提高工件表面質(zhì)量（1分）、提高工件加工精度（1分）和提高砂輪使用壽命（1分）。11.在硫化水泥中，滑石或石墨起潤(rùn)滑作用（1分），防止砂輪磨損磨床的主軸（1分）。二、說(shuō)明下列名詞與概念（本題12分）（每題2分）1.砂輪的力矩不平衡砂輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與其慣性軸線(xiàn)在砂輪質(zhì)量中心處相交，但不重合。（2分）2.磨粒率磨粒在磨具中所占體積百分比稱(chēng)為磨粒率。（2分）3.模具腔體密度該密度等于成型料質(zhì)量除以成型模具腔體體積。（2分）4.濕潤(rùn)劑為使成型料具有必要的成型性能，并在成型和干燥后保持一定的強(qiáng)度，需要加入一些具有濕潤(rùn)作用和粘結(jié)性能的物質(zhì)，這些物質(zhì)稱(chēng)粘結(jié)濕潤(rùn)劑。（2分

14、）5.干燥濕坯內(nèi)水分蒸發(fā)排出的過(guò)程稱(chēng)為干燥。（2分）6.結(jié)合劑的反應(yīng)能力剛玉磨具在焙燒過(guò)程中，磨粒表層的Al2O3能部分地溶入結(jié)合劑的熔體中，使結(jié)合劑橋內(nèi)的Al2O3含量增加，這種Al2O3的相對(duì)增量稱(chēng)為結(jié)合劑的反應(yīng)能力。三、判斷題（本題12分）（每題2分）（判斷下列各題的對(duì)與錯(cuò)，對(duì)的打“”，錯(cuò)的打“”并且改正，不要在原題上改。）1.磨粒的硬度越高，制備磨具的硬度也越高。（）（1分）改正：磨粒的硬度越高，制備磨具的硬度不一定也越高。（1分）2.用糊精做濕潤(rùn)劑可以防止SiC磨具產(chǎn)生黑心現(xiàn)象。（）（1分）改正：用糊精做濕潤(rùn)劑不一定能防止SiC磨具產(chǎn)生黑心現(xiàn)象。3干燥過(guò)程中，水蒸汽首先從坯體表面蒸發(fā)

15、，然后坯體內(nèi)部的水分再擴(kuò)散到坯體表面。（）（2分）4.加工表面硬度很高的工件時(shí)，需采用較硬的磨具。（）（1分）改正：加工表面硬度很高的工件時(shí)，需采用較軟的磨具。（1分）5.在定壓成型過(guò)程中，成型壓強(qiáng)對(duì)磨具硬度的影響是通過(guò)成型密度實(shí)現(xiàn)的，因此成型壓強(qiáng)和成型密度的影響因素相同。（）（1分）改正：在定壓成型過(guò)程中，成型壓強(qiáng)對(duì)磨具硬度的影響是通過(guò)成型密度實(shí)現(xiàn)的，但兩者的某些影響因素各不相同。（1分）6超硬材料陶瓷磨具中超硬材料的濃度越大，磨具耐用度越高，因此，應(yīng)盡可能選擇高濃度。（）（1分）改正：超硬材料陶瓷磨具中超硬材料的濃度越大，磨具耐用度越高，但成本也高，因此在滿(mǎn)足加工效率和加工質(zhì)量及磨具使用壽

16、命要求的前提下，應(yīng)盡量選擇低濃度以降低成本。四、簡(jiǎn)答題（本題32分）（每題4分）1磨具組織對(duì)磨削性能的影響答：（1）磨具組織的松緊，決定著磨具中氣孔的多少和單位面積上有效磨削刃的疏密。（1分）（2）組織松的磨具，磨削生熱較少，容屑空間大，排屑方便，可減少磨削過(guò)程中的堵塞。（1分）降低磨削點(diǎn)溫度，減少工件的熱變形和燒傷、裂紋等加工變質(zhì)層的產(chǎn)生。（1分）（3）組織緊密的磨具，氣孔小，容屑的空間少，排屑較困難，氣孔容易堵塞。但是組織緊密的磨具表面上的單位面積內(nèi)的磨粒數(shù)較多，磨具的輪廓形狀易于保持，故有利于加工(工件)，降低表面粗糙度和精度提高。（1分）2砂輪不平衡產(chǎn)生的主要原因是什么答：(1)砂輪幾

17、何形狀不對(duì)稱(chēng)，如孔徑偏心，二端面不平行等；（2分）(2)砂輪密度不均勻，致使旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)兩邊質(zhì)量不等。（2分）3燒成升溫階段的300800坯體的主要變化有哪些？答：（1）黏土類(lèi)礦物排除結(jié)晶水；（1分）（2）粘結(jié)劑的碳化及燃燒；（1分）（3）黏土中雜質(zhì)的氧化分解；（1分）（4）石英的晶型轉(zhuǎn)變；（5）水玻璃、硼玻璃的熔融。（1分）4燒熔結(jié)合劑的特點(diǎn)答：1）物相組成在焙燒溫度下，絕大部分為玻璃相。（1分）2）原材料使用較多的熔劑材料，傳統(tǒng)熔劑材料有長(zhǎng)石、滑石、硼玻璃、螢石、鋰輝石等。近年來(lái)也采用各種預(yù)熔玻璃料，如硼硅玻璃、硼鉛玻璃、針瓶玻璃等，以及一些化工原料。（1分）3）反應(yīng)能力、高溫潤(rùn)濕性較好。強(qiáng)

18、度高、硬度穩(wěn)定。（1分）4）結(jié)合劑用量較少，磨削性能較好，不易燒傷工件。5）主要用于剛玉類(lèi)磨具。易使SiC磨具黑心。（1分）5超硬材料陶瓷磨具中所用磨料的種類(lèi)和作用答：（1）主磨料，即金剛石或立方氮化硼（CBN）磨料，（1分）在超硬材料陶瓷磨具中起主要磨削作用的磨料。（1分）（2）輔助磨料，以白剛玉磨料和碳化硅磨料居多。（1分）輔助磨料在磨具工作層(即超硬材料層)中起提高砂結(jié)比作用和輔助磨削作用，能夠提高磨具的磨削比和減少低濃度磨具制造工藝上的困難。在非工作層中起結(jié)構(gòu)骨架的作用。（1分）6干燥速度確定的依據(jù)是什么？答：主要有干燥方法、（1分）磨料粒度、硬度、（1分）結(jié)合劑量、（1分）成型方法及

19、規(guī)格等。（1分）7說(shuō)明燒成冷卻過(guò)程中采取快速冷卻必要性和充分性。答：充分必要性是指快速冷卻可使結(jié)合劑熔體盡可能轉(zhuǎn)化為多的玻璃相（少量析晶），（1分）有利于磨具強(qiáng)度的提高，并可縮短燒成周期；（1分）坯體塑性狀態(tài)進(jìn)入彈性（脆性）態(tài)之前，結(jié)合劑為粘性流體，（1分）快速冷卻時(shí)無(wú)應(yīng)力產(chǎn)生，不會(huì)導(dǎo)致對(duì)磨具的破壞。（1分）8水澆注成型混料排氣泡的措施答：(1)調(diào)整料缸的角度；（1分）(2)調(diào)整加水量；（1分）(3)靜止沉淀，除去料漿表面上的清水，以使料漿壓實(shí)；（1分）(4)加入少許氨水。（1分）五、計(jì)算題（本題5分）AF46N砂輪，設(shè)配方表中規(guī)定磨料為100，結(jié)合劑用量為12，濕潤(rùn)劑用量為2.2，粘結(jié)劑用量

20、為1.1，求8號(hào)組織的成型密度。(棕剛玉的顆粒密度取3.96g/cm3)解：（定模）成型密度與磨具坯體磨粒率有如下關(guān)系：100/mVaa（2分）其中：W=100+12+2.2+1.1=115.3，（1分）a=3.96，8號(hào)組織對(duì)應(yīng)的磨粒率為aV=62-28=46（%）（2分）則=3.960.46115.3/100=2.10（g/cm3）（1分）六、分析說(shuō)明題（本題20分）（每題10分）1.分析說(shuō)明壓制過(guò)程坯體密度變化的影響因素答：a）VV0正比關(guān)系（顆粒級(jí)配初裝堆積密度）（空隙率）（2分）粉料裝模時(shí)自由堆積的空隙率V0越小，則坯體成型后的孔隙率V也越小。因此應(yīng)控制粉料的粒度和級(jí)配，或采用振動(dòng)裝

21、料以減少V0，從而可得到致密的坯體。b）VP反比（指數(shù)）關(guān)系（壓力）（2分）增大壓力P可使坯體孔隙率V減少，而且它們呈指數(shù)關(guān)系。實(shí)際生產(chǎn)中受到設(shè)備條件限制，以及坯體質(zhì)量的要求P值不能過(guò)大。c）Vt反比（指數(shù)）關(guān)系（時(shí)間）（2分）延長(zhǎng)加壓時(shí)間t，也可降低坯體氣孔率，但會(huì)降低生產(chǎn)率。生產(chǎn)中一般對(duì)高厚度砂輪終壓保壓12min。d）Vf正比（指數(shù)）關(guān)系（顆粒間摩擦力球形、潤(rùn)滑劑）（2分）減少顆粒摩擦力f也使坯體孔隙率降低。實(shí)際上，粉料經(jīng)過(guò)造粒得到球形顆粒，加入成型潤(rùn)滑劑或采用一面加壓一面升溫(熱壓)等方法均可達(dá)到這種效果。e）Vk反比（指數(shù)）關(guān)系（模具或坯體形狀及尺寸等）（2分）坯體形狀、尺寸及粉料性

22、質(zhì)對(duì)坯體密度有影響，壓制過(guò)程中，粉料與模壁產(chǎn)生摩擦作用，導(dǎo)致壓力損失。坯體的高度H與直徑D之比(HD)愈大，坯體密度更加不均勻。模具不夠光滑，材料硬度不夠，都會(huì)增加壓力損失。模具結(jié)構(gòu)不合理(出現(xiàn)銳角、尺寸急劇變化)，某些部位粉末不易填滿(mǎn)，會(huì)降低坯體密度和密度分布不均勻。2.綜合分析陶瓷磨具強(qiáng)度的影響因素答：要點(diǎn)：（1）磨料種類(lèi)（陶瓷結(jié)合劑）：陶瓷結(jié)合劑剛玉類(lèi)磨具的強(qiáng)度高于碳化硅類(lèi)（1分）（2）磨料粒度：細(xì)粒度磨具強(qiáng)度較高（1分）（3）磨具硬度：高硬度磨具強(qiáng)度較高（1分）（4）磨具組織：緊密組織的磨具強(qiáng)度較高（1分）（5）結(jié)合劑種類(lèi)：有機(jī)結(jié)合劑磨具強(qiáng)度較高（1分）（6）孔徑與外徑的比值：孔徑與外

23、徑的比值較小的磨具強(qiáng)度較高（1分）（7）磨具厚度：高厚度磨具強(qiáng)度較高（1分）（8）磨具形狀：形狀簡(jiǎn)單的磨具強(qiáng)度較高（1分）（9）不平衡值：不平衡值小的磨具強(qiáng)度較高（1分）（10）補(bǔ)強(qiáng)狀況：采用補(bǔ)強(qiáng)措施有利于提高磨具的強(qiáng)度（1分實(shí)現(xiàn)的。（）（1分）改正：成型壓強(qiáng)對(duì)磨具硬度的影響是通過(guò)對(duì)成型密度的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（1分）5.成型的關(guān)鍵是保證坯體的形狀尺寸正確。（）（1分）改正：成型的關(guān)鍵是使坯體達(dá)到規(guī)定的尺寸并保證磨具密度均勻和不產(chǎn)生裂紋、起層等缺陷。（1分）6.結(jié)合劑燒結(jié)溫度范圍的寬窄直接影響著磨具燒成溫度確定。（）（1分）改正：結(jié)合劑耐火度的高低直接影響著磨具燒成溫度的確定。（1分）四、簡(jiǎn)答題（

24、本題32分）（每題4分）1新型陶瓷剛玉磨具的特點(diǎn)答：（1）磨粒鋒利、韌性好，切削能力強(qiáng)，磨削效率高。（1分）（2）砂輪耐用度高，使用壽命長(zhǎng)。（1分）（3）砂輪自銳性好，不堵塞。（1分）（4）性?xún)r(jià)比高，應(yīng)用領(lǐng)域廣，因此易于推廣應(yīng)用。（1分）2硼玻璃對(duì)結(jié)合劑的影響有哪些？答：（1）硼玻璃作為催熔劑，能顯著地降低結(jié)合劑的耐火度；（1分）（2）增加結(jié)合劑的流動(dòng)性、濕潤(rùn)性；（1分）（3）提高結(jié)合劑的反應(yīng)能力；（1分）（4）改善結(jié)合劑與磨料間的結(jié)合狀況，提高磨具的強(qiáng)度。（1分）3用于磨具制造的濕潤(rùn)劑應(yīng)具備哪些性能？答：對(duì)磨料和結(jié)合劑具有良好的潤(rùn)濕性，（1分）較好的粘結(jié)性，（1分）粘度隨溫度的變化要小，（1

25、分）不易使成型料結(jié)團(tuán)，配制容易，無(wú)毒，清洗容易。（1分）4干燥過(guò)程水分的擴(kuò)散（機(jī)理）包括三個(gè)過(guò)程：1）傳熱過(guò)程熱氣體通過(guò)濕坯表面邊界層將熱傳給濕坯表面，再以傳導(dǎo)方式向內(nèi)部傳遞。（1分）2)外擴(kuò)散過(guò)程濕坯表面水分汽化由濕坯表面邊界層向外界（干燥介質(zhì)）中擴(kuò)散。（1分）3)內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程水分自濕坯內(nèi)部向表面擴(kuò)散。由2個(gè)過(guò)程控制（1分）濕傳導(dǎo)水分自坯體內(nèi)部向表面擴(kuò)散（H2O濃度差C）濕熱傳導(dǎo)水分自坯體高溫向低溫方向移動(dòng)（1分）5定模成型配方表的特點(diǎn)答：a)以磨粒質(zhì)量為100份，結(jié)合劑、粘結(jié)濕潤(rùn)劑等均為磨粒質(zhì)量為100份時(shí)的分?jǐn)?shù)；（2分）b)按組織號(hào)控制成型密度；（1分）c)成型壓強(qiáng)為參考數(shù)據(jù)。（1分）6超

26、硬材料陶瓷磨具的特點(diǎn)答：超硬材料陶瓷磨具一方面具有超硬材料磨具的共性：磨削能力強(qiáng)，磨削溫度較低，磨具磨損較小，使用壽命長(zhǎng)。（2分）另一方面，具有陶瓷結(jié)合劑磨具的優(yōu)點(diǎn)：耐熱性、耐油性、耐水性、耐酸堿性均較好，適應(yīng)在較廣的冷卻液條件下進(jìn)行磨削；磨具形狀保持性好，磨削精度高；磨具中有較多的氣孔，有利于冷卻和排屑，磨削時(shí)不易堵塞，不易燒傷工件，磨具有較好的自銳性，修整間隔較長(zhǎng)；修整比其它結(jié)合劑磨具容易，修整維護(hù)費(fèi)用適中。超硬材料陶瓷磨具能夠很好地滿(mǎn)足難加工材料和一般材料的高精磨削和高效磨削需要，并適合在數(shù)控磨床和自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上應(yīng)用。（2分）7定壓成型磨具組織的主要變化規(guī)律答：1)當(dāng)結(jié)合劑、濕潤(rùn)劑種類(lèi)和

27、成型壓強(qiáng)相同的情況下，磨粒率與結(jié)合劑用量成反比，即結(jié)合劑，硬度，磨粒率，組織變松，氣孔率。（1分）2)磨料及磨具的硬度相同，細(xì)粒度的磨具組織比粗粒度的疏松，有時(shí)加大成型壓強(qiáng)也不大容易改變這種趨勢(shì)。（1分）3)一般可以認(rèn)為濕潤(rùn)劑用量的增減對(duì)磨具組織號(hào)的影響不顯著。（1分）4）定壓成型磨具組織在兩個(gè)組織號(hào)內(nèi)波動(dòng)的概率為95左右?？梢詽M(mǎn)足磨具組織號(hào)精度要求。（1分）8粉料的工藝性能有哪些？答：(1)粒度和粒度分布；（1分）(2)粉料的堆積特性；（1分）(3)粉料的拱橋效應(yīng)(橋接)；（1分）(4)粉料的流動(dòng)性。（1分）五、計(jì)算題（本題4分）已知某坯料的干燥收縮率為2.98%，燒成收縮率為1.50%，若

28、用該坯料制做60.0mm的燒結(jié)試樣，問(wèn)此試樣的濕坯長(zhǎng)度應(yīng)為多少？該坯料的總收縮率為多少？解：由%98.2010LLLS干（1分）%50.16011LLS燒（1分）得L0=62.863（mm）（1分）%76.46360636000LLS總（1分）六、分析說(shuō)明題（本題16分）（每題8分）1分析燒成分解氧化階段的主要任務(wù)、磨具坯體的特點(diǎn)、容易產(chǎn)生的缺陷。答：要點(diǎn)：主要任務(wù)：（1）黏土類(lèi)礦物排除結(jié)晶水；（1分）（2）粘結(jié)劑的碳化及燃燒；（1分）（3）黏土中雜質(zhì)的氧化分解；（1分）（4）石英的晶型轉(zhuǎn)變；（1分）（5）水玻璃、硼玻璃的熔融。（1分）磨具坯體的特點(diǎn)：磨具坯體強(qiáng)度較低。（1分）容易產(chǎn)生的缺陷：

29、易產(chǎn)生開(kāi)裂缺陷。（2分）2分析說(shuō)明結(jié)合劑熱膨脹系數(shù)對(duì)磨具性能及磨削使用的影響答：（1）結(jié)合劑與磨粒熱膨脹系數(shù)的匹配性對(duì)結(jié)合強(qiáng)度的影響（3分）若磨料的膨脹系數(shù)小于結(jié)合劑的膨脹系數(shù)，則產(chǎn)品在冷卻時(shí)，結(jié)合劑的體積收縮比磨料大，結(jié)果結(jié)合劑橋?qū)a(chǎn)生張應(yīng)力，削弱了結(jié)合劑橋的作用。相反，若磨料的熱膨脹系數(shù)大于結(jié)合劑的膨脹系數(shù)，當(dāng)產(chǎn)品冷卻時(shí)，磨料的體積收縮較大，磨粒拉離結(jié)合劑橋，削弱了結(jié)合劑橋的固結(jié)程度。因此二者應(yīng)接近，一般認(rèn)為相差不應(yīng)超過(guò)一倍。（2）對(duì)生產(chǎn)的影響（2分）應(yīng)考慮隨溫度變化的平緩性及在相應(yīng)溫度范圍的適應(yīng)性。（3）對(duì)磨削使用的影響（3分）在磨削過(guò)程中，磨具進(jìn)入磨削區(qū)，若結(jié)合劑的膨脹系數(shù)大于磨粒的膨

30、脹系數(shù)，由于磨削熱的作用，則結(jié)合劑產(chǎn)生種壓應(yīng)力，更緊地把持著磨粒，使其不易脫落、表現(xiàn)為韌性的增加。相反，磨粒易于脫落，表現(xiàn)為脆性的增加。陶瓷磨具制造試卷十卷（參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）一、填空（本題15分）（每空1分）1.磨具（固結(jié)磨具）一般由，和三部分構(gòu)成。2.結(jié)合劑反應(yīng)能力的實(shí)質(zhì)上是。3.由磨具組織號(hào)與磨粒率的關(guān)系可知，6號(hào)組織所對(duì)應(yīng)的磨粒率是。4.用作濕潤(rùn)劑水玻璃的模數(shù)為2.65，若水玻璃中SiO2的含量為71.9%，則其N(xiāo)a2O的含量為。5.磨具機(jī)壓成型時(shí)控制成型密度的方法基本上有兩種：和。6.多孔磨具的特點(diǎn)是、。7.超硬材料陶瓷磨具常用的三種結(jié)構(gòu)形式是8.碳化硅磨具燒成過(guò)程中宜采用氣氛。9

31、.是結(jié)合劑的主要性能指標(biāo)之一，它一般作為制定磨具燒成溫度的主要依據(jù)。1.磨粒（1分），結(jié)合劑（1分），和氣孔（1分）。2.結(jié)合劑在高溫下溶解氧化鋁的能力(1分)3.50%(1分)4.28.0%（1分）。5.定模法（定體積法）(1分)，定壓法(1分)6.氣孔率高，(1分)容屑排屑性能和自銳性好，(1分)自冷卻作用好(1分)7.不帶非工作層的整體式結(jié)構(gòu)（1分）、帶陶瓷基體非工作層的整體式結(jié)構(gòu)（1分）、組合式（粘接式）結(jié)構(gòu)（1分）。8.強(qiáng)氧化(1分)9.耐火度(1分)二、說(shuō)明下列名詞與概念（本題20分）（每題2分）1.定模成型根據(jù)配方表上所列出的配比及成品組織號(hào)計(jì)算出成型密度，再按成型密度計(jì)算出坯體

32、單重。成型時(shí)按單重投料壓出一定體積（控制厚度）的磨具坯體。（2分）2.砂輪的靜不平衡砂輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與其慣性軸線(xiàn)不重合，且僅有平衡（行）偏離的狀態(tài)。（2分）3.最大應(yīng)力理論最大應(yīng)力理論認(rèn)為，當(dāng)最大切向應(yīng)力達(dá)到砂輪的一維均勻受力狀態(tài)下的抗張強(qiáng)度(8字塊強(qiáng)度)B時(shí)，即max)(B時(shí)，砂輪即發(fā)生離心破壞。（2分）4.粉料的流動(dòng)性粉料雖然由固體小顆粒組成，但由于其分散度較高，具有一定的流動(dòng)性。當(dāng)堆積到一定高度后，粉料會(huì)向四周流散，始終保持為圓錐體，其自然息角(偏角)保持不變。（2分5.結(jié)合劑的懸浮性結(jié)合劑微粒在水中下降的快慢程度。（2分）6.浸漬劑通過(guò)浸漬的方法，全部或部分地填充于磨具氣孔中的物質(zhì)，稱(chēng)浸

33、漬劑。（2分）7.鐵斑磨料或結(jié)合劑所含鐵質(zhì)過(guò)量，也可能是生產(chǎn)過(guò)程中混入的鐵經(jīng)高溫?zé)珊?，形成中心部呈黑褐色四周色澤較淺的鐵熔斑點(diǎn)（Fe2O3）。（2分）8.燒結(jié)結(jié)合劑結(jié)合劑的耐火度高于磨具焙燒溫度。（2分）9.磨具的組織就是反映磨具內(nèi)起主要磨削作用的磨粒分布的疏密程度，也可以說(shuō)是磨粒在磨具中的體積分布。(2分)10.結(jié)合劑的線(xiàn)膨脹系數(shù)結(jié)合劑在溫度升高1時(shí)的相對(duì)伸值。三、簡(jiǎn)答題（本題32分）（每題4分）1砂輪在回轉(zhuǎn)時(shí)，其內(nèi)部應(yīng)力分布的特點(diǎn)是什么？答：(1)切向應(yīng)力總大于徑向應(yīng)力r。（1分）(2)對(duì)于所有有孔砂輪，切向應(yīng)力的最大值在孔壁處；（1分）徑向應(yīng)力r的最大值在iRrr處。（1分）(3)、r

34、均隨k（ri/R）值的增加而增加。（1分）2定壓成型配方表的特點(diǎn)答：a)磨料與結(jié)合劑質(zhì)量之和為100份；（1分）b)濕潤(rùn)劑及糊精粉等的加入量均以每千克干成型料所需的毫升數(shù)或克數(shù)來(lái)表示；（1分）c)固定成型壓強(qiáng)，一般按2.5MPa或5.0MPa遞增；（1分）d)成型密度為參考數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)測(cè)確定下來(lái)。（1分）3.磨具硬度一定時(shí)，調(diào)整成型密度及結(jié)合劑用量，為什么磨具組織號(hào)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)？答；首先從提高磨粒率來(lái)看，需要減少結(jié)合劑用量，提高成型密度來(lái)保持硬度的不變，但當(dāng)結(jié)合劑減到定程度后，坯體強(qiáng)度達(dá)到容易破碎的程度，這時(shí)磨粒率不能再提高，故磨粒率的提高有上限。（2分）另一方面從降低磨粒率來(lái)看，需要采取

35、增加結(jié)合劑用量，降低成型密度來(lái)維持硬度的不變，但結(jié)合劑增至一定程度后，硬度必然會(huì)提高，故磨粒率的降低有下限。（2分）4.壓制成型配料計(jì)算的步驟答：（1）計(jì)算磨具單片質(zhì)量；（1分）(2)計(jì)算批磨具總的投料量；（1分）(3)計(jì)算混料機(jī)一次混料量；（1分）(4)計(jì)算配料單（1分）5干燥速率的影響因素有哪些？答：影響干燥速率的因素很多，可以歸結(jié)為兩類(lèi)，一類(lèi)是外界的因素，（1分）如環(huán)境參數(shù)、干燥介質(zhì)的參數(shù)(濕度、溫度、流動(dòng)速度)、干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型，干燥介質(zhì)與坯體的接觸情況等因素。（1分）第二類(lèi)是坯體內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)方面的因素，（1分）如坯體的形狀、大小及水分含量等。（1分）6.菱苦土磨具的主要特點(diǎn)答：（

36、1）原材料豐富，價(jià)格便宜，制造工藝簡(jiǎn)便，成型后常溫硬化即成。（1分）（2）磨削時(shí)磨具的自銳性好，不易燒傷工件，磨削效率高。（1分）（3）結(jié)合劑潤(rùn)滑性能好，摩擦系數(shù)小，不僅可減少摩擦熱，而且提高加工表面光潔度。（1分）（4）抗潮能力差，磨削時(shí)自身消耗大，故使用速度不宜過(guò)高。（1分）7SiC磨具“黑心”的原因答：燒成升溫加熱階段，氧化氣氛不足；（2分）結(jié)合劑中堿金屬及堿土金屬氧化物含量較高。（2分）8砂輪灌孔的特點(diǎn)答：生產(chǎn)效率高、（1分）孔徑精度容易達(dá)到、（1分）操作簡(jiǎn)單、（1分）成本低等。（1分）四、計(jì)算題（本題4分）已知某坯料的干燥收縮率為2.98%，燒成收縮率為1.50%，若用該坯料制做60.0mm的燒結(jié)試樣，問(wèn)此試樣的濕坯長(zhǎng)度應(yīng)為多少？該坯料的總收縮率為多少？解：由%98.2010LLLS干（1分）%50.16011LLS燒（1分）得L0=62.863（mm）（1分）