CN102699834B - 一种新型纤维增强树脂砂轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型纤维增强树脂砂轮，其原料种类及其重量百分配比为：24^#棕刚玉60份，24^#白刚玉20份，碳化硅20份；树脂液5份、酚醛树脂粉12份，碳酸钙5份，冰晶石1份，硫化铁2份，碳黑0.5份；本发明砂轮抗冲击能力好、安全速度高、磨削效率高、工作环境污染小，具有广阔的应用前景。

Description

一种新型纤维增强树脂砂轮

技术领域  本发明属于砂轮技术领域，具体涉及一种新型纤维增强树脂耐热高速切割砂轮及其制作方法。

背景技术  树脂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。现有技术的砂轮，包括砂轮本体，砂轮本体的中心设有转轴孔，所述砂轮本体由磨料和网片构成，所述磨料镶嵌在网片中。其中磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基本组成要素。随着磨料、结合剂及砂轮制造工艺等的不同，砂轮特性差别很大，对磨削加工的精度、粗糙度和生产效率有着重要的影响。因此，必须根据具体条件制备合适的砂轮。

棕刚玉磨料为制造树脂切割砂轮的首选，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。如果通过煅烧和表面处理棕刚玉来提高其切削性能，必然导致工艺复杂，从另一方面增加生产成本；树脂砂轮结合剂具有磨削力小、磨削温度低、自锐性好、磨削效率高等优点，被广泛用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。随着树脂结合剂含量增加，砂轮的硬度、抗压强度逐渐增大，但树脂结合剂含量高的砂轮，表面更容易堵塞。因此，为了平衡二者，需要选择合适比例的树脂结合剂并辅以适当的填料来弥补。

现有的国产金属切割砂轮片一般厚度在3.2～3.5mm厚，最高使用线速度在72～80m/s，切割大截面积高硬度材板时，存在抗冲击能力差，安全速度低，砂轮易破裂，切割不锋利，散热性差，对钢轨的切割截面造成烧伤。切割过程中，粉尘四处飞溅，造成切割截面粘附灰尘，切割后截面焊接不牢固.且严重污染工作环境.砂轮直径消耗大，有的连一个口都切不断就要重新更换砂轮，工作效率低，浪费大。

发明内容  本发明的目的是解决现有技术存在用料多、制作成本高、磨削效率低和易烧伤工件的技术问题，提供一种新型纤维增强树脂砂轮。

为了实现上述目的，本发明纤维增强树脂砂轮，包括砂轮本体，砂轮本体的中心设有转轴孔，所述砂轮本体包括磨料、增强网片、结合剂、填加剂、着色剂。

其中原材料种类和选择

1、磨料：刚玉系、碳化硅系，F16-F120整形粒度砂；

2、增强网片：玻璃纤维增强网片、碳纤维增强网片，6-14目；

3、结合剂：酚醛树脂、环氧树脂等；

4、填加剂：碳酸钙、水晶石、硫酸铁等；

5、着色剂：碳黑、铁红等；

具体地，磨料为：24^#棕刚玉60份，24^#白刚玉20份，碳化硅20份；

增强网片为：玻璃纤维增强砂轮网片；

结合剂为：树脂液5份、酚醛树脂粉12份，其中树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂质量比为8∶2-3配制；

填加剂为：碳酸钙5份，冰晶石1份，硫化铁2份；

着色剂为：碳黑0.5份；

本发明砂轮经机压成型，其设计合理，新颖，具有成本低，工装简单，节约资源等优点，是一种理想的新型纤维增强树脂砂轮。

本发明树脂砂轮中增强网片与磨料组织之间通过胶质的粘合作用紧密结合，自然形成多孔间隙，用料大大减少，生产成本减低，机压成型后的砂轮，工作端面呈锯齿状，坚硬且锋利，磨削效率大大增加，另外砂轮间隙多孔，顺利带走磨削热，不易烧伤工件，实用性能良好。

优选地，可以设计为N网N层，即砂轮由几组磨料组成，同样有几组网片处于其中，增强网片位于每组磨料的中心位置，层与层之间由磨料组织自由结合，而增强网片与本层磨料组织之间由于结合剂的粘结作用，双方的结合紧密牢固。

本发明的外观特征为整体组织疏松，间隙多孔，端面呈锯齿状，所述砂轮为纤维增强树脂砂轮，形状代号为(1)(27)(41)(42)。

本发明相比传统树脂砂轮，发明人经过反复大量实验得出，磨料成分为24^#棕刚玉60份，24^#白刚玉20份，碳化硅20份时综合性能最佳，与钢材的化学磨损少，切割效率和耐用度就高。棕刚玉、白刚玉、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18.5％，工作线速度能提高10m/s以上，另外，本发明采用碳酸钙5份，冰晶石1份，硫化铁2份为填料，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。

玻璃纤维增强砂轮网片能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。本发明的玻璃纤维增强砂轮网片，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。

优选地，玻璃纤维增强砂轮网片位于磨料组织内部，在制造过程中先铺上一层上述磨料组织、盖上玻璃纤维增强砂轮网片，然后再铺上一层磨料将增强网片完全盖住得到的。玻璃纤维增强砂轮网片可以只有一片，也可以有多片，它们与原料依次层叠排布，即一层磨料组织一层增强网片地循环。

本发明新型纤维增强树脂砂轮可以通过如下生产工艺制备，步骤为：

一、混料

使用双层逆流式混料锅，将磨料倒入上锅，加树脂液搅拌5分钟；

在下锅中添加着色剂搅拌5分钟；

填加剂倒入下锅，搅拌5分钟；

酚醛树脂粉加入并搅拌；

放入震动筛，筛除粉团硬块，获得成型料备用。

磨料为24^#棕刚玉60份，24^#白刚玉20份，碳化硅20份，

树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂质量比为8∶2-3配制；

填加剂为：碳酸钙5份，冰晶石1份，硫化铁2份；

着色剂为：碳黑0.5份；

二、成型：要求上盖板和下盖板的几何形状完全相同，多片组装时，最顶端的上盖板及最底端的下盖板必须是平面。称取步骤一制备的成型料，将其放入成型模具中摊平，并在成型料中放入增强网片使所述增强网片水平地完全埋入所述成型料中，压制成型得到砂轮坯；

三、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16小时，每小时升温9-10℃，至165～185℃后保温2小时然后冷却至室温，即得到本发明纤维增强树脂砂轮。

四、成品检测

按本领域技术标准完成各项抽检及全面检测，将检测合格的产品按要求包装入库。

采用本发明的纤维增强树脂砂轮及其制备方法，通过配置合适重量比的磨料成分，在提高砂轮强度的同时将碳化硅与被加工钢材发生化学损耗的影响降至最低，从而大大提高砂轮的切割性能，合理地配置填加剂使得本发明砂轮切削效率高、自锐性好。具体地，本发明纤维增强树脂砂轮具有如下优点：

1、抗冲击能力好、安全速度高、安全使用速度100M/S、砂轮不易破裂，比现有的砂轮使用速度高出20M/S；

2、磨削效率高、速度快、散热性好、对板材的切割截面无烧伤无氧化；

3、切割时粉尘小、切割截面不粘附灰尘、切割后截面焊接牢固，同时对工作环境污染小，保证工作人员的身心健康；

4、由于砂轮本体呈多孔状，所以用料少，生产成本低且散热效果好，能顺利带走磨削热，避免了工件烧伤的现象。

具体实施方式

实施例1

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为：24^#棕刚玉60份，24^#白刚玉20份，碳化硅20份；树脂液5份、酚醛树脂粉12份，碳酸钙5份，冰晶石1份，硫化铁2份，碳黑0.5份；

其中树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂质量比为8∶2配制；其混料方式为：使用双锅逆流式混料机，将磨料倒入上锅，加树脂液搅拌5分钟，下锅中添加着色剂搅拌5分钟，填加剂倒入下锅，搅拌5分钟，酚醛树脂粉加入并搅拌；

放入震动筛，筛除粉团硬块，获得成型料备用。

称取成型料，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，随后在成型料上放上所述玻璃纤维增强砂轮网片，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，每小时升温9-10℃，升温16小时后，上升至165℃后保温2小时然后冷却至室温，按本领域技术标准完成各项抽检及全面检测，将检测合格的产品按要求包装入库。

应用实施例1制备的新型纤维树脂砂轮在某钢厂切割Φ60mm 38MnVs圆钢，砂轮切割线速度95M/s，切割比2.31，高于国外某公司同类产品在同等条件下切割比为1.8。

实施例2

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为：24^#棕刚玉60份，24^#白刚玉20份，碳化硅20份；树脂液5份、酚醛树脂粉12份，碳酸钙5份，冰晶石1份，硫化铁2份，碳黑0.5份；

其中树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂质量比为8∶3配制；其混料方式为：使用双层逆流式混料锅，将磨料倒入上锅，加树脂液搅拌10分钟，添加着色剂搅拌10分钟，填加剂倒入下锅，搅拌10分钟，酚醛树脂粉加入并搅拌；放入震动筛，筛除粉团硬块，获得成型料备用。

称取成型料，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，随后在成型料上放上所述玻璃纤维增强砂轮网片，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，每小时升温9-10℃，升温16小时后上升至185℃后保温2小时然后冷却至室温，按本领域技术标准完成各项抽检及全面检测，将检测合格的产品按要求包装入库。

应用实施例2制备的新型纤维树脂砂轮在某钢厂切割Φ60mm 38MnVs圆钢，砂轮切割线速度93M/s，切割比2.23，高于国外某公司同类产品在同等条件下切割比为1.8。

实施例3

本申请发明人亦对磨料组织进行下列实验：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为：60^#棕刚玉60份，60^#黑刚玉20份，树脂液5份、酚醛树脂粉12份，碳酸钙6份，冰晶石2份，碳黑0.6份，

其中树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂液质量比为8∶3配制；其混料方式为：使用双层逆流式混料锅，将磨料倒入上锅，加树脂液搅拌5分钟，添加着色剂搅拌5分钟，填加剂倒入下锅，搅拌5分钟，酚醛树脂粉加入并搅拌；放入震动筛，筛除粉团硬块，备用。

称取成型料，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，随后在成型料上放上所述玻璃纤维增强砂轮网片，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，升温16小时后上升至185℃后保温2小时然后冷却至室温，按本领域技术标准完成各项抽检及全面检测，将检测合格的产品按要求包装入库。

应用实施例3制备的新型纤维树脂砂轮同样实现了抗冲击能力好、安全速度高、磨削效率高、工作环境污染小，并顺利带走磨削热，避免了工件烧伤等优点。

本发明新型纤维树脂砂轮抗冲击能力好、安全速度高、磨削效率高、工作环境污染小，具有广阔的应用前景。

Claims (1)

1.一种纤维增强树脂砂轮，包括砂轮本体，砂轮本体的中心设有转轴孔，所述砂轮本体包括磨料、增强网片、结合剂、填加剂、着色剂，

其中磨料为：24^#棕刚玉60份，24^#白刚玉20份，碳化硅20份；

增强网片为：玻璃纤维增强砂轮网片；

结合剂为：树脂液5份、酚醛树脂粉12份；

填加剂为：碳酸钙5份，冰晶石1份，硫化铁2份；

着色剂为：碳黑0.5份；

所述砂轮本体工作面周边呈锯齿状；

所述树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂按质量比为8∶2-3配制；

所述纤维增强树脂砂轮的制备方法为：

一、混料

(1)使用双锅逆流式混料机，将磨料倒入上锅，加树脂液搅拌5分钟；

(2)添加着色剂到下锅中，搅拌5分钟，然后将填加剂倒入下锅，搅拌5分钟，再将酚醛树脂粉加入并搅拌；

(3)上锅料与下锅料混合，搅拌均匀；

(4)放入震动筛，筛除粉团硬块，获得成型料备用；

二、成型：称取步骤一制备的成型料，将其放入成型模具中摊平，并在成型料中放入增强网片使所述增强网片水平地完全埋入所述成型料中，压制成型得到砂轮坯；

三、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16小时，升温至165～185℃后保温2小时然后冷却至室温；

四、成品检测

将检测合格的产品按要求包装入库。