CN102744689B - 高强度铸铁基cbn砂轮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种高强度铸铁基CBN砂轮及其制备方法，包括基体和工作层，上述基体为奥氏体-贝氏体球墨铸铁基体，上述工作层为由奥氏体-贝氏体球墨铸铁与CBN磨料复合材料制成的，上述工作层通过真空消失模铸造工艺与上述基体铸造成一体。采用上述技术方案后，本发明的高强度铸铁基CBN砂轮，奥氏体-贝氏体球墨铸铁的强度和韧性介于青铜基结合剂和陶瓷结合剂之间，并具有比较好的减震性和自润滑性，从而使本发明的CBN砂轮具有强度高，韧性好的特点，且由于铸铁基砂轮可采用ELID技术解决其修整修锐困难的问题，砂轮的修整、修锐较为容易，砂轮工作时不易堵塞，因而易于推广应用。

Description

高强度铸铁基CBN砂轮的制备方法
技术领域
本发明涉及一种CBN砂轮的制备方法，尤其涉及一种高强度铸铁基CBN砂轮的制备方法。
背景技术
CBN砂轮是以CBN(立方氮化硼)磨料为原料，分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂，制成各种形状的制品，用于磨削、抛光、研磨的工具，也叫CBN磨具。公知CBN砂轮的结构一般由工作层、基体、过渡层三部分组成，该基体为由铝、钢或电木加工而成的圆环形体，起支承工作层和装卡磨具的作用，该工作层为由磨料、结合剂和填料组成的圆环形体，是磨具的工作部分，该工作层套设于该基体外，该过渡层又称非CBN层，由结合剂、金属粉和填料组成，是将工作层牢固地连接在基体上的部分。提高加工质量和磨削加工效率一直是磨削领域十分关注并为之不懈奋斗的重要目标，则制备高质量的高速、超高速砂轮是实现这一目标的核心关键技术之一。
目前在实际生产中用于高速精密磨削的CBN砂轮主要采用多层可修整的金属结合剂CBN砂轮或陶瓷结合剂CBN砂轮，其中陶瓷结合剂CBN砂轮具有砂轮修整容易的优点，但存在着脆性大、韧性差的缺陷；金属结合剂CBN砂轮具有导热性能好、耐高温、强度高以及对磨料的把持力较强，可承受高砂轮线速度，使用寿命长等优点，然而金属结合剂普遍采用的是含锡量较高的青铜结合剂,使砂轮的制作成本较高，同时由于基体的塑性较高和气孔率低，在工作时易堵塞，修整、修锐较困难，从而制约着金属结合剂超硬磨料砂轮在实际生产中的推广应用。
有鉴于此，本发明人对用于高速精密磨削的CBN砂轮的缺陷进行了深入研究，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备具有强度高，韧性好的特点，且能结合ELID技术解决其修整修锐困难，易于推广应用的高强度铸铁基CBN砂轮的方法。
本发明所采用的技术方案是这样的：一种高强度铸铁基CBN砂轮的制备方法，通过如下步骤实现：
(1)将CBN磨料、预发泡的聚苯乙烯珠粒和骨架材料按常规比例混合均匀后放入成型模具中压制成型，成型出一CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环；
(2)采用聚苯乙烯泡沫板材切割制成浇注系统和圆环状的基体坯；
(3)先将步骤(1)所得的CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环套设在步骤(2)所得的基体坯外并用粘结剂把它们粘结成一体，再将步骤(2)所得的浇注系统粘结在基体坯合适的位置上，得到包括浇注系统在一起的砂轮整体泡沫模样；
(4)在步骤(3)制成的整体泡沫模样的表面上涂刷耐火涂料浆层并干燥，得到涂层模样；
(5)将上述涂层模样埋入砂箱的干砂中，震实，并在真空条件下将熔炼好的奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液由浇注系统浇入，通过奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液的高温使上述整体泡沫模样中的聚苯乙烯泡沫部分熔化、气化，奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液流入上述涂层模样对应于CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环和基体坯的部分，浇注完毕后继续抽真空，冷却后开箱落砂，把浇注系统的剩余部分切割掉，得到铸件；
(6)对上述铸件进行切削整形，得到所述高强度铸铁基CBN砂轮。
采用上述技术方案后，本发明的高强度铸铁基CBN砂轮的制备方法，由于CBN砂轮的基体为奥氏体-贝氏体球墨铸铁基体，工作层为由奥氏体-贝氏体球墨铸铁与CBN磨料复合材料制成的，且工作层通过真空消失模铸造工艺与基体铸造成一体。奥氏体-贝氏体球墨铸铁的强度和韧性介于青铜基结合剂和陶瓷结合剂之间，并具有比较好的减震性和自润滑性，从而使本发明的CBN砂轮具有强度高，韧性好的特点，且由于铸铁基砂轮可采用ELID技术(金属结合剂超硬磨料砂轮在线修整、修锐的复合磨削技术)解决其修整修锐困难的问题，砂轮的修整、修锐较为容易，砂轮工作时不易堵塞，因而易于推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中砂轮制作工艺过程示意图。
具体实施方式
本发明的一种高强度铸铁基CBN砂轮，如图1所示，包括基体1和工作层2，该基体1为由奥氏体-贝氏体球墨铸铁浇注而成的圆环状基体，该工作层2为由奥氏体-贝氏体球墨铸铁和CBN磨料的复合材料融合而成的圆环体，该工作层2吻合套设于该基体1外，且该工作层2通过真空消失模铸造工艺与基体1铸造成一体。
其中，CBN磨料复合材料是由CBN磨料、预发泡的聚苯乙烯珠粒和骨架材料按常规比例混合而成，并经浇注时高温后所剩下的部分，即，CBN磨料复合材料是CBN磨料和骨架材料的融合物。这里所说的常规比例是指现有技术中CBN砂轮的工作层中各材料的常用比例，一般采用CBN磨料的体积百分比浓度为100-200％。
本发明的高强度铸铁基CBN砂轮的制备方法，如图2所示，通过如下步骤实现：
(1)将CBN磨料、预发泡的聚苯乙烯珠粒和骨架材料按常规比例混合均匀后放入成型模具中压制成型，成型出一CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环；这里所说的常规比例是指现有技术中CBN砂轮的工作层中各材料的常用比例，一般采用CBN磨料的体积百分比浓度为100-200％。
(2)采用聚苯乙烯泡沫板材切割制成浇注系统和圆环状的基体坯；
(3)先将步骤(1)所得的CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环套设在步骤(2)所得的基体坯外并用粘结剂把它们粘结成一体，再将步骤(2)所得的浇注系统粘结在基体坯合适的位置上，得到包括浇注系统在一起的砂轮整体泡沫模样；
(4)在步骤(3)制成的整体泡沫模样的表面上涂刷一厚度为1.5～2.0mm的耐火涂料浆层并干燥，得到涂层模样；
(5)将上述涂层模样埋入砂箱的干砂中，浇注系统的浇注口出露在外，将干砂震实，并在真空条件下将熔炼好的奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液由浇注系统的浇注口浇入，通过奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液的高温使上述整体泡沫模样中的聚苯乙烯泡沫部分熔化、气化，奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液流入上述涂层模样对应于CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环和基体坯的部分，形成全部由奥氏体-贝氏体球墨铸铁构成的基体和由奥氏体-贝氏体球墨铸铁、CBN磨料和骨架材料融合而成的工作层，浇注完毕后继续抽真空5-8min，冷却后开箱落砂，把浇注系统的剩余部分切割掉，得到铸件；
(6)对上述铸件进行切削整形，得到所述高强度铸铁基CBN砂轮。

Claims (1)

1.一种高强度铸铁基CBN砂轮的制备方法，其特征在于：通过如下步骤实现：
(1)将CBN磨料、预发泡的聚苯乙烯珠粒和骨架材料按常规比例混合均匀后放入成型模具中压制成型，成型出一CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环；
(2)采用聚苯乙烯泡沫板材切割制成浇注系统和圆环状的基体坯；
(3)先将步骤(1)所得的CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环套设在步骤(2)所得的基体坯外并用粘结剂把它们粘结成一体，再将步骤(2)所得的浇注系统粘结在基体坯合适的位置上，得到包括浇注系统在一起的砂轮整体泡沫模样；
(4)在步骤(3)制成的整体泡沫模样的表面上涂刷耐火涂料浆层并干燥，得到涂层模样；
(5)将上述涂层模样埋入砂箱的干砂中，震实，并在真空条件下将熔炼好的奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液由浇注系统浇入，通过奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液的高温使上述整体泡沫模样中的聚苯乙烯泡沫部分熔化、气化，奥氏体-贝氏体球墨铸铁铁水溶液流入上述涂层模样对应于CBN/聚苯乙烯泡沫复合模样圆环和基体坯的部分，浇注完毕后继续抽真空，冷却后开箱落砂，把浇注系统的剩余部分切割掉，得到铸件；
(6)对上述铸件进行切削整形，得到所述高强度铸铁基CBN砂轮。
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