CN102825558A - 一种掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮，其是由重量份的金刚石磨料50-60、碳化硅15-20、废钢粉4-6、工具钢粉5-8、核桃壳粒1-3、阿克蜡1-3、邻苯二甲酸二辛酯1-2、蛭石3-6、纳米碳酸钙粉4-8、天青石2-4、氧化锌1-3组成。本发明中结合剂采用陶瓷料，可以使砂轮不易变形，耐热性好，具有很高的耐磨性；各种陶瓷料粘结性能好，可以有效地防止裂纹，解决了现有砂轮耐热性差，易变形的问题。解决了现有砂轮粘结剂性能不佳，磨料易脱落的问题。本发明添加了钢粉等金属粉末，不但提高了砂轮的导热性能，散热快，磨削温度低，而且增大了砂轮的硬度和强度，减少刚性磨削形成的裂纹，其磨削效率和使用寿命远远超过传统砂轮，综合效益提高50%以上。

Description

一种掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮
技术领域
本发明公开了一种掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮及其制备方法，属于磨具加工技术领域。
背景技术
砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。砂轮中用以粘结磨料的物质称结合剂，结合剂的性能决定砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及抗腐蚀能力。目前结合剂主要分为陶瓷、树脂、橡胶和金属四种，其中陶瓷结合剂耐热性、耐腐蚀性好、气孔率大、易保持轮廓，适用于v<35m/s的各种成形磨削、磨齿轮、磨螺纹等。
陶瓷结合剂金刚石砂轮是用配比好的陶瓷结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、干燥、焙烧及修整而成的，具有很多气孔、用磨粒进行切削的磨具。陶瓷结合剂金刚石砂轮有高强度，耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，以控制加工精度。同树脂结合剂砂轮相比，它他解决了树脂金刚石砂轮的低寿命，磨削效率低，磨具本身在磨削过程中易变性的问题。因此陶瓷结合剂金刚石砂轮在钻石、工业陶瓷、金刚石复合片，金刚石聚晶，金刚石刀具，立方氮化硼，硬质合金等高硬脆材料等一些特殊材料的磨削加工中，具有越来越明显的优势，在金刚石磨具的发展中有着良好的前景。被认为是高速、高效、高精、低磨削成本、低环境污染的高性能磨具，具有越来越广泛的应用，是近来世界各国磨削工具竞相研究开发的热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮，以增加陶瓷结合剂金刚石砂轮的强度和硬度，提高其性能。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮，其特征在于，其是由下列重量份的原料制成：
    金刚石磨料50-60、碳化硅15-20、废钢粉4-6、工具钢粉5-8、核桃壳粒1-3、阿克蜡1-3、邻苯二甲酸二辛酯 1-2、蛭石3-6、纳米碳酸钙粉4-8、天青石 2-4、氧化锌1-3。
    所述的掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮各原料组分的重量份如下表中各配方之一：
原料 金 刚 石 磨 料 碳化硅 废 钢粉 工具钢粉 核桃壳粒 阿克蜡 邻苯二甲酸二辛酯 蛭石 纳米碳酸钙粉 天青石 氧 化 锌
配方1 52 16 4 6 1.4 1.5 1.2 3 4 2 1
配方2 56 18 6 8 1.8 2.3 1.5 5 5 3 2
配方3 58 19 7 9 2.5 2.7 1.8 6 7 4 2
配方4 60 20 8 10 2.8 3.0 2.0 6 8 4 3
    所述的蛭石、纳米碳酸钙粉、天青石 、氧化锌经过2600-3000℃高温熔炼，冷却后球磨成纳米陶瓷粉末，即可成为陶瓷结合剂。
    掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按上述配方将各组分装入混料机中，混和1-2小时，充分混匀；
（2）将混料倒入模具中，再将模具放入压机压制，同时加热模具，先预加压1-2兆帕，压机上、下板加热温度300-350℃，时间2-4分钟，然后升压至11-12兆帕，保压3-5分钟，然后将处理温度升至720-750℃，保温2-3小时；再自然冷却至40-450℃，再按每分钟3-5℃升温至1210-1250℃，保温6-7小时；
（3）热压完毕后冷却至常温，取出砂轮工件即可。
本发明具有以下有益效果：
    1、本发明中结合剂采用陶瓷料，可以使砂轮不易变形，耐热性好，具有很高的耐磨性，解决了现有砂轮耐热性差，易变形的问题；各种陶瓷料粘结性能好，可以有效地防止裂纹，解决了现有砂轮粘结剂性能不佳，磨料易脱落的问题。
    2、本发明添加了钢粉等金属粉末，不但提高了砂轮的导热性能，散热快，磨削温度低，而且增大了砂轮的硬度和强度，减少刚性磨削形成的裂纹，其磨削效率和使用寿命远远超过传统砂轮，综合效益提高50%以上。
具体实施方式
下列通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮由下列重量份的原料制成：金刚石磨料52、碳化硅16、废钢粉4、工具钢粉6、核桃壳粒1.4、阿克蜡1.5、邻苯二甲酸二辛酯 1.2、蛭石3、纳米碳酸钙粉4、天青石 2、氧化锌1。 所述的蛭石、纳米碳酸钙粉、天青石 、氧化锌经过2692℃高温熔炼，冷却后球磨成纳米陶瓷粉末，即可成为陶瓷结合剂。
掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：
    （1）按上述配方将各组分装入混料机中，混和1小时，充分混匀；
    （2）将混料倒入模具中，再将模具放入压机压制，同时加热模具，先预加压1兆帕，压机上、下板加热温度300℃，时间2钟，然后升压至11兆帕，保压3分钟，然后将处理温度升至720℃，保温2小时；再自然冷却至40-450℃，再按每分钟3-5℃升温至1210-1250℃，保温6-7小时；
（3）热压完毕后冷却至常温，取出砂轮工件即可。
实施例2
    掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮由下列重量份的原料制成：金刚石磨料56、碳化硅18、废钢粉6、工具钢粉8、核桃壳粒1.8、阿克蜡2.3、邻苯二甲酸二辛酯 1.5、蛭石5、纳米碳酸钙粉5、天青石 3、氧化锌2。 所述的蛭石、纳米碳酸钙粉、天青石 、氧化锌经过2735℃高温熔炼，冷却后球磨成纳米陶瓷粉末，即可成为陶瓷结合剂。
    掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：
    （1）按上述配方将各组分装入混料机中，混和1小时，充分混匀；
    （2）将混料倒入模具中，再将模具放入压机压制，同时加热模具，先预加压1兆帕，压机上、下板加热温度310℃，时间2钟，然后升压至11兆帕，保压3分钟，然后将处理温度升至730℃，保温2小时；再自然冷却至40-450℃，再按每分钟3-5℃升温至1210-1250℃，保温6-7小时；
    （3）热压完毕后冷却至常温，取出砂轮工件即可。
实施例3
    掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮由下列重量份的原料制成：金刚石磨料58、碳化硅19、废钢粉7、工具钢粉9、核桃壳粒2.5、阿克蜡2.7、邻苯二甲酸二辛酯 1.8、蛭石6、纳米碳酸钙粉7、天青石 4、氧化锌2。 所述的蛭石、纳米碳酸钙粉、天青石 、氧化锌经过2600-3000℃高温熔炼，冷却后球磨成纳米陶瓷粉末，即可成为陶瓷结合剂。
    掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：
    （1）按上述配方将各组分装入混料机中，混和2小时，充分混匀；
    （2）将混料倒入模具中，再将模具放入压机压制，同时加热模具，先预加压2兆帕，压机上、下板加热温度330℃，时间3钟，然后升压至12兆帕，保压4分钟，然后将处理温度升至740℃，保温3小时；再自然冷却至40-450℃，再按每分钟3-5℃升温至1210-1250℃，保温6-7小时；
    （3）热压完毕后冷却至常温，取出砂轮工件即可。
实施例4
掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮由下列重量份的原料制成：金刚石磨料60、碳化硅20、废钢粉8、工具钢粉10、核桃壳粒2.8、阿克蜡3.0、邻苯二甲酸二辛酯 2.0、蛭石6、纳米碳酸钙粉8、天青石 4、氧化锌3。 所述的蛭石、纳米碳酸钙粉、天青石 、氧化锌经过2600-3000℃高温熔炼，冷却后球磨成纳米陶瓷粉末，即可成为陶瓷结合剂。
    掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮的制备方法包括以下步骤：
    （1）按上述配方将各组分装入混料机中，混和2小时，充分混匀；
    （2）将混料倒入模具中，再将模具放入压机压制，同时加热模具，先预加压2兆帕，压机上、下板加热温度350℃，时间4钟，然后升压至12兆帕，保压5分钟，然后将处理温度升至750℃，保温3小时；再自然冷却至40-450℃，再按每分钟3-5℃升温至1210-1250℃，保温6-7小时；
（3）热压完毕后冷却至常温，取出砂轮工件即可。

Claims (3)

1.一种掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮，其特征在于，其是由下列重量份的原料制成：
    金刚石磨料50-60、碳化硅15-20、废钢粉4-6、工具钢粉5-8、核桃壳粒1-3、阿克蜡1-3、邻苯二甲酸二辛酯 1-2、蛭石3-6、纳米碳酸钙粉4-8、天青石 2-4、氧化锌1-3。
2.根据权利要求1所述的掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮，其特征在于，所述的掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮各原料组分的重量份如下表中各配方之一：
原料 金 刚 石 磨 料 碳化硅 废 钢粉 工具钢粉 核桃壳粒 阿克蜡 邻苯二甲酸二辛酯 蛭石 纳米碳酸钙粉 天青石 氧 化 锌 配方1 52 16 4 6 1.4 1.5 1.2 3 4 2 1 配方2 56 18 6 8 1.8 2.3 1.5 5 5 3 2 配方3 58 19 7 9 2.5 2.7 1.8 6 7 4 2 配方4 60 20 8 10 2.8 3.0 2.0 6 8 4 3
根据权利要求1或2所述的掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮，其特征在于，所述的蛭石、纳米碳酸钙粉、天青石 、氧化锌经过2600-3000℃高温熔炼，冷却后球磨成纳米陶瓷粉末，即可成为陶瓷结合剂。
3.一种如权利要求1或2所述的掺有钢粉的陶瓷金刚石砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按上述配方将各组分装入混料机中，混和1-2小时，充分混匀；
（2）将混料倒入模具中，再将模具放入压机压制，同时加热模具，先预加压1-2兆帕，压机上、下板加热温度300-350℃，时间2-4分钟，然后升压至11-12兆帕，保压3-5分钟，然后将处理温度升至720-750℃，保温2-3小时；再自然冷却至40-450℃，再按每分钟3-5℃升温至1210-1250℃，保温6-7小时；
（3）热压完毕后冷却至常温，取出砂轮工件即可。
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