【磨具課堂】第十一期：樹脂磨具熱壓法成型工藝

熱壓法成型工藝的基本原理是以加熱的方式壓制。使結合劑快速熔化，并在保壓時間內縮聚硬化或半硬化。熱壓是壓制和硬化同時進行的過程，故不易引起制件起層和發泡，可以制取硬度高，組織緊密甚至無氣孔的磨具。國內外對熱壓工藝極為重視，用這種方法可生產冷壓法難以生產的許多特殊用途的產品。

熱壓法成型與冷卻法成型相比具有下列優點：

1、可以制造在常溫下（冷壓法）難以生產的細粒度，高硬度，高強度磨具。例如：超硬級細粒度磨螺紋砂輪，重負荷磨鋼坯砂輪，高速磨片，銅粉導電砂輪，微型軸承導輪等；

2、可以避免硬化時，產生起層、發泡、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程低分子物質揮發和排除引起的膨脹現象；

3、成型壓強低（因為結合劑處于熔化狀態）；

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度和硬度；

5、某些產品在相同條件下，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間（約為冷壓法的3-10倍）。生產效率低，設備利用率低；

2、卸模較困難，衛生條件差；

3、設備較復雜，操作不方便（電、熱）；

熱壓機一般是在普通壓力機上裝上電熱板和控溫系統而改造成的，模具多半以定模法設計，利于傳熱和保溫。

熱壓溫度的高低決定于樹脂結合劑的性質和成型的質量要求。如以聚砜、尼龍1010、聚乙烯醇縮丁醛等熱塑性樹脂為結合劑，可采用較高的熱壓溫度（一般為160-230℃）如以酚醛、環氧、新酚等熱固性樹脂作結合劑，可采用較低的熱壓溫度（一般為60～185℃）。

一般選在樹脂能變成彈性體的溫度范圍內，環氧樹脂、酚醛樹脂、聚砜、聚酰亞胺樹脂等結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。這與樹脂粉的熔點（或軟化點）有關。熱壓溫度必須低于樹脂粉的熔點。所以酚醛樹脂結合劑的薄片砂輪與鈸形砂輪的熱壓溫度，通常為60～80℃。

保壓時間與制件的規格、厚度以及樹脂的聚合速度有關，規格大、厚度大的制件傳熱需要時間，保壓時間要長些；含揮發物多、聚合速度慢的樹脂需要充分的時間將揮發物排除及轉化成硬化狀態故需較長的保壓時間，含有液體酚醛樹脂的熱壓料尤為突出，熱壓過程中排出的氣體多、流動性大、在保壓前需多次放氣以排除反應中的水分等揮發物，這種料最好先進行預干燥，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），再進行干燥，然后放入模具內進行熱壓，效果更好。

粉狀樹脂揮發物少，在較高溫度下縮聚速度快而利于熱壓。當磨料粒度細時，可用磨料與粉狀樹脂在球磨機里混合制備熱壓料。粗粒度磨料則需以少量液體樹脂或高沸點溶劑（如糠醛、甲酚）作潤濕劑把磨料表面潤濕混勻，再加入粉狀樹脂及填料等制備成型料。

成型料投入預熱到一定溫度的模具內，迅速攤勻、刮料、放入上壓板和加壓圈，送入熱壓機中略加施壓，待模具加熱到熱壓溫度時（用表面溫度計測量）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程。

樹脂磨具熱壓成型時，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。對于個別粗粒度、高硬度的磨具，若脫模劑效果不好，可采用墊紙的方法解決。

由于磨具經熱壓后結合劑（樹脂）已呈半硬化或接近硬化的狀態，具有一定的機械強度，所以可以采用快速升溫硬化的方法使它完全硬化。