CN102814748B - 一种仿形磨高速磨削cbn陶瓷高速砂轮的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂轮的制备方法，所述砂轮包括钢基体和工作磨料层，所述磨料层的材料按体积比：低温结合剂32-38，白刚玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55；所述低温结合剂的材料按体积比：纳米级三氧化二铝8-12，纳米级二氧化硅8-12，预熔陶瓷粉75-85；所述预熔陶瓷粉的材料按体积比：三氧化二铝19-24，二氧化硅45-55，氧化钠2.5-3.5，氧化钾3.8-4.2，氧化锂0.8-1.2，二氧化钛1.5-2.5，三氧化二硼6-9。本发明的优点是：陶瓷结合剂烧成温度为750℃，但抗折强度能达到115MPa，此温度下CBN强度基本不损失，大大提高了CBN砂轮切削性能。

Description

一种仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂轮的制备方法
技术领域
本发明涉及机械设备领域，具体说是一种CBN(立方氮化硼)陶瓷高速砂轮，更具体说是一种用于节能高档汽车曲轴法兰外圆端面仿形磨高速磨削的CBN陶瓷高速砂轮及制备方法。
背景技术
由于油价上涨、原材料成本上升、人民币升值以及国家对节能汽车各种优惠政策等多种因素的影响，市场对环保、节能新动力汽车的呼声越来越高。这就要求汽车发动机的性能越来越优良，作为发动机重要零部件的凸轮轴曲轴加工的精密程度直接影响发动机节能效果，国内目前对于此方面还没有成型技术，迫切需要研制出一种用于节能高档汽车曲轴法兰外圆端面仿形磨高速磨削CBN砂轮。
CBN陶瓷砂轮主要由钢基体和工作磨料层两部分组成，工作磨料层主要成分为陶瓷结合剂和CBN，传统CBN陶瓷结合剂烧成温度一般为900﹏950℃，抗折强度一般为75MPa，此温度下CBN强度损失10％左右，且CBN磨料尖角钝化。陶瓷结合剂强度越大，砂轮修整周期越长，寿命越高。CBN尖角和强度，影响砂轮切削效率。
发明内容
为提高砂轮整体性能，本发明提供一种低温陶瓷结合剂CBN高速砂轮，陶瓷结合剂烧成温度为750℃，但抗折强度能达到115MPa，此温度下CBN强度基本不损失，切棱角分明，大大提高了CBN砂轮切削性能。具体方案如下：
一种仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂轮，包括钢基体和工作磨料层，其特征在于：所述磨料层的材料按体积比：低温结合剂32-38，白刚玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55；所述低温结合剂的材料按体积比：纳米级三氧化二铝8-12，纳米级二氧化硅8-12，预熔陶瓷粉75-85；所述预熔陶瓷粉的材料按体积比：三氧化二铝19-24，二氧化硅45-55，氧化钠2.5-3.5，氧化钾3.8-4.2，氧化锂0.8-1.2，二氧化钛1.5-2.5，三氧化二硼6-9；
本发明还公开了一种所述CBN陶瓷高速砂轮的制备方法，具体如下：
一、低温结合剂制备
1、预熔陶瓷粉的制备：
按体积比：三氧化二铝19-24，二氧化硅45-55，氧化钠2.5-3.5，氧化钾3.8-4.2，氧化锂0.8-1.2，二氧化钛1.5-2.5，三氧化二硼6-9将原料混合后，经1600度保温2小时烧成，再水冷、破碎、过240标准筛、筛下粉末、烘干，制得预熔陶瓷粉；
2、低温结合剂的制备：
按体积比：纳米级三氧化二铝8-12，纳米级二氧化硅8-12，预熔陶瓷粉75-85，将原料混合，经球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂；
二、工作磨料层的制备：
按体积比：低温结合剂32-38，白刚玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55，将上述材料按通用方法设置在基体上后，按设定的温度曲线烧结，制得成品；所述温度曲线为：20℃经过2小时升温至150℃，再经3小时升温至500℃，再经3小时升温至750℃，最后750℃保温6小时；在烧结过程中，采用惰性气体保护；
所述CBN陶瓷高速砂轮应用于节能高档汽车曲轴法兰外圆端面仿形磨高速磨削。
本发明材料配方的特点：
A、结合剂烧成温度低，抗折强度高，对磨料粘结性好；
B、高温预熔陶瓷的加入降低了结合剂烧成温度，并提高了结合剂对磨料的润湿性；
C、CBN陶瓷工作层中加入适量的金刚石，能在一定程度上提高磨粒切削效率，并能降低成本；
D、纳米材料的引入大大提高了结合剂对磨料的包裹能力、强度、烧结温度。
将混合好的物料加入聚乙烯水溶液，压制成固定形状，干燥后进高温炉烧结。
本发明制备方法的工艺特点：
A、陶瓷工作层烧结温度按特定温度曲线，根据陶瓷产品高温烧结特殊性，本发明公开了适合陶瓷CBN砂轮的烧结温度曲线，在不同温度范围内升温速率也有区别，温度曲线在数显控温表的控制下得到精确控制，从而保证产品达到预期目的。
B、陶瓷CBN砂轮工作层高温烧结过程中采取同惰性气体保护焙烧方式，保证CBN强度不变化，表面无烧损。
具体实施方式
实施例1
一、低温结合剂制备
1、预熔陶瓷粉的制备：
按材料配比为(按体积比)：三氧化二铝19，二氧化硅50，氧化钠3.5，氧化钾3.8，氧化锂1，二氧化钛2.5，三氧化二硼6，将原料混合后，经1600度保温2小时烧成，再水冷、破碎、过240标准筛、筛下粉末、烘干，制得预熔陶瓷粉；
2、低温结合剂的制备：
按材料配比为(按体积比)：纳米级三氧化二铝8，纳米级二氧化硅10，预熔陶瓷粉85，将原料混合，经球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂；
二、工作磨料层的制备：
按下述配比称取磨料层(按体积比)：低温结合剂32，白刚玉5，陶瓷漂珠12，CBN45，将上述材料按通用方法设置在基体上后，按设定的温度曲线烧结，制得成品；所述温度曲线为：20℃经过2小时升温至150℃，再经3小时升温至500℃，再经3小时升温至750℃，最后750℃保温6小时；在烧结过程中，采用氦气保护；
实施例2
一、低温结合剂制备
1、预熔陶瓷粉的制备：
按材料配比为(按体积比)：三氧化二铝25，二氧化硅55，氧化钠2.5，氧化钾4.2，氧化锂1.2，二氧化钛1.5，三氧化二硼9，将原料混合后，经1600度保温2小时烧成，再水冷、破碎、过240标准筛、筛下粉末、烘干，制得预熔陶瓷粉；
2、低温结合剂的制备：
按材料配比为(按体积比)：纳米级三氧化二铝12，纳米级二氧化硅12，预熔陶瓷粉75，将原料混合，经球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂；
二、工作磨料层的制备：
按下述配比称取磨料层(按体积比)：低温结合剂38，白刚玉6，陶瓷漂珠8，CBN55，将上述材料按通用方法设置在基体上后，按设定的温度曲线烧结，制得成品；所述温度曲线为：20℃经过2小时升温至150℃，再经3小时升温至500℃，再经3小时升温至750℃，最后750℃保温6小时；在烧结过程中，采用氩气保护；
实施例3
一、低温结合剂制备
1、预熔陶瓷粉的制备：
按材料配比为(按体积比)：三氧化二铝21，二氧化硅45，氧化钠3，氧化钾4，氧化锂0.8，二氧化钛2，三氧化二硼7.5将原料混合后，经1600度保温2小时烧成，再水冷、破碎、过240标准筛、筛下粉末、烘干，制得预熔陶瓷粉；
2、低温结合剂的制备：
按材料配比为(按体积比)：纳米级三氧化二铝10，纳米级二氧化硅8，预熔陶瓷粉80，将原料混合，经球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂；
二、工作磨料层的制备：
按下述配比称取磨料层(按体积比)：低温结合剂35，白刚玉4，陶瓷漂珠11，CBN50，将上述材料按通用方法设置在基体上后，按设定的温度曲线烧结，制得成品；所述温度曲线为：20℃经过2小时升温至150℃，再经3小时升温至500℃，再经3小时升温至750℃，最后750℃保温6小时；在烧结过程中，采用氖气保护；
表1为本发明的CBN陶瓷高速砂轮与日本丰田万磨砂轮加工同类产品参数比较：
表1

Claims (1)

1.一种仿形磨高速磨削CBN陶瓷高速砂轮的制备方法，其特征在于：具体如下：
一、低温结合剂制备
1)预熔陶瓷粉的制备：
按体积比：三氧化二铝19-24，二氧化硅45-55，氧化钠2.5-3.5，氧化钾3.8-4.2，氧化锂0.8-1.2，二氧化钛1.5-2.5，三氧化二硼6-9将原料混合后，经1600度保温2小时烧成，再水冷、破碎、过240标准筛、筛下粉末、烘干，制得预熔陶瓷粉；
2)低温结合剂的制备：
按体积比：纳米级三氧化二铝8-12，纳米级二氧化硅8-12，预熔陶瓷粉75-85，将原料混合，经球磨混合均匀，所得制品为低温结合剂；
二、工作磨料层的制备：
按体积比称取磨料层：低温结合剂32-38，白刚玉4-6，陶瓷漂珠9-12，CBN45-55，将上述材料按通用方法设置在基体上后，按设定的温度曲线烧结，制得成品；所述温度曲线为：20℃经过2小时升温至150℃，再经3小时升温至500℃，再经3小时升温至750℃，最后750℃保温6小时；在烧结过程中，采用惰性气体保护。
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