CN102343558B - 一种树脂切割砂轮及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种树脂切割砂轮及其制备方法，属于磨具领域。它解决了现有的棕刚玉树脂砂轮成本低但切割性能不好的问题。本发明的树脂切割砂轮，包括磨削体和置于所述磨削体内部、以增强所述磨削体回转强度的加强片，所述磨削体的原料种类及其重量配比为：棕刚玉62～70％、黑碳化硅4～10％、酚醛树脂18～20％、其余为填料。本发明还提供上述树脂切割砂轮的制备方法。本发明通过增加特定比例的黑碳化硅来实现不增加成本的前提下提高砂轮的切割性能。

Description

一种树脂切割砂轮及其制备方法

技术领域

本发明属于磨具领域，涉及一种树脂切割砂轮及其制备方法。

背景技术

树脂切割砂轮是以树脂为粘接剂、将松散的磨料粘接起来、固结成一定形状的薄片砂轮，它主要应用于圆钢、扁钢、钢管、槽钢等金属型材的切割加工。价格是影响数值切割砂轮市场占有率的一个重要关键，因此价格较低的棕刚玉磨料成为制造数值切割砂轮的首选。但是受到棕刚玉本身性能的限制，单纯的棕刚玉磨料已经不能满足现在的加工技术的要求。如果为了提高加工性能，在棕刚玉中添加其他磨料例如白刚玉，虽然切割性能得到很好改善，但是提高了成本；又如通过煅烧和表面处理棕刚玉来提高其切削性能，又必然导致工艺复杂，从另一方面增加生产成本。如何在生产工艺条件不变、产品成本也基本不变的情况下提高以棕刚玉为主要磨料的砂轮的切削性能，是一个难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种以棕刚玉为主要磨料、而生产工艺不变且成本也不增加但切削性能得到很大提高的树脂切割砂轮及其制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：提供一种树脂切割砂轮，所述树脂切割砂轮包括磨削体和置于所述磨削体内部、以增强所述磨削体回转强度的加强片，所述磨削体的原料种类及其重量百分配比为：

棕刚玉            62～70％

黑碳化硅            4～10％

酚醛树脂            18～20％

其余为填料。

本发明还提供一种上述树脂切割砂轮的制备方法，包括如下步骤：

配料：称取原料，所述原料及其重量百分配比为棕刚玉62～70％、黑碳化硅4～10％、酚醛树脂18～20％、其余为填料；

混料：所述酚醛树脂包括液态酚醛树脂和粉状酚醛树脂，先将棕刚玉、黑碳化硅放入液态酚醛树脂中浸润，然后将粉状酚醛树脂和填料与浸润后的棕刚玉、黑碳化硅均匀混合；

过筛：将混料得到的原料颗粒通过筛子筛选，通过8～12目筛孔的颗粒即作为用于成型的成型料；

成型：称取合适重量的成型料，将其放入成型模具中摊平，并在成型料中放入加强片使所述加强片水平地完全埋入所述成型料中，压制成型得到砂轮坯；

烘干：将所述砂轮坯在烘箱中烘干，且烘箱内的温度自室温梯度升温至175～195℃后保温5～8小时然后冷却至室温，即得到树脂切割砂轮成品。

采用本发明的树脂切割砂轮及其制备方法，通过配置合适重量比的棕刚玉和黑碳化硅，在提高砂轮强度的同时将黑碳化硅与被加工钢材发生化学损耗的影响降至最低，从而提高砂轮的切割性能而不改变增加成本，与单一材质的棕刚玉砂轮相比，具有切削效率高、自锐性好、不易堵塞等优点。

附图说明

图1是本发明的树脂切割砂轮为平行砂轮的结构示意图；

图2是本发明的树脂切割砂轮为钹型砂轮的结构示意图；

图3是本发明的树脂切割砂轮的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，本发明的树脂切割砂轮包括磨削体1和加强片2。

其中，磨削体1是砂轮实现磨削功能的主体，由磨料、填料和结合剂制成，本发明所选的磨料为棕刚玉和黑碳化硅，填料可以根据不同加工目的添加现有技术中所用的填料例如冰晶石、半水石膏粉等，结合剂选择酚醛树脂，它们的重量百分配比依次为：

棕刚玉          62～70％

黑碳化硅        4～10％

酚醛树脂        18～20％

其余为填料。

填料中，还可包括重量份数为0.5～2％的着色料，例如Fe₂O₃或炭黑或者二者均有。

在一配比方案中，填料为冰晶石，上述原料的重量百分配比为棕刚玉62％、黑碳化硅4％、酚醛树脂18％、冰晶石16％。

在另一配比方案中，填料为半水石膏粉，上述原料的重量百分配比为棕刚玉70％、黑碳化硅10％、酚醛树脂20％、填料0。

在其他配比方案中，填料为半水石膏粉和碳黑，各原料的重量百分配比为棕刚玉65％、黑碳化硅5％、酚醛树脂19％、半水石膏粉10％、碳黑1％。

优选地，各原料的重量百分配比为棕刚玉67％、黑碳化硅7％、酚醛树脂19％、半水石膏粉7％。

采用上述原料及其配比，是为了能够有效提高棕刚玉砂轮的切割性能且基本不增加成本。

已知黑碳化硅对砂轮的切割性能有很大的影响，一方面砂轮的切割效率随着黑碳化硅用量的增加而显著提高，另一方面砂轮的磨损量随着黑碳化硅用量的增加而增加，这是因为黑碳化硅切割钢材时易发生化学损耗。经过反复试验得出，黑碳化硅用量在7％左右综合性能最佳，因为此时碳化硅用量少，与钢材的化学磨损也少，并使黑碳化硅和棕刚玉的切削刃很快暴露出来进行有效切割的结果；如果用量低于4％，切割效率和耐用度就会偏低。因此本发明要保护二者的含量比例。

棕刚玉、黑碳化硅为磨料的砂轮与单一材质的棕刚玉砂轮相比，具有切削效率高、自锐性好、不易堵塞等优点，切割效率提高13.5％，工作线速度能提高5m/s，而综合成本与单一棕刚玉基本相当。

另外，本发明采用半水石膏粉作为填料，能提高砂轮的强度，减少硬化时竖直洗出挥发物的数量，避免砂轮气泡或变形，还可缩短硬化时间，而成本也在填料中属于较低的。

加强片2位于磨削体1内部，也即在制造过程中先铺上一层上述原料、盖上加强片2，然后再铺上一层原料将加强片2完全盖住得到的。加强片2可以只有一片，也可以有多片，它们与原料依次层叠排布，即一层原料一层加强片地循环。多层原料整体构成磨削体1，将加强片夹在中间。

在磨削体1内放置加强片2，是为了提高砂轮的回转强度，回转强度是砂轮的一个非常重要的参数之一，是指砂轮旋转时在离心力作用下抵抗破裂的能力，当回转强度不合格将导致砂轮在切割或打磨时破碎，会对使用者或设备造成危险存在安全隐患。本发明的加强片2采用玻璃纤维片，是由玻璃纤维布两面涂覆酚醛树脂后放入烘箱中在110～130℃温度下烘烤1～10分钟制得的，具有很好的抗拉、抗弯强度。

上述具有加强片2的树脂切割砂轮的制备方法如图3所示，包括配料、混料、过筛、成型和烘干几个步骤。具体地，本文将通过以下两个实施例来描述本发明的制备方法。

实施例1

本实施例要制备的树脂切割砂轮为平形砂轮，如图1所示。

首先，称取具有一定质量配比的原料来进行配料，原料种类及其重量百分配比分别为棕刚玉62～70％、黑碳化硅4～10％、酚醛树脂18～20％、其余为填料半水石膏粉。其中，酚醛树脂中一部分为液态，其余的为粉状，二者的质量比为1∶2。黑碳化硅也为粉末状，棕刚玉在24～36目的粒度之间。采用混合粒度的棕刚玉，使得较细的磨粒能够填充到较粗的磨粒中，缩小磨粒间的空隙，增大磨粒的比表面积，使得树脂结合剂桥短而粗，有效提高砂轮的强度和磨削效率。

配料完成后，将棕刚玉、黑碳化硅放入到液态酚醛树脂中浸润，搅拌充分，使棕刚玉、黑碳化硅的颗粒表面充分地粘附着液态酚醛树脂。浸润充分后，将粉末状酚醛树脂和半水石膏粉与棕刚玉、黑碳化硅混合，同时继续搅拌，直至原料充分混合均匀。

将混合后的原料颗粒过筛，筛子的筛孔为8～12目，通过筛孔的颗粒用来做成型料。

称取制作三个树脂切割砂轮所需的成型料，当然也可每填铺完一个再称取另一个砂轮所需的成型料，这里可灵活掌握。先将半个砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上上述玻璃纤维加强片，再放入另一半个砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个砂轮所需的所有原材料均放置完成。在它们顶面压上模板，最后将整个模具送入成型机内压制。压制一个砂轮坯；

将这些独立的砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，每升10℃保温100分钟，直至升温至180℃后保温360分钟，然后空冷至室温。取出，即得到砂轮成品。

实施例2

本实施例要制备的树脂切割砂轮为钹型砂轮，如图2所示。

同样，首先进行配料，原料种类及其重量百分配比分别为棕刚玉65％、黑碳化硅5％、酚醛树脂19％、半水石膏粉10％、碳黑1％。酚醛树脂中，液态酚醛树脂与粉状酚醛树脂的质量比为1∶4。

然后，进行与第一实施例相同的混料、过筛步骤。

钹型砂轮的成型步骤与平行砂轮的成型步骤略有不同。同样例如一次成型三个砂轮，先称取三份成型料，每份刚好或略多于制造一个树脂切割砂轮所需的重量。同样在成型模具中先铺入半份成型料并摊平，盖加强片，再铺另半份成型料并摊平，即一个砂轮的原材料铺设完成，盖上模盖。将模具推入成型机内压制成型，得到砂轮胚体。每一个砂轮胚体都用一个同砂轮同样形状的铝板隔开，是因为钹型砂轮具有并平行砂轮复杂得多的表面形状，加盖铝板是为了起支撑作用防止硬化时变形，确保每一个砂轮都在硬化时保持相同的曲面形状。

同样，压制成型后的砂轮坯送入烘箱硬化，烘箱自室温升至110℃时每提高10℃保温100分钟，110℃升至120℃后保温200分钟，120℃升至180℃时每提高10℃保温100分钟，180℃保温6小时，取出，即得砂轮制品。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了砂轮、隔网、加强片、铝板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (1)

1.一种树脂切割砂轮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

配料：称取原料，所述原料及其质量配比为棕刚玉67％、黑碳化硅7％、酚醛树脂19％、其余为填料，所述填料中包括质量配比为0.5～2％的着色料，所述着色料为Fe₂O₃和/或炭黑；

混料：所述酚醛树脂由液态酚醛树脂和粉状酚醛树脂组成，所述液态酚醛树脂和粉状酚醛树脂的质量比为1∶4；先将棕刚玉、黑碳化硅放入液态酚醛树脂中浸润，然后将粉状酚醛树脂和填料与浸润后的棕刚玉、黑碳化硅均匀混合；

过筛：将混料得到的原料颗粒通过筛子筛选，通过8～12目筛孔的颗粒即作为用于成型的成型料；

成型：称取合适重量的成型料，将其放入成型模具中摊平，并在成型料中放入加强片使所述加强片水平地完全埋入所述成型料中，压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形成磨削体；所述成型料的重量为多个砂轮所需成型料的重量，用于成型一个砂轮的成型料铺满摊平后盖上隔网，再放入成型另一个砂轮的成型料，从而依靠隔网将不同砂轮的成型料完全隔开，每个砂轮的成型料中都埋入有加强片；所述树脂切割砂轮为钹型砂轮，在成型步骤中，每份用于成型一个砂轮的成型料上铺一个隔网并在隔网上压同砂轮同样形状的铝板，然后再放置成型另一个砂轮的成型料后同样铺隔网加同砂轮同样形状的铝板，依次循环数次后，模具型腔基本填满，整体送入成型机内压制成型，加强片，也可以有多片，它们与原料依次层叠排布，即一层原料一层加强片地循环，多层原料整体构成磨削体，将加强片夹在中间，其中所述加强片为玻璃纤维片，所述玻璃纤维片是由玻璃纤维布两面涂覆酚醛树脂后放入烘箱中在110～130℃温度下烘烤1～10分钟制得的；

烘干：将所述砂轮坯在烘箱中烘干，且烘箱内的温度自室温梯度升温至110℃时每提高10℃保温100分钟，110℃升至120℃后保温200分钟，120℃升至175～195℃时每提高10℃保温100分钟，180℃保温6小时，然后冷却至室温，即得到砂轮成品。