熱壓法成型工藝的基本原理是以加熱的方式壓制。使結(jié)合劑快速熔化,并在保壓時(shí)間內(nèi)縮聚硬化或半硬化。熱壓是壓制和硬化同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程,故不易引起制件起層和發(fā)泡,可以制取硬度高,組織緊密甚至無(wú)氣孔的磨具。國(guó)內(nèi)外對(duì)熱壓工藝極為重視,用這種方法可生產(chǎn)冷壓法難以生產(chǎn)的許多特殊用途的產(chǎn)品。
熱壓法成型與冷卻法成型相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1、可以制造在常溫下(冷壓法)難以生產(chǎn)的細(xì)粒度,高硬度,高強(qiáng)度磨具。例如:超硬級(jí)細(xì)粒度磨螺紋砂輪,重負(fù)荷磨鋼坯砂輪,高速磨片,銅粉導(dǎo)電砂輪,微型軸承導(dǎo)輪等;
2、可以避免硬化時(shí),產(chǎn)生起層、發(fā)泡、裂紋等廢品;這是由于在加熱加壓條件下,硬化或半硬化可以克服硬化過(guò)程低分子物質(zhì)揮發(fā)和排除引起的膨脹現(xiàn)象;
3、成型壓強(qiáng)低(因?yàn)榻Y(jié)合劑處于熔化狀態(tài))
4、在相同配方及工藝條件下,采用熱壓法可以提高磨具的強(qiáng)度和硬度;
5、某些產(chǎn)品在相同條件下,采用熱壓法,其磨削性能比冷壓法的好。
但也存在下列不足:
1、由于加熱和保溫要占去時(shí)間(約為冷壓法的3-10倍)。生產(chǎn)效率低,設(shè)備利用率低;
2、卸模較困難,衛(wèi)生條件差;
3、設(shè)備較復(fù)雜,操作不方便(電、熱);
熱壓機(jī)一般是在普通壓力機(jī)上裝上電熱板和控溫系統(tǒng)而改造成的,模具多半以定模法設(shè)計(jì),利于傳熱和保溫。
熱壓溫度的高低決定于樹(shù)脂結(jié)合劑的性質(zhì)和成型的質(zhì)量要求。如以聚砜、尼龍1010、聚乙烯醇縮丁醛等熱塑性樹(shù)脂為結(jié)合劑,可采用較高的熱壓溫度(一般為160-230℃)如以酚醛、環(huán)氧、新酚等熱固性樹(shù)脂作結(jié)合劑,可采用較低的熱壓溫度(一般為60~185℃)。
一般選在樹(shù)脂能變成彈性體的溫度范圍內(nèi),環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚砜、聚酰亞胺樹(shù)脂等結(jié)合劑的磨具熱壓溫度如下表:
熱壓溫度的最后確定必須保證坯體不粘模。這與樹(shù)脂粉的熔點(diǎn)(或軟化點(diǎn))有關(guān)。熱壓溫度必須低于樹(shù)脂粉的熔點(diǎn)。所以酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑的薄片砂輪與鈸形砂輪的熱壓溫度,通常為60~80℃。
保壓時(shí)間與制件的規(guī)格、厚度以及樹(shù)脂的聚合速度有關(guān),規(guī)格大、厚度大的制件傳熱需要時(shí)間,保壓時(shí)間要長(zhǎng)些;含揮發(fā)物多、聚合速度慢的樹(shù)脂需要充分的時(shí)間將揮發(fā)物排除及轉(zhuǎn)化成硬化狀態(tài)故需較長(zhǎng)的保壓時(shí)間,含有液體酚醛樹(shù)脂的熱壓料尤為突出,熱壓過(guò)程中排出的氣體多、流動(dòng)性大、在保壓前需多次放氣以排除反應(yīng)中的水分等揮發(fā)物,這種料最好先進(jìn)行預(yù)干燥,破碎后再投料熱壓,也可先冷壓成坯體(加2-3毫米厚度留量),再進(jìn)行干燥,然后放入模具內(nèi)進(jìn)行熱壓,效果更好。
粉狀樹(shù)脂揮發(fā)物少,在較高溫度下縮聚速度快而利于熱壓。當(dāng)磨料粒度細(xì)時(shí),可用磨料與粉狀樹(shù)脂在球磨機(jī)里混合制備熱壓料。粗粒度磨料則需以少量液體樹(shù)脂或高沸點(diǎn)溶劑(如糠醛、甲酚)作潤(rùn)濕劑把磨料表面潤(rùn)濕混勻,再加入粉狀樹(shù)脂及填料等制備成型料。
成型料投入預(yù)熱到一定溫度的模具內(nèi),迅速攤勻、刮料、放入上壓板和加壓圈,送入熱壓機(jī)中略加施壓,待模具加熱到熱壓溫度時(shí)(用表面溫度計(jì)測(cè)量)施壓將 模具壓平,5~10分鐘后放氣三次,即可保壓至完成壓制過(guò)程。
樹(shù)脂磨具熱壓成型時(shí),由于砂輪與模具粘著力較大,脫模較困難,因此一般要在砂輪與模具接觸部位涂上脫模劑,以利于脫模。常用的脫模劑有硅油、肥皂水和石蠟。對(duì)于個(gè)別粗粒度、高硬度的磨具,若脫模劑效果不好,可采用墊紙的方法解決。
由于磨具經(jīng)熱壓后結(jié)合劑(樹(shù)脂)已呈半硬化或接近硬化的狀態(tài),具有一定的機(jī)械強(qiáng)度,所以可以采用快速升溫硬化的方法使它完全硬化。