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切割砂輪燒傷探討
砂輪在切割過程中，工件經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氧化變色的問題，這是很多用戶所不希望發(fā)生的，某些行業(yè)，比如核工業(yè)設(shè)備加工，則是嚴(yán)格禁止氧化變色的。因此，對該現(xiàn)象進(jìn)行研究，并找到如何減少，甚至完全杜絕燒傷現(xiàn)象，成為高端砂輪開發(fā)的一個(gè)新課題。
一、燒傷的實(shí)質(zhì)
我們首先來探討燒傷的原因。其實(shí)這個(gè)原因并不復(fù)雜，借助于一些設(shè)備和機(jī)理研究，這個(gè)原因很容易搞清楚，那就是高溫氧化變色。
Fe+O2=FexOy ( x=2或3，y=3或4)
在高溫下，空氣中的氧氣將金屬，主要是鐵，氧化成不同的成分。Fe2O3為紅色，F(xiàn)e3O4為黑色，二者的混合色，根據(jù)比例不同分別表現(xiàn)出藍(lán)色等不同的顏色。有的工件中含有微量其他金屬，氧化的顏色也略有差異。
所以我們?nèi)粢獙υ搯栴}進(jìn)行研究，就歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：一、如何減少熱量的產(chǎn)生；二、如何提高切割效率以減少無意義摩擦；三、能否減少氧氣與工件的接觸；四、有沒有更新的其他思路；五、所提供的方案能否適用于所有的工況，比如INOX砂輪。
其實(shí)如何減少熱量的產(chǎn)生，如何提高切割效率，以及能否隔絕氧氣與工件的接觸，這三個(gè)問題正是筆者在上一篇文章《如何提高砂輪的高溫性能》中所討論的內(nèi)容。因此，上一篇文章中所提供的方案對該問題的解決也有幫助。但毫無疑問的，那并不是所有的答案，會(huì)有一些更多的基礎(chǔ)研究向我們訴說磨削過程中的奧秘。本文著重討論第四和第五兩點(diǎn)。
二、抗燒傷精兵-----MKC-S
MKC-S是奧地利Chemetall公司在抗燒傷方面多年研究的智慧結(jié)晶。我們在上文中介紹了硫化鐵的作用，它雖然能夠部分提高切割磨削效率，但在某些配方或更惡劣的工作環(huán)境中仍然不足以杜絕燒傷現(xiàn)象，這需要我們尋找效率更高的材料。但是往往單一組份的材料不能滿足這么復(fù)雜的要求，MKC-S則是一種復(fù)合了多重性能的新材料。我們來看一看MKC-S的熱失重分析圖。
從TGA分析來看，MKC-S有幾個(gè)特點(diǎn)：
1、510度左右發(fā)生液化，在砂輪中成為很好的潤滑劑，砂輪工作很容易達(dá)到這個(gè)溫度點(diǎn)，因而MKC就很容易發(fā)揮作用；
2、800度左右生成微小的汽化層，起到隔絕熱量，隔絕氧氣，保護(hù)砂輪的作用；
3、失重點(diǎn)在900多度，而且經(jīng)過1200度高溫后，材料仍然有50%左右的剩余，因此具備在高溫環(huán)境中工作的基礎(chǔ)。
三、磨削接觸點(diǎn)的變化
砂輪在工作的過程中，砂輪表面和工件的接觸點(diǎn)是什么狀況？如果加入MKC材料，又會(huì)產(chǎn)生什么樣的變化？
我們從微觀的角度來看一下奧地利Chemetall公司MKC-S的結(jié)構(gòu)以及砂輪工作時(shí)接觸界面的變化。
MKC材料非常柔軟，層和層之間極易發(fā)生平移，在壓力的作用下，這些柔軟易發(fā)生層移的填料就會(huì)填入砂輪表面凹陷的地方，與不添加該材料的砂輪接觸面相比接觸表面增大，也就是說砂輪和工件之間的接觸點(diǎn)顯著增加，比如原先是兩個(gè)接觸點(diǎn)，加入潤滑劑以后增加到四個(gè)。這樣，原來兩個(gè)點(diǎn)所承受的壓力、溫度就分布到四個(gè)點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)所承受的壓力，熱量就會(huì)顯著降低。這不僅降低了砂輪的磨耗，也提高了砂輪的耐高溫性能。這是其它材料難以具備的作用。
四、MKC-S抗燒蝕的化學(xué)機(jī)理
MKC-S通過層移改變接觸點(diǎn)的特性，以及低熔點(diǎn)低汽化點(diǎn)的特性都是屬于它的物理性能。那么這個(gè)材料化學(xué)方面有沒有什么特性來使它達(dá)到防止燒傷的目的呢？有的。
MKC-S是氯-錳相的多元素復(fù)合材料，通過復(fù)雜的配方設(shè)計(jì)，使得該材料在高溫之下自動(dòng)形成某種化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生一種氣體，該氣體與鐵金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性高于氧氣。由于工件表面的鐵原子已經(jīng)優(yōu)先與該氣體發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，失去了活性，氧氣就不能與鐵金屬發(fā)生氧化作用，工作就不會(huì)燒傷，并且該氣體與鐵所反應(yīng)形成的生成物雖然也會(huì)有顏色，但是由于沸點(diǎn)極低，工作過程中已經(jīng)全面揮發(fā)，不會(huì)遺留在鋼鐵表面，因此工件不會(huì)變色。
砂輪在切割過程中，工件經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氧化變色的問題，這是很多用戶所不希望發(fā)生的，某些行業(yè)，比如核工業(yè)設(shè)備加工，則是嚴(yán)格禁止氧化變色的。因此，對該現(xiàn)象進(jìn)行研究，并找到如何減少，甚至完全杜絕燒傷現(xiàn)象，成為高端砂輪開發(fā)的一個(gè)新課題。
一、燒傷的實(shí)質(zhì)
我們首先來探討燒傷的原因。其實(shí)這個(gè)原因并不復(fù)雜，借助于一些設(shè)備和機(jī)理研究，這個(gè)原因很容易搞清楚，那就是高溫氧化變色。
Fe+O2=FexOy ( x=2或3，y=3或4)
在高溫下，空氣中的氧氣將金屬，主要是鐵，氧化成不同的成分。Fe2O3為紅色，F(xiàn)e3O4為黑色，二者的混合色，根據(jù)比例不同分別表現(xiàn)出藍(lán)色等不同的顏色。有的工件中含有微量其他金屬，氧化的顏色也略有差異。
所以我們?nèi)粢獙υ搯栴}進(jìn)行研究，就歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：一、如何減少熱量的產(chǎn)生；二、如何提高切割效率以減少無意義摩擦；三、能否減少氧氣與工件的接觸；四、有沒有更新的其他思路；五、所提供的方案能否適用于所有的工況，比如INOX砂輪。
其實(shí)如何減少熱量的產(chǎn)生，如何提高切割效率，以及能否隔絕氧氣與工件的接觸，這三個(gè)問題正是筆者在上一篇文章《如何提高砂輪的高溫性能》中所討論的內(nèi)容。因此，上一篇文章中所提供的方案對該問題的解決也有幫助。但毫無疑問的，那并不是所有的答案，會(huì)有一些更多的基礎(chǔ)研究向我們訴說磨削過程中的奧秘。本文著重討論第四和第五兩點(diǎn)。
二、抗燒傷精兵-----MKC-S
MKC-S是奧地利Chemetall公司在抗燒傷方面多年研究的智慧結(jié)晶。我們在上文中介紹了硫化鐵的作用，它雖然能夠部分提高切割磨削效率，但在某些配方或更惡劣的工作環(huán)境中仍然不足以杜絕燒傷現(xiàn)象，這需要我們尋找效率更高的材料。但是往往單一組份的材料不能滿足這么復(fù)雜的要求，MKC-S則是一種復(fù)合了多重性能的新材料。我們來看一看MKC-S的熱失重分析圖。
從TGA分析來看，MKC-S有幾個(gè)特點(diǎn)：
1、510度左右發(fā)生液化，在砂輪中成為很好的潤滑劑，砂輪工作很容易達(dá)到這個(gè)溫度點(diǎn)，因而MKC就很容易發(fā)揮作用；
2、800度左右生成微小的汽化層，起到隔絕熱量，隔絕氧氣，保護(hù)砂輪的作用；
3、失重點(diǎn)在900多度，而且經(jīng)過1200度高溫后，材料仍然有50%左右的剩余，因此具備在高溫環(huán)境中工作的基礎(chǔ)。
三、磨削接觸點(diǎn)的變化
砂輪在工作的過程中，砂輪表面和工件的接觸點(diǎn)是什么狀況？如果加入MKC材料，又會(huì)產(chǎn)生什么樣的變化？
我們從微觀的角度來看一下奧地利Chemetall公司MKC-S的結(jié)構(gòu)以及砂輪工作時(shí)接觸界面的變化。
MKC材料非常柔軟，層和層之間極易發(fā)生平移，在壓力的作用下，這些柔軟易發(fā)生層移的填料就會(huì)填入砂輪表面凹陷的地方，與不添加該材料的砂輪接觸面相比接觸表面增大，也就是說砂輪和工件之間的接觸點(diǎn)顯著增加，比如原先是兩個(gè)接觸點(diǎn)，加入潤滑劑以后增加到四個(gè)。這樣，原來兩個(gè)點(diǎn)所承受的壓力、溫度就分布到四個(gè)點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)所承受的壓力，熱量就會(huì)顯著降低。這不僅降低了砂輪的磨耗，也提高了砂輪的耐高溫性能。這是其它材料難以具備的作用。
四、MKC-S抗燒蝕的化學(xué)機(jī)理
MKC-S通過層移改變接觸點(diǎn)的特性，以及低熔點(diǎn)低汽化點(diǎn)的特性都是屬于它的物理性能。那么這個(gè)材料化學(xué)方面有沒有什么特性來使它達(dá)到防止燒傷的目的呢？有的。
MKC-S是氯-錳相的多元素復(fù)合材料，通過復(fù)雜的配方設(shè)計(jì)，使得該材料在高溫之下自動(dòng)形成某種化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生一種氣體，該氣體與鐵金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性高于氧氣。由于工件表面的鐵原子已經(jīng)優(yōu)先與該氣體發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，失去了活性，氧氣就不能與鐵金屬發(fā)生氧化作用，工作就不會(huì)燒傷，并且該氣體與鐵所反應(yīng)形成的生成物雖然也會(huì)有顏色，但是由于沸點(diǎn)極低，工作過程中已經(jīng)全面揮發(fā)，不會(huì)遺留在鋼鐵表面，因此工件不會(huì)變色。
砂輪在切割過程中，工件經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氧化變色的問題，這是很多用戶所不希望發(fā)生的，某些行業(yè)，比如核工業(yè)設(shè)備加工，則是嚴(yán)格禁止氧化變色的。因此，對該現(xiàn)象進(jìn)行研究，并找到如何減少，甚至完全杜絕燒傷現(xiàn)象，成為高端砂輪開發(fā)的一個(gè)新課題。
一、燒傷的實(shí)質(zhì)
我們首先來探討燒傷的原因。其實(shí)這個(gè)原因并不復(fù)雜，借助于一些設(shè)備和機(jī)理研究，這個(gè)原因很容易搞清楚，那就是高溫氧化變色。
Fe+O2=FexOy ( x=2或3，y=3或4)
在高溫下，空氣中的氧氣將金屬，主要是鐵，氧化成不同的成分。Fe2O3為紅色，F(xiàn)e3O4為黑色，二者的混合色，根據(jù)比例不同分別表現(xiàn)出藍(lán)色等不同的顏色。有的工件中含有微量其他金屬，氧化的顏色也略有差異。
所以我們?nèi)粢獙υ搯栴}進(jìn)行研究，就歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：一、如何減少熱量的產(chǎn)生；二、如何提高切割效率以減少無意義摩擦；三、能否減少氧氣與工件的接觸；四、有沒有更新的其他思路；五、所提供的方案能否適用于所有的工況，比如INOX砂輪。
其實(shí)如何減少熱量的產(chǎn)生，如何提高切割效率，以及能否隔絕氧氣與工件的接觸，這三個(gè)問題正是筆者在上一篇文章《如何提高砂輪的高溫性能》中所討論的內(nèi)容。因此，上一篇文章中所提供的方案對該問題的解決也有幫助。但毫無疑問的，那并不是所有的答案，會(huì)有一些更多的基礎(chǔ)研究向我們訴說磨削過程中的奧秘。本文著重討論第四和第五兩點(diǎn)。
二、抗燒傷精兵-----MKC-S
MKC-S是奧地利Chemetall公司在抗燒傷方面多年研究的智慧結(jié)晶。我們在上文中介紹了硫化鐵的作用，它雖然能夠部分提高切割磨削效率，但在某些配方或更惡劣的工作環(huán)境中仍然不足以杜絕燒傷現(xiàn)象，這需要我們尋找效率更高的材料。但是往往單一組份的材料不能滿足這么復(fù)雜的要求，MKC-S則是一種復(fù)合了多重性能的新材料。我們來看一看MKC-S的熱失重分析圖。
從TGA分析來看，MKC-S有幾個(gè)特點(diǎn)：
1、510度左右發(fā)生液化，在砂輪中成為很好的潤滑劑，砂輪工作很容易達(dá)到這個(gè)溫度點(diǎn)，因而MKC就很容易發(fā)揮作用；
2、800度左右生成微小的汽化層，起到隔絕熱量，隔絕氧氣，保護(hù)砂輪的作用；
3、失重點(diǎn)在900多度，而且經(jīng)過1200度高溫后，材料仍然有50%左右的剩余，因此具備在高溫環(huán)境中工作的基礎(chǔ)。
三、磨削接觸點(diǎn)的變化
砂輪在工作的過程中，砂輪表面和工件的接觸點(diǎn)是什么狀況？如果加入MKC材料，又會(huì)產(chǎn)生什么樣的變化？
我們從微觀的角度來看一下奧地利Chemetall公司MKC-S的結(jié)構(gòu)以及砂輪工作時(shí)接觸界面的變化。
MKC材料非常柔軟，層和層之間極易發(fā)生平移，在壓力的作用下，這些柔軟易發(fā)生層移的填料就會(huì)填入砂輪表面凹陷的地方，與不添加該材料的砂輪接觸面相比接觸表面增大，也就是說砂輪和工件之間的接觸點(diǎn)顯著增加，比如原先是兩個(gè)接觸點(diǎn)，加入潤滑劑以后增加到四個(gè)。這樣，原來兩個(gè)點(diǎn)所承受的壓力、溫度就分布到四個(gè)點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)所承受的壓力，熱量就會(huì)顯著降低。這不僅降低了砂輪的磨耗，也提高了砂輪的耐高溫性能。這是其它材料難以具備的作用。
四、MKC-S抗燒蝕的化學(xué)機(jī)理
MKC-S通過層移改變接觸點(diǎn)的特性，以及低熔點(diǎn)低汽化點(diǎn)的特性都是屬于它的物理性能。那么這個(gè)材料化學(xué)方面有沒有什么特性來使它達(dá)到防止燒傷的目的呢？有的。
MKC-S是氯-錳相的多元素復(fù)合材料，通過復(fù)雜的配方設(shè)計(jì)，使得該材料在高溫之下自動(dòng)形成某種化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生一種氣體，該氣體與鐵金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性高于氧氣。由于工件表面的鐵原子已經(jīng)優(yōu)先與該氣體發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，失去了活性，氧氣就不能與鐵金屬發(fā)生氧化作用，工作就不會(huì)燒傷，并且該氣體與鐵所反應(yīng)形成的生成物雖然也會(huì)有顏色，但是由于沸點(diǎn)極低，工作過程中已經(jīng)全面揮發(fā)，不會(huì)遺留在鋼鐵表面，因此工件不會(huì)變色。
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