X熒光分析儀在磨料磨具行業(yè)的應用解決方案

　　磨料磨具素有工業(yè)牙齒的美稱。在磨削時常用磨料或磨具作為磨削工具對需加工的零件進行機械加工，而達到一定的技術要求。磨削材料簡稱磨料，即一種具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的磨削材料。磨具是用以磨削、研磨和拋光的工具。大部分的磨具是用磨料加上結合劑制成的人造磨具，也有用天然礦巖直接加工成的天然磨具。磨具除在機械制造和其他金屬加工工業(yè)中被廣泛采用外，還用于糧食加工、造紙工業(yè)和陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡膠、木材等非金屬材料的加工。 

　　磨具在使用過程中，當磨粒磨鈍時，由于磨粒自身部分碎裂或結合劑斷裂，磨粒從磨具上局部或完全脫落，而磨具工作面上的磨料不斷出現新的切削刃口，或不斷露出新的鋒利磨粒，使磨具在一定時間內能保持切削性能。磨具的這種自銳性，是磨具與一般刀具相比突出的特點。 

　　磨具按其原料來源分，有天然磨具和人造磨具兩類。機械工業(yè)中常用的天然磨具只有油石。人造磨具按基本形狀和結構特征區(qū)分，有砂輪、磨頭、油石，砂瓦（以上統稱固結磨具）和涂附磨具五類。此外，習慣上也把研磨劑列為磨具的一類。 

　　固結磨具按所用磨料的不同，可分為普通磨料固結磨具和超硬磨料固結磨具。前者用剛玉和碳化硅等普通磨料，后者用金剛石和立方氮化硼等超硬磨料制成。此外，還有一些特殊品種，如燒結剛玉磨具等。 

　　普通磨料固結磨具是由結合劑將普通磨料固結成一定形狀，并具有一定強度的磨具。一般由磨料、結合劑和氣孔構成，這三部分常稱為固結磨具的三要素。 

　　磨料在磨具中起切削作用。結合劑是把松散的磨料固結成磨具的材料，有無機的和有機的兩類。無機結合劑有陶瓷、菱苦土和硅酸鈉等；有機的有樹脂、橡膠和蟲膠等。其中最常用的是陶瓷、樹脂和橡膠結合劑。 

　　磨料是制造磨具的主要原料，對工件起磨削作用，普通磨具使用的磨料主要有剛玉和碳化硅兩大類。 

　　A 棕剛玉 

特點：硬度高，韌性大 
用途：適用于中高抗張強度金屬材料的磨削，如一般碳素鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、硬青銅等。 

　　WA 白剛玉 

特點：硬度高于棕剛玉，磨粒易碎裂，棱角鋒利，切削性能好，磨削熱量小等。 
用途：適用于材料較硬，熱敏感性較強鋼材的磨削。如淬火鋼、高碳鋼、一般高速鋼、合金鋼等的磨削。主要用于刀具、刃具、模具、齒輪、螺紋、薄壁零件等的磨削及成型磨削 

常用磨料的組成和性能 

　　1、 棕剛玉： 

　　主要化學成份AL2O3，由鋁礬土、鐵屑和無煙煤在電弧爐中熔煉而成。棕剛玉磨料的色澤為棕色，就其色澤而言，命名為棕剛玉。這種磨料具有一定的硬度和韌性，具為較強的磨削能力，能承受很大的壓力。具有耐高溫、抗氧化、抗腐蝕及化學穩(wěn)定性好等特點。由于抗張強度高，它適用于磨削抗張強度大的材料，適用于普通鋼、高碳鋼、合金鋼，可用于硬質木材的加工，還可用于其它磨料不足時的代用，有萬能磨料之稱，是使用中最廣泛的一種磨料。 

　　2、 白剛玉： 

　　主要化學成份為AL3O2由鋁氧粉為原料在電弧爐中熔煉而成。色澤為白色，就其色澤而言命名為白剛玉。白剛玉的質地比棕色剛玉更純凈。采用的鋁氧粉原料，系由棕剛玉所用的鋁礬土事先加工制成，主要物理成分為（無磨削能力），由電弧爐熔煉從轉換為。所轉換的具有較強的磨削力。 

　　3、 黑碳化硅： 

　　主要化學成份為SiC 。由石油焦碳、石英砂、木屑等為原料在電阻爐中熔煉而成。黑碳化硅的色澤為黑色，就其色澤而言，命名為黑碳化硅。黑碳化硅質地比剛玉磨料性脆，硬度較硬，其韌性也次于剛玉類磨料，對于抗拉強度較底的材料，如非金屬材料（各種板材如木質膠合板、刨花板、高中低密度纖維板、竹質板、硅酸鈣板、皮革、玻璃、陶瓷、石材等）和有色金屬（鋁、銅、鉛等）等材料的加工尤為適宜，對質地堅硬而脆性材料的加工也是比較理想的磨料。 

　　4、 綠色碳化硅： 

　　主要化學成份為SiC在制造上所采用的原料如黑碳化硅生產大致相同另加工業(yè)食鹽作為反應劑和促進劑在電阻爐內反應而成.就其色澤而言為綠色故命名為綠碳化硅.綠碳化硅比黑碳化硅的質地更純硬度比黑碳化硅還要高其磨削用途與黑碳化硅相同之外更適合用于材料的精磨如磨螺紋、磨量具等在磨削材料上更廣泛的用于硬質合金、金剛石制品的工件。由于綠碳化硅在生產制造的成本比黑碳化硅要高，如采用原材料上配比不一樣，另加有食鹽輔助材料以及耗電和加工過程的差異等，所以綠碳化硅的產品售價比黑碳化硅要高。因此綠碳化硅的選用在與黑碳化硅的比較上，在非金屬和有色金屬材料方面一般不選用綠碳化硅，而主要選用綠碳化硅用作硬質合金和精密磨削的磨削，在砂帶和其它涂附磨具上選用綠碳化硅作為磨削材料的就更少。 

　　5、 微晶剛玉： 

　　主要化學成份為AL2O3，所采用的生產原料與棕剛玉相同，唯在冶煉過程中采用急速冷卻的工藝而得到微細結晶的效果。微細結晶的剛玉比普通剛玉的機械強度要高。用微晶剛玉做成的磨具常用于粗磨鑄鋼、高韌性鈦鎳合金鋼等難磨材料，但很少用于制造涂附磨具。 

　　6、 鉻剛玉： 

　　是在白剛玉的生產過程中加入Cr2O3的混合物，使這種剛玉形成白剛玉中和Cr2O3的共熔體，改變剛玉的性能和結構。鉻剛玉的韌性比白剛玉要高，其硬度與白剛玉大概相同。加入Cr2O3的數量與生產的鉻剛玉的性能也略有不同，而其色澤也有所不同，在鉻剛玉中由于加入Cr2O3的含量不同，其用途又有所不同，因此在鉻剛玉這類磨料中又劃分為根據Cr2O3加入的不同而劃分幾個牌號。鉻剛玉磨削的材料常用于淬火鋼、合金鋼和螺紋鋼的刃磨和儀器儀表零件的精密磨削。鉻剛玉常用于生產固結磨具，很少用于制造涂附磨具。 

　　7、 空心球磨料： 

　　所謂空心球磨料是指將磨料均勻地涂附于直經0.05-1mm的塑料制成的空心球表面而組成的一種球狀磨料的集合體然后將制成的空心球磨料按一般的常規(guī)的方法涂附于基體表面后而制成的砂帶. 

　　空心球磨料一般是在制作細粒度產品時被采用.由于磨料很細如果直接涂附在基體表面上則磨料層很薄參與磨削的磨料較少磨削效率較差而且磨料很細砂帶表面孔隙率很低在磨削時易阻塞.如果采用空心球磨料則砂帶表面將形成非?！按植凇钡哪ハ髅妫砻婵紫秾⒋蟠笤黾?，則砂帶表面有利于排除磨削的阻塞，更重要的是砂帶表面參與磨削的磨粒數將數倍或數十倍地的增加，其增加數決定于球徑與粒徑的比例，比例越大，增加的磨粒越大，因而大大提高了磨削效率與耐用度。如空心球磨料的砂帶是德國HERMES公司的專利，對該公司來說這類產品專稱為“HERMESIT”． 

　　8、 微晶結構的新型陶瓷磨料： 

　　它是以凝膠法制造的燒結陶瓷磨料，其晶體尺寸約1-3微米，硬而韌，磨削時微小晶體逐漸脫落露出新的晶體，保持了整個磨粒的鋒利，美國３Ｍ公司于1981年投入市場，命名為Cubutron以此做成的砂帶磨錘頭比鋯剛玉砂帶的切削效率高71%磨包鎳不銹鋼的效率比鋯剛玉砂帶的切削率高150%.相繼投入市場的還有美國NORTON公司的SG磨料用SG磨料砂帶在400PSI壓強下（砂帶速度為28米/秒）磨削金屬量比棕剛玉高5倍;德國Hermes公司命名的CB陶瓷砂帶料的砂帶采用這類磨料制成的涂附磨具特別適用高強壓下加工難磨材料如航天合金、高鎳合金鋼、含釩工具鋼、含鈷合金鋼等. 

　　除此之外近期國外工業(yè)發(fā)達國家還開發(fā)人造金剛石和立方氮化硼（CNB）磨料制成的涂附磨料專門加工硬質合金、石英元件及難加工鋼材. 

　　9、 鋯剛玉磨料： 

　　是加入ZrO2并具有20微米晶體尺寸的高韌性磨料.加入ZrO2有40%和25%兩種.用于涂附磨具應有較尖銳形狀的磨粒特別適用于加工不銹鋼件、鈦合金零件.在中國市場日本NCA的鋯剛玉砂帶、美國的NORTON公司的NORZON砂帶和南韓高麗研磨公司的YZ533和YZ633鋯剛玉砂帶等比較流行.據美國的NOTON公司提供的資料其磨削效率比棕剛玉高254-300%用NORZON砂帶加工刨花板砂帶壽命提高了3倍. 
但鋯剛玉砂帶不僅用作砂帶也大量地用在固結磨具之中. 

　　10、 復合磨料： 

　　是指一種磨料與另一種磨料的機械復合而非起化學反應的復合在制造磨具時將兩種磨料機械地加在成型料中各種磨料仍保持獨有的理化特性.在使用時取其各長發(fā)揮各自的優(yōu)點并達到更好效果的目的.為達到磨削的目的在國外或國內常采用以復合。 

　　磨料成分分析的現實意義： 

　　各種磨料的化學成分對其是否能夠滿足磨具制作要求具有決定性作用，各個磨料生產企業(yè)都很注重對磨料中各組分之間的配比進行嚴格控制，而對于生產企業(yè)來說礦山一旦選定很難再改變礦物中的元素配比，都是通過加工過程中添加輔助材料的方式進行調控。從而滿足各種磨具的配比要求。傳統的成分分析方法都是通過化學分析來得到結果，優(yōu)點是準確，缺點是測試周期長，對分析人員要求高，費用高。無法滿足生產企業(yè)對生產線的實時控制，隨著科學技術的發(fā)展和各種快速分析儀器技術的成熟，越來越多的生產企業(yè)選擇光學分析儀器對生產過程中的成分進行實時控制。而這其中尤以X熒光儀器可以實現多元素分析而被廣泛使用。 

X熒光分析儀的在磨料行業(yè)的應用舉例及解決方案： 

根據客戶所關心的控制元素，可以選擇不同的儀器型號，我公司現有客戶所選擇的是只關心鐵（Fe）和鈦（Ti）兩種元素，其選擇的是EDX600型儀器，其技術指標為： 

測量對象：固體、液體、粉末 
測試精度：0.05%（96%以上） 
長期工作穩(wěn)定性：±0.1% 
溫度適應范圍：15℃—30℃ 
測量濕度：≤70% 
測試時間：60-100秒 
電源：交流220V±5V（建議配置交流精華穩(wěn)壓電源） 
另有關心多元素的，如磨料中的輔料葉臘石，其主要關心的元素就有鋁（Al）鐵（Fe）、鎂（Mg）鈦（Ti）鈉（Na）硅（Si）硫（S）等，推薦其使用了我公司生產的小型多道波長色散光譜儀WDX-200儀器，其技術指標如下： 
型號：WDX-200 
恒溫室溫度控制精度：設定值±0.1度。 
分析元素種類：從NA到U的任意十種元素。 
分析方法：經驗系數法和理論a系數法。 
交流220W供電設備：1KVA交流化穩(wěn)壓電流。 
高壓電源：220W（50KV4mA）。 
管壓管流12小時穩(wěn)定度：優(yōu)于0.05%。 
真空泵：兩相～220V、2升。 
工控微機：工控104微機。 
分析精度：Qn-1（24小時，百分比含量）≤0.05%。 
單個樣品測量時間：（含換樣預抽真空時間）≤5分鐘。(