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1、第10卷第3期山东建材学院学报Vol110No131996年9月JOURNALOFSHANDONGINSTITUTEOFBUILDINGMATERIALSSep.1996含草酸磨具在大理石抛光中的作用郭柏林(武汉工业大学机械工程系,武汉,430070)摘要用扫描电镜、电子探针、化学分析等方法对含草酸磨具在抛光大理石中的作用进行了研究,分析了抛光作用机理。关键词含草酸磨具;抛光;作用中图法分类号TU564在含草酸磨具中,磨料为白刚玉,草酸以固态掺杂于磨具中。这种含草酸抛光磨具最先国外引进,在抛光大理石中,比其它抛光方法效率
2、高,板面质量好,光泽度大为提高,是一种较理想的抛光磨具。本文对其抛光作用机理进行了分析探讨。1磨粒的机械研磨作用1010由于磨粒硬度(白刚玉摩氏硬度为9,显微硬度为1196×10～2155×10Pa)大于9大理石板面硬度(方解石摩代硬度为3,实测被试验板材显微硬度为1108×10～1157×910Pa),因而在抛光过程中,硬的磨粒对软的板面存在机械研磨作用。大理石在精磨之后再施行抛光,精磨后其表面已初显平整,但微观上仍呈凹凸不平。含草酸磨具中的磨粒在磨具上处于固结状态,磨粒在磨具表面上的分布高度不一致。抛光时,磨具平面始
3、终紧贴加工面。由于抛光时被加工材料去除量很小,其机械研磨作用主要表现为冲撞、剪切和滑擦。冲撞作用主要发生在抛光的初始阶段。当磨粒在板面上作滑擦运动,遇到板面高凸峰时发生冲撞、剪切,高凸峰材料沿解理面或微裂隙处脆性断裂而去除。这种过程的持续,使高凸峰变小,粗糙度降低。滑擦在整个抛光过程中都存在,只是随着板面趋向于平滑,磨粒变细,其作用越来越弱,擦痕越来越细。图1是抛光过表1大理石抛光前后重量表程中(光泽度为75度)板面上呈现大理石品名秋景秋景雪浪雪花白抛前光泽度16232419的擦痕,图2是抛光至120度时,板抛后光泽度9
4、010496105面的微细擦痕。抛前重ög10251239801251059102932132由于存在机械研磨作用,对抛抛后重ög10251099801141058194932121重量差ömg14011080110光前后的板材经干燥后精密称量,注:称重前均经80℃恒温干燥1小时发现抛光后板材重量有所减轻,见表1。收稿日期:1995112128修改稿收到日期:1996103130©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserve
5、d.http://www.cnki.net第3期郭柏林:含草酸磨具在大理石抛光中的作用35图1抛光面(光泽度75度)上的擦痕图2抛光面(光泽度120度)上的擦痕和熔融磨粒(扫描电镜1511K×)(扫描电镜1513K×)2温度作用211抛光时的热现象及物理现象抛光过程中,在摩擦点处几乎所有的能量,通过材料的变形或是磨料和工件的摩擦,〔1〕转变成热能。由于石材导热性能差,摩擦面间的热能不能迅速传导出去,因而在接触处产生较高的温度。经过对抛光面电子扫描图象研究,发现有呈熔融态的磨粒(图2),这证明接触点处的瞬时温度是很高的(白
6、刚玉主要成分为氧化铝,而氧化铝熔点是〔2〕2045℃)。根据资料,这种局部高热点情况,也是可能出现的。对抛光前后表面作X能谱分析时,发现局部抛光面铝元素含量(25139%)高于抛光前含量(2147%)。铝元素含量增高,是由于留在板面上的白刚玉涂斑(图3右边)和少量粘附或嵌压磨粒(图3左边)所致。白刚玉涂斑的产生是由于发生磨粒熔融或由于塑性变形粘附在板面所引起的,而白刚玉由于只有一个滑移面(001),两个滑移方向,滑移数目少,其塑性变形受到严格限制,在900℃以下不能发生塑性变形,只有在高温时才能发生,从而也说明高热点的出
7、现是存在的。在高温下,板材强度下降。布莱隆等研究了压缩的方解石单晶的变形,当温度升高时,8临界分剪应力减少,从25℃时2116×10Pa6〔3〕减到600℃时的7135×10Pa。因此,板面摩擦热点在磨具磨粒的较高压力作用下(图图3抛光面(光泽度75度)上的磨粒涂斑和嵌3左边显示嵌压在板面内的磨粒被压碎,这压磨粒(扫描电镜013K×)©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net36
8、山东建材学院学报第10卷说明作用在磨粒上的压力是较高的),产生塑性变形,使微细的凹坑被凸出部分的塑性变形移动所填平。图1的擦痕底面平滑,边缘规则,无崩碎现象,显示出塑性变形状态。图3板面的压坑形状与磨粒轮廓啮合,说明磨粒是在板面塑性变形状态下嵌入的。板面表层产生的塑性变形,使位错密度增大,从而使抛光后表层硬度提高。对
