ซิลิกอนคาร์ไบด์ใช้ในการผลิตล้อตัดแบบขัดได้อย่างไร?

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เป็นสารกัดกร่อนที่สำคัญและพบได้ทั่วไปซึ่งใช้ในการผลิตล้อเจียรและแผ่นตัด คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้ซิลิคอนคาร์ไบด์ไม่สามารถทดแทนได้ในการใช้งานเฉพาะด้าน บทความนี้จะเน้นสองประเด็นหลัก ได้แก่ เหตุผลที่ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์ และกระบวนการผลิต
1. เหตุใดจึงควรเลือกซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นสารกัดกร่อน
ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุสังเคราะห์ที่มีความแข็งสูง มีความแข็งโมห์ส 9.5 ซึ่งรองจากเพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์ (CBN) ซิลิคอนคาร์ไบด์มีคุณสมบัติสำคัญหลายประการที่ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องมือกัดกร่อน:

ความแข็งและความคมสูง: อนุภาคคาร์ไบด์ซิลิกอนมีความแข็งและคมเป็นอย่างยิ่ง ช่วยให้กำจัดวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ความเปราะบาง: เมื่อเทียบกับสารกัดกร่อนคอรันดัม (อะลูมิเนียมออกไซด์) ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความเปราะบางกว่า ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในระหว่างการเจียร เนื่องจากอนุภาคทื่อจะแตกออก เผยให้เห็นขอบและมุมที่คมขึ้นใหม่ ทำให้เกิดเอฟเฟกต์ “ลับคมเอง” ที่ช่วยรักษาพลังการตัดให้คงที่

การนำความร้อนที่ดี: ช่วยระบายความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการบด

ความเสถียรทางเคมี: เหมาะเป็นพิเศษสำหรับการตัดเฉือนวัสดุที่มีความแข็งสูงและมีความแข็งแรงแรงดึงต่ำ เนื่องจากไม่ทำปฏิกิริยากับวัสดุเหล่านี้

หมวดหมู่แอปพลิเคชันหลัก:

ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำ (SiC): มีความบริสุทธิ์ต่ำ ประมาณ 98.5% ขึ้นไป มีคุณสมบัติการนำความร้อนและความเหนียวที่ดีเยี่ยม นิยมใช้เป็นหลักในการตัดเฉือนวัสดุที่มีความต้านทานแรงดึงต่ำ เช่น

วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น แก้ว เซรามิก และหิน

เหล็กหล่อ โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (เช่น ทองแดง อลูมิเนียม และทองเหลือง)

ยางและหนัง

วัสดุทนไฟ

ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว (SiC): มีความบริสุทธิ์สูงกว่า (>99%) แข็งกว่า และเปราะกว่า นิยมใช้เป็นหลักในการตัดเฉือนวัสดุแข็งและเปราะ เช่น:

เครื่องมือคาร์ไบด์ (เหล็กทังสเตน)

กระจกออปติคอล หยก อะเกต

โลหะผสมไททาเนียม

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิกอนและเจอร์เมเนียม

1. การเตรียมและผสมวัตถุดิบ

นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการกำหนดประสิทธิภาพของล้อเจียร (เช่น ความแข็ง ขนาดของเม็ด และโครงสร้าง)

เม็ดขัด: เลือกชนิดของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เหมาะสม (สีดำหรือสีเขียว) และขนาดเม็ดขัด (เช่น 46, 60, 120 เป็นต้น) ตามวัสดุที่จะกลึง ยิ่งเม็ดขัดมีขนาดใหญ่เท่าใด อนุภาคก็จะละเอียดขึ้นเท่านั้น ส่งผลให้พื้นผิวเรียบเนียนขึ้น แต่ประสิทธิภาพในการเจียรก็จะต่ำลงด้วยเช่นกัน

พันธะ: ทำหน้าที่เหมือน “กาว” ยึดเม็ดขัดเข้าด้วยกัน ชนิดทั่วไป ได้แก่:

พันธะเรซินอยด์: นิยมใช้กันมากที่สุด มักทำจากเรซินฟีนอลิก ล้อเจียรที่ได้จะมีความยืดหยุ่น แข็งแรง และทนต่อความเร็วสูงได้อย่างดีเยี่ยม จึงเหมาะสำหรับการตัด การเจียร และการเจียรแบบหยาบ แผ่นเจียรส่วนใหญ่ใช้พันธะเรซิน

พันธะไวทริไฟด์: ผลิตจากวัสดุเซรามิก เช่น ดินเหนียวและเฟลด์สปาร์ ล้อเจียรที่ได้มีความแข็ง ทนความร้อน และคงรูปทรงได้ดี แต่ค่อนข้างเปราะ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเจียรแบบละเอียด และไม่ค่อยใช้สำหรับการเจียรจานตัด

พันธะประเภทอื่น เช่น พันธะยางและพันธะโลหะ ใช้ในงานเฉพาะทาง

สารตัวเติม: มีการเติมวัสดุที่มีฟังก์ชัน เช่น ไครโอไลต์และไพไรต์ เพื่อหล่อลื่น ระบายความร้อน หรือปรับปรุงประสิทธิภาพการบดในระหว่างกระบวนการบด

สารกัดกร่อนซิลิกอนคาร์ไบด์ ผงยึดเกาะ และสารตัวเติมที่มีสัดส่วนแม่นยำ จะถูกวางลงในเครื่องผสมและผสมเป็นเวลานานและสม่ำเสมอ

2. การขึ้นรูป นำ
วัสดุผสมต่างๆ มาวางในแม่พิมพ์ที่มีขนาดและรูปร่างเฉพาะ

ในเครื่องจักรขนาดใหญ่ จะมีการอัดเย็นโดยใช้แรงกดมหาศาล (ตั้งแต่หลักสิบไปจนถึงหลักพันตัน) เพื่ออัดส่วนผสมที่หลวมๆ ให้เป็นแผ่นล้อเจียรที่มีความหนาแน่นและแข็งแรงในตอนแรก

แกนหลักจะถูกวางไว้ตรงกลางแม่พิมพ์เพื่อสร้างรูสำหรับติดตั้งล้อเจียรโดยตรง

3. การบ่ม
นี่คือกระบวนการที่ทำให้ล้อเจียรมีความแข็งแรงขั้นสุดท้าย วิธีการจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการยึดติด:

สำหรับล้อเจียรที่ยึดด้วยเรซิน: ชิ้นงานล้อเจียรแบบอัดจะถูกนำไปวางในเตาอบขนาดใหญ่ (เตาชุบแข็ง) และให้ความร้อนที่อุณหภูมิและระยะเวลาที่กำหนดอย่างเข้มงวด (เช่น 180-200°C) และเวลาที่กำหนด (หลายสิบชั่วโมง) เรซินจะละลายและเกิดปฏิกิริยาการเชื่อมขวาง จนกระทั่งแข็งตัวและยึดเม็ดขัดเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา

สำหรับล้อเจียรแบบ vitrified-bonded: ชิ้นงานจะถูกนำไปอบในเตาเผาอุณหภูมิสูงและเผาผนึกที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000°C vitrified bond จะทำให้เม็ดขัดติดแน่นและหลอมละลายเป็นเนื้อเดียวกัน

4. การประมวลผลและการตรวจสอบ
การประมวลผล: หลังจากการบ่ม แผ่นล้อเจียรจะผ่านการกลึงและการปรับสมดุลแบบคงที่เพื่อให้แน่ใจว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลางรูที่แม่นยำ ความเป็นศูนย์กลางของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก และการทำงานที่ราบรื่นและไม่มีการสั่นสะเทือน

การตรวจสอบ: นี่เป็นขั้นตอนสำคัญเพื่อความปลอดภัย ล้อเจียรแต่ละชิ้นต้องผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวด ซึ่งรวมถึง:

การทดสอบการหมุน: การหมุนด้วยความเร็วเกินความเร็วในการทำงานสูงสุด (เช่น 1.5 เท่า) เพื่อทดสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้างและป้องกันการแตกร้าวในระหว่างการใช้งาน

ตรวจสอบลักษณะภายนอก ความแข็ง และความสมดุล

ในที่สุด ล้อตัดที่ผ่านการรับรองก็ได้รับการติดฉลากและบรรจุเพื่อการจัดส่ง