CN105171623B - 一种玻璃质结合剂，标准硬度块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃质结合剂，标准硬度块及其制造方法，涉及砂轮检测、校准技术领域。本发明提供的玻璃质结合剂由玻璃粉10～40份，硼砂1～20份，氧化锌1～3份组成。采用本发明提供的玻璃质结合剂，可以提供稳定的结合力，避免了传统陶瓷结合剂如粘土、长石等由于成份不稳定导致结合剂的性质变化。通过使用上述玻璃质结合剂，并采用液体搅拌工艺制造了标准硬度块。本发明提供的标准硬度块磨料分布均匀，同一批次硬度块产品硬度均匀性差异小，可用于精确校准喷砂硬度机在整个检测范围内的准确性。

Description

一种玻璃质结合剂，标准硬度块及其制造方法

技术领域

本发明属于砂轮检测、校准技术领域，具体涉及一种玻璃质结合剂，标准硬度块及其制造方法。

背景技术

普通砂轮由磨料和结合剂组成，硬度是砂轮选择和使用时的一个重要参数。砂轮的硬度若相对于工件的需要偏硬，其将导致砂轮的自锐性变差，磨削效率下降、磨削质量降低甚至烧伤工件；砂轮的硬度若相对于工件需要偏软，则砂轮消耗快，影响加工精度。根据工件选择合适硬度的砂轮十分重要。

喷砂硬度机是检测砂轮硬度的专用设备，其工作原理是一定粒度、容积的石英砂由一定压力的空气带动，通过喷嘴喷到砂轮表面，这会使砂轮表面部分磨料和结合剂脱落而形成一个凹坑，通过检测坑深来表示砂轮硬度。目前在用的有两种形式的喷砂硬度机，马肯森式喷砂机和自动喷砂硬度机，其工作原理、机头部分主要零部件都相同，只是其他辅助机构、测量的坑深方式不同。

目前喷砂硬度机的校准方法是通过测定标准玻璃、标准砂轮硬度块的坑深值来校准的，其稳定性通过测定标准玻璃的坑深值来确认，其线性通过测定标准砂轮硬度块的坑深值来确认的。标准玻璃是市售的厚度5mm钠平板玻璃，其成份、性质、喷砂硬度坑深值比较稳定，适宜作为校准块使用。只有用喷砂硬度机五次测定标准玻璃的每次坑深值为0.53mm±0.03mm(5cm³砂室)，或2.13mm±0.05mm(28cm³砂室)时，才认为喷砂硬度机状态完好、量值稳定，才能保证后续砂轮硬度检测的准确性。

但标准玻璃用于喷砂硬度机校准时对于每个砂室只有一个坑深值，所以仅用标准玻璃不能确定喷砂硬度机在整个测量范围内的准确性。现有磨具的喷砂硬度等级涉及F～L、M～Y，14个等级之多，对应的喷砂坑深值跨度在0.92mm～5.30mm不等，为了校准喷砂硬度机在整个测量范围内的准确性，采用不同硬度的标准砂轮硬度块来确认喷砂硬度机的线性非常必要。

现有的标准砂轮硬度块是一种特制的砂轮，由不同粒度，不同硬度的白刚玉砂轮组成。标准砂轮硬度块和普通砂轮制造方法基本一致，其制造的工艺一般为配制结合剂—混料—成型—烧成—加工—检验。因结合剂的主要原材料，粘土、长石其成份不稳定，导致结合剂性能产生不同；混料采用逆流混料机或轮碾机，很难混合均匀。成型采用各种压机，但由于摊料难以均匀，难以保证成型密度的一致。上述原因导致一批相同硬度的标准砂轮硬度块经常出现同一硬度值差异较大，同一片标准砂轮硬度块的不同部位其硬度值差异也较大的情况。目前砂轮行业尚无没有稳定的标准砂轮硬度块来使用。

发明内容

本发明提供一种玻璃质结合剂，以解决现有陶瓷结合剂如粘土、长石等因成份不稳定导致结合剂结合性能不稳定的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种使用上述玻璃质结合剂的标准硬度块，以解决现有技术中标准砂轮硬度块硬度值差异大的技术问题，从而可用于校准喷砂硬度机在整个测量范围内的准确性。

本发明的第三个目的在于提供一种上述标准硬度块的制造方法。

本发明提供的玻璃质结合剂，由以下质量份的组分组成：玻璃粉10～40份，硼砂1～20份，氧化锌1～3份。优选的，玻璃质结合剂由以下质量份的组分组成：玻璃粉15～24份，硼砂1～5份，氧化锌1～3份。

所述玻璃粉为普通钾、钠玻璃的粉末。

玻璃粉没有固定的熔点，从600℃开始变软，到1000℃以上变成可以流动的液体，硼砂可以将玻璃粉转变成流动液体的温度降至700℃左右。此外，在玻璃粉中添加硼砂可以增加玻璃的强度，添加氧化锌可以增加玻璃的韧性。

采用本发明提供的玻璃质结合剂，可以提供稳定的结合力，避免了传统陶瓷结合剂如粘土、长石等由于成份不稳定导致结合剂的性质变化。同时，将该玻璃质结合剂应用于标准硬度块制造具有以下特点：

首先，磨料(如刚玉砂、碳化硅等)或碳酸钙颗粒的熔点在1000℃以上，在700℃～1000℃的温度下混入玻璃质结合剂熔融后的液体中，磨料或碳酸钙的物理或化学性质不会发生变化，从而保证磨料或碳酸钙在标准硬度块制造过程中物理或化学性质稳定。

其次，玻璃质结合剂熔融为液体后，其粘度大，磨料或碳酸钙颗粒在其中很容易悬浮，经过简单分散后，不仅使磨料不易偏析，且分布更均匀。

本发明提供的使用上述玻璃质结合剂制造的标准硬度块，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：磨料或碳酸钙37％～80％，玻璃质结合剂67％～20％。优选的，标准硬度块，由以下质量百分比的组分组成：磨料或碳酸钙60％～80％，余量为玻璃质结合剂。

本发明所述的标准硬度块也属于一种特制的砂轮，具有硬度值稳定，硬度均匀性差异小的特点。

所述磨料为刚玉砂或碳化硅。所述刚玉砂优选为空心球刚玉。

通过调整磨料或碳酸钙的粒度和比例，可以制得不同喷砂坑深值的标准硬度块。采用本发明制备的不同硬度的标准硬度块可精确校准喷砂硬度机在整个测量范围内的准确性。

本发明提供的上述标准硬度块的制造方法，由以下步骤制造而成：

1)将玻璃质结合剂加热至完全熔为液体；

2)将磨料或碳酸钙颗粒加入到步骤1)所述液体中，搅拌至分散均匀，得到混合液；

3)将步骤2)所述混合液加入到模具中，冷却；

4)脱模、修整，即得标准硬度块。

步骤1)中，所述玻璃质结合剂由玻璃粉、硼砂和氧化锌混合均匀制备而成。加热的温度为700℃～1000℃。

步骤2)中，所述磨料或碳酸钙颗粒的粒度为F4～F500；粒度进一步优选为F10～F36。

步骤2)中，搅拌的时间为3min～20min。

本发明提供的标准硬度块的制造方法采用液体搅拌工艺保证了磨料或碳酸钙颗粒分布均匀，在后期成型过程中，有助于实现成型密度一致，从而保证标准硬度块的均匀性差异小。

附图说明

图1为本发明提供的标准硬度块的制造流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

1.玻璃质结合剂

本实施例玻璃质结合剂由以下质量份的组分组成：玻璃粉87.5份，硼砂7.5份，氧化锌5份。将上述组分加入混料机中，充分混合均匀即为玻璃质结合剂。

2.标准硬度块

使用本实施例玻璃质结合剂的标准硬度块，由以下质量百分比的组分组成：玻璃质结合剂40％，磨料60％。磨料为空心球刚玉，粒度为F36。

3.标准硬度块的制造方法

本实施例标准硬度块的制造方法，制造流程如图1所示，由以下步骤制造而成：

1)将玻璃质结合剂加热至800℃时，完全熔为液体；

2)将空心球刚玉加入上述液体中，搅拌5min至完全分散均匀，得到混合液；

3)将步骤2)所述混合液加入模具中，冷却；

4)脱模、修整，经喷砂机定值，即得坑深值为1.5mm标准硬度块。

实施例2

1.玻璃质结合剂

本实施例玻璃质结合剂由以下质量份的组分组成：玻璃粉17份，硼砂1份，氧化锌2份。制备方法同实施例1。

2.标准硬度块

使用本实施例玻璃质结合剂的标准硬度块，由以下质量百分比的组分组成：玻璃质结合剂20％，磨料80％。磨料为空心球刚玉，粒度为F30。

3.标准硬度块的制造方法

本实施例标准硬度块的制造方法，由以下步骤制造而成：

1)将玻璃质结合剂加热至1000℃时，完全熔为液体；

2)将空心球刚玉加入上述液体中，搅拌10min至完全分散均匀，得到混合液；

3)将步骤2)所述混合液加入模具中，冷却；

4)脱模、修整，经喷砂机定值，即得坑深值为2.5mm标准硬度块。

实施例3

1.玻璃质结合剂

本实施例玻璃质结合剂由以下质量份的组分组成：玻璃粉88份，硼砂8份，氧化锌4份。制备方法同实施例1。

2.标准硬度块

使用本实施例玻璃质结合剂的标准硬度块，由以下质量百分比的组分组成：玻璃质结合剂25％，磨料75％。磨料为空心球刚玉，粒度为F10。

3.标准硬度块的制造方法

本实施例标准硬度块的制造方法，由以下步骤制造而成：

1)将玻璃质结合剂加热至900℃时，完全熔为液体；

2)将空心球刚玉加入上述液体中，搅拌12min至完全分散均匀，得到混合液；

3)将步骤2)所述混合液加入模具中，冷却；

4)脱模、修整，经喷砂机定值，即得坑深值为3.5mm标准硬度块。

实施例4

1.玻璃质结合剂

本实施例玻璃质结合剂由以下质量份的组分组成：玻璃粉87.5份，硼砂7.5份，氧化锌5份。制备方法同实施例1。

2.标准硬度块

使用本实施例玻璃质结合剂的标准硬度块，由以下质量百分比的组分组成：玻璃质结合剂40％，磨料60％。磨料为空心球刚玉，粒度为F20。

3.标准硬度块的制造方法

本实施例标准硬度块的制造方法，由以下步骤制造而成：

1)将玻璃质结合剂加热至850℃时，完全熔为液体；

2)将空心球刚玉加入上述液体中，搅拌15min至完全分散均匀，得到混合液；

3)将步骤2)所述混合液加入模具中，冷却；

4)脱模、修整，经喷砂机定值，即得坑深值为4.5mm标准硬度块。

实施例5

1.玻璃质结合剂

本实施例玻璃质结合剂由以下质量份的组分组成：玻璃粉85份，硼砂10份，氧化锌5份。制备方法同实施例1。

2.标准硬度块

使用本实施例玻璃质结合剂的标准硬度块，由以下质量百分比的组分组成：玻璃质结合剂40％，碳化硅60％。碳化硅粒度为F10。

3.标准硬度块的制造方法

本实施例标准硬度块的制造方法，由以下步骤制造而成：

1)将玻璃质结合剂加热至850℃时，完全熔为液体；

2)将碳化硅砂加入上述液体中，搅拌5min至完全分散均匀，得到混合液；

3)将步骤2)所述混合液加入模具中，冷却；

4)脱模、修整，经喷砂机定值，即得坑深值为5.5mm标准硬度块。

实施例6

1.玻璃质结合剂

本实施例玻璃质结合剂由以下质量份的组分组成：玻璃粉80份，硼砂16份，氧化锌4份。制备方法同实施例1。

2.标准硬度块

使用本实施例玻璃质结合剂的标准硬度块，由以下质量百分比的组分组成：玻璃质结合剂25％，碳酸钙75％。碳酸钙粒度为F500。

3.标准硬度块的制造方法

本实施例标准硬度块的制造方法，由以下步骤制造而成：

1)将玻璃质结合剂加热至850℃时，完全熔为液体；

2)将碳酸钙颗粒加入上述液体中，搅拌20min至完全分散均匀，得到混合液；

3)将步骤2)所述混合液加入模具中，冷却；

4)脱模、修整，经喷砂机定值，即得坑深值为6.0mm标准硬度块。

实验例

利用喷砂硬度机检测标准硬度块硬度的均匀性。硬度检测按GB/T 2490-2007《固结磨具硬度检验》规定进行，硬度均匀性为磨具表面上所测两点数值之差的绝对值。

对比例1～6取市售相同硬度等级的普通砂轮，在同样的条件下检测其硬度均匀性。硬度均匀性检测结果列于表1中。

表1 砂轮硬度均匀性检测结果

项目	规格	硬度等级(坑深)(mm)	硬度均匀性(mm)
				实施例1	1.5mm	1.50	0.05
对比例1	1－720×80×290－A/F150Y V－35m/s	Y	0.20
				实施例2	2.5mm	2.50	0.05
对比例2	1－400×20×203－A/F60R V－35m/s	R	0.25
				实施例3	3.5mm	3.50	0.05
对比例3	1－300×25×75－A/F54N V－35m/s	N	0.34
				实施例4	4.5mm	4.50	0.08
对比例4	1－250×25×32－A/F60M V－35m/s	M	0.44
				实施例5	5.5mm	5.50	0.08
对比例5	1－500×25×32－A/F100M V－35m/s	M	0.26
				实施例6	6.0mm	6.00	0.10
对比例6	1－300×25×32－A/F100F V－35m/s	F	0.42

由表1的试验结果可以看出，本发明提供的标准硬度块硬度均匀性好，可以用于校准喷砂硬度机在整个测量范围内的准确性。

Claims (8)

1.一种标准硬度块，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成：磨料或碳酸钙37％～80％，玻璃质结合剂63%～20％；

所述玻璃质结合剂由以下质量份的组分组成：玻璃粉10～40份，硼砂1～20份，氧化锌1～3份；所述玻璃粉为普通钾、钠玻璃的粉末；

所述标准硬度块由以下步骤制造而成：

1）将玻璃质结合剂加热至完全熔为液体；

2）将磨料或碳酸钙颗粒加入步骤1）所述的液体中，搅拌至分散均匀，得到混合液；

3）将步骤2）得到的混合液加入到模具中，冷却；

4）脱模、修整，即得标准硬度块。

2.根据权利要求1所述的标准硬度块，其特征在于：所述磨料为刚玉砂或碳化硅。

3.一种如权利要求1所述的标准硬度块的制造方法，其特征在于：由以下步骤制造而成：

1）将玻璃质结合剂加热至完全熔为液体；

2）将磨料或碳酸钙颗粒加入步骤1）所述的液体中，搅拌至分散均匀，得到混合液；

3）将步骤2）得到的混合液加入到模具中，冷却；

4）脱模、修整，即得标准硬度块。

4.根据权利要求3所述的标准硬度块的制造方法，其特征在于：所述磨料或碳酸钙的粒度为F4～F500。

5.根据权利要求4所述的标准硬度块的制造方法，其特征在于：所述磨料或碳酸钙的粒度为F10～F36。

6.根据权利要求3所述的标准硬度块的制造方法，其特征在于：步骤1）所述玻璃质结合剂由玻璃粉、硼砂和氧化锌混合均匀制备而成。

7.根据权利要求3所述的标准硬度块的制造方法，其特征在于：步骤1）加热的温度为700℃～1000℃。

8.根据权利要求3所述的标准硬度块的制造方法，其特征在于：步骤2）搅拌的时间为3min～20min。