CN104440596B - 微晶陶瓷刚玉砂轮及其磨削层空隙形成与控制方法 - Google Patents

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刘泉玺
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Abstract

本发明具体涉及一种微晶陶瓷刚玉砂轮及其磨削层空隙形成与控制方法，该砂轮主要应用于高温合金及钛合金的精密磨削加工。砂轮的特征在于其磨削层部分的配比如下：CA60～120#50份；WA60～120#50份；结合剂8～14份；粘结剂1～4份；湿润剂2～5份；DMT(20#～80#)6～15份；密度2.02～2.28kg/cm3；所述粘结剂为糊精粉，湿润剂为饴糖，成孔材料为DMT。砂轮的磨削层空隙形成与控制方法其特征在于包括如下步骤：1)涂层液的制备；2)制备DMT涂层；3)混料；4)过筛。本发明具有砂轮组织均匀，散热性好，自锐性好，不堵塞，使用寿命长，成本低，磨削稳定性好的优点。

Description

微晶陶瓷刚玉砂轮及其磨削层空隙形成与控制方法
技术领域
本发明属于砂轮领域，具体涉及一种高精度的微晶陶瓷刚玉砂轮及其磨削层空隙形成与控制方法。
背景技术
钛合金/高温合金用微晶陶瓷刚玉砂轮的磨削层空隙形成与控制方法是用微晶陶瓷刚玉作为主磨料、白刚玉为辅助磨料，陶瓷结合剂作为结合剂的一类砂轮。可以进行大切深、大进给、重负荷和高效磨削，砂轮的耐用度高，使用寿命长，自锐性好，不堵塞，可以保持稳定的磨削性能等优点。但是目前现有的钛合金/微晶陶瓷刚玉砂轮的磨削层空隙形成与控制方法的磨削效率、磨削精度已不能满足提高该类零件磨削精度，另外，高档磨床产品仍缺乏配套的国产高性能砂轮与高效精密磨削工艺技术，主要体现在砂轮的气孔分布不匀，使得砂轮的组织不均匀，导致加工时排屑不好，散热差，致使磨削效率低、工具寿命短、质量稳定性差、加工成本高。上述问题得不到根本性解决，这已成为制约我国航空发动机关键部件高效精密磨削的瓶颈问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有微晶陶瓷刚玉砂轮因气孔组织不均匀、排屑不好、散热性差导致的磨削效率低、磨削精度差的缺陷，提供一种微晶陶瓷刚玉砂轮及其磨削层空隙形成与控制方法，其通过成孔材料表面的涂层，实现了成型料中成孔材料的均匀分布，所做的砂轮产品组织均匀，有效地改善了磨削钛合金/高温合金时常见的粘屑、烧伤等难题。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
即一种微晶陶瓷刚玉砂轮，其特征在于其磨削层部分的配比如下：
所述粘结剂为糊精粉，湿润剂为饴糖，成孔材料为DMT。
一种微晶陶瓷刚玉砂轮的磨削层空隙形成与控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1)涂层液的制备：预先准备好容器，再将称量好的水、糊精粉，倒入容器内，加热并匀速搅拌，溶液沸腾前降低加温速度，直至沸腾液中的糊精粉全部溶解，关闭加热设备，最后将溶液过筛，滤去杂质，冷却后灌装桶内，置阴凉处密封保存，以备待用；
2)制备DMT涂层：根据产品配方的要求，准确称量DMT及涂层液，然后将DMT倒入预先准备好的容器内，将涂层液均匀加入，并按工艺规定的时间搅拌至DMT颗粒表面完全浸润形成均匀完整的包裹层。
3)混料：将涂层后的DMT加入到已混合均匀的半成型料中，并按照工艺规定的时间混合均匀；
4)过筛：根据DMT的粒度选择合适的筛网手动过筛，防止DMT与磨料分离。
本发明的涂层液原料各组分的重量份数(％)为：
糊精粉 10～30％；
水 70～90％。
DMT涂层中有以下4个方案：
本发明采用压力可调式逆流混料机，保证了成型料的均匀性，另一方面避免了因压力过大将DMT碾碎的问题。本发明所述的形状、尺寸、技术条件的质量指标执行GB/T2485-2008国家标准。
本发明具有砂轮组织均匀，散热性好，自锐性好，不堵塞，使用寿命长，成本低，磨削稳定性好的优点。本发明采用DMT作为成孔材料，通过成孔材料的数量、粒度、形状及成孔材料的涂层工艺，从而获得形状和数量可控的砂轮气孔，实现了成型料中成孔材料的均匀分布，所做的砂轮产品组织均匀，有效地改善了磨削钛合金/高温合金时常见的粘屑、烧伤等难题。
附图说明
图1为本发明生产工艺流程图；
图2为本发明生产工艺中配混料的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述。
实施例1
本发明所述磨削层部分各原料的重量份数为：
所述涂层液原料组份的重量份数为：
糊精粉 30份；
水 70份；
所述涂层液原料用量为DMT重量分数的1％(即磨料的0.1％)。
本发明制作时如图1、图2所示的工艺进行制作，具体操作为：
1)涂层液的制备：制备涂层液5Kg。预先准备好容器，再将称量好的水(3.5Kg)、糊精粉(1.5Kg)，倒入容器内，加热并匀速搅拌，溶液沸腾前降低加温速度，直至沸腾液中的糊精粉全部溶解，关闭加热设备，最后将溶液过筛，滤去杂质。冷却后灌装桶内，置阴凉处密封保存，以备待用。
2)DMT涂层：根据产品配方的要求，准确称量DMT及涂层液，然后将DMT倒入预先准备好的容器内，将涂层液均匀加入，并按工艺规定的时间搅拌至DMT颗粒表面完全浸润形成均匀完整的包裹层。
3)混料：将涂层后的DMT加入到已混合均匀的半成型料中，并按照工艺规定的时间混混合均匀。这样就避免了传统的加入成孔剂的混料方法中，因成孔剂与磨料密度不同，(成孔剂一般密度较磨料小)易上浮，聚集在磨料上部，混出成型料均匀性较差的情况。DMT涂层后基本避免上述情况的发生。
4)过筛：根据DMT的粒度选择合适的筛网过筛，要求：手动过筛，不能采用振动筛振动过筛，防止DMT与磨料分离。
按以上配方和工艺制造400mm×20mm×127mm钛合金零件高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，在某零件制造厂磨削TC4钛合金试样，砂轮在磨削参数为Vs≥45≤60m/s，Vw＝120mm/min，ap＝0.1mm时，工件表面未烧伤能达到最大材料去除率0.2mm3/mm·s，表面粗糙度Ra 0.4μm。
实施例2
本发明所述磨削层部分各原料的重量份数为：
所述涂层液原料组份的重量份数为：
糊精粉 20份；
水 80份；
所述涂层液原料用量为DMT重量分数的1.5％(即磨料的0.315％)。
本发明制作时如图1、图2所示的工艺进行制作，具体操作为：
1)涂层液的制备：制备涂层液5Kg。预先准备好容器，再将称量好的水(4Kg)、糊精粉(1Kg)，倒入容器内，加热并匀速搅拌，溶液沸腾前降低加温速度，直至沸腾液中的糊精粉全部溶解，关闭加热设备，最后将溶液过筛，过滤杂质。冷却后灌装桶内，阴凉处密封保存，以备代用。
2)DMT涂层：根据产品配方的要求，准确称量DMT及涂层液，然后将DMT倒入预先准备好的容器内，将涂层液均匀加入，并按工艺规定的时间搅拌至DMT颗粒表面完全浸润形成均匀完整的包裹层。
3)混料：将涂层后的DMT加入到已混合均匀的半成型料中，并按照工艺规定的时间混混合均匀。这样就避免了传统的加入成孔剂的混料方法中，因成孔剂与磨料密度不同，(成孔剂一般密度较磨料小)易上浮，聚集在磨料上部，混出成型料均匀性较差的情况。DMT涂层后基本避免上述情况的发生。
4)过筛：根据DMT的粒度选择合适的筛网过筛，要求：手动过筛，不能采用振动筛振动过筛，防止DMT与磨料分离。
按以上配方和工艺制造400mm×20mm×127mm高温合金/钛合金高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，在零件制造厂磨削GH4169高温合金，砂轮在磨削参数为Vs≥45≤60m/s，Vw＝240mm/min，aP＝0.2mm，砂轮累积材料去除体积为200mm3时，工件表面没有振纹，表面粗糙度Ra 0.4μm，获得最大的材料去除率5.8mm2/s。
实施例3
本发明所述磨削层部分各原料的重量份数为：
所述涂层液原料组份的重量份数为：
糊精粉 20份；
水 80份；
所述涂层液原料用量为DMT重量分数的2％(即磨料的0.16％)。
本发明制作时如图1、图2所示的工艺进行制作，具体操作为：
1)涂层液的制备：制备涂层液5Kg。预先准备好容器，再将称量好的水(4Kg)、糊精粉(1Kg)，倒入容器内，加热并匀速搅拌，溶液沸腾前降低加温速度，直至沸腾液中的糊精粉全部溶解，关闭加热设备，最后将溶液过筛，过滤杂质。冷却后灌装桶内，阴凉处密封保存，以备代用。
2)DMT涂层：根据产品配方的要求，准确称量DMT及涂层液，然后将DMT倒入预先准备好的容器内，将涂层液均匀加入，并按工艺规定的时间搅拌至DMT颗粒表面完全浸润形成均匀完整的包裹层。
3)混料：将涂层后的DMT加入到已混合均匀的半成型料中，并按照工艺规定的时间混混合均匀。这样就避免了传统的加入成孔剂的混料方法中，因成孔剂与磨料密度不同，(成孔剂一般密度较磨料小)易上浮，聚集在磨料上部，混出成型料均匀性较差的情况。DMT涂层后基本避免上述情况的发生。
4)过筛：根据DMT的粒度选择合适的筛网过筛，要求：手动过筛，不能采用振动筛振动过筛，防止DMT与磨料分离。
按以上配方和工艺制造1-300mm×22mm×76.2mm高温合金/钛合金高效精密磨削微晶陶瓷刚玉砂轮，在某叶片类零件制造厂磨削DZ125高温合金，砂轮磨削参数为Vs≥45≤60m/s，Vw＝100mm/min，aP＝0.8mm，砂轮在累积去除体积为0.5μm/rev时，工件表面没有振纹，表面粗糙度Ra 0.4μm，获得最大的材料去除率13.3mm2/s。

Claims (5)

1.一种微晶陶瓷刚玉砂轮的磨削层空隙形成与控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1)磨削层部分的配方如下：
浓度为10％～30％的涂层液，涂层液占DMT的重量百分比为0.5％～2％；
配方的密度为2.02～2.28kg/cm3；
所述粘结剂为糊精粉，湿润剂为饴糖，DMT为成孔材料；
2)涂层液的制备：预先准备好容器，再将称量好的水、糊精粉，倒入容器内，加热并匀速搅拌，溶液沸腾前降低加温速度，直至沸腾液中的糊精粉全部溶解，关闭加热设备，最后将溶液过筛，滤去杂质，冷却后灌装桶内，置阴凉处密封保存，以备待用；
涂层液原料各组分的重量百分比份数为：
糊精粉 10～30％；
水 70～90％；
3)制备DMT涂层：根据磨削层部分配方的要求，准确称量DMT及涂层液，然后将DMT倒入预先准备好的容器内，将涂层液均匀加入，并按工艺规定的时间搅拌至DMT颗粒表面完全浸润形成均匀完整的包裹层；
4)混料：将涂层后的DMT加入到已混合均匀的半成型料中，并按照工艺规定的时间混合均匀；
5)过筛：根据DMT的粒度选择合适的筛网手动过筛，防止DMT与磨料分离。
2.根据权利要求1所述的微晶陶瓷刚玉砂轮的磨削层空隙形成与控制方法，其特征在于DMT涂层中，DMT颗粒的粒度为20#～30#，含量为12～15％，涂层液的浓度为20～30％，涂层液占DMT的重量百分比为0.5～1％。
3.根据权利要求1所述的微晶陶瓷刚玉砂轮的磨削层空隙形成与控制方法，其特征在于DMT涂层中，DMT颗粒的粒度为46#，含量为10～12％，涂层液的浓度为15～25％，涂层液占DMT的重量百分比为0.5～1％。
4.根据权利要求1所述的微晶陶瓷刚玉砂轮的磨削层空隙形成与控制方法，其特征在于DMT涂层中，DMT颗粒的粒度为60#，含量为8～10％，涂层液的浓度为15～20％，涂层液占DMT的重量百分比为1～1.5％。
5.根据权利要求1所述的微晶陶瓷刚玉砂轮的磨削层空隙形成与控制方法，其特征在于DMT涂层中，DMT颗粒的粒度为80#，含量为6～8％，涂层液的浓度为10～20％，涂层液占DMT的重量百分比为1.5～2％。
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