陶瓷磨具制造試卷一卷

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/T 2484-1994規(guī)定，寫出硬度等級為中2所對應的硬度符號是 。 2. 表示磨具組織號和磨粒率之間關系的表達式是 。 3. 陶瓷磨具是按 進行分類命名的一類磨具。 4. 陶瓷磨具燒成的升溫階段易產生 裂紋，降溫階段易產生 裂紋。 5. 磨具機壓成型時控制成型密度的方法基本上有兩種： 和 。 6. 砂輪在回轉過程中應力分布的特點是 、 、和 。 7. 陶瓷結合劑組成的表示方法常用的有 ， 和 。 8. 水燒注成型混料的關鍵在于 。 9. 抗沖擊強度是衡量結合劑 的指標。 1. .N(1分) 2. N=（62-VG）/2

2、 （1分） 。 3. 結合劑 （1分） 。 4. 內徑 （1分），外徑（1分）。 5. 定模法（定體積法），(1分)定壓法(1分。 6. 切向應力總是大于徑向應力 （1分）、 切向應力的最大值在孔壁處（1分）、和 切向、徑向應力均隨k值的增加而增加 （1分）。 7. 礦物原料組成 (1分)、 化學組成 (1分) 、 實驗式（賽格式）(1分) 8. 排除氣泡 （1分） 。 9. 韌性和脆性 (1分) 二、說明下列名詞與概念（本題20分）（每題2分） 1.磨具的硬度：指結合劑在外力作用下，抵抗磨粒從磨具表面脫落的抵抗力。或磨粒從表面上脫落的難易程度。（2分） 2. 砂輪的不平衡：砂輪是一種不均質的

3、物體，當砂輪旋轉時，由于砂輪質量中心與它的旋轉中心不相重合而產生離心力，造成了工作系統(tǒng)的振動的狀態(tài)。(2分) 3.定壓成型：按配方表中坯體的成型壓強和受壓面積計算出壓機表壓，根據實測的成型密度，計算出參考單重，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。（2分） 5. 結合劑的可塑性：粉狀結合劑加一定量的水調和，在外力作用下做成一定形狀的泥團而不開裂，當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：指單位時間內在單位被干燥坯體面積上所能蒸發(fā)的水分量。（2分） 7.結合劑的反應能力：剛玉磨具在焙燒過程中，磨粒表層的Al

4、2O3能部分地溶入結合劑的熔體中，使結合劑橋內的Al2O3含量增加，這種Al2O3的相對增量稱為結合劑的反應能力。(2分) 8. 燒結結合劑：結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加熱濕坯，待濕坯內外均勻加熱以后，降低熱空氣的相對濕度，在干燥后期提高熱空氣的溫度，降低相對濕度達到完全干燥。(2分) 三、簡答題（本題32分）（每題4分） 1簡述耐火度對陶瓷磨具性能的影響 答：耐火度是結合劑的主要性能指標之一，它對磨具燒成溫度有很大影響：在燒成溫度

5、一定時，若耐火度偏高，則磨具燒成時燒結程度較差，結合劑與磨粒結合不牢，會降低磨具的硬度和強度(2分)；若是耐火度偏低則燒成時液相量增多，液相粘度變小，會使磨具硬度增加，并容易使磨具產生發(fā)泡、變形等廢品。(2分) 2影響結合劑加入量的因素 答：(1) 磨具的硬度；（1分）(2) 磨料的種類和粒度；（1分）(3) 結合劑的種類；（1分）(4) 磨具成型方法。（1分） 3. 細粒度磨具用結合劑的特點 答：（1）結合劑粒度較細；(1分)（2）結合劑的高溫性能好、適中，并具有相當的韌性等；(1分)（3）用于水澆注磨具之結合劑的懸浮性好，干坯強度高；(1分)（4）微粉級粒度的磨具多采用專門的低溫結合劑。(

6、1分) 4硼玻璃在結合劑中的作用有哪些？ 答：（1）硼玻璃作為催熔劑，能顯著地降低結合劑的耐火度；（1分）（2）增加結合劑的流動性、濕潤性；（1分）（3）提高結合劑的反應能力；（1分）（4）改善結合劑與磨料間的結合狀況，提高磨具的強度。（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)砂輪互相對磨加工砂輪外徑；(1分) (4) 用鉆頭引導磨粒加工砂輪孔徑。(1分) 6. 菱苦土磨具的主要特點 答：（1）原材料豐富，價格便宜，制造工藝簡便，成型后常溫硬化即成。（1分）（2）磨削時磨具的自銳性好，不易燒傷工件，磨削效率

7、高。（1分）（3）結合劑潤滑性能好，摩擦系數小，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，磨削時自身消耗大，故使用速度不宜過高。（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，供給氧氣過量或燒成溫度過高，使剛玉磨粒產生過多的A12TiO5；(2分)（2）剛玉磨料中A12O3含量超過95時會產生棕剛玉磨具發(fā)白。(2分) 8原料變化對粘土 長石類結合劑的性能有什么樣的影響？ 答：（1）結合劑的可塑性隨粘土含量的增加而增加；（1分）（2）磨具的干濕坯強度一般隨粘土含量增加而增加；（1分）（3）結合劑耐火度隨粘土含量的增加而相應提高；（1分）（4）碳化硅磨

8、具的結合劑橋中物相為玻璃相、莫來石、和殘留長石與石英等。剛玉磨具結合劑橋中多為玻璃相，有時有少量殘留長石與石英。（1分） 四、計算題（本題5分） A F80N砂輪，設配方表中規(guī)定磨料為100，結合劑用量為14，濕潤劑用量為2.5，粘結劑用量為1.0，求7號組織的成型密度。 (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系： å´´=100/mVaarr（2分） 其中：W=100+14+2.5+1=117.5，（1分）ra =3.96，7號組織對應的磨粒率為 aV=62-2×7=48（%）（1分） 則 r =3.96

9、×0.48×117.5/100=2.23（g/cm3）（1分） 五、判斷題（本題10分）（每題2分） （判斷下列各題的對與錯，對的打“”，錯的打“×”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，提高坯體的干強度。（1分） 2. 石英的晶型轉化中橫向轉化伴隨的體積變化大，因此危害性大。（×）（1分） 改正：石英的晶型轉化中橫向轉化伴隨的體積變化大，但速度很慢，因此危害性不大。（1分） 3. 要完整地表示一個普通磨具的特性，必須具備7項內容。（× ）（1

10、分） 改正：要完整地表示一個普通磨具的特性，必須具備8項內容。（1分） 4. 燒結范圍是燒結結合劑的一個重要性能，若過窄不利于穩(wěn)定產品質量。（）（2分） 5. 磨具硬度一定時，調整成型密度及結合劑用量，可以得到任意組織號的磨具。（× ）（1分） 改正：磨具硬度一定時，調整成型密度及結合劑用量，可以得到一定范圍組織號的磨具。（1分） 六、分析說明題（本題18分）（每題9分） 1. 分析說明壓制過程中坯體發(fā)生怎樣的變化 答：1) 密度的變化（3分） 壓制過程中隨著壓力的增加，松散的粉料迅速形成坯體。坯體的相對密度發(fā)生有規(guī)律的變化。可分三個階段：坯體密度急劇增加（降低氣孔率）；坯體密度緩慢

11、增加（脆性變形前抵抗力）；坯體密度線性增加（壓力超過極限變形應力）。 2）強度的變化（3分） 坯體的強度與成型壓力的變化關系可分為三個階段： 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)進行，面且能使顆粒間接觸面積大大增加，出現原子間力的相互作用，因此強度直線增高。壓力繼續(xù)增大，坯體密度和孔隙率變化不明顯，強度變化比較平坦。 3) 坯體中壓力的分布（3分） 壓制成型遇到的一個問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，因而導致坯體各部分的密度出現差別。 2分析說明用作陶瓷結合劑的長石為哪種？ 答：

12、長石是作為催熔原料而引入結合劑中的，作為催熔原料，應有寬的熔融溫度范圍，比較高的高溫粘度，以及良好的溶解其它物質的能力。（2分）上述性能與長石的成分及雜質的含量關系很大。一船而言，鉀長石開始熔融的溫度為1200左右，（1分）生成白榴石及硅 氧溶液，從開始熔融到完全熔化，溫度范圍為3040，（1分）其熔融范圍及高溫粘度均是各種長石中最佳的，（1分）熔融的長石玻璃態(tài)物質能溶解一部分粘土分解物及部分石英，（1分）促進成瓷反應及莫來石晶體的生長發(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，用作陶瓷結合劑的一般為鉀長石。（1分）陶瓷磨具制造

13、試卷二卷 一、填空（本題19分）（每空1分） 我國標準將磨具硬度分為 七 （1分） 大級， 十九（1分） 小級。 2. 磨具硬度的選擇與 工件性質（1分） 和 磨削條件（1分） 有關系。 3. 結合劑的高溫潤濕性是指 高溫下結合劑熔體對磨料的潤濕能力 （1分） 。 4. 陶瓷磨具燒成的升溫階段易產生 內徑（1分） 裂紋，降溫階段易產生 外徑（1分）裂紋。 5. 定壓成型配方表中 磨料與結合劑質量之和（1分） 作為100份。 6. 有機濕潤劑既起 濕潤劑的（1分） 作用，又有 臨時粘結劑的（1分） 作用。 7. 使用 熔化的石蠟（1分） 為介質的燒注成型為熱蠟注成型。 8. 彈性模量E是一個重要

14、的材料常數，它反映了 材料內部質點間的結合強度的大?。?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現陶瓷磨具的最優(yōu)化燒成（1分） 。 10高速砂輪高速磨削的特點 提高產生效率（1分） 、 提高工件表面質量（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 潤滑作用（1分） ，防止 砂輪磨損磨床的主軸（1分）。 二、說明下列名詞與概念（本題12分）（每題2分） 1. 砂輪的力矩不平衡 砂輪的旋轉軸線與其慣性軸線在砂輪質量中心處相交，但不重合。（2分） 2. 磨粒率 磨粒在磨具中所占體積百分比稱為磨粒率。（2分）

15、 3. 模具腔體密度 該密度等于成型料質量除以成型模具腔體體積。（2分） 4. 濕潤劑 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度，需要加入一些具有濕潤作用和粘結性能的物質，這些物質稱粘結濕潤劑。（2分） 5.干燥 濕坯內水分蒸發(fā)排出的過程稱為干燥。（2分） 6. 結合劑的反應能力 剛玉磨具在焙燒過程中，磨粒表層的Al2O3能部分地溶入結合劑的熔體中，使結合劑橋內的Al2O3含量增加，這種Al2O3的相對增量稱為結合劑的反應能力。 三、判斷題（本題12分）（每題2分） （判斷下列各題的對與錯，對的打“”，錯的打“×”并且改正，不要在原題上改。） 1. 磨粒的硬度越高

16、，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. 用糊精做濕潤劑可以防止SiC磨具產生黑心現象。（×）（1分） 改正：用糊精做濕潤劑不一定能防止SiC磨具產生黑心現象。 3干燥過程中，水蒸汽首先從坯體表面蒸發(fā)，然后坯體內部的水分再擴散到坯體表面。（）（2分） 4. 加工表面硬度很高的工件時，需采用較硬的磨具。（×）（1分） 改正：加工表面硬度很高的工件時，需采用較軟的磨具。（1分） 5. 在定壓成型過程中，成型壓強對磨具硬度的影響是通過成型密度實現的，因此成型壓強和成型密度的影響因素相同。（×）（1

17、分） 改正：在定壓成型過程中，成型壓強對磨具硬度的影響是通過成型密度實現的，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，因此在滿足加工效率和加工質量及磨具使用壽命要求的前提下，應盡量選擇低濃度以降低成本。 四、簡答題（本題32分）（每題4分） 1磨具組織對磨削性能的影響 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

18、過程中的堵塞。（1分）降低磨削點溫度，減少工件的熱變形和燒傷、裂紋等加工變質層的產生。（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的磨粒數較多，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砂輪不平衡產生的主要原因是什么 答：(1)砂輪幾何形狀不對稱，如孔徑偏心，二端面不平行等；（2分） (2)砂輪密度不均勻，致使旋轉中心線兩邊質量不等。（2分） 3燒成升溫階段的300800坯體的主要變化有哪些？ 答：（1）黏土類礦物排除結晶水；（1分）（2）粘結劑的碳化及燃燒；（1分）（3）黏土中雜質

19、的氧化分解；（1分）（4）石英的晶型轉變；（5）水玻璃、硼玻璃的熔融。（1分） 4燒熔結合劑的特點 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)熔劑材料有長石、滑石、硼玻璃、螢石、鋰輝石等。近年來也采用各種預熔玻璃料，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）反應能力、高溫潤濕性較好。強度高、硬度穩(wěn)定。（1分）4）結合劑用量較少，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

20、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。在非工作層中起結構骨架的作用。（1分） 6干燥速度確定的依據是什么？ 答：主要有干燥方法、（1分）磨料粒度、硬度、（1分）結合劑量、（1分）成型方法及規(guī)格等。（1分） 7說明燒成冷卻過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合劑熔體盡可能轉化為多的玻璃相（少量析晶），（1分）有利于磨具強度的提高，并可縮短燒成周期；（1分）坯體塑性狀態(tài)進入彈性（脆性）態(tài)之前，

21、結合劑為粘性流體，（1分）快速冷卻時無應力產生，不會導致對磨具的破壞。（1分） 8水澆注成型混料排氣泡的措施 答：(1)調整料缸的角度；（1分）(2)調整加水量；（1分）(3)靜止沉淀，除去料漿表面上的清水，以使料漿壓實；（1分）(4)加入少許氨水。（1分） 五、計算題（本題5分） A F46N砂輪，設配方表中規(guī)定磨料為100，結合劑用量為12，濕潤劑用量為2.2，粘結劑用量為1.1，求8號組織的成型密度。(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系： å´´=100/mVaarr（2分） 其中：W=100+12+2.2

22、+1.1=115.3，（1分）ra =3.96，8號組織對應的磨粒率為 aV=62-2×8=46（%）（2分） 則 r =3.96×0.46×115.3/100=2.10（g/cm3）（1分） 六、分析說明題（本題20分）（每題10分） 1. 分析說明壓制過程坯體密度變化的影響因素 答：a）VV0正比關系（顆粒級配初裝堆積密度）（空隙率）（2分） 粉料裝模時自由堆積的空隙率V0越小，則坯體成型后的孔隙率V也越小。因此應控制粉料的粒度和級配，或采用振動裝料以減少V0，從而可得到致密的坯體。 b）VP反比（指數）關系 （壓力）（2分） 增大壓力P可使坯體孔隙率V減少，

23、而且它們呈指數關系。實際生產中受到設備條件限制，以及坯體質量的要求P值不能過大。 c）Vt反比（指數）關系 （時間）（2分） 延長加壓時間t，也可降低坯體氣孔率，但會降低生產率。生產中一般對高厚度砂輪終壓保壓12 min。 d）Vf正比（指數）關系（顆粒間摩擦力球形、潤滑劑）（2分） 減少顆粒摩擦力f也使坯體孔隙率降低。實際上，粉料經過造粒得到球形顆粒，加入成型潤滑劑或采用一面加壓一面升溫(熱壓)等方法均可達到這種效果。 e）Vk反比（指數）關系 （模具或坯體形狀及尺寸等）（2分） 坯體形狀、尺寸及粉料性質對坯體密度有影響，壓制過程中，粉料與模壁產生摩擦作用，導致壓力損失。坯體的高度H與直徑D

24、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，都會增加壓力損失。模具結構不合理(出現銳角、尺寸急劇變化)，某些部位粉末不易填滿，會降低坯體密度和密度分布不均勻。 2. 綜合分析陶瓷磨具強度的影響因素 答：要點： （1）磨料種類（陶瓷結合劑）：陶瓷結合劑剛玉類磨具的強度高于碳化硅類（1分） （2）磨料粒度：細粒度磨具強度較高（1分） （3）磨具硬度：高硬度磨具強度較高（1分） （4）磨具組織：緊密組織的磨具強度較高（1分） （5）結合劑種類：有機結合劑磨具強度較高（1分） （6）孔徑與外徑的比值：孔徑與外徑的比值較小的磨具強度較高（1分） （7）磨具厚度：高厚度磨具強度較高（

25、1分） （8）磨具形狀：形狀簡單的磨具強度較高（1分） （9）不平衡值：不平衡值小的磨具強度較高（1分） （10）補強狀況：采用補強措施有利于提高磨具的強度（1分） 1 陶瓷磨具制造 試卷三卷（參考答案及評分標準） 一、填空（本題17分）（每空1分） 造成砂輪不平衡的原因主要砂輪幾何形狀不對稱（1分）、砂輪密度不均勻（1分）。 2. 石英在加熱過程中晶型變化分為 縱向變化（1分）和 橫向變化 （1分）兩種。 3. 結合劑的流動性是指 結合劑高溫熔體粘度的倒數（1分） 。 4. 成型壓強度對磨具硬度的影響是通過 對成型密度的大小 （1分）來實現的。 5. 水澆注成型時加入淀粉是為了增加 懸浮性（

26、1分） 和提高 濕坯的強度 （1分） 。 6. 普通磨具混料中干法適用于 F180以細及磨鋼球砂輪混料（1分），濕法適用于F150以粗的磨料 （1分）。 7. 陶瓷磨具燒成的理想目標是 以最低的消耗來獲得優(yōu)良的磨具性能 （1分）。 8. 砂輪灌孔的主要方法有 硫化水泥灌孔 （1分）、 鉛灌孔（1分） 和 硬質塑料灌孔（1分）。 9. 超硬材料陶瓷磨具常采用結構形式有三種，分別是 不帶非工作層的整體式結構（1分） 、 帶陶瓷基體非工作層的整體式結構（1分） 和 組合式（粘結式）結構 （1分） 。 二、說明下列名詞與概念（本題14分）（每題2分） 1. 砂輪的耐用度 在兩次修整砂輪之間的磨削工件的

27、時間。（2分） 2. 成孔劑 促使磨具燒后產生氣孔的物質。（2分） 3. 結合劑的可塑性 粉狀結合劑加一定量的水調和，在外力作用下做成一定形狀的泥團而不開裂，當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叫做結合劑的可塑性。（2分） 4. 平均應力理論 平均應力理論認為，當砂輪沿徑向截面切向應力積分的平均值達到砂輪的一維均勻受力狀態(tài)下的抗張強度(8字塊強度) Bs時，即mean)(qsBs時，砂輪即發(fā)生離心破壞。（2分） 5. 成型料的成型性 指成型料顆粒與顆粒之間在一定壓力下的聚合程度。（2分） 6. 定壓成型 按配方表中坯體的成型壓強和受壓面積計算出壓機表壓，根據實測的成型密度，計

28、算出參考單重，從而壓出一定體積(控制厚度)的坯體。（2分） 7. 砂輪的精加工 陶瓷磨具經過燒成后，不可避免地存在有變形、尺寸不規(guī)則、尺寸與最終產品尺寸要求不符、邊棱缺損、表面殘留雜質等現象，這些都是不符合成品質量要求和用戶使用要求的。因此必須對制品進行精加工。（2分） 三、判斷題（本題14分）（每題2分） （判斷下列各題的對與錯，對的打“”，錯的打“×”并且改正，不要在原題上改。） 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。（）（2分） 2. 輔助磨料的作用主要是起輔助磨削作用（×）（1分） 改正：輔助磨料在磨具工作層中起提高砂結比作用和輔

29、助磨削作用。（1分） 3結合劑的熱膨脹系數與其晶體結構有關，晶體結構越緊密，熱膨脹系數越小。（×）（1分） 改正：結合劑的熱膨脹系數與其晶體結構有關，質點間結合強度越大，熱膨脹系數越小。（1分） 4. 干燥收縮率和燒成收縮率直接加和等于總收縮率。（×）（1分） 改正：干燥收縮率和燒成收縮率的直接加和不等于總收縮率。（1分） 5. 成型的關鍵是保證坯體的形狀尺寸正確。（×）（1分） 改正：成型的關鍵是使坯體達到規(guī)定的尺寸并保證磨具密度均勻和不產生裂紋、起層等缺陷。（1分） 6磨具硬度一定時，調整成型密度及結合劑用量，可以得到任意組織號的磨具。（×）（1分）

30、 改正：磨具硬度一定時，調整成型密度及結合劑用量，可以得到一定范圍組織號的磨具。（1分） 四、簡答題（本題32分）（每題4分） 1砂輪不平衡造成的危害 答：(1)使主軸產生振動，加快磨床的磨損。（1分） (2)增加砂輪的應變，降低砂輪的破裂速度。（1分） (3)使被加工工件產生波紋，工件精度、表面粗糙度會變差。（1分） (4)影響砂輪自銳的均勻性，使磨損不均勻。（1分） 2鉀長石的熔融特性 答：鉀長石開始熔融的溫度為1200左右，生成白榴石及硅氧溶液，（1分）從開始熔融到完全熔化，溫度范圍為3040，其熔融范圍及高溫粘度均是各種長石中最佳的，（1分）熔融的長石玻璃態(tài)物質能溶解一部分粘土分解物及

31、部分石英，促進成瓷反應及莫來石晶體的生長發(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） 3陶瓷磨具低溫燒成特點 答：(1) 節(jié)能，降低燒成燃料成本； （1分） (2) 縮短燒成周期，加快窯的周轉率，提高生產效率；（1分） (3) 改善磨具質量，減少廢品；（1分） (4) 降低窯爐運轉、建筑成本； (5) 防止磨料性能因高溫作用而產生的性能劣化。（1分） 4. 結合劑燒成收縮率的影響因素有哪些 答：結合劑的性質 ；（1分）焙燒中產生的新物相；（1分）結合劑中固相的晶型轉變；（1分）燒結狀態(tài)。（1分） 5結合劑懸浮性的影響因素 答：(1) 結

32、合劑的分散度；（1分） (2) 粘土的可塑性；（1分）(3) 分散介質的粘度；（1分）(4) 電解質、有機物質。（1分） 6壓制成型密度大小的影響因素 答：1）粉料裝模時自由堆積的空隙率；（1分）2）成型壓力大??；（1分）3）加壓時間；（1分）4）顆粒摩擦力；5）坯體形狀、尺寸及粉料性質。（1分） 7多孔磨具的主要用途 答：（1）廣泛用于磨加工軟金屬，橡膠皮革等非金屬材料。（2分）（2）特別適于磨削大平面，薄壁工件及其他受熱易變形的工件。（1分）（3）用于深切緩進給磨削。（1分） 8. 壓制成型廢品產生的原因 答：（1）成型料性能成型性、干濕度、均勻性等；（1分）（2）壓機性能；（1分）（3）

33、 模具及磨損；（1分）（4）操作稱量、攤料、刮料等人為因素。（1分） 五、計算題（本題7分） 成型P300×40×75 A F46 K砂輪45片，工藝規(guī)定濕坯外徑D1303mm，厚度H143mm，孔徑d173mm，計算這批砂輪的各種原料量。設磨料為100的配方表為：磨料100份，結合劑12份，水玻璃2份，糊精粉0.5份，成型密度2.24g/cm3。 解：1)計算砂輪濕坯單重： ()02.91000124.23.43.73.3541000221=´´´-=´=prVm kg （1分） 2)計算總投料量： m2 = m1 × n

34、 = 9.02 × 45 = 405.9 kg （不考慮工序消耗量）（1分） 3)計算一次混料量：如采用100kg逆流混料機混料，裝料量2390kg，分5次混料，則每批混料量： m3 = 405.9 / 5 = 81.18 kg （1分） 4)計算配料單： 磨料量 = 81.18 × 92% = 74.69 kg （1分） 結合劑量 = 81.18 × 8% = 6.49 kg （1分） 水玻璃量 = 81.18 × 24 = 1948 mL （1分） 糊精粉量 = 81.18 × 5 = 406 g （1分） 六、分析說明題（本題18分）（每

35、題9分） 1分析比較燒熔結合劑與燒結結合劑的特點及應用 答：要點 (1) 燒結結合劑 1）物相組成在焙燒溫度下，只有很少部分熔融形成液相。在燒后的顯微結構中，除了玻璃相外，還存在許多結晶體，類似于陶瓷，屬于多相系統(tǒng)。（1分） 2）原材料粘土、長石、石英等，有時還加入少量的滑石等。催熔材料含量較少，燒成時只產生少量液相。（1分） 3）結合劑的流動性、反應能力、高溫潤濕性等都較差，強度低、硬度不穩(wěn)。（1分） 4）結合劑用量較多，磨削性能較差，易燒傷工件。（1分） 5）主要用于SiC類磨具。（0.5分） (2) 燒熔結合劑 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

36、劑材料，傳統(tǒng)熔劑材料有長石、滑石、硼玻璃、螢石、鋰輝石等。近年來也采用各種預熔玻璃料，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）反應能力、高溫潤濕性較好。強度高、硬度穩(wěn)定。（1分） 4）結合劑用量較少，磨削性能較好，不易燒傷工件。（1分） 5）主要用于剛玉類磨具。易使SiC磨具黑心。（0.5分） 2分析說明干燥過程中，坯體環(huán)狀裂紋產生的原因及防止措施 答：要點 （1）產生原因 主要是升溫太快，收縮不一致；（1分）成型和干燥操作不當。（1分） （2）防止措施 1)成型時在底板上加墊片，或撒干砂，或加透氣性好的材料。（1分） 2)調整升溫曲線，特別是在60和80時注意保溫。

37、（1分） 3)采用先自然干燥或予干燥，然后再入干燥爐的方法。（1分） 4)在內孔灌鋸末或加蓋板。（1分） 5)用水玻璃作濕潤劑的高厚度砂輪，成型后濕坯吹CO2，提高了濕坯強度，并降低了濕坯中的水分。（1分） 6)采用濕法干燥，使熱傳導和濕傳導方向致。（1分） 7)出爐溫度不要太高陶瓷磨具制造 試卷四卷 一、填空（本題18分）（每空1分） 1. 磨粒率是 磨粒在磨具中所占體積百分比 （1分） 。 2. 陶瓷磨具燒成的冷卻階段包括 急冷 （1分）、 退火（1分） 和 低溫冷卻 （1分）三個階段。 3. 結合劑的可塑性是決定 磨具干、濕坯強度 （1分） 的重要因素之一。 4. 配料中加入濕潤劑的作用

38、，一是 濕潤作用 （1分），二是 粘結作用 （1分）。 5. 反映成型密度與磨具坯體磨粒率之間的關系式是 å´´=100/mVaarr（1分）。 6. 雙面磨石成型時，應先投 粗料 （1分） ，預壓后再投 細料 （1分），這樣有利于避免 粗料進入細料部分 （1分）。 7. 定模成型配方表中 磨料（1分）作為100份。 8. 陶瓷磨具的干燥過程既有 傳熱過程（1分） ，也有水分擴散的 傳質過程（1分） 。 9. 在硫化水泥中，硫磺是 硫化水泥的熔劑（1分） 。長石粉起 骨架作用（1分） ，提高 強度（1分） ，并防止 硫化水泥冷卻后收縮（1分） 。 二、說明下列名詞

39、與概念（本題14分）（每題2分） 1. 砂輪的不平衡 砂輪是一種不均質的物體，當砂輪旋轉時，由于砂輪質量中心與它的旋轉中心線不相重合而產生離心力，造成了工作系統(tǒng)的振動。這種狀態(tài)叫做砂輪的不平衡。（2分） 2. 水玻璃的模數 水玻璃（Na2O·mSiO2）中SiO2與Na2O的分子個數比m稱為模數。（2分） 3. 結合劑的燒結范圍 燒結溫度到開始過燒軟化的溫度間隔。（2分） 4. 結合劑的線膨脹系數 結合劑在溫度升高1時的相對伸長值。（2分） 5. 粉料的堆積特性 由于粉料的形狀不規(guī)則、表面粗糙，使堆積起來的粉料顆粒間存在大量空氣。單一粒度的粉體不能形成致密的堆積。若采用不同大小的球體

40、堆積，則可提高自由堆積的密度。（2分） 6. 磨具的成型 在磨具制造過程中，以一定的方法使成型料成為具有一定形狀和強度的坯體，稱為磨具的成型。（2分） 7. 粘土的吸水性 干燥粘土具有吸收周圍大氣中水分的能力。 三、判斷題（本題12分）（每題2分） （判斷下列各題的對與錯，對的打“”，錯的打“×”并且改正。） 1.輔助磨料在磨具工作層中主要是起輔助磨削作用。（×）（1分） 改正：輔助磨料在磨具工作層中起提高砂結比作用和輔助磨削作用。（1分） 2. 磨具燒成過程中冷卻階段易產生內徑裂紋。（×）（1分） 改正：磨具燒成過程中冷卻階段易產生外徑裂紋。（1分） 3高溫下結

41、合劑的流動性大有利于在磨粒周圍分布，有利增大結合劑的潤濕性。（×）（1分） 改正：高溫下結合劑的流動性大有利于在磨粒周圍分布，有利于提高磨具的機械強度。（1分） 4. 在相同硬度下粗粒度磨具結合劑用量少于細粒度磨具的。（）（2分） 5. 當干燥到坯體中的水分完全排除，干燥速度降為零，干燥過程結束。（×）（1分） 改正：當內擴散進行到坯體內的自由水完全排除，坯體內水分與干燥介質達到平衡狀態(tài)時，干燥過程達到平衡階段，此時干燥速率為零，干燥過程終止。（1分） 6. 用于配制結合劑的石英粉是以砂巖及石英砂粉碎加工而得。（×）（1分） 改正：用于配制結合劑的石英粉是以脈石英

42、及石英巖粉碎加工而得。（1分） 四、簡答題（本題32分）（每題4分） 1磨具硬度的選擇原則 答：保證磨具在磨削過程中有適當的自銳性，（2分）避免磨具過大的磨損，（1分）保證磨削時不產生過高的磨削溫度。（1分） 2. 超硬材料陶瓷磨具的特點 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，磨削溫度較低，磨具磨損較小，使用壽命長。（1分）另一方面，具有陶瓷結合劑磨具的優(yōu)點：耐熱性、耐油性、耐水性、耐酸堿性均較好，適應在較廣的冷卻液條件下進行磨削；（1分）磨具形狀保持性好，磨削精度高；（1分）磨具中有較多的氣孔，有利于冷卻和排屑，磨削時不易堵塞，不易燒傷工件，磨具有較好的自銳性，修整間

43、隔較長；修整比其它結合劑磨具容易，修整維護費用適中。（1分） 3結合劑的反應能力對剛玉磨具制造有什么影響？ 答：(1) 提高結合劑的高溫粘度，使坯體不易變形；（1分） (2) 減少結合劑的液相析晶，使結合劑保持較多的玻璃結構，提高了磨具的機械強度；（2分） (3) 使結合劑與磨料的膨脹系數趨于一致，使磨具不易產生燒成裂紋，熱穩(wěn)定性能得到改善。（1分） 4碳化硅磨具用結合劑的主要特點 答：（1）抗“黑心”能力好；（2分）（2）能防止磨具燒成發(fā)紅；（1分）（3）多選用燒結結合劑或半燒熔結合劑。（1分） 5結合劑流動性的影響因素 答：（1）化學成分原料成分（1分）、粒度（1分）等 （2）燒成條件（1

44、分） （3）反應能力（1分） 6濕潤劑用量的影響因素 答：磨料粒度；（1分）磨料種類；（1分）結合劑可塑性及用量；（1分）濕潤劑的性能。（1分） 7磨削加工砂輪的主要方法有哪些？ 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）砂輪互相對磨加工砂輪外徑；（1分）（4）鉆頭引導磨粒加工砂輪孔徑。（1分） 8多孔磨具的主要特點 答：（1）總氣孔率遠高于普通磨具；（1分）（2）容屑排屑性能好；自銳性好；（1分）磨具表面不易被堵塞；磨削效率大大提高；（1分）（3）自冷卻作用好，并能儲存大量的冷卻液以降低磨削區(qū)的溫度，從而有效地保證磨加工的質量，在被加工工件表面上幾乎不出

45、現燒傷現象。（1分） 五、計算題（本題7分） 成型P300×40×75 A F46 K砂輪45片，工藝規(guī)定濕坯外徑D1303mm，厚度H143mm，孔徑d173mm，計算這批砂輪的各種原料量。設磨料加結合劑為100的配方表為：磨料92，結合劑8，水玻璃24ml/Kg料，糊精粉5g/ Kg料，成型密度2.24g/cm3。 解：1)計算砂輪濕坯單重： ()54.61000124.23.43.73.3041000221=´´´-=prVm kg （1分） 2)計算總投料量： m2 = m1 × n = 6.54 × 45 = 29

46、4.3 kg （不考慮工序消耗量）（1分） 3)計算一次混料量：如采用100kg逆流混料機混料，裝料量2390kg，分4次混料，則每批混料量： m3 = 294.3 / 4 = 73.58 kg（1分） 4)計算配料單： 磨料量 = 73.58 × 92% = 67.69 kg（1分） 結合劑量 = 73.58 × 8% = 5.89 kg（1分） 水玻璃量 = 73.58 × 24 = 1766 mL（1分） 糊精粉量 = 73.58 × 5 = 368 g（1分） 六、分析說明題（本題17分） 1綜合分析為改善磨具磨削性能而進行的配方調整（本題10分

47、） 答：要點 （1）提高磨削效率（1分） 選用硬度高、脆性大的磨料、磨料粒度可適當粗些，結合劑強度要高且有一定的脆性， 適當降低磨具的硬度以提高磨具的自銳性，增大氣孔率，提高磨具的組織號。（1分） （2）增加耐用度（1分） 采用韌性好的磨料和結合劑，必要時磨料須表面處理，或采用混合粒度，降低氣孔率，增加磨粒率，精磨時磨具硬度適當低些，粗磨時磨具硬度可適當高些。（1分） （3）降低工件的表面粗糙度（1分） 磨料應有良好的韌性，適當選用較細粒度，磨具組織密度均勻，組織號適用，硬度適當低些，必要時采用有機結合劑并用石蠟或硫磺進行浸漬處理。（1分） （4）提高加工精度（1分） 選用的磨料韌性要好，易保

48、持磨具工作部分的形狀，磨料粒度適當細些，結合劑有適當韌性及一定的形狀保持性，組織密度均勻，可適當增加磨粒率，提高磨具硬度，必要時可浸漬處理。（1分） （5）減少燒傷變形（1分） 磨料硬脆且粒度粗些，磨具硬度適當低，自銳性，大氣孔或浸漬處理。 （6）避免或減少磨屑堵塞（1分） 粗粒度、脆性結合劑、自銳性好、多氣孔、浸漬處理等。 2分析說明水澆注成型對料漿的要求（本小題7分） 答：要點 （1）流動性要好即粘度小，在澆注時能保證流到模具各部位。（2分） （2）穩(wěn)定性要好料漿中不能沉淀出任何組分，料漿各部分能長期保持組成一致，使成型后坯體的各部分組成均勺。即懸浮性好（組織密度均勻）（2分） （3）適當

49、的觸變性料漿經過一段時間后粘度變化不宜過大，便于輸送和儲存，同時又要求脫模后的坯體不致于受到輕微振動而軟塌。（1分） （4）成型后坯體容易脫模。（1分） （5）不含氣泡。（1分）陶瓷磨具制造 試卷九卷（參考答案與評分標準） 一、填空（本題20分）（每空1分） 砂輪的安全工作線速度（v安）、回轉檢查速度（v檢）和最低破裂速度（v破）之間的關系是 v安v檢 v破 （1分） 。 2. 陶瓷磨具中加成孔劑的主要作用是 促使磨具產生氣孔（1分） 。 3. 陶瓷磨具中引入滑石能促使生成細小的 堇青石 （1分） 和 尖晶石 （1分） ，從而對提高磨具的強度有利。 4. 定模（定密度）成型可以通過 成型密度的

50、控制（1分） 來獲得預定的磨具組織號。 5. 影響結合劑耐火度的主要因素有 結合劑的化學成分 （1分） 和 粒度 （1分） 。 6. 磨具生產中常用的成型方法有 壓制成型 （1分） 和 澆注成型 （1分） 兩種。 7. 干燥時水分的擴散是靠 外擴散（1分） 和 內擴散（1分） 來實現的。 8. 多孔磨具的特點是氣孔率高（1分），容屑排屑性能和自銳性好（1分），自冷卻作用好（1分）。 9. 配方中磨具硬度不符的調整方法有 增減結合劑量 （1分）、 調整成型密度（1分） 、 使用混合粒度（1分） 和 改變結合劑的性能 （1分） 。 10. 超硬材料陶瓷磨具所用結合劑原料包括 非玻璃料（1分） 和

51、玻璃料 （1分） 兩種。 二、說明下列名詞與概念（本題16分）（每題2分） 1. 磨具 廣義地講，凡是在加工工序中起磨削、研磨、拋光工作的工具，都稱為磨具。（2分） 2. 粘土的燒結溫度范圍 完全燒結溫度與開始軟化溫度之間的溫度區(qū)間。（2分） 3. 砂輪的動不平衡 砂輪的旋轉軸線與其慣性主軸線在空間交錯或在砂輪質量中心處相交。（2分） 4. 平均應力理論 平均應力理論認為，當砂輪沿徑向截面切向應力積分的平均值達到砂輪的一維均勻受力狀態(tài)下的抗張強度(8字塊強度) Bs時，即mean)(qsBs時，砂輪即發(fā)生離心破壞。（2分） 5. 結合劑的流動性 結合劑高溫熔體粘度的倒數。（2分） 6. 磨具的

52、燒成 將干燥后的磨具毛坯，按一定要求裝入窯爐，通過適當的高溫加熱及冷卻處理，使坯體發(fā)生一系列物理化學變化，形成預期的礦物組成和組織結構，達到磨具所需求的強度、硬度及其它使用性能的工藝過程。（2分） 7. 等速干燥 外擴散速度與內擴散速度相等，坯體表面總是保持濕潤，干燥速度為常數。（2分） 8. 相對濕度 濕空氣中水蒸汽分壓與同溫度同總壓下完全飽和空氣中的水蒸氣分壓之比，稱為空氣的相對濕度。（2分） 三、判斷題（本題12分）（每題2分） （判斷下列各題的對與錯，對的打“”，錯的打“×”并且改正。） 1. 粗磨和磨削韌性大而硬度不高的材料時，應選用松組織。（）（2分） 2. 單面燒成的磨

53、具，若升溫速度太快，容易產外徑裂紋。（×）（1分） 改正：單面燒成的磨具，若升溫速度太快，容易產生內徑裂紋。（1分） 3. 總收縮率等于干燥收縮率與燒成收縮率的直接加和。（×）（1分） 改正：總收縮率不等于干燥收縮率與燒成收縮率的直接加和。（1分） 4. 成型壓強對磨具硬度的影響是通過增加坯體的成型密度來實現的。（×）（1分） 改正：成型壓強對磨具硬度的影響是通過對成型密度的大小來實現的。（1分） 5. 成型的關鍵是保證坯體的形狀尺寸正確。（×）（1分） 改正：成型的關鍵是使坯體達到規(guī)定的尺寸并保證磨具密度均勻和不產生裂紋、起層等缺陷。（1分） 6. 結

54、合劑燒結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、簡答題（本題32分）（每題4分） 1新型陶瓷剛玉磨具的特點 答：（1）磨粒鋒利、韌性好，切削能力強，磨削效率高。（1分）（2）砂輪耐用度高，使用壽命長。（1分）（3）砂輪自銳性好，不堵塞。（1分）（4）性價比高，應用領域廣，因此易于推廣應用。（1分） 2硼玻璃對結合劑的影響有哪些？ 答：（1）硼玻璃作為催熔劑，能顯著地降低結合劑的耐火度；（1分）（2）增加結合劑的流動性、濕潤性；（1分）（3）提高結合劑的反應能力；（1分）（4）改善結合劑與磨料間的結合

55、狀況，提高磨具的強度。（1分） 3用于磨具制造的濕潤劑應具備哪些性能？ 答：對磨料和結合劑具有良好的潤濕性，（1分）較好的粘結性，（1分）粘度隨溫度的變化要小，（1分）不易使成型料結團，配制容易，無毒，清洗容易。（1分） 4干燥過程水分的擴散（機理） 包括三個過程： 1）傳熱過程熱氣體通過濕坯表面邊界層將熱傳給濕坯表面，再以傳導方式向內部傳遞。（1分） 2) 外擴散過程濕坯表面水分汽化由濕坯表面邊界層向外界（干燥介質）中擴散。（1分） 3) 內擴散過程水分自濕坯內部向表面擴散。由2個過程控制（1分） 濕傳導水分自坯體內部向表面擴散（H2O濃度差CD） 濕熱傳導水分自坯體高溫向低溫方向移動（1分

56、） 5定模成型配方表的特點 答：a) 以磨粒質量為100份，結合劑、粘結濕潤劑等均為磨粒質量為100份時的分數；（2分）b) 按組織號控制成型密度；（1分）c) 成型壓強為參考數據。（1分） 6超硬材料陶瓷磨具的特點 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，磨削溫度較低，磨具磨損較小，使用壽命長。（2分）另一方面，具有陶瓷結合劑磨具的優(yōu)點：耐熱性、耐油性、耐水性、耐酸堿性均較好，適應在較廣的冷卻液條件下進行磨削；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；修整比其它結合劑磨具容易，修整維護費用適中。超硬材料陶瓷磨具能夠很好地滿足難加工材料和一般材料的高精磨削和高效磨削需要，并適合在數控磨床和自動化生產線上應用。（2分） 7定壓成型磨具組織的主要變化規(guī)律 答：1) 當結合劑、濕潤劑種類和成型壓強相同的情況下，磨粒率與結合劑用量成反比，即結合劑，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，細粒度的磨具組織比粗粒度的疏松，有時加大成型壓強也不大容易