树脂磨具最高硬化温度根据所选用的树脂种类来确定。最合适的温度是能使树脂硬化完全的温度。如果温度过低，树脂未完全硬化，其化学稳定性差，机械强度低、若温度过高，则可引起树脂的分解和炭化，降低磨具的强度、硬度和耐水性，并影响磨削效果。...

五、树脂磨具的硬化：

     合理的硬化规范，是保证得到优质制件的重要环节之一。一个合理硬化规范包括：（1）最高硬化温度；（2）最高保温温度；（3）最高保温时间；（4）最高升温速度等条件。目前还不能用公式来计算，只能用试验的方法来确定。硬化规范受到很多因素的影响：

（1）原材料方面  磨料的材质、粒度等。结合剂的用量，挥发物，缩聚速度，流动性等。辅助材料的种类，用量，挥发物，性质等。

（2）磨具方面  磨具的形状、规格（组织、硬度）、密度（气孔率）。

（3）热处理方面  硬化炉的种类及特点，装炉方法，硬化方法，加热方法等。

制定一个合理的硬化规范，不但能使制件符合其特性要求，而且也能使制件得到较高的机械强度和最佳的磨削效果。

（一）、硬化条件对磨具机械性能的影响

1、最高硬化温度的影响

树脂磨具最高硬化温度根据所选用的树脂种类来确定。最合适的温度是能使树脂硬化完全的温度。如果温度过低，树脂未完全硬化，其化学稳定性差，机械强度低、若温度过高，则可引起树脂的分解和炭化，降低磨具的强度、硬度和耐水性，并影响磨削效果。

生产实践证明：在现有的硬化设备和工艺条件下：  ①粉状酚醛树脂磨具最高硬化温度以180~190℃为好；②液体酚醛树脂磨具最高硬化温度以175~185℃为好；③环氧树脂磨具最高硬化温度由环氧树脂种类和硬化剂的种类所决定。

以酚醛树脂作硬化剂时最高硬化温度为160~170℃；以邻苯二甲酸酐作硬化剂时最高硬化温度为190~200℃；以三乙醇胺作硬化剂时最高硬化温度为120~140℃；以乙二胺作硬化剂时最高硬化温度为80℃左右。

试验表明：随硬化温度的升高，强度相应提高，但超过某一温度数值后，强度要下降。当硬化温度过高时，砂轮发黑，拉断它的时间很短，说明砂轮脆性增加，强度和韧性下降，这种发黑砂轮脱落快，不耐用。

2、保温时间的影响

树脂磨具硬化过程的保温，一方面是使结合剂中的挥发物能够得到缓慢的排除，另面在最高硬化温度下保温能使树脂磨具硬化完全。

实践证明，液体酚醛树脂在80℃以前，主要是流动变形，并有少量挥发物逸出，80~100℃时树脂起剧烈反应，拌有大量挥发物产生，这个阶段必须有保温时间，否则极易引起制件变形和发泡。对于细粒度，高硬度高厚度的制件，在80℃以前或100℃以后也要保温时间，才能保证制件不出废品，并有一定的机械强度。粉状树脂成型料硬化过程中挥发物较少，在90~120℃时反应比较剧烈。

最高硬化温度下的保温时间与硬化温度的高低有关。最高硬化温度愈高，保温时间愈短。保温时间还与制件的规格大小和结合剂量的多少有关。实践证明，粉状酚醛树脂磨具在180~190℃的最高硬化温度下，保温时间在3~7h合适，液体酚醛树脂磨具在175~185℃的最高硬化温度下，保温时间在2~5h合适。如果延长保温时间，反而会使磨具的机械强度降低。

3、升温速度的影响

升温速度应根据磨具的特性来决定，它与下列因素有关：

①磨具的硬度的影响：硬度高的制件结合剂量大，密度高，在硬化过程中挥发物多，升温速度不宜过快，而硬度低的制件，则可以快速升温。

②磨料的粒度的影响：粒度愈细，磨具的气孔愈小，硬化时磨具中的挥发物不易排出，升温速度应放慢，而粗粒度的磨具则可提高升温速度。

③磨具的规格和形状的影响：规格大的磨具，硬化时外部向制件内部传热需要时间，形状复杂的制件要防止结合剂熔化流动而变形，因而升温速度不宜过快；而规格小、形状不复杂的磨具，则可以快速升温。总之，在保证坯体不起泡，不变形的前提下，可采用较快的升温速度，以缩短磨具的硬化周期，

（二）、磨具的硬化曲线

以时间和对应的温度制成的曲线，称为磨具硬化曲线。从硬化曲线可以一目了然地看出升温速度，保温时间，最高硬化温度。硬化曲线因树脂种类、磨具规格而异。

（1）粉状酚醛树脂磨具15h硬化曲线

适用于中等硬度的普通磨具（升温时间包括在内）：60℃保温2 h，90℃保温2 h，110℃保温1.5h，120℃保温2.5 h，140℃保温1 h，160℃保温1 h，185℃保温4 h，自然冷却。

（2）粉状酚醛树脂磨具30h硬化曲线：适用于：粒度细、硬度高、规格大的磨具，包括磨螺纹砂轮和石墨砂轮。

60℃保温2h，80℃保温3h，90℃保温3h，100℃保温2h，110℃保温3h，120℃保温3h，130℃保温2h，140℃保温2h，155℃保温2h，170℃保温2h，185℃保温6h，自然冷却。

（3）液体酚醛树脂磨具的30h硬化曲线：适用于：经干燥后的各种细粒度、高硬度液体树脂磨具

在60℃下保温10 h，80℃下保温6 h，100℃下保温2 h，110℃下保温1 h，120℃保温3 h，140℃保温lh，160℃保温lh，180℃保温6h，自然冷却。

（4）砂轮固化过程中，发生的物理和化学变化如下：

第一阶段： 80℃，树脂基本熔化并开始释放水份，主要是液体树脂中的水份。固化开始发生并伴有水份的生产。

第二阶段： 110℃，六次甲基四胺开始分解，促进熔化的树脂固化，开始释放气体，主要是氨气。

第三阶段：180℃，树脂最终的固化结构生成，实现最大的交联度。氨气在这个阶段大量的释放。这个阶段主要避免砂轮的过固化，以免影响砂轮的强度。

高温区时间过长会导致树脂的过固化，在砂轮硬度升高的同时，导致砂轮的强度下降，一般根据砂轮的不同要求选择不同固化曲线和固化终温。终温为165—170℃，砂轮硬而韧性好；终温为175—180℃，砂轮硬；终温为185—190℃，砂轮硬而脆。

依据这些变化，根据不同的砂轮型号，设计的固化曲线如下：

（三）、冷却和出炉

一般来说，树脂磨具冷却可采用强制冷却的方法。如用：鼓风机吹风冷却，磨具降到60℃便可出炉。

但对于细粒度、高硬度、薄片砂轮、石墨砂轮等不能采用强制冷却和方法，只能自然冷却，即不允许立即敞开炉门，降温到60℃后才可出炉

  （四）树脂磨具的硬化方法主要分两种：

在普通压力下进行硬化和在增高压力下进行硬化。最广泛采用的是在普通压力下硬化，增高压力下硬化的方法一般用于细粒度和高硬度磨具的硬化。

1、在普通压力下的硬化方法

在普通压力下硬化树脂磨具的方法通常又分为两种：即一次硬化法和二次硬化法。

（1）一次硬化法

此种方法是把成型后的制件直接装入硬化炉中，一次完成硬化过程，省去了单独进行干燥的工序。为了防止产生起泡，变形等废品，往往硬化时间较二次硬化的时间长。粉状树脂结合剂磨具挥发物较少，多半采用一次硬化法的升温速度，使结合剂较充分的熔融湿润磨粒，增加磨具的结合强度，大部分制品硬化时间为10~15h。

（2）二次硬化法

此种硬化法大都应用于液体树脂磨具，它把整个过程分成两步进行：首先把成型坯体送入干燥室，在60~80℃下进行干燥，时间约须1~2d，然后再装架进入硬化炉中完成硬化过程。

通过干燥工序，坯体中的水分和低温挥发物被除去，树脂分子在60~80℃较长时间的干燥过程中也进行聚缩反应，由A阶树脂可变为B阶树脂，而不产生变形或发泡，经过干燥的坯体进行叠装也不产生粘连。二次硬化法的优点是：能缩短坯体的硬化时间和提高炉的产量。

细粒度高硬度的粉状树脂磨具，因结合剂量多、组织紧密、挥发物不易排除，也常采取二次硬化法。

成型坯体在室温下放置一段时间，也能排除部分水分，使坯体强度增大，这一过程称为自然干燥，它有利于装炉操作。凡是大规格、高厚度以及异形砂轮都应进行自然干燥，防止制件变形。

2、在增高压力下的硬化方法

对于高硬度、高密度以及结构特殊的磨具，由于结合剂量多、成型密度大等原因，硬化过程中如果挥发物逸出的速度太快、可能引起制件的起泡和变形。在普通压力下采用一次硬化法，加热必须非常缓慢，采用二次硬化，其干燥时间必须延长，这样一方面经济上很不合算，另一方生产周期很长。若在外部施加压力于制件上，既可阻止制件变形，又可加快硬化速度。增高压力进行硬化的方法一般有四种：

（1）热压成型硬化

本质上就是热压成型法。最合理的方法是在模具中进行热压，使制件得到半硬化或接近硬化，然后把制件从模具中取出，放在硬化炉中进行最后热处理。这样可以减少成型压力机的负荷，同时，可以使制件的挥发物得到排除。

（2）带模硬化法

将模压法成型的制件随同模具放在硬化炉中进行硬化，硬化前模盖和底板之间用螺栓拧紧。为了防止芯棒被砂轮夹持着，要求模具的芯棒有一定的锥度。在成型前模具要涂擦脱模剂，以利卸模。

（3）弹簧拧紧法

将成型后的砂轮用轴穿起来，砂轮之间用金属板隔开，最上层用弹簧和螺帽拧紧，由于弹簧的作用，硬化过程中对砂轮始终施加一定的压力，使砂轮不易起层。此法对于用玻璃纤维增强的砂轮有较好的效果。至于所装砂轮片数和弹簧直径的粗细则视实际规格而定。

（4）空气增压法

将制件从模中取出（或带上模盖和底板）放在带压力的硬化炉（压力罐）中进行硬化。压力硬化炉中的压力是由空气压缩机供给的，所用的空气压力可达8~12个大气压，为了排除制件中的大量挥发物，可以定期用空气来吹洗压力硬化炉而不必降低已调好的压力。硬化过程完成后，应缓缓卸除压力，温度降低至50℃左右出炉。

（五）、树脂磨具硬化程度的检查

    检查树脂磨具制件的硬化程度的方法有溶剂作用法，色泽判断法，折光率测定法等。我国目前常用的检验方法有以下两种：

1、溶剂作用法

此法是取一定数量的磨具样品，浸入合成树脂的溶剂中（如丙酮、乙醇等），让其在溶剂中浸泡一定时间（一般在24h左右），取出察看样品对溶剂的抵抗能力，以判定其硬化程度。样品和溶剂的颜色无变化的，视为完全硬化；若样品在溶剂作用下发生膨胀或溶解变成为松散的物料，溶剂中由于树脂溶解其中而变成浅黄色的，视为未完全硬化。

此种方法的缺点是往往要损坏制件，需要的时间也较长，对过度硬化现象无法判断，对生产检验价值不大。

2、色泽判断法

这种方法十分简单，完全根据制品的外观加以判断：硬化好的制品其颜色呈浅棕色和深棕色；未硬化完全制品的外观，碳化硅磨具为绿色，白刚玉磨具为浅黄色，棕刚玉磨具为浅黄绿色，过度硬化的制品颜色呈黑色。目前我国在树脂磨具硬化制品的检验上，大都采用色泽判断法。

 

（六）、硬化过程中常见问题类型

    在装炉、硬化、冷却、出炉过程中，如操作不妥、温度控制不当，容易造成磨具废品。混料、成型工序的差错，不合要求的制件未返制或未检验出来，也会在硬化后出现废品，硬化过程中常见的废品主要类型如下：

1、桥楞

制件表面“翘曲”没有平整的平面称为桥楞。这是由于冷却不均而使制件收缩不一致或者装炉的垫板不平所造成的。多出自薄片砂轮和细粒度薄制品。薄片砂轮在冷却速度太快时极易产生桥楞废品。

2、起泡与膨胀

制件局部表面凸起变形或整个表面膨胀，并呈树脂光泽，有的出现龟状裂纹。产生的原因：

（1）升温速度太快或温度波动大，容易使粒度细、硬度高、组织紧的制件起泡和膨胀。因这类产品含结合剂量多或气孔小，若温度控制不准确使升温速度太快，会引起结合剂反应激烈，挥发物量急增，坯体内部气体压力大而使制品起泡和膨胀。

（2）成型料混合不均匀，料内有结合剂疙瘩或含有较多的沸点较低的溶剂（如乙醇，丙酮）。

（3）混料、成型工序的差错所致，使制件结合剂量增多，单重增大，压强增高等。

 3、变形、倒塌

制件在硬化过程中变形，倒塌的原因有：

（1）装炉时坯体露出硬化垫板外或坯体互相挤靠在一起，以及垫板不平使坯体倾斜。

（2）高厚度制件未按工艺规定进行围纸灌砂。

（3）自然干燥时间短或未经低温干燥而直接进炉硬化。

（4）升温速度太快，结合剂急剧熔化使坯体软化后下塌。

4、红心

制件中心出现发红现象。造成砂轮硬度不均易破裂。产生原因：

（1）硬化设备排风系统不良，废气排出困难。

（2）硬化曲线不合理，升温速度过慢。

（3）液体树脂坯件的垫板透气性差。

（4）液体树脂料的树脂游离酚含量过高，固体含量过低。

5、硬度不符

产生的原因是：

（1）硬化温度过高使结合剂部分炭化而降低磨具硬度。硬化温度过低使结合剂未完全硬化，硬度也偏低，但可重新回炉硬化而得到挽救。

（2）装炉未按工艺规定进行。如该加盖的没有加盖，致使制件偏软或两面硬度不一致。

（3）一些人为的因素，配方不准确、成型密度变化等。

 6、回转破裂

制件在进行检验回转时破裂，这是由于结合强度低或磨具有裂纹造成的。产生原因是：

（1）硬化温度过高，结合剂已部分炭化使磨具强度降低。

（2）配混料差错，如磨料配多，结合剂配少，或结合剂质量不良本身强度降低。

（3）卸模、运输、装炉时剧烈震动，使制件受机械损伤，内部有暗裂纹。

（4）砂轮组织不均，不平衡克数过大。

（5）砂轮严重偏心或孔径过大。

 7、掉边、掉角

制件在成型后直至硬化后都应小心操作，保证制件边棱完好，避免机械损伤。掉边、掉角多属于装炉、运输中取放不小心所造成。对操作不熟练的工人应加强培训，提高技能。树脂磨具坯体湿强度较低应采取翻板法转移或取放，不能直接用手搬动坯体。

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