陶瓷磨具制造试卷一卷

1、陶瓷磨具制造 试卷一卷 一、填空（本题15分）（每空1分） 1. 按GB/T 2484-1994规定，写出硬度等级为中2所对应的硬度符号是 。 2. 表示磨具组织号和磨粒率之间关系的表达式是 。 3. 陶瓷磨具是按 进行分类命名的一类磨具。 4. 陶瓷磨具烧成的升温阶段易产生 裂纹，降温阶段易产生 裂纹。 5. 磨具机压成型时控制成型密度的方法基本上有两种： 和 。 6. 砂轮在回转过程中应力分布的特点是 、 、和 。 7. 陶瓷结合剂组成的表示方法常用的有 ， 和 。 8. 水烧注成型混料的关键在于 。 9. 抗冲击强度是衡量结合剂 的指标。 1. .N(1分) 2. N=（62-VG）/2

2、 （1分） 。 3. 结合剂 （1分） 。 4. 内径 （1分），外径（1分）。 5. 定模法（定体积法），(1分)定压法(1分。 6. 切向应力总是大于径向应力 （1分）、 切向应力的最大值在孔壁处（1分）、和 切向、径向应力均随k值的增加而增加 （1分）。 7. 矿物原料组成 (1分)、 化学组成 (1分) 、 实验式（赛格式）(1分) 8. 排除气泡 （1分） 。 9. 韧性和脆性 (1分) 二、说明下列名词与概念（本题20分）（每题2分） 1.磨具的硬度：指结合剂在外力作用下，抵抗磨粒从磨具表面脱落的抵抗力。或磨粒从表面上脱落的难易程度。（2分） 2. 砂轮的不平衡：砂轮是一种不均质的

3、物体，当砂轮旋转时，由于砂轮质量中心与它的旋转中心不相重合而产生离心力，造成了工作系统的振动的状态。(2分) 3.定压成型：按配方表中坯体的成型压强和受压面积计算出压机表压，根据实测的成型密度，计算出参考单重，从而压出一定体积(控制厚度)的坯体。（2分） 4.着色剂：使磨具烧后呈一定颜色的添加物质。（2分） 5. 结合剂的可塑性：粉状结合剂加一定量的水调和，在外力作用下做成一定形状的泥团而不开裂，当停止外力作用以及烘干后，能保持原有形状而不变形的能力。(2分) 6.干燥速率：指单位时间内在单位被干燥坯体面积上所能蒸发的水分量。（2分） 7.结合剂的反应能力：刚玉磨具在焙烧过程中，磨粒表层的Al

4、2O3能部分地溶入结合剂的熔体中，使结合剂桥内的Al2O3含量增加，这种Al2O3的相对增量称为结合剂的反应能力。(2分) 8. 烧结结合剂：结合剂的耐火度高于磨具焙烧温度。（2分） 9.砂轮的镶孔：是把具有定形状和尺寸的硬塑料圈，以一定的压力将其嵌入砂轮的内孔中。（2分） 10. 湿法干燥：干燥初期使用被水蒸气完全饱和的热空气来加热湿坯，待湿坯内外均匀加热以后，降低热空气的相对湿度，在干燥后期提高热空气的温度，降低相对湿度达到完全干燥。(2分) 三、简答题（本题32分）（每题4分） 1简述耐火度对陶瓷磨具性能的影响 答：耐火度是结合剂的主要性能指标之一，它对磨具烧成温度有很大影响：在烧成温度

5、一定时，若耐火度偏高，则磨具烧成时烧结程度较差，结合剂与磨粒结合不牢，会降低磨具的硬度和强度(2分)；若是耐火度偏低则烧成时液相量增多，液相粘度变小，会使磨具硬度增加，并容易使磨具产生发泡、变形等废品。(2分) 2影响结合剂加入量的因素 答：(1) 磨具的硬度；（1分）(2) 磨料的种类和粒度；（1分）(3) 结合剂的种类；（1分）(4) 磨具成型方法。（1分） 3. 细粒度磨具用结合剂的特点 答：（1）结合剂粒度较细；(1分)（2）结合剂的高温性能好、适中，并具有相当的韧性等；(1分)（3）用于水浇注磨具之结合剂的悬浮性好，干坯强度高；(1分)（4）微粉级粒度的磨具多采用专门的低温结合剂。(

6、1分) 4硼玻璃在结合剂中的作用有哪些？ 答：（1）硼玻璃作为催熔剂，能显著地降低结合剂的耐火度；（1分）（2）增加结合剂的流动性、湿润性；（1分）（3）提高结合剂的反应能力；（1分）（4）改善结合剂与磨料间的结合状况，提高磨具的强度。（1分） 5.磨削加工砂轮的方法主要有哪些？ 答：(1)用金刚砂磨削加工砂轮平面；(1分) (2)用磨轮加工砂轮；(1分) (3)砂轮互相对磨加工砂轮外径；(1分) (4) 用钻头引导磨粒加工砂轮孔径。(1分) 6. 菱苦土磨具的主要特点 答：（1）原材料丰富，价格便宜，制造工艺简便，成型后常温硬化即成。（1分）（2）磨削时磨具的自锐性好，不易烧伤工件，磨削效率

7、高。（1分）（3）结合剂润滑性能好，摩擦系数小，不仅可减少摩擦热，而且提高加工表面光洁度。（1分）（4）抗潮能力差，磨削时自身消耗大，故使用速度不宜过高。（1分） 7.棕刚玉磨具色泽发白的原因 答：（1）烧成操作高温阶段，供给氧气过量或烧成温度过高，使刚玉磨粒产生过多的A12TiO5；(2分)（2）刚玉磨料中A12O3含量超过95时会产生棕刚玉磨具发白。(2分) 8原料变化对粘土 长石类结合剂的性能有什么样的影响？ 答：（1）结合剂的可塑性随粘土含量的增加而增加；（1分）（2）磨具的干湿坯强度一般随粘土含量增加而增加；（1分）（3）结合剂耐火度随粘土含量的增加而相应提高；（1分）（4）碳化硅磨

8、具的结合剂桥中物相为玻璃相、莫来石、和残留长石与石英等。刚玉磨具结合剂桥中多为玻璃相，有时有少量残留长石与石英。（1分） 四、计算题（本题5分） A F80N砂轮，设配方表中规定磨料为100，结合剂用量为14，湿润剂用量为2.5，粘结剂用量为1.0，求7号组织的成型密度。 (棕刚玉的颗粒密度取3.96g/cm3) 解：（定模）成型密度与磨具坯体磨粒率有如下关系： å´´=100/mVaarr（2分） 其中：W=100+14+2.5+1=117.5，（1分）ra =3.96，7号组织对应的磨粒率为 aV=62-2×7=48（%）（1分） 则 r =3.96

9、×0.48×117.5/100=2.23（g/cm3）（1分） 五、判断题（本题10分）（每题2分） （判断下列各题的对与错，对的打“”，错的打“×”并且改正，不要在原题上改。） 1. 干燥的目的是把坯体中的水分排除。（× ）（1分） 改正：干燥的目的是把坯体中的大部分水分排除，提高坯体的干强度。（1分） 2. 石英的晶型转化中横向转化伴随的体积变化大，因此危害性大。（×）（1分） 改正：石英的晶型转化中横向转化伴随的体积变化大，但速度很慢，因此危害性不大。（1分） 3. 要完整地表示一个普通磨具的特性，必须具备7项内容。（× ）（1

10、分） 改正：要完整地表示一个普通磨具的特性，必须具备8项内容。（1分） 4. 烧结范围是烧结结合剂的一个重要性能，若过窄不利于稳定产品质量。（）（2分） 5. 磨具硬度一定时，调整成型密度及结合剂用量，可以得到任意组织号的磨具。（× ）（1分） 改正：磨具硬度一定时，调整成型密度及结合剂用量，可以得到一定范围组织号的磨具。（1分） 六、分析说明题（本题18分）（每题9分） 1. 分析说明压制过程中坯体发生怎样的变化 答：1) 密度的变化（3分） 压制过程中随着压力的增加，松散的粉料迅速形成坯体。坯体的相对密度发生有规律的变化。可分三个阶段：坯体密度急剧增加（降低气孔率）；坯体密度缓慢

11、增加（脆性变形前抵抗力）；坯体密度线性增加（压力超过极限变形应力）。 2）强度的变化（3分） 坯体的强度与成型压力的变化关系可分为三个阶段： 压力较低，虽由于粉料颗粒位移填充空隙，坯体孔隙减小，但颗粒间接触面积仍小，所以强度并不大。成型压力增加，不仅颗粒位移和填充孔隙继续进行，面且能使颗粒间接触面积大大增加，出现原子间力的相互作用，因此强度直线增高。压力继续增大，坯体密度和孔隙率变化不明显，强度变化比较平坦。 3) 坯体中压力的分布（3分） 压制成型遇到的一个问题是坯体中压力分布不均匀，即不同的部位受到的压力不等，因而导致坯体各部分的密度出现差别。 2分析说明用作陶瓷结合剂的长石为哪种？ 答：

12、长石是作为催熔原料而引入结合剂中的，作为催熔原料，应有宽的熔融温度范围，比较高的高温粘度，以及良好的溶解其它物质的能力。（2分）上述性能与长石的成分及杂质的含量关系很大。一船而言，钾长石开始熔融的温度为1200左右，（1分）生成白榴石及硅 氧溶液，从开始熔融到完全熔化，温度范围为3040，（1分）其熔融范围及高温粘度均是各种长石中最佳的，（1分）熔融的长石玻璃态物质能溶解一部分粘土分解物及部分石英，（1分）促进成瓷反应及莫来石晶体的生长发育。（1分）不仅如此，所述性能随温度变化而变化的速度很慢，因而有利于烧成控制和防止制品变形。（1分）因此，用作陶瓷结合剂的一般为钾长石。（1分）陶瓷磨具制造

13、试卷二卷 一、填空（本题19分）（每空1分） 我国标准将磨具硬度分为 七 （1分） 大级， 十九（1分） 小级。 2. 磨具硬度的选择与 工件性质（1分） 和 磨削条件（1分） 有关系。 3. 结合剂的高温润湿性是指 高温下结合剂熔体对磨料的润湿能力 （1分） 。 4. 陶瓷磨具烧成的升温阶段易产生 内径（1分） 裂纹，降温阶段易产生 外径（1分）裂纹。 5. 定压成型配方表中 磨料与结合剂质量之和（1分） 作为100份。 6. 有机湿润剂既起 湿润剂的（1分） 作用，又有 临时粘结剂的（1分） 作用。 7. 使用 熔化的石蜡（1分） 为介质的烧注成型为热蜡注成型。 8. 弹性模量E是一个重要

14、的材料常数，它反映了 材料内部质点间的结合强度的大小（1分） 。 9. 制定磨具烧成制度的原则是 按陶瓷磨具的最佳热工制度实现陶瓷磨具的最优化烧成（1分） 。 10高速砂轮高速磨削的特点 提高产生效率（1分） 、 提高工件表面质量（1分） 、 提高工件加工精度 （1分） 和 提高砂轮使用寿命（1分） 。 11. 在硫化水泥中，滑石或石墨起 润滑作用（1分） ，防止 砂轮磨损磨床的主轴（1分）。 二、说明下列名词与概念（本题12分）（每题2分） 1. 砂轮的力矩不平衡 砂轮的旋转轴线与其惯性轴线在砂轮质量中心处相交，但不重合。（2分） 2. 磨粒率 磨粒在磨具中所占体积百分比称为磨粒率。（2分）

15、 3. 模具腔体密度 该密度等于成型料质量除以成型模具腔体体积。（2分） 4. 湿润剂 为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强度，需要加入一些具有湿润作用和粘结性能的物质，这些物质称粘结湿润剂。（2分） 5.干燥 湿坯内水分蒸发排出的过程称为干燥。（2分） 6. 结合剂的反应能力 刚玉磨具在焙烧过程中，磨粒表层的Al2O3能部分地溶入结合剂的熔体中，使结合剂桥内的Al2O3含量增加，这种Al2O3的相对增量称为结合剂的反应能力。 三、判断题（本题12分）（每题2分） （判断下列各题的对与错，对的打“”，错的打“×”并且改正，不要在原题上改。） 1. 磨粒的硬度越高

16、，制备磨具的硬度也越高。（×）（1分） 改正：磨粒的硬度越高，制备磨具的硬度不一定也越高。（1分） 2. 用糊精做湿润剂可以防止SiC磨具产生黑心现象。（×）（1分） 改正：用糊精做湿润剂不一定能防止SiC磨具产生黑心现象。 3干燥过程中，水蒸汽首先从坯体表面蒸发，然后坯体内部的水分再扩散到坯体表面。（）（2分） 4. 加工表面硬度很高的工件时，需采用较硬的磨具。（×）（1分） 改正：加工表面硬度很高的工件时，需采用较软的磨具。（1分） 5. 在定压成型过程中，成型压强对磨具硬度的影响是通过成型密度实现的，因此成型压强和成型密度的影响因素相同。（×）（1

17、分） 改正：在定压成型过程中，成型压强对磨具硬度的影响是通过成型密度实现的，但两者的某些影响因素各不相同。（1分） 6超硬材料陶瓷磨具中超硬材料的浓度越大，磨具耐用度越高，因此，应尽可能选择高浓度。（×）（1分） 改正：超硬材料陶瓷磨具中超硬材料的浓度越大，磨具耐用度越高，但成本也高，因此在满足加工效率和加工质量及磨具使用寿命要求的前提下，应尽量选择低浓度以降低成本。 四、简答题（本题32分）（每题4分） 1磨具组织对磨削性能的影响 答：（1）磨具组织的松紧，决定着磨具中气孔的多少和单位面积上有效磨削刃的疏密。（1分）（2）组织松的磨具，磨削生热较少，容屑空间大，排屑方便，可减少磨削

18、过程中的堵塞。（1分）降低磨削点温度，减少工件的热变形和烧伤、裂纹等加工变质层的产生。（1分）（3）组织紧密的磨具，气孔小，容屑的空间少，排屑较困难，气孔容易堵塞。但是组织紧密的磨具表面上的单位面积内的磨粒数较多，磨具的轮廓形状易于保持，故有利于加工(工件)，降低表面粗糙度和精度提高。（1分） 2砂轮不平衡产生的主要原因是什么 答：(1)砂轮几何形状不对称，如孔径偏心，二端面不平行等；（2分） (2)砂轮密度不均匀，致使旋转中心线两边质量不等。（2分） 3烧成升温阶段的300800坯体的主要变化有哪些？ 答：（1）黏土类矿物排除结晶水；（1分）（2）粘结剂的碳化及燃烧；（1分）（3）黏土中杂质

19、的氧化分解；（1分）（4）石英的晶型转变；（5）水玻璃、硼玻璃的熔融。（1分） 4烧熔结合剂的特点 答：1）物相组成在焙烧温度下，绝大部分为玻璃相。（1分）2）原材料使用较多的熔剂材料，传统熔剂材料有长石、滑石、硼玻璃、萤石、锂辉石等。近年来也采用各种预熔玻璃料，如硼硅玻璃、硼铅玻璃、针瓶玻璃等，以及一些化工原料。（1分）3）反应能力、高温润湿性较好。强度高、硬度稳定。（1分）4）结合剂用量较少，磨削性能较好，不易烧伤工件。5）主要用于刚玉类磨具。易使SiC磨具黑心。（1分） 5超硬材料陶瓷磨具中所用磨料的种类和作用 答：（1）主磨料，即金刚石或立方氮化硼（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）辅助磨料，以白刚玉磨料和碳化硅磨料居多。（1分）辅助磨料在磨具工作层(即超硬材料层)中起提高砂结比作用和辅助磨削作用，能够提高磨具的磨削比和减少低浓度磨具制造工艺上的困难。在非工作层中起结构骨架的作用。（1分） 6干燥速度确定的依据是什么？ 答：主要有干燥方法、（1分）磨料粒度、硬度、（1分）结合剂量、（1分）成型方法及规格等。（1分） 7说明烧成冷却过程中采取快速冷却必要性和充分性。 答：充分必要性是指快速冷却可使结合剂熔体尽可能转化为多的玻璃相（少量析晶），（1分）有利于磨具强度的提高，并可缩短烧成周期；（1分）坯体塑性状态进入弹性（脆性）态之前，

21、结合剂为粘性流体，（1分）快速冷却时无应力产生，不会导致对磨具的破坏。（1分） 8水浇注成型混料排气泡的措施 答：(1)调整料缸的角度；（1分）(2)调整加水量；（1分）(3)静止沉淀，除去料浆表面上的清水，以使料浆压实；（1分）(4)加入少许氨水。（1分） 五、计算题（本题5分） A F46N砂轮，设配方表中规定磨料为100，结合剂用量为12，湿润剂用量为2.2，粘结剂用量为1.1，求8号组织的成型密度。(棕刚玉的颗粒密度取3.96g/cm3) 解：（定模）成型密度与磨具坯体磨粒率有如下关系： å´´=100/mVaarr（2分） 其中：W=100+12+2.2

22、+1.1=115.3，（1分）ra =3.96，8号组织对应的磨粒率为 aV=62-2×8=46（%）（2分） 则 r =3.96×0.46×115.3/100=2.10（g/cm3）（1分） 六、分析说明题（本题20分）（每题10分） 1. 分析说明压制过程坯体密度变化的影响因素 答：a）VV0正比关系（颗粒级配初装堆积密度）（空隙率）（2分） 粉料装模时自由堆积的空隙率V0越小，则坯体成型后的孔隙率V也越小。因此应控制粉料的粒度和级配，或采用振动装料以减少V0，从而可得到致密的坯体。 b）VP反比（指数）关系 （压力）（2分） 增大压力P可使坯体孔隙率V减少，

23、而且它们呈指数关系。实际生产中受到设备条件限制，以及坯体质量的要求P值不能过大。 c）Vt反比（指数）关系 （时间）（2分） 延长加压时间t，也可降低坯体气孔率，但会降低生产率。生产中一般对高厚度砂轮终压保压12 min。 d）Vf正比（指数）关系（颗粒间摩擦力球形、润滑剂）（2分） 减少颗粒摩擦力f也使坯体孔隙率降低。实际上，粉料经过造粒得到球形颗粒，加入成型润滑剂或采用一面加压一面升温(热压)等方法均可达到这种效果。 e）Vk反比（指数）关系 （模具或坯体形状及尺寸等）（2分） 坯体形状、尺寸及粉料性质对坯体密度有影响，压制过程中，粉料与模壁产生摩擦作用，导致压力损失。坯体的高度H与直径D

24、之比(HD)愈大，坯体密度更加不均匀。模具不够光滑，材料硬度不够，都会增加压力损失。模具结构不合理(出现锐角、尺寸急剧变化)，某些部位粉末不易填满，会降低坯体密度和密度分布不均匀。 2. 综合分析陶瓷磨具强度的影响因素 答：要点： （1）磨料种类（陶瓷结合剂）：陶瓷结合剂刚玉类磨具的强度高于碳化硅类（1分） （2）磨料粒度：细粒度磨具强度较高（1分） （3）磨具硬度：高硬度磨具强度较高（1分） （4）磨具组织：紧密组织的磨具强度较高（1分） （5）结合剂种类：有机结合剂磨具强度较高（1分） （6）孔径与外径的比值：孔径与外径的比值较小的磨具强度较高（1分） （7）磨具厚度：高厚度磨具强度较高（

25、1分） （8）磨具形状：形状简单的磨具强度较高（1分） （9）不平衡值：不平衡值小的磨具强度较高（1分） （10）补强状况：采用补强措施有利于提高磨具的强度（1分） 1 陶瓷磨具制造 试卷三卷（参考答案及评分标准） 一、填空（本题17分）（每空1分） 造成砂轮不平衡的原因主要砂轮几何形状不对称（1分）、砂轮密度不均匀（1分）。 2. 石英在加热过程中晶型变化分为 纵向变化（1分）和 横向变化 （1分）两种。 3. 结合剂的流动性是指 结合剂高温熔体粘度的倒数（1分） 。 4. 成型压强度对磨具硬度的影响是通过 对成型密度的大小 （1分）来实现的。 5. 水浇注成型时加入淀粉是为了增加 悬浮性（

26、1分） 和提高 湿坯的强度 （1分） 。 6. 普通磨具混料中干法适用于 F180以细及磨钢球砂轮混料（1分），湿法适用于F150以粗的磨料 （1分）。 7. 陶瓷磨具烧成的理想目标是 以最低的消耗来获得优良的磨具性能 （1分）。 8. 砂轮灌孔的主要方法有 硫化水泥灌孔 （1分）、 铅灌孔（1分） 和 硬质塑料灌孔（1分）。 9. 超硬材料陶瓷磨具常采用结构形式有三种，分别是 不带非工作层的整体式结构（1分） 、 带陶瓷基体非工作层的整体式结构（1分） 和 组合式（粘结式）结构 （1分） 。 二、说明下列名词与概念（本题14分）（每题2分） 1. 砂轮的耐用度 在两次修整砂轮之间的磨削工件的

27、时间。（2分） 2. 成孔剂 促使磨具烧后产生气孔的物质。（2分） 3. 结合剂的可塑性 粉状结合剂加一定量的水调和，在外力作用下做成一定形状的泥团而不开裂，当停止外力作用以及烘干后，能保持原有形状而不变形的能力叫做结合剂的可塑性。（2分） 4. 平均应力理论 平均应力理论认为，当砂轮沿径向截面切向应力积分的平均值达到砂轮的一维均匀受力状态下的抗张强度(8字块强度) Bs时，即mean)(qsBs时，砂轮即发生离心破坏。（2分） 5. 成型料的成型性 指成型料颗粒与颗粒之间在一定压力下的聚合程度。（2分） 6. 定压成型 按配方表中坯体的成型压强和受压面积计算出压机表压，根据实测的成型密度，计

28、算出参考单重，从而压出一定体积(控制厚度)的坯体。（2分） 7. 砂轮的精加工 陶瓷磨具经过烧成后，不可避免地存在有变形、尺寸不规则、尺寸与最终产品尺寸要求不符、边棱缺损、表面残留杂质等现象，这些都是不符合成品质量要求和用户使用要求的。因此必须对制品进行精加工。（2分） 三、判断题（本题14分）（每题2分） （判断下列各题的对与错，对的打“”，错的打“×”并且改正，不要在原题上改。） 1. 磨具组织的松紧，决定着磨具中气孔的多少和单位面积上有效磨削刃的疏密。（）（2分） 2. 辅助磨料的作用主要是起辅助磨削作用（×）（1分） 改正：辅助磨料在磨具工作层中起提高砂结比作用和辅

29、助磨削作用。（1分） 3结合剂的热膨胀系数与其晶体结构有关，晶体结构越紧密，热膨胀系数越小。（×）（1分） 改正：结合剂的热膨胀系数与其晶体结构有关，质点间结合强度越大，热膨胀系数越小。（1分） 4. 干燥收缩率和烧成收缩率直接加和等于总收缩率。（×）（1分） 改正：干燥收缩率和烧成收缩率的直接加和不等于总收缩率。（1分） 5. 成型的关键是保证坯体的形状尺寸正确。（×）（1分） 改正：成型的关键是使坯体达到规定的尺寸并保证磨具密度均匀和不产生裂纹、起层等缺陷。（1分） 6磨具硬度一定时，调整成型密度及结合剂用量，可以得到任意组织号的磨具。（×）（1分）

30、 改正：磨具硬度一定时，调整成型密度及结合剂用量，可以得到一定范围组织号的磨具。（1分） 四、简答题（本题32分）（每题4分） 1砂轮不平衡造成的危害 答：(1)使主轴产生振动，加快磨床的磨损。（1分） (2)增加砂轮的应变，降低砂轮的破裂速度。（1分） (3)使被加工工件产生波纹，工件精度、表面粗糙度会变差。（1分） (4)影响砂轮自锐的均匀性，使磨损不均匀。（1分） 2钾长石的熔融特性 答：钾长石开始熔融的温度为1200左右，生成白榴石及硅氧溶液，（1分）从开始熔融到完全熔化，温度范围为3040，其熔融范围及高温粘度均是各种长石中最佳的，（1分）熔融的长石玻璃态物质能溶解一部分粘土分解物及

31、部分石英，促进成瓷反应及莫来石晶体的生长发育。（1分）不仅如此，所述性能随温度变化而变化的速度很慢，因而有利于烧成控制和防止制品变形。（1分） 3陶瓷磨具低温烧成特点 答：(1) 节能，降低烧成燃料成本； （1分） (2) 缩短烧成周期，加快窑的周转率，提高生产效率；（1分） (3) 改善磨具质量，减少废品；（1分） (4) 降低窑炉运转、建筑成本； (5) 防止磨料性能因高温作用而产生的性能劣化。（1分） 4. 结合剂烧成收缩率的影响因素有哪些 答：结合剂的性质 ；（1分）焙烧中产生的新物相；（1分）结合剂中固相的晶型转变；（1分）烧结状态。（1分） 5结合剂悬浮性的影响因素 答：(1) 结

32、合剂的分散度；（1分） (2) 粘土的可塑性；（1分）(3) 分散介质的粘度；（1分）(4) 电解质、有机物质。（1分） 6压制成型密度大小的影响因素 答：1）粉料装模时自由堆积的空隙率；（1分）2）成型压力大小；（1分）3）加压时间；（1分）4）颗粒摩擦力；5）坯体形状、尺寸及粉料性质。（1分） 7多孔磨具的主要用途 答：（1）广泛用于磨加工软金属，橡胶皮革等非金属材料。（2分）（2）特别适于磨削大平面，薄壁工件及其他受热易变形的工件。（1分）（3）用于深切缓进给磨削。（1分） 8. 压制成型废品产生的原因 答：（1）成型料性能成型性、干湿度、均匀性等；（1分）（2）压机性能；（1分）（3）

33、 模具及磨损；（1分）（4）操作称量、摊料、刮料等人为因素。（1分） 五、计算题（本题7分） 成型P300×40×75 A F46 K砂轮45片，工艺规定湿坯外径D1303mm，厚度H143mm，孔径d173mm，计算这批砂轮的各种原料量。设磨料为100的配方表为：磨料100份，结合剂12份，水玻璃2份，糊精粉0.5份，成型密度2.24g/cm3。 解：1)计算砂轮湿坯单重： ()02.91000124.23.43.73.3541000221=´´´-=´=prVm kg （1分） 2)计算总投料量： m2 = m1 × n

34、 = 9.02 × 45 = 405.9 kg （不考虑工序消耗量）（1分） 3)计算一次混料量：如采用100kg逆流混料机混料，装料量2390kg，分5次混料，则每批混料量： m3 = 405.9 / 5 = 81.18 kg （1分） 4)计算配料单： 磨料量 = 81.18 × 92% = 74.69 kg （1分） 结合剂量 = 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、分析说明题（本题18分）（每

35、题9分） 1分析比较烧熔结合剂与烧结结合剂的特点及应用 答：要点 (1) 烧结结合剂 1）物相组成在焙烧温度下，只有很少部分熔融形成液相。在烧后的显微结构中，除了玻璃相外，还存在许多结晶体，类似于陶瓷，属于多相系统。（1分） 2）原材料粘土、长石、石英等，有时还加入少量的滑石等。催熔材料含量较少，烧成时只产生少量液相。（1分） 3）结合剂的流动性、反应能力、高温润湿性等都较差，强度低、硬度不稳。（1分） 4）结合剂用量较多，磨削性能较差，易烧伤工件。（1分） 5）主要用于SiC类磨具。（0.5分） (2) 烧熔结合剂 1）物相组成在焙烧温度下，绝大部分为玻璃相。（1分） 2）原材料使用较多的熔

36、剂材料，传统熔剂材料有长石、滑石、硼玻璃、萤石、锂辉石等。近年来也采用各种预熔玻璃料，如硼硅玻璃、硼铅玻璃、针瓶玻璃等，以及一些化工原料。（1分） 3）反应能力、高温润湿性较好。强度高、硬度稳定。（1分） 4）结合剂用量较少，磨削性能较好，不易烧伤工件。（1分） 5）主要用于刚玉类磨具。易使SiC磨具黑心。（0.5分） 2分析说明干燥过程中，坯体环状裂纹产生的原因及防止措施 答：要点 （1）产生原因 主要是升温太快，收缩不一致；（1分）成型和干燥操作不当。（1分） （2）防止措施 1)成型时在底板上加垫片，或撒干砂，或加透气性好的材料。（1分） 2)调整升温曲线，特别是在60和80时注意保温。

37、（1分） 3)采用先自然干燥或予干燥，然后再入干燥炉的方法。（1分） 4)在内孔灌锯末或加盖板。（1分） 5)用水玻璃作湿润剂的高厚度砂轮，成型后湿坯吹CO2，提高了湿坯强度，并降低了湿坯中的水分。（1分） 6)采用湿法干燥，使热传导和湿传导方向致。（1分） 7)出炉温度不要太高陶瓷磨具制造 试卷四卷 一、填空（本题18分）（每空1分） 1. 磨粒率是 磨粒在磨具中所占体积百分比 （1分） 。 2. 陶瓷磨具烧成的冷却阶段包括 急冷 （1分）、 退火（1分） 和 低温冷却 （1分）三个阶段。 3. 结合剂的可塑性是决定 磨具干、湿坯强度 （1分） 的重要因素之一。 4. 配料中加入湿润剂的作用

38、，一是 湿润作用 （1分），二是 粘结作用 （1分）。 5. 反映成型密度与磨具坯体磨粒率之间的关系式是 å´´=100/mVaarr（1分）。 6. 双面磨石成型时，应先投 粗料 （1分） ，预压后再投 细料 （1分），这样有利于避免 粗料进入细料部分 （1分）。 7. 定模成型配方表中 磨料（1分）作为100份。 8. 陶瓷磨具的干燥过程既有 传热过程（1分） ，也有水分扩散的 传质过程（1分） 。 9. 在硫化水泥中，硫磺是 硫化水泥的熔剂（1分） 。长石粉起 骨架作用（1分） ，提高 强度（1分） ，并防止 硫化水泥冷却后收缩（1分） 。 二、说明下列名词

39、与概念（本题14分）（每题2分） 1. 砂轮的不平衡 砂轮是一种不均质的物体，当砂轮旋转时，由于砂轮质量中心与它的旋转中心线不相重合而产生离心力，造成了工作系统的振动。这种状态叫做砂轮的不平衡。（2分） 2. 水玻璃的模数 水玻璃（Na2O·mSiO2）中SiO2与Na2O的分子个数比m称为模数。（2分） 3. 结合剂的烧结范围 烧结温度到开始过烧软化的温度间隔。（2分） 4. 结合剂的线膨胀系数 结合剂在温度升高1时的相对伸长值。（2分） 5. 粉料的堆积特性 由于粉料的形状不规则、表面粗糙，使堆积起来的粉料颗粒间存在大量空气。单一粒度的粉体不能形成致密的堆积。若采用不同大小的球体

40、堆积，则可提高自由堆积的密度。（2分） 6. 磨具的成型 在磨具制造过程中，以一定的方法使成型料成为具有一定形状和强度的坯体，称为磨具的成型。（2分） 7. 粘土的吸水性 干燥粘土具有吸收周围大气中水分的能力。 三、判断题（本题12分）（每题2分） （判断下列各题的对与错，对的打“”，错的打“×”并且改正。） 1.辅助磨料在磨具工作层中主要是起辅助磨削作用。（×）（1分） 改正：辅助磨料在磨具工作层中起提高砂结比作用和辅助磨削作用。（1分） 2. 磨具烧成过程中冷却阶段易产生内径裂纹。（×）（1分） 改正：磨具烧成过程中冷却阶段易产生外径裂纹。（1分） 3高温下结

41、合剂的流动性大有利于在磨粒周围分布，有利增大结合剂的润湿性。（×）（1分） 改正：高温下结合剂的流动性大有利于在磨粒周围分布，有利于提高磨具的机械强度。（1分） 4. 在相同硬度下粗粒度磨具结合剂用量少于细粒度磨具的。（）（2分） 5. 当干燥到坯体中的水分完全排除，干燥速度降为零，干燥过程结束。（×）（1分） 改正：当内扩散进行到坯体内的自由水完全排除，坯体内水分与干燥介质达到平衡状态时，干燥过程达到平衡阶段，此时干燥速率为零，干燥过程终止。（1分） 6. 用于配制结合剂的石英粉是以砂岩及石英砂粉碎加工而得。（×）（1分） 改正：用于配制结合剂的石英粉是以脉石英

42、及石英岩粉碎加工而得。（1分） 四、简答题（本题32分）（每题4分） 1磨具硬度的选择原则 答：保证磨具在磨削过程中有适当的自锐性，（2分）避免磨具过大的磨损，（1分）保证磨削时不产生过高的磨削温度。（1分） 2. 超硬材料陶瓷磨具的特点 答：超硬材料陶瓷磨具一方面具有超硬材料磨具的共性：磨削能力强，磨削温度较低，磨具磨损较小，使用寿命长。（1分）另一方面，具有陶瓷结合剂磨具的优点：耐热性、耐油性、耐水性、耐酸碱性均较好，适应在较广的冷却液条件下进行磨削；（1分）磨具形状保持性好，磨削精度高；（1分）磨具中有较多的气孔，有利于冷却和排屑，磨削时不易堵塞，不易烧伤工件，磨具有较好的自锐性，修整间

43、隔较长；修整比其它结合剂磨具容易，修整维护费用适中。（1分） 3结合剂的反应能力对刚玉磨具制造有什么影响？ 答：(1) 提高结合剂的高温粘度，使坯体不易变形；（1分） (2) 减少结合剂的液相析晶，使结合剂保持较多的玻璃结构，提高了磨具的机械强度；（2分） (3) 使结合剂与磨料的膨胀系数趋于一致，使磨具不易产生烧成裂纹，热稳定性能得到改善。（1分） 4碳化硅磨具用结合剂的主要特点 答：（1）抗“黑心”能力好；（2分）（2）能防止磨具烧成发红；（1分）（3）多选用烧结结合剂或半烧熔结合剂。（1分） 5结合剂流动性的影响因素 答：（1）化学成分原料成分（1分）、粒度（1分）等 （2）烧成条件（1

44、分） （3）反应能力（1分） 6湿润剂用量的影响因素 答：磨料粒度；（1分）磨料种类；（1分）结合剂可塑性及用量；（1分）湿润剂的性能。（1分） 7磨削加工砂轮的主要方法有哪些？ 答：（1）用金刚砂磨削加工砂轮平面；（1分）（2）用磨轮加工砂轮；（1分）（3）砂轮互相对磨加工砂轮外径；（1分）（4）钻头引导磨粒加工砂轮孔径。（1分） 8多孔磨具的主要特点 答：（1）总气孔率远高于普通磨具；（1分）（2）容屑排屑性能好；自锐性好；（1分）磨具表面不易被堵塞；磨削效率大大提高；（1分）（3）自冷却作用好，并能储存大量的冷却液以降低磨削区的温度，从而有效地保证磨加工的质量，在被加工工件表面上几乎不出

45、现烧伤现象。（1分） 五、计算题（本题7分） 成型P300×40×75 A F46 K砂轮45片，工艺规定湿坯外径D1303mm，厚度H143mm，孔径d173mm，计算这批砂轮的各种原料量。设磨料加结合剂为100的配方表为：磨料92，结合剂8，水玻璃24ml/Kg料，糊精粉5g/ Kg料，成型密度2.24g/cm3。 解：1)计算砂轮湿坯单重： ()54.61000124.23.43.73.3041000221=´´´-=prVm kg （1分） 2)计算总投料量： m2 = m1 × n = 6.54 × 45 = 29

46、4.3 kg （不考虑工序消耗量）（1分） 3)计算一次混料量：如采用100kg逆流混料机混料，装料量2390kg，分4次混料，则每批混料量： m3 = 294.3 / 4 = 73.58 kg（1分） 4)计算配料单： 磨料量 = 73.58 × 92% = 67.69 kg（1分） 结合剂量 = 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、分析说明题（本题17分） 1综合分析为改善磨具磨削性能而进行的配方调整（本题10分

47、） 答：要点 （1）提高磨削效率（1分） 选用硬度高、脆性大的磨料、磨料粒度可适当粗些，结合剂强度要高且有一定的脆性， 适当降低磨具的硬度以提高磨具的自锐性，增大气孔率，提高磨具的组织号。（1分） （2）增加耐用度（1分） 采用韧性好的磨料和结合剂，必要时磨料须表面处理，或采用混合粒度，降低气孔率，增加磨粒率，精磨时磨具硬度适当低些，粗磨时磨具硬度可适当高些。（1分） （3）降低工件的表面粗糙度（1分） 磨料应有良好的韧性，适当选用较细粒度，磨具组织密度均匀，组织号适用，硬度适当低些，必要时采用有机结合剂并用石蜡或硫磺进行浸渍处理。（1分） （4）提高加工精度（1分） 选用的磨料韧性要好，易保

48、持磨具工作部分的形状，磨料粒度适当细些，结合剂有适当韧性及一定的形状保持性，组织密度均匀，可适当增加磨粒率，提高磨具硬度，必要时可浸渍处理。（1分） （5）减少烧伤变形（1分） 磨料硬脆且粒度粗些，磨具硬度适当低，自锐性，大气孔或浸渍处理。 （6）避免或减少磨屑堵塞（1分） 粗粒度、脆性结合剂、自锐性好、多气孔、浸渍处理等。 2分析说明水浇注成型对料浆的要求（本小题7分） 答：要点 （1）流动性要好即粘度小，在浇注时能保证流到模具各部位。（2分） （2）稳定性要好料浆中不能沉淀出任何组分，料浆各部分能长期保持组成一致，使成型后坯体的各部分组成均勺。即悬浮性好（组织密度均匀）（2分） （3）适当

49、的触变性料浆经过一段时间后粘度变化不宜过大，便于输送和储存，同时又要求脱模后的坯体不致于受到轻微振动而软塌。（1分） （4）成型后坯体容易脱模。（1分） （5）不含气泡。（1分）陶瓷磨具制造 试卷九卷（参考答案与评分标准） 一、填空（本题20分）（每空1分） 砂轮的安全工作线速度（v安）、回转检查速度（v检）和最低破裂速度（v破）之间的关系是 v安v检 v破 （1分） 。 2. 陶瓷磨具中加成孔剂的主要作用是 促使磨具产生气孔（1分） 。 3. 陶瓷磨具中引入滑石能促使生成细小的 堇青石 （1分） 和 尖晶石 （1分） ，从而对提高磨具的强度有利。 4. 定模（定密度）成型可以通过 成型密度的

50、控制（1分） 来获得预定的磨具组织号。 5. 影响结合剂耐火度的主要因素有 结合剂的化学成分 （1分） 和 粒度 （1分） 。 6. 磨具生产中常用的成型方法有 压制成型 （1分） 和 浇注成型 （1分） 两种。 7. 干燥时水分的扩散是靠 外扩散（1分） 和 内扩散（1分） 来实现的。 8. 多孔磨具的特点是气孔率高（1分），容屑排屑性能和自锐性好（1分），自冷却作用好（1分）。 9. 配方中磨具硬度不符的调整方法有 增减结合剂量 （1分）、 调整成型密度（1分） 、 使用混合粒度（1分） 和 改变结合剂的性能 （1分） 。 10. 超硬材料陶瓷磨具所用结合剂原料包括 非玻璃料（1分） 和

51、玻璃料 （1分） 两种。 二、说明下列名词与概念（本题16分）（每题2分） 1. 磨具 广义地讲，凡是在加工工序中起磨削、研磨、抛光工作的工具，都称为磨具。（2分） 2. 粘土的烧结温度范围 完全烧结温度与开始软化温度之间的温度区间。（2分） 3. 砂轮的动不平衡 砂轮的旋转轴线与其惯性主轴线在空间交错或在砂轮质量中心处相交。（2分） 4. 平均应力理论 平均应力理论认为，当砂轮沿径向截面切向应力积分的平均值达到砂轮的一维均匀受力状态下的抗张强度(8字块强度) Bs时，即mean)(qsBs时，砂轮即发生离心破坏。（2分） 5. 结合剂的流动性 结合剂高温熔体粘度的倒数。（2分） 6. 磨具的

52、烧成 将干燥后的磨具毛坯，按一定要求装入窑炉，通过适当的高温加热及冷却处理，使坯体发生一系列物理化学变化，形成预期的矿物组成和组织结构，达到磨具所需求的强度、硬度及其它使用性能的工艺过程。（2分） 7. 等速干燥 外扩散速度与内扩散速度相等，坯体表面总是保持湿润，干燥速度为常数。（2分） 8. 相对湿度 湿空气中水蒸汽分压与同温度同总压下完全饱和空气中的水蒸气分压之比，称为空气的相对湿度。（2分） 三、判断题（本题12分）（每题2分） （判断下列各题的对与错，对的打“”，错的打“×”并且改正。） 1. 粗磨和磨削韧性大而硬度不高的材料时，应选用松组织。（）（2分） 2. 单面烧成的磨

53、具，若升温速度太快，容易产外径裂纹。（×）（1分） 改正：单面烧成的磨具，若升温速度太快，容易产生内径裂纹。（1分） 3. 总收缩率等于干燥收缩率与烧成收缩率的直接加和。（×）（1分） 改正：总收缩率不等于干燥收缩率与烧成收缩率的直接加和。（1分） 4. 成型压强对磨具硬度的影响是通过增加坯体的成型密度来实现的。（×）（1分） 改正：成型压强对磨具硬度的影响是通过对成型密度的大小来实现的。（1分） 5. 成型的关键是保证坯体的形状尺寸正确。（×）（1分） 改正：成型的关键是使坯体达到规定的尺寸并保证磨具密度均匀和不产生裂纹、起层等缺陷。（1分） 6. 结

54、合剂烧结温度范围的宽窄直接影响着磨具烧成温度确定。（×）（1分） 改正：结合剂耐火度的高低直接影响着磨具烧成温度的确定。（1分） 四、简答题（本题32分）（每题4分） 1新型陶瓷刚玉磨具的特点 答：（1）磨粒锋利、韧性好，切削能力强，磨削效率高。（1分）（2）砂轮耐用度高，使用寿命长。（1分）（3）砂轮自锐性好，不堵塞。（1分）（4）性价比高，应用领域广，因此易于推广应用。（1分） 2硼玻璃对结合剂的影响有哪些？ 答：（1）硼玻璃作为催熔剂，能显著地降低结合剂的耐火度；（1分）（2）增加结合剂的流动性、湿润性；（1分）（3）提高结合剂的反应能力；（1分）（4）改善结合剂与磨料间的结合

55、状况，提高磨具的强度。（1分） 3用于磨具制造的湿润剂应具备哪些性能？ 答：对磨料和结合剂具有良好的润湿性，（1分）较好的粘结性，（1分）粘度随温度的变化要小，（1分）不易使成型料结团，配制容易，无毒，清洗容易。（1分） 4干燥过程水分的扩散（机理） 包括三个过程： 1）传热过程热气体通过湿坯表面边界层将热传给湿坯表面，再以传导方式向内部传递。（1分） 2) 外扩散过程湿坯表面水分汽化由湿坯表面边界层向外界（干燥介质）中扩散。（1分） 3) 内扩散过程水分自湿坯内部向表面扩散。由2个过程控制（1分） 湿传导水分自坯体内部向表面扩散（H2O浓度差CD） 湿热传导水分自坯体高温向低温方向移动（1分

56、） 5定模成型配方表的特点 答：a) 以磨粒质量为100份，结合剂、粘结湿润剂等均为磨粒质量为100份时的分数；（2分）b) 按组织号控制成型密度；（1分）c) 成型压强为参考数据。（1分） 6超硬材料陶瓷磨具的特点 答：超硬材料陶瓷磨具一方面具有超硬材料磨具的共性：磨削能力强，磨削温度较低，磨具磨损较小，使用寿命长。（2分）另一方面，具有陶瓷结合剂磨具的优点：耐热性、耐油性、耐水性、耐酸碱性均较好，适应在较广的冷却液条件下进行磨削；磨具形状保持性好，磨削精度高；磨具中有较多的气孔，有利于冷却和排屑，磨削时不易堵塞，不易烧伤工件，磨具有较好的自锐性，修整间隔较长；修整比其它结合剂磨具容易，修整维护费用适中。超硬材料陶瓷磨具能够很好地满足难加工材料和一般材料的高精磨削和高效磨削需要，并适合在数控磨床和自动化生产线上应用。（2分） 7定压成型磨具组织的主要变化规律 答：1) 当结合剂、湿润剂种类和成型压强相同的情况下，磨粒率与结合剂用量成反比，即结合剂，硬度，磨粒率，组织变松，气孔率。（1分） 2) 磨料及磨具的硬度相同，细粒度的磨具组织比粗粒度的疏松，有时加大成型压强也不大容易