CN103170920A - 一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮及其制备方法，所述砂轮磨削部分的气孔率可达到50%以上，从而可加大钢轨磨削时的排屑速度，避免钢轨表面出现烧伤现象，所述砂轮在60m/s的回转检验速度下不破裂，即砂轮强度大于35m/s使用速度的1.7倍，保证了砂轮的使用强度，满足钢轨修磨时起伏不定的磨削条件，提高了钢轨铣磨车的磨削效率和砂轮的耐用度。
Description
技术领域
本发明涉及一种修磨砂轮及其制备方法，特别涉及一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮及其制备方法，属于特种磨具制造技术领域。
背景技术
对铁路沿线钢轨进行修磨时通常采用对钢轨表面先铣削后磨削的铣磨车。即先用铣刀组合成的铣刀盘对钢轨表面进行粗加工，再用修磨砂轮进行精确磨削加工。现有技术中的钢轨修磨专用砂轮多为树脂结合剂粗磨砂轮，属于竖轴立磨的磨削方式，即采用砂轮端面对钢轨踏面进行磨削的方式。国内砂轮行业已经对树脂结合剂立磨式砂轮进行了较深的研究，基本掌握了树脂结合剂钢轨修磨砂轮的制造技术。但对铣磨车配套专用的陶瓷结合剂大气孔砂轮研究较少。目前我国所研制的陶瓷结合剂大气孔砂轮，其气孔率通常只能达到45%，气孔尺寸多在0.3mm以下，磨削钢轨时因腻铁烧伤工件，超出磨削控制系统允许的受力范围而自动停止磨削，无法进入实作磨削。其次，铁路线上钢轨的磨削条件恶劣，砂轮随时接触钢轨表面的波形磨损、柔性变形肥边及重型运输线上的弯道和钢轨接头部分，对陶瓷结合剂大气孔砂轮的抗冲击性能、平衡性能和自锐性能都有更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮及其制备方法，所述砂轮磨削部分的气孔率可达到50%以上，从而可加大钢轨磨削时的排屑速度，避免钢轨表面出现烧伤现象，同时保证砂轮在高速运转下不破裂，提高了钢轨铣磨车的磨削效率和砂轮的耐用度。
本发明是通过以下技术方案予以实现的。
一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，所述砂轮由磨削部分和芯部构成，磨削部分和芯部的组成配方如下：
（1）磨削部分的组成成分按质量份数计如下：
（2）芯部的组成成分按质量份数计如下：
上述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其中，所述磨料为白刚玉，所述磨削部分的磨料粒度为F60和F70，所述芯部的磨料粒度为F80、F90和F100。
上述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其中，所述陶瓷结合剂的组成成分按质量份计如下：粘土粉18－22份，长石粉63－67份，硼玻璃粉14－16份，粘土粉、长石粉和硼玻璃粉的粒度为315目。
上述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其中，所述糊精粉的粒度为100目。
上述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其中，所述水玻璃的模数为2.4，水分质量百分含量为60%。
上述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其中，所述造孔剂为粒度36－40目的核桃壳颗粒。
上述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮的制备方法，制备步骤如下：（1）首先制备陶瓷结合剂，将粘土粉、长石粉和硼玻璃粉置于陶瓷罐球磨机内，再加入占混合料质量百分含量15－20%的Φ10-15mm的陶瓷球，然后以960r/min的转速进行球磨，持续4－6h，出料装袋备用；（2）其次对造孔剂进行预处理：将核桃壳颗粒投入逆流混料机内，然后加入液态酚醛树脂，核桃壳颗粒和液态酚醛树脂的质量比为100︰15－20，然后搅拌5－10min混匀，待核桃壳颗粒全部润湿均匀后置于金属容器内，经80－100℃干燥20－30min，然后过12目筛，最后在烘箱中经180℃硬化20－30min，待冷却后密闭保存备用；（3）加工过程：将芯部和磨削部分的磨料分别投入逆流混料机中，边搅拌边加水玻璃湿润磨料，待磨料完全润湿后再加入陶瓷结合剂和糊精粉，将芯部的混合料继续搅拌混匀7－10min，两次过10目的粗筛，将造孔剂投入到磨削部分的混合料中进行搅拌混合，两次过10目的粗筛，然后立即投料模压成型，最后将砂轮进行干燥、装窑烧制定形。
上述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮的制备方法，其中，所述液态酚醛树脂为PF2127液态酚醛树脂，生产厂家为山东圣泉化工股份有限公司。
砂轮组成配方中的糊精粉作为水溶性的有机填料，可起到砂轮成型和干燥期间的临时黏结剂作用。由于砂轮中需加入较多的造孔剂，坯体强度较差，容易在搬运、干燥和装窑的过程中变形或掉边。适当提高糊精粉的配比，可保证砂轮湿坯和干坯的强度适应砂轮成型、干燥和装窑的工艺要求，保证砂轮不变形、不掉边。
砂轮芯部的磨料采用比磨削部分更细的粒度，同时芯部使用更多的陶瓷结合剂，使得芯部与磨削部分加造孔剂的物料有接近的堆积高度，成型摊料内外高度基本一致，压制时内外具备相同的压缩比。另外砂轮芯部和磨削部分采用相同的结合剂保证了砂轮坯体内外两部分的干燥收缩率基本一致，同时保证了砂轮芯部和磨削部分在烧成过程中的热膨胀系数相对接近，从而有效避免砂轮的芯部和磨削部分结合不牢的现象。由于砂轮芯部选用较细的磨料，采用正常气孔率和气孔尺寸，从而提高了砂轮芯部的硬度，而砂轮芯部硬度的提高也加强了整个砂轮的强度，从而满足钢轨修磨时起伏不定的磨削条件，安全性能得到保证。
采用液态酚醛树脂对造孔剂核桃壳颗粒进行预处理，可固定核桃壳颗粒的体积，防止压制成型后因核桃壳颗粒体积反弹而形成的坯体裂纹废品。在核桃壳颗粒表面涂敷一层液态酚醛树脂并经180℃硬化，可达到固定核桃壳颗粒体积的效果。经过预处理，核桃壳颗粒内的低温挥发物得到干馏挥发，树脂得到固化形成结实的壳体，桃壳颗颗粒失去弹性。因而即使加大造孔剂的比例，砂轮压制成型后坯体也不会再反弹，从而不会发生坯体膨胀裂纹的现象。
本发明所述的陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮的磨削部分内均匀分布着直径为430－500μm的大气孔，砂轮磨削部分的气孔率可达到50%以上（即成品砂轮中磨削部分的气孔总体积占磨削部分体积的体积百分含量），从而加大了砂轮钢轨磨削时的排屑速度，避免钢轨表面出现烧伤现象，提高了钢轨铣磨车的磨削效率和砂轮的耐用度。本发明申请所述的陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮在60m/s的回转检验速度下不破裂，即砂轮强度大于35m/s使用速度的1.7倍，保证了砂轮的使用强度，满足钢轨修磨时起伏不定的磨削条件，安全性能得到保证。
具体实施方式
实施例1
一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮的制备方法，制备步骤如下：（1）首先制备陶瓷结合剂，将18份的粘土粉、63份的长石粉和14份的硼玻璃粉置于陶瓷罐球磨机内，再加入占混合料质量百分含量15%的Φ10-15mm的陶瓷球，然后以960r/min的转速进行球磨，持续4h，出料装袋备用；（2）其次对造孔剂进行预处理：将核桃壳颗粒投入逆流混料机内，然后加入液态酚醛树脂PF2127，核桃壳颗粒和液态酚醛树脂PF2127的质量比为100︰15，然后搅拌5min混匀，待核桃壳颗粒全部润湿均匀后置于金属容器内，经80℃干燥20min，然后过12目筛，最后在烘箱中经180℃硬化20min，待冷却后密闭保存备用；（3）加工过程：芯部：将100份粒度为F80的白刚玉磨料投入逆流混料机中，边搅拌边加入5.6份的水玻璃湿润磨料，待磨料完全润湿后再加入14份的陶瓷结合剂和2.2份的糊精粉，再将芯部的混合料继续搅拌混匀7min，两次过10目的粗筛；磨削部分：将100份粒度为F60的白刚玉磨料投入逆流混料机中，边搅拌边加入5.6份的水玻璃湿润磨料，待磨料完全润湿后再加入7份的陶瓷结合剂和2.6份的糊精粉，然后再加入12份的核桃壳颗粒进行搅拌混合，两次过10目的粗筛，然后立即将磨削部分和芯部的混合料投料模压成型，最后将砂轮进行干燥、装窑烧制定形。
实施例2
一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮的制备方法，制备步骤如下：（1）首先制备陶瓷结合剂，将20份的粘土粉、65份的长石粉和15份的硼玻璃粉置于陶瓷罐球磨机内，再加入占混合料质量百分含量18%的Φ10-15mm的陶瓷球，然后以960r/min的转速进行球磨，持续5h，出料装袋备用；（2）其次对造孔剂进行预处理：将核桃壳颗粒投入逆流混料机内，然后加入液态酚醛树脂PF2127，核桃壳颗粒和液态酚醛树脂PF2127的质量比为100︰18，然后搅拌8min混匀，待核桃壳颗粒全部润湿均匀后置于金属容器内，经90℃干燥25min，然后过12目筛，最后在烘箱中经180℃硬化25min，待冷却后密闭保存备用；（3）加工过程：芯部：将100份粒度为F90的白刚玉磨料投入逆流混料机中，边搅拌边加入5.8份的水玻璃湿润磨料，待磨料完全润湿后再加入16份的陶瓷结合剂和2.4份的糊精粉，将芯部的混合料继续搅拌混匀9min，两次过10目的粗筛；磨削部分：将100份粒度为F70的白刚玉磨料投入逆流混料机中，边搅拌边加入5.8份的水玻璃湿润磨料，待磨料完全润湿后再加入9份的陶瓷结合剂和2.8份的糊精粉，然后再加入14份的核桃壳颗粒进行搅拌混合，两次过10目的粗筛，然后立即将磨削部分和芯部的混合料投料模压成型，最后将砂轮进行干燥、装窑烧制定形。
实施例3
一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮的制备方法，制备步骤如下：（1）首先制备陶瓷结合剂，将22份的粘土粉、67份的长石粉和16份的硼玻璃粉置于陶瓷罐球磨机内，再加入占混合料质量百分含量20%的Φ10-15mm的陶瓷球，然后以960r/min的转速进行球磨，持续6h，出料装袋备用；（2）其次对造孔剂进行预处理：将核桃壳颗粒投入逆流混料机内，然后加入液态酚醛树脂PF2127，核桃壳颗粒和液态酚醛树脂PF2127的质量比为100︰20，然后搅拌10min混匀，待核桃壳颗粒全部润湿均匀后置于金属容器内，经100℃干燥30min，然后过12目筛，最后在烘箱中经180℃硬化30min，待冷却后密闭保存备用；（3）加工过程：芯部：将100份粒度为F100的白刚玉磨料投入逆流混料机中，边搅拌边加入6份的水玻璃湿润磨料，待磨料完全润湿后再加入18份的陶瓷结合剂和2.6份的糊精粉，将芯部的混合料继续搅拌混匀10min，两次过10目的粗筛；磨削部分：将100份粒度为F60的白刚玉磨料投入逆流混料机中，边搅拌边加入6份的水玻璃湿润磨料，待磨料完全润湿后再加入11份的陶瓷结合剂和3份的糊精粉，然后再加入16份的核桃壳颗粒进行搅拌混合，两次过10目的粗筛，然后立即将磨削部分和芯部的混合料投料模压成型，最后将砂轮进行干燥、装窑烧制定形。
根据GB/T2492《普通磨具交付砂轮允许的不平衡量测量》标准检验砂轮的允许最大不平衡值ma，系数k值加严取值为k = 0.25，m1为砂轮的质量，按公式计算砂轮允许最大不平衡值，如下：
（1）砂轮直径800mm，厚度75mm，孔径305.2mm，砂轮质量为58000g,检验时砂轮允许最大不平衡值为60g；
（2）砂轮直径800mm，厚度65mm，孔径305.2mm，砂轮质量为51000g,检验时砂轮允许最大不平衡值为56g。
某铁路局大机运用检修段测试报告中的性能对比试验：
将铣磨车的左侧打磨单元安装某进口砂轮，右侧打磨单元安装本发明申请所述砂轮，两个砂轮的直径均为800mm。二者使用相同的作业参数，作业参数为：扭力80N﹒m，行进速度20m/min，记录每天的作业量及砂轮磨耗量，对比两侧的作业效果：作业后钢轨顶面无烧伤及发蓝现象，表面光洁度好，两侧作业效果无明显区别。
试验自2012年11月30日至12月6日，共计试验5个封锁点，某进口砂轮连续作业了4个点，于12月5日作业结束后换下，换下时砂轮直径为603mm，累计作业量为3750米；本发明申请所述砂轮于12月6日作业中换下，换下时砂轮直径为605mm，累计作业量为4100米。从两种砂轮磨耗及作业量数据可以看出，在相同作业参数的情况下，本发明申请所述砂轮比某进口砂轮的使用寿命长：（4100-3750）/3750=9.3%。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。
Claims (8)
1.一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，所述砂轮由磨削部分和芯部构成，其特征在于，磨削部分和芯部的组成配方如下：
（1）磨削部分的组成成分按质量份数计如下：
磨料 100份
陶瓷结合剂 7－11份
糊精粉 2.6－3份
水玻璃 5.6－6份
造孔剂 12－16份；
（2）芯部的组成成分按质量份数计如下：
磨料 100份
陶瓷结合剂 14－18份
糊精粉 2.2－2.6份
水玻璃 5.6－6份。
2.如权利要求1所述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其特征在于，所述磨料为白刚玉，所述磨削部分的磨料粒度为F60和F70，所述芯部的磨料粒度为F80、F90和F100。
3.如权利要求1所述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其特征在于，所述陶瓷结合剂的组成成分按质量份计如下：粘土粉18－22份，长石粉63－67份，硼玻璃粉14－16份。
4.如权利要求1所述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其特征在于，所述糊精粉的粒度为100目。
5.如权利要求1所述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其特征在于，所述水玻璃的模数为2.4，水分质量百分含量为60%。
6.如权利要求1所述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮，其特征在于，所述造孔剂为粒度36－40目的核桃壳颗粒。
7.如权利要求1所述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（1）首先制备陶瓷结合剂，将粘土粉、长石粉和硼玻璃粉置于陶瓷罐球磨机内，再加入占混合料质量百分含量15－20%的Φ10-15mm的陶瓷球，然后以960r/min的转速进行球磨，持续4－6h，出料装袋备用；（2）其次对造孔剂进行预处理：将核桃壳颗粒投入逆流混料机内，然后加入液态酚醛树脂，核桃壳颗粒和液态酚醛树脂的质量比为100︰15－20，然后搅拌5－10min混匀，待核桃壳颗粒全部润湿均匀后置于金属容器内，经80－100℃干燥20－30min，然后过12目筛，最后在烘箱中经180℃硬化20－30min，待冷却后密闭保存备用；（3）加工过程：将芯部和磨削部分的磨料分别投入逆流混料机中，边搅拌边加水玻璃湿润磨料，待磨料完全润湿后再加入陶瓷结合剂和糊精粉，将芯部的混合料继续搅拌混匀7－10min，两次过10目的粗筛，将造孔剂投入到磨削部分的混合料中进行搅拌混合，两次过10目的粗筛，然后立即投料模压成型，最后将砂轮进行干燥、装窑烧制定形。
8.如权利要求7所述的一种陶瓷结合剂大气孔修磨砂轮的制备方法，其特征在于，所述液态酚醛树脂为PF2127液态酚醛树脂。
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Denomination of invention: Ceramic bond gross blow hole repairing grinding wheel and manufacturing method thereof Effective date of registration: 20200317 Granted publication date: 20150715 Pledgee: Bank of China Limited Yangzhong Branch Pledgor: JIANGSU NEW LIHE GRINDING TOOL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980000785 |
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Denomination of invention: The invention relates to a ceramic bond air hole grinding wheel and a preparation method thereof Effective date of registration: 20210315 Granted publication date: 20150715 Pledgee: Bank of China Limited Yangzhong Branch Pledgor: JIANGSU NEW LIHE GRINDING TOOL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980001693 |