CN106607776A - 具有多层散热层的磨具的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有多层散热层的磨具的制造方法，通过在不同材料中混入散热材料，并使散热材料的比重不同，在保证磨具的切削硬度的同时，增加了能够使将磨具工作过程中的热量带出的散热材料，由此保证磨具的散热性能，从而能够在磨削过程中快速散热，保证冷却效果和提高冷却效率，从而保证其自身良好的性能和延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种磨削工作，特别涉及一种对工件进行研磨、抛光和磨削的具有多层散热层的磨具的制造方法。
背景技术
有机磨具是指以有机分子化合物做结合剂，将一颗颗磨粒固结在一起，形成一种具有一定刚性的磨削工具。有机磨具包括以天然和合成树脂做结合剂所制成的树脂磨具，以及天然或合成橡胶结合剂所制成的橡胶磨具。
有机磨具一般由磨料、有机结合剂和气孔构成。其中，该有机结合剂包括树脂结合剂和橡胶结合剂。而聚氨酯是一种常见的橡胶结合剂常见的橡胶结合剂，其是一种非常特殊的特种材料，具有良好的操作性能，通过混合反应就可以生产磨具，工艺成本十分低廉。同时，聚氨酯也是一种弹性非常好的柔软物质，并具有很好的结合度，加上其具有的发泡能力，在磨具上形成的多孔结构可以起到很好的排屑作用，如果配合棕刚玉作为磨料即可以替代稀土抛光磨具对玻璃进行抛光。
但是，由于聚氨酯的耐温性能很差，其强度会随着温度的升高而急剧下降。在磨具对工件进行磨削的过程中，由于摩擦产生巨大的热量，必然对磨具材质本身造成很大的影响，特别是对于树脂结合剂、橡胶结合剂或聚氨酯塑料结合剂磨具或其结合等耐温性差的产品造成巨大影响——在磨削过程产生的高温条件下，上述结合剂容易产生软化、熔解碳化等破坏结构的变化，直接导致磨具的性能失效，如磨料脱落、锋利度下降、结合剂软化熔解堵塞气孔等。
因此，解决聚氨酯磨具工作中的散热问题是保证磨具能够正常使用的一个关键。在很多场合中，均会使用冷却液对磨具进行冷却。也即，在磨具使用过程中，加入水、乳化液、冷却油等冷却液。但是，现有采用该方法对磨具进行冷却还是存在一些问题：
1)冷却液冷却时，对耐温性低于200℃的结合剂磨具的冷却效果不理想；
2)对于磨削接触面积比较大的环境中(如杯形砂轮磨削时接触面较大)冷却液不能很好的进入到工作表面，导致冷却失效；
3)对于结合剂材料本身为热的不良导体，导致其在磨削过程中磨料局部产生的高温根本没法快速的传递出去形成散热效果，因此对于局部高达800℃的高温也会很大地影响到磨料和结合剂的过渡带性质，使磨料和结合剂结合不好直接导致磨具性能急剧下降。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种具有多层散热层的磨具的制造方法，使得生产出来的磨具能够在磨削过程中快速散热，保证冷却效果和提高冷却效率，从而保证磨具自身良好的性能和延长其使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种具有多层散热层的磨具的制造方法，包括以下步骤：
称料：
按比例称取填充料，将填充料经过至少两次筛网混合后与磨料搅拌混合成干料混合料，同时将结合剂与消泡剂、固化剂、稳定剂混合制备成结合剂混合料；
制造散热材料比重不同的多种干料混合料：
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第一百分比重的散热材料，搅拌成磨削层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第二百分比重的散热材料，搅拌成第一散热层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第三百分比重的散热材料，搅拌成第二散热层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第四百分比重的散热材料，搅拌成第三散热层干料；
搅拌：
将所述结合剂混合料预搅拌至少60秒，将部分结合剂混合料分别加入所述磨削层干料、第一散热层干料、第二散热层干料和第三散热层干料中，并分别独立搅拌，分别滴加催化剂，滴加完毕后分别搅拌3.5～4分钟，停止搅拌；并分别形成磨削层注料、第一散热层注料、第二散热层注料和第三散热层注料；
倒模、硫化及脱模：
往模具中放入一隔板，将模具划分为磨削容置空间和散热层容置空间；与散热层容置空间内放置两散热层隔板，所述两散热层隔板分别与所述隔板平行，并将所述散热层容置空间划分为第一散热层容置空间、第二散热层容置空间和第三散热层容置空间；
往第一散热层容置空间内倒入所述第一散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成第一散热层坯体；
将其中一散热层隔板取出，并在第二散热层容置空间内倒入所述第二散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成一体的两层散热层坯体；
将剩下的一散热层隔板取出，并在第三散热层容置空间内倒入所述第三散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成一体的三层散热层坯体；
将所述隔板取出，往磨削容置空间中除散热块模板外的其它空间倒入所述磨削层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，磨削层注料与三层散热层坯体中的第一散热层坯体结合，出炉，冷却至40℃，在模具内制成与第一散热层坯体一体成型的磨削层坯体，由此形成完整的磨具坯体；
对形成的磨具坯体进行脱模处理；
打磨整形：
待所述磨具坯体恒温熟化后，对得到的磨具进行表面处理，打磨整形。
作为本发明的进一步改进，在每次使用模具前，都于模具内涂抹脱模剂。
作为本发明的进一步改进，所述第一百分比重为10％～15％；所述第二百分比重为20％～25％、第三百分比重为30％～35％、第四百分比重为40％～45％。
作为本发明的进一步改进，所述磨削层注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
作为本发明的进一步改进，所述第一散热注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
作为本发明的进一步改进，所述第二散热注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
作为本发明的进一步改进，所述第三散热层注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
由此，通过本发明具有多层散热层的磨具的制造方法制成的磨具达到了以下有益效果：
1)通过在不同材料中混入散热材料，并使散热材料的比重不同，在保证磨具的切削硬度的同时，增加了能够使将磨具工作过程中的热量带出的散热材料，由此保证磨具的散热性能，从而能够在磨削过程中快速散热，保证冷却效果和提高冷却效率，从而保证其自身良好的性能和延长其使用寿命；
2)通过制造过程中将磨具制成具有磨削层和散热层，进一步保证了磨具的磨削硬度的同时保证其散热性能，进一步提高了磨具工作过程中的散热效率，优化冷却效果，有利于延长磨具的使用寿命；
3)通过对磨具的磨削层注料、散热层注料的制成组分的限定，进一步优化了冷却效果和延长磨具的使用寿命。
具体实施方式
本发明提供的具有多层散热层的磨具的制造方法包括以下步骤：
步骤一：称料：
按比例称取填充料，将填充料经过至少两次筛网混合后与磨料搅拌混合成干料混合料，同时将结合剂与消泡剂、固化剂、稳定剂混合制备成结合剂混合料；
步骤二：制造散热材料比重不同的多种干料混合料：
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第一百分比重的散热材料，搅拌成磨削层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第二百分比重的散热材料，搅拌成第一散热层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第三百分比重的散热材料，搅拌成第二散热层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第四百分比重的散热材料，搅拌成第三散热层干料；
步骤三：搅拌：
将所述结合剂混合料预搅拌至少60秒，将部分结合剂混合料分别加入所述磨削层干料、第一散热层干料、第二散热层干料和第三散热层干料中，并分别独立搅拌，分别滴加催化剂，滴加完毕后分别搅拌3.5～4分钟，停止搅拌；并分别形成磨削层注料、第一散热层注料、第二散热层注料和第三散热层注料；
步骤四：倒模、硫化及脱模：
往模具中放入一隔板，将模具划分为磨削容置空间和散热层容置空间；与散热层容置空间内放置两散热层隔板，所述两散热层隔板分别与所述隔板平行，并将所述散热层容置空间划分为第一散热层容置空间、第二散热层容置空间和第三散热层容置空间；
往第一散热层容置空间内倒入所述第一散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成第一散热层坯体；
将其中一散热层隔板取出，并在第二散热层容置空间内倒入所述第二散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成一体的两层散热层坯体；
将剩下的一散热层隔板取出，并在第三散热层容置空间内倒入所述第三散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成一体的三层散热层坯体；
将所述隔板取出，往磨削容置空间中除散热块模板外的其它空间倒入所述磨削层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，磨削层注料与三层散热层坯体中的第一散热层坯体结合，出炉，冷却至40℃，在模具内制成与第一散热层坯体一体成型的磨削层坯体，由此形成完整的磨具坯体；
对形成的磨具坯体进行脱模处理；要求脱模后的坯体不能有变形和脱落。
步骤五：打磨整形：
待所述磨具坯体恒温熟化后，对得到的磨具进行表面处理，打磨整形。
进一步，在称料步骤中，实际制造磨具的过程中，采用的聚酯多元醇和甲基二异氰酸酯必须经过过滤，以避免材料结团，其他材料如果不在当天使用必须经过干燥保存。此外，所有的筛分材料都必须有充足的粉粒度和均匀度，不可以有结团和不均匀的粗点。
在每次搅拌工作中，都需要对结合剂混合料预搅拌60～75秒，加入干料后均分别搅拌2分钟，然后在滴入催化剂(如胺类催化剂)，滴加完毕后再搅拌3.4～4分钟，停止搅拌。且在每次搅拌过程中，室内温度保持低于23℃、湿度低于60％。
进一步，每次倒模要求在1分钟内完成，倒模要求物料表面平坦，物料足够。装模后经过初步反应在模具排气空中有少量物料被挤出。该倒模过程中应保持各次倒料均匀，并且立刻装模。
作为一种更优的技术方案，在每次使用模具前，都于模具内涂抹脱模剂。
作为一种更优的技术方案，所述第一百分比重为10％～15％；所述第二百分比重为20％～25％、第三百分比重为30％～35％、第四百分比重为40％～45％。
作为一种更优的技术方案，所述磨削层注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
及，所述第一散热注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
及，所述第二散热注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
及，所述第三散热层注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
作为一种更优的技术方案，所述填充料内混合有在磨具工作时进行吸热反应的化合物。所述化合物为无机盐水合物，及所述填充料由占其重量百分比为40％～50％的无机盐水合物和50％～60％的辅料组成。
在本实施例中，所述多羟基化合物优选为聚酯多元醇或聚醚多元醇。所采用的聚酯多元醇或聚醚多元醇均为本领域技术人员所熟知的类型，其羟值优选为7000。所述磨料为天然磨料和人造磨料，优选为棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉、碳化硅、立方氮化硼、氧化铈中的一种或多种。如果选用棕刚玉的话，所述棕刚玉优选粒度为40#、60#、80#、120#中的至少一种。所述催化剂为本领域常用的催化剂，优选为胺类催化剂。所述稳定剂为本领域常用的稳定剂，优选为有机锡羧酸盐，特别优选为二月桂酸二正丁基锡。所述固化剂为本领域常用的固化剂，特别优选为3，3’—二氯—4，4’—二氨基二苯基甲烷。所述消泡剂为本领域常用的消泡剂，特别优选为二甲基硅油。
优选地，所述散热材料为高温散热材料，特别优选为150～850℃的散热材料。
以下，举例说明本发明磨具的制备原料：
按照以下配方准备制备磨具的各种原料：
1-1、磨具磨削层的各种原料：
聚酯多元醇(羟值7000)：200g，
甲基二异氰酸酯：300g，
二甲基硅油：11g，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：4.5g，
胺类催化剂：2.15g，
二月桂酸二正丁基锡：3滴，
颜料：103g，
二水合硫酸钙：84g，
散热材料：200g，
棕刚玉：680g。
1-2、第一散热层的各种原料：
聚酯多元醇(羟值7000)：200g，
甲基二异氰酸酯：300g，
二甲基硅油：11g，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：4.5g，
胺类催化剂：2.15g，
二月桂酸二正丁基锡：3滴，
颜料：103g，
二水合硫酸钙：84g，
散热材料：400g，
棕刚玉：480g。
1-3、第二散热层的各种原料：
聚酯多元醇(羟值7000)：200g，
甲基二异氰酸酯：300g，
二甲基硅油：11g，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：4.5g，
胺类催化剂：2.15g，
二月桂酸二正丁基锡：3滴，
颜料：103g，
二水合硫酸钙：84g，
散热材料：430g，
棕刚玉：450g。
1-4、第三散热层的各种原料：
聚酯多元醇(羟值7000)：200g，
甲基二异氰酸酯：300g，
二甲基硅油：11g，
3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：4.5g，
胺类催化剂：2.15g，
二月桂酸二正丁基锡：3滴，
颜料：103g，
二水合硫酸钙：84g，
散热材料：450g，
棕刚玉：430g。
具体制备步骤请根据上述本发明的磨具的制造步骤所述，在此不再赘述。
相对于现有技术，本发明具有多层散热层的磨具的制造方法通过在不同材料中混入散热材料，并使散热材料的比重不同，在保证磨具的切削硬度的同时，增加了能够使将磨具工作过程中的热量带出的散热材料，由此保证磨具的散热性能，从而能够在磨削过程中快速散热，保证冷却效果和提高冷却效率，从而保证其自身良好的性能和延长其使用寿命。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (7)
1.一种具有多层散热层的磨具的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
称料：
按比例称取填充料，将填充料经过至少两次筛网混合后与磨料搅拌混合成干料混合料，
同时将结合剂与消泡剂、固化剂、稳定剂混合制备成结合剂混合料；
制造散热材料比重不同的多种干料混合料：
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第一百分比重的散热材料，搅拌成磨削层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第二百分比重的散热材料，搅拌成第一散热层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第三百分比重的散热材料，搅拌成第二散热层干料；
往部分干料混合料内加入占其总量的百分比为第四百分比重的散热材料，搅拌成第三散热层干料；
搅拌：
将所述结合剂混合料预搅拌至少60秒，将部分结合剂混合料分别加入所述磨削层干料、第一散热层干料、第二散热层干料和第三散热层干料中，并分别独立搅拌，分别滴加催化剂，滴加完毕后分别搅拌3.5～4分钟，停止搅拌；并分别形成磨削层注料、第一散热层注料、第二散热层注料和第三散热层注料；
倒模、硫化及脱模：
往模具中放入一隔板，将模具划分为磨削容置空间和散热层容置空间；与散热层容置空间内放置两散热层隔板，所述两散热层隔板分别与所述隔板平行，并将所述散热层容置空间划分为第一散热层容置空间、第二散热层容置空间和第三散热层容置空间；
往第一散热层容置空间内倒入所述第一散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成第一散热层坯体；
将其中一散热层隔板取出，并在第二散热层容置空间内倒入所述第二散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成一体的两层散热层坯体；
将剩下的一散热层隔板取出，并在第三散热层容置空间内倒入所述第三散热层注料，并经过105℃硫化反应1小时后，出炉，冷却至40℃，在模具内制成一体的三层散热层坯体；
将所述隔板取出，往磨削容置空间中除散热块模板外的其它空间倒入所述磨削层注料，
并经过105℃硫化反应1小时后，磨削层注料与三层散热层坯体中的第一散热层坯体结合，出炉，冷却至40℃，在模具内制成与第一散热层坯体一体成型的磨削层坯体，由此形成完整的磨具坯体；
对形成的磨具坯体进行脱模处理；
打磨整形：
待所述磨具坯体恒温熟化后，对得到的磨具进行表面处理，打磨整形。
2.根据权利要求1所述的具有多层散热层的磨具的制造方法，其特征在于：在每次使用模具前，都于模具内涂抹脱模剂。
3.根据权利要求1所述的具有多层散热层的磨具的制造方法，其特征在于：所述第一百分比重为10％～15％；所述第二百分比重为20％～25％、第三百分比重为30％～35％、第四百分比重为40％～45％。
4.根据权利要求1所述的具有多层散热层的磨具的制造方法，其特征在于：所述磨削层注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
5.根据权利要求4所述的具有多层散热层的磨具的制造方法，其特征在于：所述第一散热注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
6.根据权利要求5所述的具有多层散热层的磨具的制造方法，其特征在于：所述第二散热注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
7.根据权利要求6所述的具有多层散热层的磨具的制造方法，其特征在于：所述第三散热层注料由以下重量百分比的组分制成：
以上各组分的重量百分比之和为100％。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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