陶瓷砖倒角加工用金刚石砂轮的试验研究

2021-07-26欧春林黄天柱

超硬材料工程 2021年2期

周华,欧春林,黄天柱

(广东省奔朗新材料股份有限公司，佛山顺德 528313)

1 前言

陶瓷与石材在建筑、装饰领域有着广泛的应用，现代建筑对于陶瓷和石材边角质量有了更高的要求。目前陶瓷与石材加工中所使用的倒角磨具，简称倒角轮，主要用于瓷砖在磨边后的倒角，利于瓷砖在储运和安装过程的安全以及安装使用者的安全。倒角轮按照结合剂来分，可以分为金属结合剂金刚石倒角轮、树脂结合剂金刚石倒角轮以及树脂结合剂碳化硅倒角轮三类[1-2]。

金属结合金刚石倒角轮，磨削工作层采用金属粉末、金刚石烧结而成，适用粗磨倒大角，一般用于陶瓷砖抛光前的倒角，保证粗磨边时不会出现磨砖崩釉面。如果要求不高，部分也可用于抛光后的倒角，但倒角比较粗糙，不够细腻光滑。

树脂结合剂金刚石倒角轮，磨削工作层采用树脂粉、金刚石、增强助剂，热模压而成，适用于陶瓷砖的精细倒角，倒角锋利，平直光滑，连续使用时间较长。

树脂结合剂碳化硅倒角轮[3]，磨削工作层采用树脂液、碳化硅、增强填料热模压而成，适用于陶瓷砖的普通倒角，不锋利、倒角较小，稍欠平直光滑，连续使用时间较短。

但就目前来说：由于高档釉面陶瓷砖需要精细倒角，有更高的质量要求，加之数控智能磨边倒角机[4]的使用，精密磨削这种加工方式在质量和节省成本方面都对树脂结合剂金刚石倒角轮的需求会越来越多，而且随着市场竞争的加剧，对性价比也提出了越来越高的要求。

2 树脂粉的性价比选用

2.1 实验原材料和设备

2.1.1 原材料

(1)四种主要热固性树脂粉[5-6]性能如表1所示。

表1 四种主要树脂来源

(1)金刚石磨料和增强助剂：

金刚石，粒度180～400#目；绿碳化硅，粒度180#～400#；金属粉为Cu粉(-325目)，Al粉(-200目)，其它氧化锌增强助剂[1-2]。

2.1.2 仪器设备

(1)热模压制使用：郑州金海威科技、树脂砂轮自动热压机RH200J；

(2)二次后固化使用：吴江市华银烘箱厂、远红外鼓风干燥箱；

(3) 产品测试在：科达制造股份、全自动智能磨边倒角机。

2.2 主要产品图

(1)树脂结合剂金刚石倒角轮

图1 树脂结合金刚石倒角轮Y3(Φ130)

(2)陶瓷砖倒角加工现场图

图2 倒角加工现场图

(3)倒角加工陶瓷砖

图3 倒角加工的陶瓷砖图

2.3 测试结果

采用表1的树脂粉，以完全相同体积百分比的树脂粉、同粒度金刚石，同粒度绿碳化硅，相同金属粉及其它氧化锌等增强助剂，以对应树脂粉的热压和二次后固化工艺制作倒角轮，生产出来的产品，拿到陶瓷砖智能磨边倒角机[7]上使用，并测试其使用寿命，其生产成本、使用寿命记录，结果见表2。

表2 四种主要树脂结合剂性能

2.4 结果分析

树脂结合剂对金刚石的把持力，直接影响树脂金刚石倒角轮磨削使用寿命。由于在高速磨削过程中会大量产生热量，树脂结合剂耐温低的话，最先开始碳化、分解或软化，从而导致部分金刚石以及结合剂在磨削过程中脱落及磨耗。因此，在相同金刚石及结合助剂的情况下，树脂粉的耐热性能是直接影响树脂金刚石倒角轮磨削使用寿命的一大主要因素。

从图4分析，尽管D(聚酰亚胺树脂粉)耐热性比C(新酚复合树脂粉)高，但由于本身采购价格高，而C(新酚复合树脂粉)中新酚复合树脂粉是新酚树脂与改性酚醛树脂按一定比例复合而成的，采购价格低，但使用寿命相差不大，显然，C(新酚复合树脂粉)具有更高的产品性价比。

图4 热重曲线

3 增强助剂金属粉性价比选用

采用表1的C(新酚复合树脂粉)，以完全相同体积百分比的树脂粉、同粒度金刚石，相同体积金属粉：铜粉或铝粉，其它相同助剂，相同的热压和二次后固化工艺制作倒角轮，生产出来的产品，拿到陶瓷砖智能磨边倒角机上使用，并测试其使用寿命，其生产成本、使用寿命记录，结果见表3。

表3 两种主要树脂结合剂性能

从表 3分析，尽管E(铜粉325目)价格比F(铝粉200目)高，耐磨性能好，但两者的磨削性价比相近。

4 研发产品实现使用效果

通过树脂结合剂金刚石倒角轮的深入研究开发，生产出来的高性价比产品，不仅满足了目前建筑陶瓷对于边角质量更高的要求：精细倒角、平直光滑，而且产品经济耐用，连续使用时间长。不仅促进智能磨边倒角机的大规模推广使用，减少陶瓷生产线上操作工数量、降低操作工劳动强度，也提高了陶瓷砖的质量，而且产生了良好的经济效益，2020年增加销售8万件，产生了120万销售额。