CN102152250B - 一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，包括如下步骤：A、制作所需磨粒磨具的模具；B、将磨粒按预定排布方式和朝向固定在模具表面的预定位置上；C、将经加热熔化而呈液态并能与磨粒发生化合反应的活性金属结合剂注入已经固定有磨粒的模具中，并液态活性金属结合剂与磨粒接触而发生化合反应；D、冷却后去除模具而获得磨料磨具成品。本发明能获得把持力强、等高性好、精度高的磨粒磨具。
Description
技术领域
本发明涉及磨粒工具制作领域，更具体的说涉及一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法。
背景技术
磨粒磨具，广泛用于金属、陶瓷、玻璃等材料的轮廓成型及表面粗糙度降低的磨削加工场合中。目前，磨粒磨削工具主要是采用电镀、烧结和钎焊的工艺制作而成。
对于采用电镀和烧结方法所制的磨粒磨具工具，由于磨粒与金属结合剂之间是机械包嵌，缺乏对磨粒的足够把持力，因此在使用时磨粒极易发生脱落而提前丧失加工能力。
钎焊工艺，则是利用活性金属与磨粒之间的化学结合实现连接，将磨粒焊接在基体上，所以采用该方法所制的磨粒磨具具有强把持力特点，同时钎焊工艺也可以实现磨粒的可控排布，为开发新一代高性能磨具提供参考依据。但是，在钎焊方法的制作过程中，由于活性金属在基体上的半液态微动和对磨粒的润湿作用极易使钎料层厚度不均匀、磨粒发生移位或翻转，导致磨粒的朝向及等高性无法控制。因此，钎焊方法所制的磨粒磨具在使用过程中表面上的磨粒极易出现受载不均匀而发生局部磨粒过载失效，并由此以多米诺骨牌方式引发其他磨粒迅速失效，从而导致磨具使用寿命提前结束，不仅无法完全发挥磨粒的潜能，同时也影响了加工精度和效益。
有鉴于此，目前迫切需要寻找一种新的磨具制作工艺，以有效继承钎焊方法那样对磨粒即可实现牢固的化学结合把持又可以按需排布的优点，同时又能最大限度上撇除钎焊工艺的弱点，实现高精度、高性能磨粒磨具的开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，以解决现有技术中磨粒磨具被加工出来后无法同时具有把持力强、能按需排布以及磨粒朝向和等高性好的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，其中，包括如下步骤：
A、制作所需磨粒磨具的模具；
B、将磨粒按预定排布方式和朝向固定在模具表面的预定位置上；
C、将经加热熔化而呈液态并能与磨粒发生化合反应的活性金属结合剂注入已经固定有磨粒的模具中，并液态活性金属结合剂与磨粒接触而发生化合反应；
D、冷却后去除模具而获得磨料磨具成品。
进一步，该磨粒为金刚石磨粒、立方氮化硼磨粒或其混合物。
进一步，该磨粒的表面预先经过金属化处理。
进一步，该活性金属结合剂中含有能与磨粒发生化合反应的活性元素，并该活性元素选自钛、铬、钨、钴、钒、钼、锆、或铝中的一种或多种。
进一步，在B步骤中，在对磨粒进行排布时，将磨粒部分表面埋入到模具内而避免在进行C步骤时与处于液态的活性金属结合剂相接触。
进一步，在B步骤中，采用粘胶而将磨粒固定在模具表面上。
进一步，该粘胶为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、石蜡、酚醛树脂、蜡乳化液和丙烯酸树脂中的一种或者两种以上的混合物。
进一步，在B步骤中，该磨粒通过嵌入的方式而固定在模具上。
进一步，在B步骤中，在将磨粒固定在模具表面上之前，先在模具表面形成有多个大小匹配于相应磨粒的沉孔。
进一步，在A步骤中，该模具采用碱性硅溶胶、锆英粉按1∶3.6混合后制成，该碱性硅溶胶中二氧化硅SiO2含量29-31％，氧化钠Na2O含量0.25-0.5％，余下为水H2O；该锆英粉中氧化锆ZrO2含量65-70％，二氧化硅SiO2含量30-35％；并在该模具材料尚未固化之前，在模具表面的预定位置上嵌入磨粒。
采用上述结构后，本发明将磨粒按预定排布方式和朝向固定在模具表面的预定位置上，然后将已经处于液态的活性金属结合剂注入模具内，待冷却后去除模具即能获得所要制造的磨粒磨具。
本发明至少具有如下有益效果：
一、熔化而呈液态的活性金属结合剂注入模具后，液态活性金属结合剂与磨粒相接触时会在两者的界面上发生化合反应从而形成牢固的化学结合，从而使磨粒具有强把持力的优点；
二、由于磨粒是按预定排布方式固定在模具上，在冷却后去除模具时，磨粒原先埋入模具的部分则裸露在磨具上而形成加工时所需的磨刃，因此，可以通过控制磨粒在模具表面的排布方式及埋入深度来实现对磨粒磨具表面的磨粒出刃高度、等高性和分布方式的控制；
三、由于磨粒是固定在模具上，因此磨粒不会因液态活性金属结合剂的作用而发生移位或翻转，从而能确保制造成型磨粒磨具具有高精度和高性能。
附图说明
图1为本发明涉及一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法第一实施例的制作流程示意图；
图2为本发明涉及一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法第二实施例的制作流程示意图。
图中：
模具 1 沉孔 11
磨粒 2 粘胶 3
活性金属结合剂 4 钢芯 5
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1至图2所示，本发明涉及的一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，其包括如下步骤：
A、制作所需磨粒磨具的模具；该模具是根据当前的磨具形状而制作的，即根据不同的磨具外形需选用与之相匹配的模具，该模具的制作方法采用本领域公知的技术即可，在此不详述；其中，该磨粒优选为金刚石磨粒、立方氮化硼磨粒或其混合物，并且进一步该磨粒的表面预先经过金属化处理，从而使得磨粒具有更强的表面硬度；
B、将磨粒按预定排布方式和朝向固定在模具表面的预定位置上；其中，该预定排布方式以及预定位置即根据实际需要而选择具体的排布方式和具体的安装位置，比如可以为有序方式、均匀方式、螺旋方式或者随机分布方式；在具体排布时，可以将磨粒的部分表面埋入模具内而避免与下述步骤C中的活性金属结合剂相接触，即嵌入的方式，具体部分表面根据实际需要来设定，当然也不一定要采用埋入的方式，只要能使磨粒的磨刃部分与活性金属结合剂相分离即可；为了便于将磨粒固定在模具表面上，可以先在模具表面形成大小匹配于相应磨粒的沉孔，其可以通过粘胶来将磨粒固定在模具上；
C、将经加热熔化而呈液态并能与磨粒发生化合反应的活性金属结合剂注入已经固定有磨粒的模具中；其中，该活性金属结合剂中含有能与磨粒发生化合反应的活性元素，并该活性元素可以选自钛、铬、钨、钴、钒、钼、锆、或铝中的一种或多种，但不限于上述，具体选用何种，需根据当前磨粒来匹配，只要能实现化合反应即可，具体该活性金属结合剂选用了具体金属后，亦可以在其它添加其余金属而以构成合金的形式来形成整个活性金属结合剂，液态活性金属结合剂与磨粒接触而发生化合反应。
D、冷却后去除模具而获得磨料磨具成品。
这样，本发明将磨粒按预定排布方式和朝向固定在模具表面的预定位置上，然后将已经处于液态的活性金属结合剂注入模具内，待冷却后去除模具即能获得所要制造的磨粒磨具。
由此，本发明熔化而呈液态的活性金属结合剂注入模具后，液态活性金属结合剂与磨粒相接触时会在两者的界面上发生化合反应从而形成牢固的化学结合，从而使磨粒具有强把持力的优点；同时，本发明由于磨粒是按预定排布方式固定在模具上，故在冷却后去除模具时，磨粒原先埋入模具的部分则裸露在磨具上而形成加工时所需的磨刃，因此本发明可以通过控制磨粒在模具表面的排布方式及埋入深度来实现对磨粒磨具表面的磨粒出刃高度、等高性和分布方式的控制；另外，本发明由于磨粒是固定在模具上，因此磨粒不会因液态活性金属结合剂的作用而发生移位或翻转，从而能确保制造成型磨粒磨具具有高精度和高性能。
下面采用具体实施例的方式来对本发明进行更进一步的阐述：
实施例一：
如图1所示，采用钨金属加工出所要制造超硬材料磨具的模具1，并在模具1表面的预定位置上，按一定排列方式钻深度300um、直径为400um的沉孔11，然后将沉孔11内刷入有粘胶3，该粘胶具体可以选为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、石蜡、酚醛树脂、蜡乳化液和丙烯酸树脂中的一种或者两种以上的混合物；并放入粒径为500-575um的金刚石磨粒2。采用Ag-Cu-Ti合金作(熔点约为880℃)为活性金属结合剂4并将其加热熔化成液态后，注入已经预热至活性金属熔点附近(860-900℃)的模具1。最后经冷却后去除模具1，即可获得把持力强、等高性好、精度高的磨粒2磨具。
实施例二：
如图2所示，其实施过程与实施例一基本相同，其不同之处在于：在注入液态合金之前，将45号钢芯5放入模具1内，然后再进行液态合金的注入，冷却后去除模具1，获得带有45号钢芯5的磨粒2磨具。
实施例三：
其实施过程与实施例一基本相同，其不同之处在于：模具1是利用碱性硅溶胶(二氧化硅SiO2含量29-31％，氧化钠Na2O含量大于0.25-0.5％，余下为水)和锆英粉(氧化锆ZrO2含量65-70％，二氧化硅SiO2含量30-35％)按1∶3.6混料制成，其是在模具1材料尚未固化之前，在模具1表面的预定位置上嵌入磨粒2。
实施例四：
其实施过程与实施例一基本相同，其不同之处在于：采用Ni-Cr合金作为活性金属结合剂4并将其加热熔化成液态后，然后将孔内刷入粘胶3并放入粒径为500-575um的金刚石磨粒2。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (6)
1.一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、制作所需磨粒磨具的模具，并在该模具材料尚未固化之前，在模具表面的预定位置上嵌入磨粒；
B、磨粒的排布方式和朝向在模具材料固化过程中固定在模具表面的预定位置上；
C、将经加热熔化而呈液态并能与磨粒发生化合反应的活性金属结合剂注入已经固定有磨粒的模具中，并液态活性金属结合剂与磨粒接触而发生化合反应；
D、冷却后去除模具而获得磨料磨具成品。
2.如权利要求1所述的一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，其特征在于，该模具材料采用碱性硅溶胶、锆英粉按1:3.6混合后制成，该碱性硅溶胶中二氧化硅SiO2含量29-31%，氧化钠Na2O含量0.25-0.5%，余下为水H2O；该锆英粉中氧化锆ZrO2含量 65-70%，二氧化硅SiO2含量30-35%。
3.如权利要求1所述的一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，其特征在于，该磨粒为金刚石磨粒、立方氮化硼磨粒或其混合物。
4.如权利要求1所述的一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，其特征在于，该磨粒的表面预先经过金属化处理。
5.如权利要求1所述的一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，其特征在于，该活性金属结合剂中含有能与磨粒发生化合反应的活性元素，并该活性元素选自钛、铬、钨、钴、钒、钼、锆、或铝中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的一种全液态活性合金连接制作磨粒磨具的方法，其特征在于，在A步骤中，在对磨粒进行嵌入时，是将磨粒的部分表面埋入到模具内，以避免在进行C步骤时与处于液态的活性金属结合剂相接触。
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