Cấu tạo đá mài kim cương

Đá mài kim cương là một công cụ quan trọng trong các ngành gia công vật liệu cứng như gốm sứ, đá quý, thép hợp kim, cacbua vonfram… Tuy nhiên, để sử dụng hiệu quả và chọn đúng loại đá mài, người dùng cần hiểu rõ về cấu tạo đá mài kim cương, một yếu tố quyết định đến hiệu suất và độ bền sản phẩm.

Cấu tạo chi tiết đá mài kim cương

Hạt mài kim cương

Vai trò

Hạt kim cương là thành phần chính và quan trọng nhất trong đá mài. Chúng đảm nhiệm vai trò cắt, mài, đánh bóng vật liệu. Nhờ độ cứng vượt trội (cao nhất trong các loại vật liệu), kim cương có thể gia công được những vật liệu cứng nhất hiện nay.

Phân loại

• Kim cương tự nhiên, đắt tiền, độ cứng rất cao, dùng trong những ứng dụng đặc biệt.
• Kim cương nhân tạo (Synthetic Diamond), được sản xuất công nghiệp, có khả năng kiểm soát kích thước và độ tinh khiết, phổ biến và kinh tế hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng

• Kích thước càng nhỏ thì độ mịn bề mặt càng cao, nhưng tốc độ mài sẽ chậm.
• Hạt sắc nhọn sẽ giúp mài nhanh nhưng giảm tuổi thọ, còn hạt tròn thì bền hơn nhưng tốc độ cắt chậm.

Chất kết dính

Vai trò

Chất kết dính có chức năng giữ chặt các hạt kim cương tại vị trí cố định và tạo nên hình dạng của đá mài (đĩa, bánh, thanh, v.v). Khi hạt mài bị cùn hoặc rơi ra, chất kết dính sẽ bị mài mòn để "lộ" hạt mới ra ngoài, từ đó giúp quá trình mài được liên tục.

Các loại chất kết dính phổ biến

• Nhựa (Resin Bond), dẻo, linh hoạt, thích hợp cho mài tinh và đánh bóng. Tuổi thọ trung bình.
• Kim loại (Metal Bond), cứng, bền, chịu lực và nhiệt cao. Dùng cho mài thô hoặc mài vật liệu cứng đặc biệt.
• Gốm (Vitrified Bond), bền, thoát nhiệt tốt, phù hợp với tốc độ mài cao. Tuy nhiên, giòn và dễ vỡ.
• Hybrid Bond, kết hợp giữa kim loại và nhựa để tận dụng ưu điểm cả hai.

Vỏ nền

Vai trò

Vỏ nền là phần đế để đỡ và cố định lớp mài. Vỏ nền giúp truyền lực quay từ máy đến hạt mài, đồng thời giữ ổn định hình dáng và cân bằng của đá mài.

Vật liệu thường dùng

• Thép là phổ biến nhất, chắc chắn, chịu lực tốt.
• Hợp kim nhôm, nhẹ, tản nhiệt tốt, phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao.
• Nhựa hoặc composite dùng trong các đá mài cỡ nhỏ, nhẹ, yêu cầu mài tinh.

Lớp mài 

Vai trò

Lớp mài chứa các hạt kim cương được trộn với chất kết dính. Đây là lớp tiếp xúc trực tiếp với vật liệu gia công và là nơi diễn ra quá trình cắt/mài thực sự.

Đặc điểm

• Độ dày lớp mài tùy vào mục đích sử dụng, lớp dày cho mài thô, lớp mỏng cho mài tinh.
• Tỷ lệ phần trăm hạt kim cương so với toàn bộ lớp mài. Mật độ cao thì tốc độ mài nhanh nhưng dễ sinh nhiệt và hao mòn nhanh.

Lớp đệm

Một số đá mài cao cấp có thêm lớp đệm giữa lớp mài và vỏ nền để giúp:

• Hấp thụ rung động
• Giảm sốc nhiệt
• Tăng độ bền đá mài

Kích thước và hình dạng đá mài

Dù không phải là thành phần cấu tạo, nhưng kích thước và hình dạng ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc và cách bố trí các lớp bên trong.

• Đĩa mài (Grinding Disc/Wheel) có dạng tròn, thường dùng cho máy mài bàn hoặc mài CNC.
• Thanh mài dùng trong mài khuôn hoặc đánh bóng chi tiết nhỏ.
• Dạng chén (Cup Wheel) có khả năng mài các bề mặt lớn, thường dùng cho vật liệu xây dựng.

Các chỉ số kỹ thuật cần lưu ý

Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ và hiệu suất đá mài

• Nhiệt độ sinh ra trong quá trình mài quá cao sẽ làm mòn nhanh lớp kết dính và phá vỡ cấu trúc đá mài.
• Tốc độ quay và lực tác động nếu quá tải sẽ gây mẻ cạnh, nứt vỡ đá mài.
• Luôn cần sử dụng dung dịch làm mát để tăng tuổi thọ đá mài và bảo vệ vật liệu gia công.
• Vật liệu càng cứng, đá mài càng cần có lớp mài và chất kết dính phù hợp.

Hiểu rõ cấu tạo đá mài kim cương không chỉ giúp bạn chọn đúng loại phù hợp với mục đích sử dụng, mà còn tối ưu hiệu quả gia công và kéo dài tuổi thọ của công cụ. Mỗi thành phần từ hạt mài, chất kết dính cho đến lớp nền đều đóng vai trò thiết yếu trong toàn bộ hoạt động của đá mài. Nếu bạn đang tìm kiếm loại đá mài phù hợp cho ứng dụng cụ thể, hãy dựa vào 3 yếu tố cốt lõi là vật liệu gia công, mục tiêu mài thô hay tinh và điều kiện máy móc lẫn tốc độ quay.