CN104440594A - 树脂结合剂金刚石砂轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：金刚石粉末40～55％，聚酰亚胺树脂粉15～35％，碳化硅10～15％，氧化铝1～10％，氟盐助磨材料2～5％。与现有技术同规格树脂结合剂金刚石砂轮相比，本发明树脂结合剂金刚石砂轮耐热性、导热性、力学性能、磨削性能和锋利度较好，使用寿命提高一倍还多。
Description
技术领域
本发明涉及磨具磨料磨削技术领域，特别涉及一种树脂结合剂金刚石砂轮。
背景技术
目前绝大部分人工合成的金刚石都为粉末状或细小的颗粒状，为了利用金刚石进行高精度、高效率磨削加工，通常采用称之为结合剂的物质将金刚石磨粒粘结起来并制成具有一定强度和形状的磨具，以便于安装在各种磨床上进行磨削加工。与其它磨料如刚玉、碳化硅相比，用金刚石砂轮进行磨削时，具有以下优点：磨削效率高；耐磨性高，磨粒本身消耗很少，具有很高的使用寿命，特别是在磨削硬、脆工件时最为明显；磨粒硬度和耐磨性高，磨粒能长久保持锋利，容易切入工件，实现低应力磨削；磨削的工件精度高、表面质量好。金刚石砂轮应用已渗透到机械加工、汽车制造、航空航天、生物、医疗器具、电子信息、建筑、交通、地质采矿、艺术、新材料等各个领域。
在砂轮中用于固结金刚石磨粒的结合剂有树脂、金属和陶瓷三种材料，其中树脂结合剂自锐性好，砂轮磨削效率高，磨削发热量小，并且可以改善工件表面的粗糙度；但是树脂结合剂是有机材料，受树脂本征性能限制，砂轮耐热性、耐水性、耐磨性较差，不能进行精密成型磨削。目前，为了提高树脂结合剂金刚石砂轮性能，本领域的研究方向主要集中在新型金刚石树脂结合剂的开发。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供树脂结合剂金刚石砂轮，该砂轮耐热性、导热性、力学性能和磨削性能优良。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
优选地，所述树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
上述聚酰亚胺树脂粉的粒度为15～30μm。
上述碳化硅的粒度为1～10μm。
上述氟盐助磨材料为六氟合铝酸钠、KAlF4、KAl3F6、Na3AlF3、KBF4、CaF2中的一种。
上述金刚石粉末的粒度为100/120。
本发明所述的树脂结合剂金刚石砂轮，制备步骤如下：
(1)取聚酰亚胺树脂粉、碳化硅、氧化铝、氟盐助磨材料，放入混料机中混合20～24小时，过200～300目筛，得到混合料；
(2)将金刚石粉末与混合料放入混料机内混合4～6小时，然后慢慢加入混合机内原料总重量的1％～2％的丙烯酸乳液继续混合5～8小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为250～260℃，压力为120～125MPa，保压2～3小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，5～7小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度720～730℃，保温1～2小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
本发明的有益效果在于：
本发明树脂结合剂金刚石砂轮以金刚石粉末作为主体材料，加入的聚酰亚胺树脂粉耐高温，在360℃之前的热稳定性较好，有助于提高金刚石砂轮的耐磨性，聚酰亚胺树脂粉与金刚石粉末的结合力强，磨削过程中，该树脂能承受瞬间局部高温的热冲击而不致炭化分解或烧蚀；碳化硅导热系数高，可显著提高树脂结合剂砂轮本体的传热散热效果和实用寿命；氧化铝可提高树脂结合剂砂轮本体耐热、散热和易磨损性能，可防止砂轮基体与工件接触时对工件所造成的烧伤或划伤；氟盐助磨材料可使砂轮磨削所需要的能量大大降低，从而使磨削能够大大提高，同时它会在磨削热作用下熔融，促使磨粒容易脱落，以防止砂轮的堵塞，保持砂轮的锋利性，此配方经过与现有技术同规格树脂结合剂金刚石砂轮相比，耐热性、导热性、力学性能、磨削性能和锋利度好，使用寿命提高一倍还多。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
树脂结合剂金刚石砂轮，制备步骤如下：
(1)取聚酰亚胺树脂粉、碳化硅、氧化铝、氟盐助磨材料，放入混料机中混合20小时，过200目筛，得到混合料；
(2)将金刚石粉末与混合料放入混料机内混合4小时，然后慢慢加入混合机内原料总重量的1％的丙烯酸乳液继续混合5小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为250℃，压力为120MPa，保压2小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，5小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度720℃，保温1小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
实施例2
树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
树脂结合剂金刚石砂轮，制备步骤如下：
(1)取聚酰亚胺树脂粉、碳化硅、氧化铝、氟盐助磨材料，放入混料机中混合21小时，过220目筛，得到混合料；
(2)将金刚石粉末与混合料放入混料机内混合5小时，然后慢慢加入混合机内原料总重量的1.3％的丙烯酸乳液继续混合6小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为252℃，压力为121MPa，保压2.5小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，6小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度722℃，保温1.5小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
实施例3
树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
树脂结合剂金刚石砂轮，制备步骤如下：
(1)取聚酰亚胺树脂粉、碳化硅、氧化铝、氟盐助磨材料，放入混料机中混合23小时，过230目筛，得到混合料；
(2)将金刚石粉末与混合料放入混料机内混合6小时，然后慢慢加入混合机内原料总重量的1.4％的丙烯酸乳液继续混合7小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为253℃，压力为123MPa，保压3小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，7小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度724℃，保温2小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
实施例4
树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
树脂结合剂金刚石砂轮，制备步骤如下：
(1)取聚酰亚胺树脂粉、碳化硅、氧化铝、氟盐助磨材料，放入混料机中混合22小时，过250目筛，得到混合料；
(2)将金刚石粉末与混合料放入混料机内混合5小时，然后慢慢加入混合机内原料总重量的1.5％的丙烯酸乳液继续混合6小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为255℃，压力为123MPa，保压2.5小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，6小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度725℃，保温1.5小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
实施例5
树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
树脂结合剂金刚石砂轮，制备步骤如下：
(1)取聚酰亚胺树脂粉、碳化硅、氧化铝、氟盐助磨材料，放入混料机中混合20小时，过270目筛，得到混合料；
(2)将金刚石粉末与混合料放入混料机内混合4小时，然后慢慢加入混合机内原料总重量的1.7％的丙烯酸乳液继续混合8小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为257℃，压力为125MPa，保压3小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，7小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度727℃，保温2小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
实施例6
树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
树脂结合剂金刚石砂轮，制备步骤如下：
(1)取聚酰亚胺树脂粉、碳化硅、氧化铝、氟盐助磨材料，放入混料机中混合23小时，过280目筛，得到混合料；
(2)将金刚石粉末与混合料放入混料机内混合6小时，然后慢慢加入混合机内原料总重量的1.8％的丙烯酸乳液继续混合8小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为258℃，压力为125MPa，保压2.5小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，7小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度728℃，保温2小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
实施例7
树脂结合剂金刚石砂轮，由以下重量百分比的原料制成：
树脂结合剂金刚石砂轮，制备步骤如下：
(1)取聚酰亚胺树脂粉、碳化硅、氧化铝、氟盐助磨材料，放入混料机中混合24小时，过300目筛，得到混合料；
(2)将金刚石粉末与混合料放入混料机内混合6小时，然后慢慢加入混合机内原料总重量的2％的丙烯酸乳液继续混合8小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为260℃，压力为125MPa，保压3小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，7小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度730℃，保温2小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
对比例
通过实验选择了一种性能比较好的现有的树脂金刚石砂轮配方作为对比例。现有砂轮配方，由以下重量百分比的原料制成：金刚石粉末40％，酚醛树脂粉35％，铜粉15％，氧化铬粉末5％，氧化锌粉末5％，制备步骤如下：
(1)取酚醛树脂粉、铜粉、氧化铬粉末、氧化锌粉末，放入混料机中混合21小时，过230目筛，得到结合剂；
(2)将金刚石粉末与结合剂放入混料机内混合5小时，然后慢慢加入混料机内原料总重量的2％的丙烯酸乳液继续混合6小时，再过80目标准筛，得砂轮混合料；
(3)将砂轮混合料平缓均匀投入模具内并刮平，置入液压机定模热压，温度为252℃，压力为121MPa，保压3小时，冷却出模后得砂轮坯体；
(4)将砂轮坯体置入烧结炉内烧结，6小时升温至190℃，然后分段升温至最终烧结温度725℃，保温1.5小时，冷却至室温取出；
(5)将烧结后的砂轮坯体在车床和磨床上加工，检验合格后包装、入库，得成品。
试验例
1、采用SCN-802造型材料耐火性能测试仪测定耐火度：将制备的砂轮粉体在15MPa下压制为φ8×lOmm圆形柱试样，平放在陶瓷基片上，放入测试仪加热区，升温速度为5℃/min，当温度接近材料耐火度时，每升高10℃保温1小时，以砂轮圆柱体的边角变圆时的温度为材料参考耐火度，测试结果见表1。
表1实施例1～7与对比例树脂结合剂金刚石砂轮胎体材料耐火度的实验结果
| 序号 | 耐火度(℃) |
| 实施例1 | 798 |
| 实施例2 | 797 |
| 实施例3 | 795 |
| 实施例4 | 800 |
| 实施例5 | 796 |
| 实施例6 | 797 |
| 实施例7 | 798 |
| 对比例 | 606 |
2、实施例1～7与对比例树脂结合剂金刚石砂轮磨削性能比较见表2和表3：
表2实施例1～7与对比例树脂结合剂金刚石砂轮磨削试验结果
表3实施例1～7与对比例树脂结合剂金刚石砂轮磨削试验结果
| 序号 | 保型性(μm/cm) | 磨削效率(g/min) |
| 实施例1 | 37 | 0.2046 |
| 实施例2 | 38 | 0.1989 |
| 实施例3 | 36 | 0.2104 |
| 实施例4 | 35 | 0.2231 |
| 实施例5 | 39 | 0.2145 |
| 实施例6 | 38 | 0.2201 |
| 实施例7 | 40 | 0.2103 |
| 对比例 | 149 | 0.0978 |
注：保型性为砂轮磨削1cm硬质合金损耗量(um)。
从表1可以看出，本发明的树脂结合剂金刚石砂轮的实施例1～7的耐火度都比对比例的高，说明本发明产品具有较高热稳定性，耐热性好。
从表2可以看出，本发明的实施例1～7的磨削转矩、磨削功率和磨削电流都低于现有配方制作的树脂结合剂金刚石砂轮的，表明本发明的砂轮自锐性好、磨削锋利。
表3表明本发明的树脂结合剂砂轮较现有砂轮，保型性好，损耗低，耐磨性好，磨削效率高。
Claims (5)
1.树脂结合剂金刚石砂轮，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的树脂结合剂金刚石砂轮，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
3.根据权利要求1或2所述的树脂结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述聚酰亚胺树脂粉的粒度为15～30μm。
4.根据权利要求1或2所述的树脂结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述碳化硅的粒度为1～10μm。
5.根据权利要求1或2所述的树脂结合剂金刚石砂轮，其特征在于：所述氟盐助磨材料为六氟合铝酸钠、KAlF4、KAl3F6、Na3AlF3、KBF4、CaF2中的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150325 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |