砂輪硬度是是磨料磨具行業(yè)的一個特有概念,指的是“結合劑對磨料的把持強度”(或“磨粒從砂輪上脫落的難易程度”),而物理學硬度的概念是:“材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力”,可見兩個“硬度”是有很大區(qū)別的。
如果不明白這些,可能就會產生疑問:“硬磨軟?軟磨硬?”,砂輪硬度軟怎么能夠磨比它硬的工件呢?這就是概念混淆造成的,所以,明白概念是很重要的第一件事。
砂輪硬度”實際上反映了“砂輪的自銳性”。砂輪自銳性是指“磨粒磨鈍后會在磨削力和熱沖擊作用下發(fā)生破碎或脫落,從而形成新的切削刃口,使砂輪保持磨削能力。這種砂輪不斷更新磨粒切削刃的作用叫做自銳作用”。砂輪硬,也就是結合劑對磨粒的把持力大,磨粒難以脫落,表現為砂輪磨削時的自銳性差,反之則反。
只是,砂輪硬度是個靜態(tài)概念,而自銳性是砂輪磨削時的動態(tài)概念,還是有一定區(qū)別的,這點要注意。
下面我們一起跟著廣州金銳來看看砂輪硬度的檢測方法,分為四種:
第一種:手錐法
手錐法于1926年,最早應用于砂輪硬度檢驗的。這種方法比較簡單,檢驗人員使用鋼錐,手工插入砂輪表面并回轉,根據感覺和插入的深度判斷砂輪的軟硬,這種方法完全憑檢驗人員的經驗和感覺,無定量數據,精度低,難以數量化的分級硬度。
與這種方法類似的有日本的大越式測試法,該方法在日本、加拿大、中國臺灣地區(qū)都有應用。大越式測試法屬于機械錐測量法,是手錐法的基礎上發(fā)展而來的。這種方法對噴砂法不能測量的F36以粗的砂輪也能適用。
由于采用了機械結構,使得作用力、回轉角等基本穩(wěn)定,提高了測量可靠性,并使得測量結果可以數量化,是一種比較合理的測量方法。
與手錐法類似的還有一種劃痕測量法:這種方面與莫氏硬度的定義方法類似,實踐中拿一個已知硬度的砂輪去劃另一個未知硬度的砂輪,根據對比磨料脫落的多少來判斷孰硬孰軟。日本將其發(fā)展為機械劃痕測試法,可以實現定作用力的數量化測量。
前蘇聯磨料磨具標準中規(guī)定:使用壓錐法測定橡膠磨具的硬度。這些測量硬度的方法,測量力既取決于結合劑的強度,也取決于磨料的韌性,所以所測量的硬度不能夠反映砂輪固有的硬度特性。
第二種:噴砂法
噴砂法從1931年使用至今,是硬度檢測的主要方法,也是國內普通樹脂、陶瓷砂輪生產廠家使用最普遍的方法。GB/T 2490—2003規(guī)定了普通磨具,噴砂硬度機檢驗硬度的方法。
它是以一定壓力(1.5kg/cm2)的空氣,把一定粒度、形狀和重量的石英砂,通過直徑為5.5mm,長度為93.5mm的噴嘴,沖擊于砂輪表面,以沖擊的凹坑深度表征砂輪的硬度。
噴砂硬度實質上是石英砂形成單位體積的凹坑所需要的功[5]。由于粗粒度砂輪,靜態(tài)下的抗沖擊能力強,沖擊抗較淺,使得測量精度不高。噴砂硬度法可以很好地對普通砂輪進行硬度分級,行業(yè)認知度已經比較高了,在此就不多說了。
提醒一點:為保證噴砂硬度計的穩(wěn)定性、準確性和統一性,石英砂、噴嘴、校準玻璃,以及氣壓等都需要保持穩(wěn)定,比如石英砂反復使用,可能部分石英砂有裂紋,沖擊時易破碎,造成測量的硬度值比實際的偏軟;噴嘴磨損過大,會造成測量值比實際的偏硬。
第三種:洛氏硬度法
GB/T 2491—2003規(guī)定了普通磨具,洛氏硬度計檢驗硬度的方法。這種方法,是使用鋼球(F100~F150,鋼球直徑Φ10mm;F180~F1200,鋼球直徑Φ3.175mm)壓入砂輪表面,由于砂輪中磨粒、結合劑和氣孔是隨機分布的,洛氏硬度測量值也具有很大的隨機性,為保證測量值的準確,取樣量較多。而且鋼球硬度較磨粒低,使用一定時間就需更換鋼球。
第四種:音響法
音響法是一種較新的方法。這種方法對砂輪沒有損壞,而且與磨粒韌性無關。原蘇聯對音響法檢測砂輪物理性能比較重視,制定了音響法測定薄片砂輪硬度的標準,日本也有使用音響法制定的標準。
音響法實際上是使用砂輪的動彈性模量來建立硬度分級。這種方法是用動彈性模量測定儀,測量砂輪激振后的自振周期,再根據自振周期計算出砂輪的彈性模量E,以E值大小表示砂輪的硬度。因為砂輪,特別是陶瓷砂輪,是脆性材料,理論破壞強度隨E值增加而增加,E值越小,說明砂輪易于破碎,較軟;反之說明砂輪較硬。
音響比較儀和音響動彈儀是兩種應用較多的檢測儀器。其中,音響比較儀是從固有頻率來計算E值而不考慮振動的方式,美國和日本應用較多;音響動彈儀的特點是測量基波的最高共振頻率,主要在歐洲使用。這兩種方法的測量值大致相當,都能反映砂輪的整體特性。
超聲波波動透過法也屬于音響法的一種,它是利用物體中的超聲波傳播速度與縱向彈性模量和密度的關系,從而求得縱向彈性模量。這種方法評定的硬度值反映的是砂輪預定位置,另外要得到正確的縱向彈性模量,需要先測出泊松比。