CN104661795A - 树脂粘结磨轮的快速固化 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快速并均匀固化磨轮的系统和工艺，以获得具有更好耐用性的磨轮，所述磨轮在180–220℃下配置800-5000MHz的微波能量，与样品支架紧密地配合，所述样品支架由碳轴承微波感受器材料诸如表面具有微孔的石墨和碳化硅制成。该样品支架有助于维持固化后的最终磨轮的形状和几何结构，并降低能源消耗。由该工艺固化后的磨轮的性能优于那些使用现有工艺固化的磨轮性能，现有工艺中引入的是目前技术发展水平的钢板样品支架。

Description

树脂粘结磨轮的快速固化
技术领域
本发明涉及一种用于快速并均匀固化绿色磨轮的系统和工艺。
本发明特别涉及一种用于快速并均匀固化树脂粘结磨轮的系统和工艺，用于获得具有更好耐久性的磨轮。
本发明更特别地涉及通过快速加热树脂粘结磨轮来固化，所述粘结磨轮树脂内嵌入有/无增强纤维，并借助诸如微波的电磁辐射。
本发明更特别地涉及借助诸如微波的电磁辐射来快速并均匀固化树脂粘结磨轮，所述电磁辐射利用预先设计的、定制的由微波感受器材料制成的样品支架，具体地是在800～5000MHz范围内，更具体地是在2450±50MHz范围内。
背景技术
磨轮是一种广泛使用的切削工具，通过研磨动作从工件上去除不需要的材料。磨轮的工业应用在外圆磨削、轮廓磨削、内圆磨削、搪磨和超精加工、无心磨削、表面磨削等方面。磨轮通常用于包括轴承行业、汽车、国防、铸造、锻造行业、钢铁厂、和机械/切削工具制造，结构制造等各种工业。一般来说，磨轮用于整个机械制造业。高效的磨轮应具有高和恒定的切削能力和优异的轮廓耐久性。
在诸如树脂磨轮的研磨产品制造中，它的目的是执行如切削金属的重负荷任务，所述树脂磨轮用由粘结组分和临时粘结剂紧密混合的研磨材料制成。所述粘结组分是由在固化期间结合以形成所需树脂粘合剂所必需的这类化合物组成。将这些成分混合并压制成所需的形状。然后将如此获得的绿色产品(绿色磨轮)放置在烤箱中固化几个小时，从而实现缓慢加热，以免对产品造成任何损坏。通常在传统的工艺中，通过使用辐射加热，在不同温度下利用几个中间支架在约180～220℃的温度下，在电炉或者燃气炉或者燃油炉中使用辐射加热，将绿色磨轮在15-30小时的范围内固化几个小时。在传统的固化方法中，通过在绿色样品之间插入金属板引入压力。
由于陶瓷颗粒和酚醛树脂两者都是热的不良导体，传统固化绿色磨轮的工艺需要长时间持续加热，以得到陶瓷颗粒和酚醛树脂之间期望的粘结强度，这导致要消耗相当多的时间和能量来达到所需的性能。
因此，通过在传统固化绿色磨轮的工艺中降低所需的时间和能量，有必要改进现有技术。
现有技术教导多种技术，这些技术借助于如微波炉的电磁辐射的使用，用于在磨轮制造的工艺中降低时间和能量，可由如下示例看出:
1)美国专利5072087要求保护一种生产热处理基体的工艺，所述基体来自于一种材料，尤其是在室温下不会与微波很好地结合的介电陶瓷。然而，本发明利用由可在室温下与微波很好地结合的类似材料制得的微波感受器，并且在微波加热步骤中转化为与样品材料基本上相同的材料。这样做是为了避免污染最终产品。
2)美国专利4305898公开了一种利用微波系统生产粘合磨料研磨产品的方法。所述专利在磨轮中使用钢铁或其他金属加强环，而且在加热过程中没有损毁或破坏所述磨轮。这个工艺仅用于制造摆动架或磨轮基架，因为它们是扁平的轮，所以轮廓的保持不是关键的。使用这个工艺，只有扁平的和较厚的摆动架和轮基座可以只在单层中处理。这一工艺的局限在于是在处理之后它不能保持轮子的关键和复杂的轮廓，并且不能固化为更好的经济性的多个堆叠的磨轮。
3)美国专利4150514和4404003公开了一种通过混合耐火材料颗粒、粘结剂和填料来制备混合物的工艺。所述混合物经受约2.45GHz的微波能量。其加热负荷到范围为约35～120℃内的温度。这就是所谓的磨轮混合物的预热过程。然后将预热的混合物转移到模具内，之后将所述模具放置在热模压机的压板之间，并且模具按照常规程序进行预固化加热步骤。按照需要的时间温度曲线利用电阻加热或油燃烧或煤气燃烧进行固化。这些专利使用微波只用于预热混合物，微波提供了流体化并最大限度地减小了用于生产任何给定密度的树脂磨料混合的所需压力的程度。紧随磨轮最后固化的是传统路线。
然而，如上所述，尽管使用微波加热来固化，但这些技术仍有一些局限性，还存在进一步节省时间和能量的空间。
本发明的一个目的是进行绿色磨轮固化的工艺，所述工艺利用微波能量以显著缩短时间周期，并且随之减少能量消耗。
在传统工艺中，使用电阻加热或油燃烧或煤气燃烧进行固化，将重约1000g的钢板用于固化单次样品，所述单次样品每个重约90克并保留样品的几何形状。这仅仅产生过度的静负荷。在传统的加热过程中对钢板和加热炉/烤炉的侧壁的不必要加热也消耗了过多的能量。
在微波加热过程中使用金属板可能会导致从金属板反射微波，这可能会损坏磁控管，并且会有在微波空腔中形成热点的担忧。因此，这将存在增加对磁控管和微波空腔内部造成损坏的风险。由于反射这也将导致样品加热不均匀和浪费能量。
因此可以看出，通过减少在传统固化的过程中使用的不必要的和浪费的静负荷，并且节省同样在在传统固化的过程中浪费的能量，有必要改进现有技术。
很明显，微波工艺对传统加热工艺的简单替代不是解决现有技术所带来的局限性的办法。
而且，将要固化的样品需要以遍及其整个基体的恒温来均匀加热，以保留其形状。
由于重量负载不均匀或由于加热不均匀，在固化时，将要固化的样品的形状不应受到影响。
因此，有必要设计一个用于快速并均匀固化磨轮的系统，所述系统脱离了上文提到的局限性，并且实现了预期的目的。
发明目的
本发明的一个目的是提供使用微波快速并均匀固化树脂粘合磨轮，消除如上所述的迄今为止已知的现有技术的缺点。
本发明的另一个目的是快速并均匀地固化磨轮，并且以高能效、经济和安全的方式生产具有可接受的和期望的物理性能的最终产品。
本发明的另一个目的是获得一种产品，相对于使用传统工艺的固化的产品而言，所述产品在其使用过程中可提供更好的性能，并且具有更好的耐用性。
发明内容
本发明提供了一种快速并均匀固化磨轮的系统，包括：
a.磨轮的绿色样品，
b.微波空腔，
c.预设和定制的样品支架，所述预先设计和定制的样品支架由微波敏感材料制成，并且所述预先设计和定制的样品支架具有与所述磨轮的绿色样品相同的轮廓，
d.温度传感器，和
e.用于控制在微波空腔内样品的温度的装置。
用于样品支架的敏感材料是含碳材料，更优选是石墨。
本发明还提供了一种快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，包括：
a.制备样品支架，以使待固化的磨轮绿色样品均匀固化、紧密地配合在样品支架内；在已制备好的样品支架中保持磨轮的绿色样品；
b.将具有绿色样品的样品支架放置到微波空腔中；如果必要，堆叠装有绿色样品的更多样品支架；
c.配置一预定的时间的微波能量以达到需要的温度，所述温度是放置在保存于用于固化的微波空腔中样品支架之间的绿色样品所需的温度；
d.将样品支架连同已固化的磨轮一起从微波空腔中移除，并从样品支架上分离出已均匀固化的磨轮。
优选地，所述系统和工艺是用于固化树脂粘结磨轮。
在使用微波能量固化磨轮的工艺中，预设、定制的由微波敏感材料制成的样品支架的使用提供了必要的目的，即
a)当它们作为待固化的绿色磨轮样品分离器时，它们有效且高效地吸收微波，反过来在固化工艺中整体地、快速地加热绿色磨轮；
b)在固化过程中它们充当负载以按压绿色样品；并且在固化工艺过程中也能够保持磨轮的形状和轮廓。
c)5～15mm厚的石墨支架具有覆盖所述支架整个表面的微孔，所述微孔有助于使在固化工艺过程中生成的挥发物和其他气体容易溢出。因此固化磨轮样品所花费的时间大幅减少，并且也实现了样品的均匀固化。由于样品在样品支架中的紧密配合，可以很好地压实产品，并且对生成产品的四周均匀固化，使得产品的性能比那些使用传统工艺生产的磨轮的性能要好。
优选地，样品支架是由微波感应材料制成，例如石墨，并根据终产品需要的形状、几何结构和轮廓预先设计和定制所述样品支架，借此实现了快速并均匀固化树脂粘结磨轮。微波能量的使用进一步节省了时间和资源。在固化工艺之后，从产品中分离出样品支架，并将样品支架用于下一批。样品支架的多次重复使用降低了工艺成本。
发明详细说明
在本发明的快速并均匀固化磨轮的系统和工艺中，样品支架由微波敏感材料制成，所述微波敏感材料选自含碳材料，诸如碳化硅、氧化锆基材料、铁氧体或石墨。石墨是最优选材料。
在本发明的快速并均匀固化磨轮的系统和工艺中，设置微波空腔提供800～5000MHZ频率范围的微波，优选890～2450MHz，更优选2450±50MHz。
微波技术是一种内部加热工艺，通过电磁波与材料在原子水平相互作用产生热量。微波加热工艺也称为介电加热。由于微波与样品相互作用，它们引起组分的分子的偶极子的快速振荡，所述组分如陶瓷颗粒和有机粘结剂，导致分子间的摩擦。由于这种分子间的摩擦，快速产生热量，致使整体地和均匀地加热样品。体积加热使反应动力学平衡，并且快速形成粘结。因此可最小化或完全除去传统工艺中的中间浸泡步骤。
通常使用的陶瓷颗粒是由具有不同粒度尺寸的氧化铝或碳化硅制成的，这些粒度尺寸决定其最终的应用。然而，在本发明实施的实验中使用的磨轮具有24粒度尺寸氧化铝。有机粘结剂，诸如酚醛树脂或环氧树脂或聚氨酯树脂是用来粘结磨料陶瓷颗粒。
在本发明中，安装有红外温度传感器和温度控制器的微波加热系统对控制样品的温度是至关重要的。
在本发明中，绿色树脂磨轮适当地堆叠到预设和定制的样品支架中，所述样品支架是由可加工的感受器材料制成，例如石墨，这是一种良好的微波吸收器。这些放置到微波空腔中，以这种方式以在2.45GHz的微波领域中得到均匀暴露。该系统的另一个组件；将红外温度传感器聚焦在样品上，用于在固化工艺过程中监视和控制温度，并维持磨轮的典型的加热曲线。红外传感器可由恰当设计和设置的热电偶而替代。在微波空腔中按照加热曲线来加热样品。与传统方法(其中样品堆积在微波空腔中并用钢板隔开)相比，本工艺固化所花费的总时间显著降低。
在本发明的一个具体实施例中，用于固化绿色树脂磨轮的样品支架是预设和定制的，且所述样品支架由石墨制成。它们不仅有助于对样品提供支撑，而且对维持磨轮的形状和尺寸也起到重要的作用。经过大量的实验后，我们得到这种紧密配合样品支架的制备方式，所述样品支架伴随着所述装置和工艺。本发明不仅通过减少磨轮的固化时间导致显著降低了能源消耗，而且还保持了固化后磨轮想要的形状和几何结构。本发明也导致了磨轮的性能提高。
附图说明
图1表示的是微波系统的示意图；
图2表示的是样品和样品支架设置的示意图；
图3表示的是固化压制中心树脂磨轮的时间-温度曲线图比较：微波与传统烤箱相比；
图4表示的是切削固化树脂磨轮的时间-温度曲线图比较：微波与传统烤箱相比；
图5表示的是样品支架的示意图。
根据需要，在此公开本发明的一个具体实施例的细节。然而，应当理解的是，公开的仅仅是示范性的，其可能有多种具体方式。因此，在此公开的特定的结构和功能细节不应视为限制，而仅仅是作为权力要求书的基础，并且作为教导本领域技术人员的代表性的基础，以在任何恰当详细构造中在实际中不同地采用本发明进行各种事实上任何。
在本发明中，将绿色树脂磨轮样品2恰当地堆积到预设的样品支架1中，样品支架1由感受器材料制成，例如图5所示的石墨，是一种在室温下微波的很好的吸收器，图5描述了石墨样品支架的典型的示意图，该石墨样品支架用于100mm直径的压制/压制中心树脂磨轮(DP)。如图2所示，样品支架1和绿色磨轮2交替堆叠到另一个的上方。绿色磨轮样品2总是在样品支架1之间压制，样品支架1在重力方向提供了所需的负载，用于在固化中维持磨轮样品2想要的轮廓。如图1所示，将这些放置到微波空腔5中，以这种方式，得到均匀暴露在2.45GHz的微波场中。在微波空腔5中提供有微波入口4。将红外温度传感器3聚焦在磨轮样品2上，用于监视和控制温度，图3和图4分别显示的是典型的下压和切削树脂磨轮的加热曲线。如图3和图4所示，与传统方法相比，用于固化的总时间显著降低。从这些图中可以清楚地表明，磨轮支撑架壁上的微孔有助于挥发物和其他气体容易释放，所述挥发物和其他气体是在固化工艺中产生的，因此使磨轮得到均匀温度和均匀固化。
本发明描述了通过电磁辐射(EMR)例如微波，并通过使用甚至在室温下是一种很好的微波吸收器的材料的感受器1，加热即固化树脂粘结磨轮。本发明中选择的感受器1材料是石墨，石墨可以以磨轮样品2的预先设计的形状和轮廓进行机械加工。也有可替代石墨的材料，如碳化硅、氧化锆基材料和铁氧体等。但是，由于加工这些陶瓷感受器材料是很困难的，这些替代方案具有固有的问题。它们需要或是被按压或是被铸造出想要的形状，然后烧结至高温以得到强度和几何结构。因此，在本发明中使用的材料是容易加工的石墨。在本发明中石墨的多重作用是：a)用于磨轮初步加热的感受器，b)样品支架和分离器，c)维持磨轮最终形状和几何结构的负载和压力供应器，d)反射微波的接收器，所述反射微波来自于磨轮中存在的金属成分，和e)缓解在想要的模型的微小钻孔，以允许在固化过程中产生的挥发物和其他气体容易释放。
如前所述，选择作为感受器1(用于制备本发明的样品支架)材料的标准质量的石墨，使其容易机械加工，达到精确尺寸，以在其最终的尺寸和形状上紧密覆盖整个绿色样本。用于固化压制的树脂磨轮的样品支架的重量仅为钢制样品支架的10～40％，所述钢制样品支架在使用电或者燃气燃烧或燃油系统的传统固化工艺中使用。如图2所示，减少重量的样品支架适用于在重力方向发挥想要的负载，用于维持固化后磨轮样品2的轮廓。这种负载允许由塑料或金属制成的网筛均匀地进入到基质中，加强或纤维增强磨轮样品2。本发明使用的由石墨制成的试样支架1展现了甚至在室温下对微波辐射具有良好的吸收性能，因此当放置在微波空腔5时，可吸收微波能量的一部分以增加其温度。
在150～250℃的温度范围中维持微波空腔/样品支架/样品是重要的。根据磨轮样品2的形状、尺寸和组成，最优选的温度范围是180～220℃。这有助于绿色磨轮样品2的均匀固化。
在传统工艺中，大约重1000克的钢板用于固化重约90克的单个样品，以保持磨轮样品2的几何结构。但在本发明中，引入了由石墨制成的重约100～400g的感受器板，从而减少约90％至60％的静负荷。在传统的加热工艺中，钢板的不必要加热会消耗大量的能源，通过引入轻量的感受器大幅减少了大量的能源，所述轻量的感受器在电磁场下充当活跃加热器。在本发明中石墨的功能也是可吸收来自于绿色磨轮样品2中存在的金属成分的任何反射的微波，以避免微波反射进入到磁控管中，可用于对其进行保护。也可以对绿色磨轮样品2施加想要的压力，使得增强纤维渗透到基质中以与基质相粘合，从而实现想要的强度和几何结构。如图3和图4所示，与在常规工艺中使用金属分离器在电或煤气或燃油加热系统中的传统工艺相比，在微波固化过程中样品支架1的积极参与有助于大幅减少固化树脂磨轮所需的总时间。在本发明中，固化前不需要干燥绿色磨轮样品2，因此使整个工艺更简单和更快捷。
在下面的表I中列出压制(DP)和切削(C)磨轮的工艺条件。
表I：在实验室微波系统中用于加工单一压制(DP)和切削(C)磨轮的典型工艺条件
温度和时间变化取决于绿色磨轮的形状、尺寸和构成。
具体实施例
现通过实施例的方式对本发明进行说明。可以对在此描述的技术作出不超出所述技术发明的精神和范围的上述描述之外的修改。因此，以下仅仅是示例并且并不限制本发明的范围。
实施例1
将直径为100毫米，厚度为5毫米，孔直径为15毫米，重量为90克的压制树脂磨轮(DPI)的生压坯样本，放置在12毫米厚重200克的石墨承受器之间。石墨样品支架用于支撑绿磨轮的样品以使其适合紧贴样品并带有小孔的承受器的墙壁。这些由氧化铝颗粒组成的绿色磨轮与酚醛树脂相和填料混合在220℃700W的微波系统中固化90分钟。
由此按照上文生产的微波固化的磨轮样品(MW-DP1)通过金属去除率(MRR)和G-比率，即耐久性来评价。为此，将固化的磨轮安装在车床机上以加工，车床机上安装有可传递6200rpm的电动马达，磨轮为5毫米厚直径100毫米的压制树脂磨轮。使用直径28毫米、长度338毫米、重达1.6公斤的C22.8级碳钢棒进行试验。将碳钢棒安装在车床上，并通过调整自动电机进行设置来保持车轮以统一的进行速度匀速前进将旋转的碳钢棒削减约1毫米。对于微波固化的磨轮(MW-DP1)和市售的磨轮(SI)，切削的持续时间为30分钟。30分钟完成之后，从车床上撤下碳钢棒并关注最终的尺寸和重量。同样地，也关注磨轮的直径和重量的变化。同时,同样检测由使用钢板作为样品支架的传统工艺制成的市售压制磨轮样品(S I)的金属去除率和G-比率评估。结果在表II中以表格的形式列出：
表II:在压制(DP)树脂磨轮(切削约1毫米)的实验过程中收集的对于MRR数据
MW-DPI 市售磨轮(S1)
钢棒的初始直径(Dir,mm) 28.4 28.4
钢棒的最终直径(Dfr,mm) 27.3 27.6
磨轮的初始直径(Diw,mm) 100.5 99.96
磨轮的最终直径(Dfw,mm) 100.34 99
钢棒的初始重量(Wir,g) 1634 1608
钢棒的最终重量(Wfr,g) 1608 1590
磨轮的初始重量(Wiw,g) 98.62 97.17
磨轮的最终重量(Wfw,g) 98.3 96.69
钢棒的初始体积(Vir,mm3) 214004 214004
钢棒的最终体积(Vfr,mm3) 209772 210379
磨轮的初始体积(Viw,mm3) 39643 41963
磨轮的最终体积(Vfw,mm3) 39517 41161
MW-DP1＝实施例1微波固化压制树脂磨轮的实验样本。
SI＝由使用钢板作为样品支架的传统工艺制成的市售的压制磨轮样品(S I)。
使用下面提到的标准公式i和ii，金属去除率(MRR，mm3/分钟。)和G-比率(耐久性)即金属去除的体积与磨轮消耗的体积的比值进行估值，结果如表III中所示。
金属去除率(MRR)＝(Vir-Vfr)/T-—(i)
其中，Vir–棒的初始体积，Vfr-棒的最终体积，T-时间(min)。
G-比率＝(Vir-Vfr)/(Viw-Vfw)—(ii)
其中，Viw–磨轮的初始体积，Vfw-磨轮的最终体积，T-时间(min)。
表III：在6200rpm(切削约1mm)的性能比较
磨轮 MRR(mm3/min) G-比率
MW-DP1 141.1 33.6
市售磨轮(S1) 120.8 4.5
如在表III中所示的结果表明，在6200rpm磨削30分钟后，MW固化(MW-DPl)磨轮的MRR和G-比率值比磨轮市售磨轮(SI)的MRR和G-比率值好。
实施例2
将由上述实施例1中描述的发明方法制造的另一个压制磨轮(DP2)用于切削金属，为了实现这一目的，将磨轮是安装在车床机上，车床机上安装有可传递11500rpm的的电动马达，磨轮是直径100mm的压制树脂磨轮。使用直径28毫米、长度338毫米、重达1.6公斤的C22.8级碳钢棒进行试验。将碳钢棒安装在车床上，并通过调整电机进行设置来保持车轮以统一的进行速度匀速前进将旋转的碳钢棒削减约1毫米。对于微波固化的磨轮(MW-DP2)和市售的磨轮，削减的持续时间为30分钟。30分钟完成之后，从车床上撤下碳钢棒并关注最终的尺寸和重量。同样地，也关注磨轮的直径和重量的变化。通过这些数据并使用实施例1中提到的标准公式i和ii，金属去除率(MRR，mm3/分钟。)和G-比率即金属去除体积与磨轮体积的比率估值。结果如表IV所示。
表IV:11500rpm的性能比较
磨轮 MRR(mm3/min) G-比率
MW-DP2 169.2 72.5
市售磨轮(S2) 164.7 11.8
MW-DP2＝压制树脂磨轮的微波固化样品。
S2＝由使用钢板作为样品支架的传统工艺制成的市售的压制磨轮样品。
如上表IV所示的结果表明，在1500rpm磨削30分钟后，MW固化(MW-DP2)的磨轮的MRR和G-比率值比市售磨轮(S2)的MRR和G-比率值好。
如上表III和表IV所示的结果表明,本发明的微波固化压制(DP)磨轮与具有相同成分的传统固化市售磨轮相比，在高、低切削速率方面都有着更好的耐久性(G-比率)。
实施例3
将由上述实施例1中描述的发明方法制造的另一个压制磨轮(MW-DP3a)用于切削金属，为了实现这一目的，将磨轮是安装在车床机上，车床机上安装有可传递11500rpm的的电动马达，磨轮是直径100mm的压制树脂磨轮。用直径25毫米的C22.8级碳钢棒进行试验。将碳钢棒安装在车床上，并通过调整电机设置从而保持车轮以统一的进行速度匀速前进将旋转的碳钢棒削减约2毫米。对于微波固化的磨轮(MW-DP3a)和市售的磨轮(S3)，削减的持续时间为30分钟。30分钟完成之后，从车床上撤下碳钢棒并关注最终的尺寸和重量。同样地，也关注磨轮的直径和重量的变化。通过这些数据并使用实施例1中提到的标准公式i和ii，金属去除率(MRR，mm3/分钟。)和G-比率即金属去除体积与磨轮体积比的估值。结果如表V所示。
表V：在11500rpm(切削约2毫米)的性能比较
磨轮 MRR(mm3/min) G-比率
MW-DP3a 681.8 197.6
市售磨轮(S3) 701.9 36.9
MW-DP3a＝压制树脂磨轮的微波固化样品。
S3＝由使用钢板作为样品支架的传统工艺制成的市售的压制磨轮样品。
如上表V所示的结果表明，通过将在旋转碳钢棒上的切削从1毫米增加到约2毫米，在11500rpm磨削30分钟后，MW固化磨轮(MW-DP3a)的G-比率值要比市售磨轮(S3)的G-比率值好。
实施例4
为了检查利使微波技术的压制树脂磨轮(DP)分批工艺的再现性，进行多次分批试验，在此期间，每批叠加多个编号2、3、5的生坯磨轮(分别为MW-DP3a、MW-DP3b、MW-DP4a、MW-DP4b、MW-DP 5、MW-DP5b、MW-DP5c、MW-DP5d、MW-DP5e)。在这些批次中，对一个样本在直径在25-32毫米的范围内的C22.8级碳钢棒进行切削约2毫米的性能测试，并与本地市场的可用的相同类型的不同的市售树脂磨轮(S3-S10)相比较。这些测试数据如表VI所示。
表VI：工艺的再现性(切削约2毫米)
S6-S10＝从市场采购的市售样品，该市售样品由对于提及的这些样品的每一个具有他们自己标准规范的知名厂商制造
实施例5
对于性能检查，将直径65毫米和厚度约10毫米的微波固化树脂磨轮(C1)安装在车床机上并测试30分钟以使旋转的碳钢棒减少约2毫米。对于微波固化(MW-C1)和市售树脂切削磨轮(CS 1)，持续时间均为30分钟。30分钟完成后，将磨轮从车床上取下，并关注其最终的尺寸和重量。结果如表VII所示。
表VII：在11500rpm(切削约2毫米)的性能比较
磨轮 切削时间(min) MRR(mm3/min) G-比率
MW-C1 30 396.4 32.2
市售磨轮(CS11) 30 388.1 23.9
MW-C1＝实施例4的微波固化树脂切削磨轮中的实验样品CS11＝市售树脂切除磨轮。
本发明的优点
1)发明系统公开了预先设计和自定义样品支架的使用，所述样品支架
a.使得静负荷减少，提供了增加的热效率；
b.甚至在室温下吸收微波，并加热和通过微波持续加热提高磨轮的温度；
c.保持固化的磨轮的形状；
d.使得均匀和整体加热，从而在固化方面提供磨轮更好的粘结强度；
e.重量轻，因此加热样品消耗的能量较少，避免热量的浪费；
2)本发明的工艺简单，经济实惠。
3)本发明工艺中，将磨轮快速、整体地和有选择性地通过微波加热，从而需要更短的固化时间。
4)本工艺通过预先设定的微波感受器最大化地利用诸如微波的电磁能量。
5)本工艺提供了最终产品的更好的性能，如金属去除率(MRR)和G-比率即耐久性。
6)在传统固化中，金属板作为分离器和负载永远保持轮的形状。在发明工艺中，由于作为分离器的金属板用薄的轻质材料代替后的不必要的静载荷的大幅减少，输入能源只用于加热所需的材料。
7)本发明工艺中，通过使用由微波感受材料制成的样品支架，来自磨轮中含有的金属材料所反射的微波被样品支架吸收，从而提高了能源的效率。
8)本新颖的发明工艺设计简单，有着巨大的经济效益。
虽然本发明在实际上已进行的特定术语或实施方式或变型中被描述，公开，说明和示出，但是本发明的范围并不是也不应该被视为限制于此。因此，在此作为可以是提示和教导的其他修改或实施方式特别保留，尤其当它们落入再次所附权利要求书的广度和范围。已在上文中描述了本发明的优选方式。对于本领域的技术人员而言，可能会发生落入下列权利要求书范围的修改。

Claims (23)

1.一种快速并均匀固化磨轮的系统，所述系统用于获得具有更好耐久性的磨轮，所述系统包括：
a.磨轮的绿色样品，
b.微波空腔，
c.预先设计和定制的样品支架，所述预先设计和定制的样品支架是由微波敏感材料制成，并且所述预先设计和定制的样品支架具有与所述磨轮的绿色样品相同的轮廓，
d.温度传感器，和
e.用于控制在所述微波空腔内样品的温度的装置。
2.如权利要求1所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，所述磨轮是树脂粘合的。
3.如权利要求1或2所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，所述微波敏感材料选自含碳材料。
4.如权利要求3所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，所述微波敏感材料是石墨。
5.如权利要求3所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，所述预先设计和定制的样品支架在表面上具有微孔。
6.如权利要求1或2所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，所述微波空腔提供800～5000MHz频率范围内的微波辐射。
7.如权利要求6所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，所述微波空腔提供890～2450MHz频率范围内的微波辐射。
8.如权利要求6所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，所述微波空腔提供2450±50MHz频率范围内的微波辐射。
9.如权利要求1,2或3所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，所述微波空腔以连续或脉冲方式提供微波辐射。
10.如权利要求1或2所述的快速并均匀固化磨轮的系统，其中，用于控制样品温度的装置放置于所述微波空腔内，根据所述磨轮的形状、尺寸和组成，维持在180-220℃温度范围内。
11.一种快速并均匀固化用于获得具有更好耐久性的绿色磨轮的工艺，所述工艺包括：
a.制备样品支架，以使待固化的磨轮绿色样品均匀固化、紧密地配合在样品支架内；在已制备好的样品支架中保持磨轮的绿色样品；
b.将具有绿色样品的样品支架放置到微波空腔中；如果必要，堆叠装有绿色样品的更多样品支架；
c.配置一预定的时间的微波能量以达到需要的温度，所述温度是放置在保存于用于固化的微波空腔中样品支架之间的绿色样品所需的温度；和
d.将样品支架连同已固化的磨轮一起从微波空腔中移除，并从样品支架上分离出已均匀固化的磨轮。
12.如权利要求11所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，所述绿色样品是树脂粘结的磨轮。
13.如权利要求11或12所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，所述样品支架选自含碳材料。
14.如权利要求13所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，所述样品支架是由石墨制成的。
15.如权利要求13所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，预先设计和定制的样品支架在表面上具有微孔。
16.如权利要求11或12所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，配置的微波能量是800～5000MHz。
17.如权利要求16所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，配置的微波能量是890～2450MHz。
18.如权利要求16所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，配置的微波能量是2450±50MHz。
19.如权利要求11或12所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，将保持在石墨样品支架中的树脂粘结磨轮的绿色样品在微波空腔中加热到180～220℃范围内。
20.如权利要求19所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，将保持在石墨样品支架中的树脂粘结磨轮的绿色样品在微波空腔中加热到220℃。
21.如权利要求11所述的快速并均匀固化绿色磨轮的工艺，其中，压制的树脂磨轮的绿色样品的直径为100mm，厚度为5mm，孔直径为15mm，重量为90g，并且所述绿色样品由与酚醛树脂相混合的氧化铝颗粒和填料组成，将所述绿色样品放置到12mm厚200g重的石墨感应器之间，在700W微波系统中于220℃固化90min，以获得均匀固化的压制的树脂磨轮。
22.一种快速并均匀固化磨轮的系统，所述系统用于获得具有更好耐用性的磨轮，其实质内容如说明书和实施例所述。
23.一种快速并均匀固化磨轮的工艺，所述系统用于获得到具有更好耐用性的磨轮，其实质内容如说明书和实施例所述。
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