CN104669131A - 一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮，包括砂轮本体，所述砂轮本体采用如下重量配比的磨料、增强网片、结合剂、填充剂粘结固化而成；其中：所述磨料为：24#棕刚玉50～60份，24#白刚玉20～30份，碳化硅10～20份；所述增强网片为玻璃纤维和/或碳纤维增强砂轮网片；所述结合剂为：树脂液5～7份和/或酚醛树脂粉10～12份；所述填充剂为：硫酸钙晶须3～5份；所述树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂按质量比为8:(2～3)配制而成；所述硫酸钙晶须为纤维状单晶体，直径1～4μm，长度20～80μm。本发明树脂砂轮磨削比好、安全速度高、抗冲击能力强、工作环境污染小。

Description

一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮及其制备方法
技术领域
本发明属于切割砂轮技术领域，具体涉及一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮及其制作方法。
背景技术
树脂砂轮是以树脂为粘接剂、将松散的磨料粘接起来，固结成一定形状的薄片砂轮，它主要应用于金属型材的切割加工。一般的砂轮制备时，砂轮本体由磨料和网片构成，磨料镶嵌在网片中。其中磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基本组成要素。因为磨料、结合剂以及砂轮制造工艺等不同，砂轮性能差别很大。因此，必须根据具体条件制备合适的砂轮。
增加了结合剂后的树脂砂轮具有磨削力小、磨削温度低、自锐性好、磨削效率高等优点，因此树脂砂轮被广泛用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。随着树脂结合剂含量增加，砂轮的硬度、抗压强度逐渐增大，但树脂结合剂含量高的砂轮，表面更容易堵塞。为了平衡二者，需要选择合适比例的树脂结合剂并辅以适当的填料来弥补。
现有的国产金属切割砂轮切割大截面积、高硬度板材时，存在抗冲击能力差，安全速度低，砂轮易破裂，切割不锋利，散热性差，容易对切割截面造成烧伤。并且切割过程中，粉尘四处飞溅，造成切割截面粘附灰尘，切割后截面焊接不牢固，且严重污染工作环境，砂轮直径消耗大，工作效率低下。因此，本领域迫切希望能够找到一种成本较低、制备简单但是性能较好的树脂砂轮。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在用料多、制作成本高、磨削性能低和易烧伤工件的技术问题，提供一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮。
为了实现上述目的，本发明提供的一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮，包括砂轮本体，所述砂轮本体采用如下重量配比的磨料、增强网片、结合剂、填充剂粘结固化而成；其中：
所述磨料为：24#棕刚玉50～60份，24#白刚玉20～30份，碳化硅10～20份；
所述增强网片为玻璃纤维和/或碳纤维增强砂轮网片；
所述结合剂为：树脂液5～7份和/或酚醛树脂粉10～12份；
所述填充剂为：硫酸钙晶须3～5份；
所述树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂按质量比为8:(2～3)配制而成；
所述硫酸钙晶须为纤维状单晶体，直径1～4μm，长度20～80μm。
本发明所述的硫酸钙晶须，是具有一定长径比的微米级单晶体，具有较高的抗拉抗弯强度。
进一步地，所述砂轮本体中还配比有着色剂，所述着色剂为炭黑0.3～0.5份。
进一步地，所述填充剂还包括：200～300目碳酸钙3～5份和/或硫化铁1～2份。
进一步地，所述砂轮本体的中心设有转轴孔。
本发明还公开了一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：混料
(1)、采用双锅逆流式混料机，将所述磨料倒入所述双锅逆流式混料机的上锅，然后倒入所述结合剂搅拌1-5分钟，再倒入所述硫酸钙晶须搅拌1-10分钟；
(2)、将所述碳酸钙和/或硫化铁和/或酚醛树脂粉倒入下锅，搅拌3-10分钟；
(3)、将上锅料与下锅料混合，搅拌均匀；
(4)、将混合后的混合料放入震动筛，筛除粉团硬块，获得备用成型料；
步骤二：成型
称取步骤一制备的备用成型料，放入成型模具中摊平，并在所述备用成型料中间埋入所述玻璃纤维和/或碳纤维增强砂轮网片，压制成型得到砂轮坯；
步骤三：烘干
将所述砂轮坯在烘箱中烘干，所述烘箱内的温度从室温开始以8～10℃/小时的速度升温14-18小时，升温至165℃～185℃后保温1-4小时然后冷却至室温即得树脂砂轮。
进一步地，在步骤一中在将所述碳酸钙和/或硫化铁和/或酚醛树脂粉倒入下锅前，添加所述着色剂到下锅中，搅拌3-8分钟。
本发明专利的技术效果在于：
1、本发明砂轮经机压成型，其设计合理，新颖，具有成本低，工装简单，节约资源等优点，是一种理想的硫酸钙晶须增强树脂砂轮。
2、本发明树脂砂轮中磨料组织与硫酸钙晶须之间通过胶质结合剂的粘合作用紧密结合，自然形成多孔间隙，树脂用料减少，生产成本减低，机压成型后的砂轮，坚硬锋利，磨削效率大大增加，另外砂轮多微孔，硫酸钙晶须提供热传导通道，顺利带走磨削热，不易烧伤工件。
3、本发明的树脂砂轮相比传统树脂砂轮，磨料成分综合性能最佳，切割效率和耐用度都高。棕刚玉、白刚玉、碳化硅为磨料的砂轮与单一材质的棕刚玉砂轮相比，切割效率提高20％，工作线速度能提高15m/s以上。另外，本发明采用硫酸钙晶须为填料，能提高砂轮的强度，减少硬化时树脂洗出挥发物的数量，还可缩短硬化时间和工作时加快散热，以及减少树脂液的用量降低成本。硫酸钙晶须添加同时还能提高砂轮的回转强度。回转强度是指砂轮旋转时在离心力作用下抵抗破裂的能力，当回转强度不合格将导致砂轮在切割或打磨时破碎，存在安全隐患。
4、采用本发明的硫酸钙晶须增强树脂砂轮，通过调配合适重量比的磨料成分，在提高砂轮强度的同时具有良好的散热性，从而大大提高砂轮的切割性能，填充剂的合理配置使得本发明砂轮切削效率高、自锐性好。本发明硫酸钙晶须增强树脂砂轮同时还具有如下优点：
(1)、抗冲击能力好、安全速度高。安全使用速度120m/s，砂轮不易破裂；
(2)、磨削效率高，速度快，散热性好、对板材的切割截面无烧伤无氧化；
(3)、切割时粉尘小，切割截面光洁不粘附粉尘，同时对工作环境污染小；
(4)、由于硫酸钙晶须搭接和提供散热通道，砂轮生产成本降低且散热效果好，避免了工件烧伤。
具体实施方式
实施例1
首先，称取重量百分配比如下的材料为：24#棕刚玉60份，24#白刚玉20份，碳化硅20份；树脂液5份，酚醛树脂粉10份，硫酸钙晶须3份；其中树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂按质量比为8：2配制。
其配料方式为：
步骤一混料：使用双锅逆流式混料机，将磨料倒入上锅，加树脂液搅拌2分钟，再加入硫酸钙晶须搅拌3分钟，下锅中添加酚醛树脂粉，并搅拌5分钟；然后上下锅料混合，搅拌均匀；再次放入震动筛，筛除粉团硬块，获得备用成型料。
步骤二成型：称取备用成型料，先将半个砂轮所需的备用成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在备用成型料上放上玻璃纤维增强砂轮网片，再放入另半个砂轮所需的备用成型料，同样摊开刮平，这样一个砂轮所需的所有原材料均放置完成。在它们顶面压上模板，最后将整个模具送入成型机内压制出一个砂轮坯。
步骤三烘干：将这些砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温21度开始梯度上升，每小时升温9℃，升温16小时后，上升至165℃后保温2小时然后冷却至室温，按本领域技术标准完成各项抽检及全面检测，将检测合格的产品按要求包装入库。
应用实施例1制备的硫酸钙晶须增强树脂砂轮在某钢厂切割直径60mm38MnVs圆钢，砂轮切割线速度110m/s，切割比2.47，显著高于同类产品的切割比(本领域同类产品在同等条件下切割比为2.1)。
实施例2
首先，称取重量百分配比如下的材料为：24#棕刚玉55份，24#白刚玉25份，碳化硅18份；树脂液6份、酚醛树脂粉11份，硫酸钙晶须4份；
其中树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂质量比为8：3配制；
其配料方式为：
步骤一混料：使用双层逆流式混料锅，将磨料倒入上锅，加树脂液搅拌5分钟，再加入硫酸钙晶须搅拌5分钟；酚醛树脂粉加入下锅并搅拌3分钟；然后上下锅料混合，搅拌均匀；再放上震动筛，筛除粉团硬块，获得备用成型料。
步骤二成型：称取备用成型料，先将半个砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在备用成型料上放上所述碳纤维增强砂轮网片，再放入另一半个砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个砂轮所需的所有原材料均放置完成。在它们顶面压上模板，最后将整个模具送入成型机内压制一个砂轮坯；
步骤三烘干；将这些砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温15度梯度上升，每小时升温10℃，升温16小时后，上升至175℃后保温2小时然后冷却至室温，按本领域技术标准完成各项抽检及全面检测，将检测合格的产品按要求包装入库。
应用实施例2制备的硫酸钙晶须树脂砂轮在某钢厂切割直径60mm 38MnVs圆钢，砂轮切割线速度103m/s，切割比2.29，显著高于同类产品的切割比(本领域同类产品在同等条件下切割比为2.1)。
实施例3
首先，称取重量百分配比如下的材料为：24#棕刚玉50份，24#白刚玉30份，碳化硅15份；酚醛树脂粉12份，碳酸钙3份，硫酸钙晶须5份，硫化铁2份，碳黑0.5份；
其配料方式为：
步骤一混料：使用双层逆流式混料锅，将磨料倒入上锅搅拌5分钟，再加入硫酸钙晶须搅拌5分钟；添加炭黑到下锅中，然后将碳酸钙、硫化铁、酚醛树脂粉加入下锅并搅拌3分钟；然后上下锅料混合，搅拌均匀；再放上震动筛，筛除粉团硬块，获得备用成型料。
步骤二成型：称取备用成型料，先将半个砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在备用成型料上放上所述玻璃纤维增强砂轮网片，再放入另一半个砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个砂轮所需的所有原材料均放置完成。在它们顶面压上模板，最后将整个模具送入成型机内压制一个砂轮坯；
步骤三烘干；将这些砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温25度梯度上升，每小时升温10℃，升温16小时后，上升至185℃后保温3小时然后冷却至室温，按本领域技术标准完成各项抽检及全面检测，将检测合格的产品按要求包装入库。
应用实施例3制备的硫酸钙晶须树脂砂轮在某钢厂切割直径60mm 38MnVs圆钢，砂轮切割线速度105m/s，切割比2.34，显著高于同类产品的切割比(本领域同类产品在同等条件下切割比为2.1)。
实施例4
首先，称取原料种类及其重量百分配比为：24#棕刚玉60份，24#黑刚玉25份，碳化硅15份，树脂液6份、酚醛树脂粉10份，碳酸钙5份，硫酸钙晶须4份，硫化铁1份，碳黑0.4份；其中树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂质量比为8：3配制；
其配料方式为：
步骤一混料：使用双层逆流式混料锅，将磨料倒入上锅，加树脂液搅拌5分钟，再加入硫酸钙晶须搅拌5分钟；添加炭黑到下锅中搅拌10分钟，然后将碳酸钙、硫化铁、酚醛树脂粉加入下锅并搅拌；然后上下锅料混合，搅拌均匀；再放上震动筛，筛除粉团硬块，获得备用成型料。
步骤二成型：称取备用成型料，先将半个砂轮所需的备用成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在备用成型料上放上玻璃纤维增强砂轮网片，再放入另半个砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个砂轮所需的所有原材料均放置完成。在它们顶面压上模板，最后将整个模具送入成型机内压制，压制一个砂轮坯；
步骤三烘干：将这些独立的砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温20度梯度上升，每小时升温9℃，升温17小时后，上升至173℃后保温3小时然后冷却至室温，按本领域技术标准完成各项抽检及全面检测，将检测合格的产品按要求包装入库。
应用实施例4制备的硫酸钙晶须增强树脂砂轮在某钢厂切割直径60mm38MnVs圆钢，砂轮切割线速度105m/s，切割比2.43，显著高于同类产品的切割比(本领域同类产品在同等条件下切割比为2.1)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮，包括砂轮本体，其特征在于：所述砂轮本体采用如下重量配比的磨料、增强网片、结合剂、填充剂粘结固化而成；其中：
所述磨料为：24#棕刚玉50～60份，24#白刚玉20～30份，碳化硅10～20份；
所述增强网片为玻璃纤维和/或碳纤维增强砂轮网片；
所述结合剂为：树脂液5～7份和/或酚醛树脂粉10～12份；
所述填充剂为：硫酸钙晶须3～5份；
所述树脂液为酚醛树脂液与环氧树脂按质量比为8:(2～3)配制而成；
所述硫酸钙晶须为纤维状单晶体，直径1～4μm，长度20～80μm。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮，其特征在于：所述砂轮本体中还配比有着色剂，所述着色剂为炭黑0.3～0.5份。
3.根据权利要求2所述的一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮，其特征在于：所述填充剂还包括：200～300目碳酸钙3～5份和/或硫化铁1～2份。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸钙晶须增强树脂砂轮，其特征在于：所述砂轮本体的中心设有转轴孔。
5.一种如权利要求1-4所述硫酸钙晶须增强树脂砂轮的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：混料
(1)、采用双锅逆流式混料机，将所述磨料倒入所述双锅逆流式混料机的上锅，然后倒入所述结合剂搅拌1-5分钟，再倒入所述硫酸钙晶须搅拌1-10分钟；
(2)、将所述碳酸钙和/或硫化铁和/或酚醛树脂粉倒入下锅，搅拌3-10分钟；
(3)、将上锅料与下锅料混合，搅拌均匀；
(4)、将混合后的混合料放入震动筛，筛除粉团硬块，获得备用成型料；
步骤二：成型
称取步骤一制备的备用成型料，放入成型模具中摊平，并在所述备用成型料中间埋入所述玻璃纤维和/或碳纤维增强砂轮网片，压制成型得到砂轮坯；
步骤三：烘干
将所述砂轮坯在烘箱中烘干，所述烘箱内的温度从室温开始以8～10℃/小时的速度升温14-18小时，升温至165℃～185℃后保温1-4小时然后冷却至室温即得树脂砂轮。
6.根据权利要求5所述硫酸钙晶须增强树脂砂轮的制备方法，其特征在于：在步骤一中在将所述碳酸钙和/或硫化铁和/或酚醛树脂粉倒入下锅前，添加所述着色剂到下锅中，搅拌3-8分钟。
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