Timanttien hiomapyörät ovat erittäin tehokkaita työkaluja kovien ja haurasten materiaalien, kuten karbidin, lasin, keramiikan ja jalokivien hiomiseen. Viime vuosina nopean hionnan ja erittäin tarkkuuden hioma-tekniikan nopean kehityksen myötä hiomapyörille on asetettu korkeammat vaatimukset. Lasitetut hartsi- sidotut hiomapyörät eivät enää täytä tuotantotarpeita. Metallien sidotut hiomapyörät, jotka johtuvat niiden merkittävistä ominaisuuksista, kuten suuresta sidoslujuudesta, erinomaisesta muodottavuudesta ja pitkästä käyttöikältä, on tullut laajasti käytetty.
Metallien sidotut timanttien hiomapyörät jaetaan ensisijaisesti kahteen tyyppiin, sintroituihin ja elektroplottuihin, niiden valmistusmenetelmästä riippuen. Superabraasiivisten ominaisuuksien hyödyntämiseksi kehitettiin 1990-luvun alkupuolella uuden tyyppistä hiomapyörää, yksikerroksista korkean lämpötilan juontuneita superabraasiivisia jauhatuspyöriä käyttämällä korkean lämpötilan juomaprosessia. Tämän tyyppistä jauhatuspyörää on edelleen kehitteillä Kiinassa.
1. Sintratetut timanttien hiomapyörät
Sintroituja metallia sidotettuja hiontapyöriä valmistetaan tyypillisesti korkean lämpötilan sintrausprosessilla käyttämällä metalleja, kuten pronssi sidoksena. Ne tarjoavat suuren sidoslujuuden, erinomaisen muodostumisen, korkean lämpötilan resistanssin, erinomaisen lämmönjohtavuuden, kulutuskestävyyden, pitkän käyttöiän ja kyvyn kestämään raskaita kuormia. Koska jauhatuspyörä väistämättä kutistuu ja muodonmuutos sintrausprosessin aikana, se on muotoiltava ennen käyttöä. Pukeutuminen on kuitenkin vaikeaa. Nykyinen yleinen jauhamismenetelmä pyörien reunusta, rullien avulla, ei ole vain aikaa vievää ja työvoimavaltaista, vaan johtaa myös merkittäviin timanttihiukkasten irtoamiseen sidosprosessin aikana, mikä johtaa merkittävään pyörän kulumiseen ja matalaan reitin tarkkuuteen.
14. Sähköpinnatut timanttien jauhatuspyörät. Elektroploidujen timanttien jauhatuspyörien edut:
① Sähköprosessi on yksinkertainen, mikä vaatii minimaalista sijoitusta ja on helppo valmistaa.
② Pukeutumista ei tarvita, mikä tekee niistä helppokäyttöisiä.
③ Yksikerroksinen rakenne mahdollistaa suuret käyttötavat, jotka ovat tällä hetkellä 250-300 m/s ulkomailla.
④ Huolimatta siitä, että heillä on vain yksi kerros timanttia, heillä on edelleen riittävä elinikä.
⑤ Rullan hiontapyöriä varten, jotka vaativat suurta tarkkuutta, sähkösantointi on ainoa valmistusmenetelmä. Juuri näiden etujen takia elektroploiduilla jauhamispyörillä on kiistaton hallitseva sijainti nopeassa ja erittäin nopeassa nopeuden hiomisessa. Sähkökanjatuilla timanttien hiomapyörillä on haittoja: päällystemetallista puuttuu vahva kemiallinen metallurginen sidos substraatin ja hankaavien pintojen kanssa. Hioma on käytännössä vain mekaanisesti upotettu päällystemetalliin, mikä johtaa heikkoon pitovoimiin. Timanttihiukkaset ladataan voimakkaasti, putoavat helposti (tai hiutaleet pois) tehokkaan jauhamisen aikana, mikä johtaa yleiseen vikaantumiseen. Pidätysvoiman lisäämiseksi pinnoitteen paksuutta on nostettava, mikä vähentää paljastunutta hiomakorkeutta ja sirutilaa, mikä tekee hiomapyörästä alttiita tukkeutumiselle, huonolle lämmön hajoamiselle ja palovammalle työkappaleen pinnalle. Tällä hetkellä kotimaisen elektroploidun hiontapyörien valmistuksen ei ole vielä saavutettu optimaaliseen pyörän topografiaan, joka on optimoitu käsittelyolosuhteisiin. Nämä yksikerroksisten elektroploidujen timanttien jauhatuspyörien luontaiset haitat rajoittavat merkittävästi niiden käyttöä korkean tehokkuuden hiomisessa.
3. Yksikerroksiset rakenteet timantin jauhatuspyörät
Timantin tehokkuuden maksimoimiseksi on tarpeen lisätä sidoksen pitovoimaa timantissa ja parantaa pyörän sidoksen lujuutta. Yksikerroksinen, korkean lämpötilan juuttunut superabraasiivinen jauhatuspyörät ylittävät elektroploidujen jauhatuspyörien puutteet saavuttamalla kemiallinen metallurginen sidos timantin, sideaineen ja metallisubstraatin välillä, mikä johtaa suureen sidoslujuuteen. Sidoskerroksen paksuuden ylläpitäminen vain 20–30% hioma rajan korkeudesta mahdollistaa korkean kuormituksen, nopean ja tehokkaan hionnan. Hiomajyvät voidaan pitää tiukasti, jolloin räjähtävät pyörät voivat saavuttaa altistuneen jyväkorkeuden 70–80%. Tämä lisää sirutilaa, vähentää pyörän tukkeutumista ja maksimoi hankaavan hyödyntämisen.
Samoissa prosessointiolosuhteissa kuin elektroploidut hiomapyörät, yksikerroksiset, korkean lämpötilan jarruvat superabraasiiviset pyörät tarjoavat pienemmät hiomavoimat, tehonhäviöt ja hioma-lämpötilat, mikä mahdollistaa korkeammat käyttötavat. Tämä on erityisen merkittävää erittäin korkean nopeuden hiomiselle, joka ylittää 300-500 m/s. Yksikerroksinen, korkean lämpötilan juomaton päällystämättömät timanttien hiomapyörät, joissa on CR-AG-CU-seos-juoksu, ovat juoksevat käyttämällä korkeataajuista induktiota, joka juoksee 780 asteessa 35 sekunnin ajan, mitä seurasi luonnollinen jäähdytys. Tämä saavuttaa voimakkaan sidoksen timantin ja teräsalustan välillä. Röntgenenergiaspektri ja röntgendiffraktioanalyysi paljastivat, että CR3C2 muodostettiin CR: n ja timantin väliin ja (fexcry) C muodostui CR: n ja teräsmatriisin väliin. Vertailevat kokeet juotosten kanssa ilman CR: tä osoittivat, että tämä oli päätekijä, jolla saavutettiin korkea sidoslujuus seoskerroksen ja sekä timantin että teräsmatriisin välillä. Hiomakokeet vahvistivat myös, että Diamondilla on korkea pitolujuus.