CN107009287A - 一种钢轨打磨砂轮的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其方法如下：（1）将砂轮原料液浇注至涂有脱模剂的模具中，随后在80~90℃下保温4~5h，从模具中取出在室温下放置2~3h，磨除表面脱模剂，制得砂轮坯体，砂轮坯体顶表面设有若干凸起，砂轮坯体中心设有通孔，通孔内设有转子，（2）在砂轮坯体外表面均匀涂布厚度为0.4~0.6mm的粘结层，（3）按质量份数计将32~47份无碱短切玻璃纤维纱与22~34份树脂基质均匀混合制成玻璃纤维涂敷层，均匀涂敷于砂轮坯体外表面，（4）硬化热处理；本发明各层不易脱落，易于降低各层热胀冷缩系数差异，方便降温，提高砂轮磨削质量和使用寿命。

Description

一种钢轨打磨砂轮的制造方法
技术领域
本发明涉及一种钢轨打磨砂轮的制造方法，属于砂轮的技术领域。
背景技术
钢轨用于引导机车车辆的车轮前进,承受车轮的巨大压力,并传递到轨枕上，在长期使用中会出现波形磨耗和接触疲劳，严重的会产生片状剥落、开裂等现象，钢轨打磨砂轮是使用砂轮端面对钢轨表面进行磨削的专用砂轮，是钢轨线路养护的重要手段。
由于磨削条件的不稳定性，为防止砂轮受磨削撞击而造成破裂事故，常在砂轮外圆周面上增加缠绕层，通常的缠绕层是用玻璃纤维经树脂浸渍后缠绕而成，可起到对砂轮本体强度增强的作用。但这种砂轮经过坯体制造、涂布粘结剂、缠绕玻纤维和浸渍等加工后，由于各层热胀冷缩系数不同，在砂轮高速高温运转下，轮面容易出现破裂和接触下降的问题，且在长期使用后玻纤维磨损，使产品整体膨胀系数差异较大，易导致磨削质量和使用寿命降低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种钢轨打磨砂轮的制造方法，各层不易脱落，易于降低各层热胀冷缩系数差异，方便降温，提高砂轮磨削质量和使用寿命。
本发明是通过如下的技术方案予以实现的：
一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其方法如下：
（1）将砂轮原料液浇注至涂有脱模剂的模具中，在130~150℃下热压1~2h，随后在80~90℃下保温4~5h，从模具中取出在室温下放置2~3h，磨除表面脱模剂，制得砂轮坯体，所述砂轮坯体顶表面设有若干凸起，所述凸起呈S型结构，且截面呈直角梯形，所述砂轮坯体中心设有通孔，所述通孔内设有转子，所述转子包括第一转环、第二转环和若干转叶，所述第一转环与砂轮坯体之间设有若干固定块，所述第一转环和第二转环同心设置，若干转叶均匀分布于第一转环与第二转环之间；
（2）在砂轮坯体外表面均匀涂布厚度为0.4~0.6mm的粘结层，所述粘结层的组成成分按质量份数计为：聚酰亚胺树脂：38~42份，聚酚醚树脂：30~38份，聚氯乙烯树脂粉：12~16份，ZnO：21~28份，Fe2O3：25~30份，石墨粉：6~10份，在70~80℃下烘干30~50min；
（3）按质量份数计将32~47份无碱短切玻璃纤维纱与22~34份树脂基质均匀混合制成玻璃纤维涂敷层，均匀涂敷于经过步骤（2）处理后的砂轮坯体外表面，涂敷厚度为1.5~2.3mm,在80~90℃下烘干30~50min，再在30~45℃下保温2~3h；
（4）将经过步骤（3）处理后的砂轮坯体在60~72℃下保温1~1.5h，在90~104℃下保温2h，在140~153℃下保温1~2h，在170~178℃下保温1h，最后在193~200℃下保温3~5h，作硬化热处理，得到成品。
上述一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其中，所述砂轮原料液的组成成分按质量份数计为：ZrO2：31~35份，Al2O3:43~46份，SiO2：13~17份，酚醛树脂：6~8份，LiF：2~3份，GaF2：2~3份， Na2O:1.2~1.6份，BeO:0.8~1.3份，Fe2O3:0.1~0.2份，TiO2：0.05~0.1份，Gr2O3:0.05~0.1份，ZnO：0.05~0.1份。
上述一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其中，所述凸起截面的顶角a为140°。
上述一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其中，所述固定块的厚度h1，所述第一转环的厚度为h2，h1：h2=11:5。
上述一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其中，优选地，所述粘结层的组成成分按质量份数计为：聚酰亚胺树脂：39份，聚酚醚树脂：34份，聚氯乙烯树脂粉：13份，ZnO：26份，Fe2O3：27份，石墨：7份。
上述一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其中，所述无碱短切玻璃纤维纱的长度为6~8mm。
上述一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其中，所述树脂基质的组成成分按质量份数计为：环氧树脂：60~75份，聚氨酯树脂：40~52份，丙烯酸树脂，30~38份，异氰酸酯：13~16份，二甲硫基甲苯二胺6~11份，SiO2：5~8份，Ti2O3:4~6份。
上述一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其中，优选的，所述树脂基质的组成成分按质量份数计为：环氧树脂：63份，聚氨酯树脂：42份，丙烯酸树脂，37份，异氰酸酯：14份，二甲硫基甲苯二胺8份，SiO2：5份，Ti2O3:5份。
本发明的有益效果为：
本发明采用新型的砂轮坯体结构，使通孔连接转轴筒后，在第一转环上形成端面固定，方便通入冷却液后转子可作为阻流板，加速冷却液在高速旋转下均匀喷洒，凸起结构不仅增加了砂轮耐磨性和侧向磨削力度，而且相邻凸起之间既是排屑槽，又是排水槽，利于提高磨削表面质量，加速盘面冷却；本发明采用新型的砂轮原料液、粘结层，玻璃纤维涂敷层配方，具有高耐压、耐磨性、高切削力和化学稳定性，且增加了相邻层结构的粘合性和接着性，减薄了粘结层厚度，利于砂轮高速回转运作，降低各层热胀冷缩系数差异，提高砂轮磨削质量和使用寿命。
附图说明
图1为砂轮剖视图。
图2为砂轮坯体俯视图。
（图中，砂轮坯体1,凸起2,通孔3,转子4，第一转环5、第二转环6,转叶7,固定块8,粘结层9,玻璃纤维涂敷层10）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
所述脱模剂为脱模剂ZA，购自于济南忠奥化工有限公司；所述酚醛树脂为酚醛树脂PF-2130，购自于山东佰仟化工有限公司；所述聚酰亚胺树脂为聚酰亚胺树脂TY002，购自于沁阳市天益化工有限公司；所述聚酚醚树脂购自于北京金介特新材料科技有限公司；所述聚氯乙烯树脂粉购自于宁波市鄞州建锋化工有限公司；所述石墨粉购自于宁波海曙鼎创化工有限公司，所述无碱短切玻璃纤维纱购自于盐城盐兴玻纤维制品有限公司，所述环氧树脂为环氧树脂E44，购自于济南晴天化工科技有限公司，聚氨酯树脂、丙烯酸树脂购自于深圳吉田化工有限公司，异氰酸酯购自于济宁佰一化工有限公司，二甲硫基甲苯二胺购自于山东利源国盛化工有限公司。
实施例1
一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其方法如下：
（1）将砂轮原料液浇注至涂有脱模剂的模具中，所述砂轮原料液的组成成分按质量份数计为：ZrO2：32.5份，Al2O3:45份，SiO2：16份，酚醛树脂：7份，LiF：2份，GaF2：2份， Na2O:1.5份，BeO:0.9份，Fe2O3:0.15份，TiO2：0.07份，Gr2O3:0.08份，ZnO：0.09份；
在135℃下热压2h，随后在85℃下保温4.5h，从模具中取出在室温下放置2.2h，磨除表面脱模剂，制得砂轮坯体，所述砂轮坯体顶表面设有若干凸起，所述凸起呈S型结构，且截面呈直角梯形，所述凸起截面的顶角a为140°，所述砂轮坯体中心设有通孔，所述通孔内设有转子，所述转子包括第一转环、第二转环和若干转叶，所述第一转环与砂轮坯体之间设有若干固定块，所述固定块的厚度h1，所述第一转环的厚度为h2，h1：h2=11:5，所述第一转环和第二转环同心设置，若干转叶均匀分布于第一转环与第二转环之间；
（2）在砂轮坯体外表面均匀涂布厚度为0.53mm的粘结层，所述粘结层的组成成分按质量份数计为：聚酰亚胺树脂：39份，聚酚醚树脂：34份，聚氯乙烯树脂粉：13份，ZnO：26份，Fe2O3：27份，石墨：7份，在76℃下烘干40min；
（3）按质量份数计将39份无碱短切玻璃纤维纱与30份树脂基质均匀混合制成玻璃纤维涂敷层，所述无碱短切玻璃纤维纱的长度为6~8mm，所述树脂基质的组成成分按质量份数计为：环氧树脂：63份，聚氨酯树脂：42份，丙烯酸树脂，37份，异氰酸酯：14份，二甲硫基甲苯二胺8份，SiO2：5份，Ti2O3:5份；
均匀涂敷于经过步骤（2）处理后的砂轮坯体外表面，涂敷厚度为1.6mm,在86℃下烘干40min，再在35℃下保温2h；
（4）将经过步骤（3）处理后的砂轮坯体在68℃下保温1.3h，在97℃下保温2h，在148℃下保温1h，在175℃下保温1h，最后在195℃下保温4h，作硬化热处理，得到成品。经测试，所述成品相较于传统砂轮，磨削效率提高34.5%，使用寿命提高2.5km/盘。
实施例2
一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其方法如下：
（1）将砂轮原料液浇注至涂有脱模剂的模具中，所述砂轮原料液的组成成分按质量份数计为：ZrO2：34份，Al2O3:44份，SiO2：13份，酚醛树脂：8份，LiF：2份，GaF2：2份， Na2O:1.4份，BeO:1.1份，Fe2O3:0.1份，TiO2：0.09份，Gr2O3:0.06份，ZnO：0.07份；
在138℃下热压1h，随后在86℃下保温5h，从模具中取出在室温下放置2h，磨除表面脱模剂，制得砂轮坯体，所述砂轮坯体顶表面设有若干凸起，所述凸起呈S型结构，且截面呈直角梯形，所述凸起截面的顶角a为140°，所述砂轮坯体中心设有通孔，所述通孔内设有转子，所述转子包括第一转环、第二转环和若干转叶，所述第一转环与砂轮坯体之间设有若干固定块，所述固定块的厚度h1，所述第一转环的厚度为h2，h1：h2=11:5，所述第一转环和第二转环同心设置，若干转叶均匀分布于第一转环与第二转环之间；
（2）在砂轮坯体外表面均匀涂布厚度为0.4mm的粘结层，所述粘结层的组成成分按质量份数计为：聚酰亚胺树脂：41份，聚酚醚树脂：32份，聚氯乙烯树脂粉：13份，ZnO：25份，Fe2O3：27份，石墨粉：8份，在72℃下烘干35min；
（3）按质量份数计将42份无碱短切玻璃纤维纱与27份树脂基质均匀混合制成玻璃纤维涂敷层，所述无碱短切玻璃纤维纱的长度为6~8mm，所述树脂基质的组成成分按质量份数计为：环氧树脂：65份，聚氨酯树脂：43份，丙烯酸树脂，33份，异氰酸酯：15份，二甲硫基甲苯二胺9份，SiO2：5份，Ti2O3:5份；
均匀涂敷于经过步骤（2）处理后的砂轮坯体外表面，涂敷厚度为2.1mm,在85℃下烘干40min，再在42℃下保温2.5h；
（4）将经过步骤（3）处理后的砂轮坯体在66℃下保温1.4h，在95℃下保温2h，在150℃下保温2h，在174℃下保温1h，最后在198℃下保温3.5h，作硬化热处理，得到成品。经测试，所述成品相较于传统砂轮，磨削效率提高29.4%，使用寿命提高2.4km/盘。
实施例3
一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其方法如下：
（1）将砂轮原料液浇注至涂有脱模剂的模具中，所述砂轮原料液的组成成分按质量份数计为：ZrO2：35份，Al2O3:44份，SiO2：15份，酚醛树脂：6份，LiF：2份，GaF2：3份， Na2O: 1.5份，BeO:0.9份，Fe2O3:0.2份，TiO2：0.08份，Gr2O3:0.05份，ZnO：0.06份；
在145℃下热压2h，随后在82℃下保温4h，从模具中取出在室温下放置3h，磨除表面脱模剂，制得砂轮坯体，所述砂轮坯体顶表面设有若干凸起，所述凸起呈S型结构，且截面呈直角梯形，所述凸起截面的顶角a为140°，所述砂轮坯体中心设有通孔，所述通孔内设有转子，所述转子包括第一转环、第二转环和若干转叶，所述第一转环与砂轮坯体之间设有若干固定块，所述固定块的厚度h1，所述第一转环的厚度为h2，h1：h2=11:5，所述第一转环和第二转环同心设置，若干转叶均匀分布于第一转环与第二转环之间；
（2）在砂轮坯体外表面均匀涂布厚度为0.52mm的粘结层，所述粘结层的组成成分按质量份数计为：聚酰亚胺树脂：40份，聚酚醚树脂：35份，聚氯乙烯树脂粉：14份，ZnO：26份，Fe2O3：26份，石墨粉：7份，在78℃下烘干45min；
（3）按质量份数计将42份无碱短切玻璃纤维纱与29份树脂基质均匀混合制成玻璃纤维涂敷层，所述无碱短切玻璃纤维纱的长度为6~8mm，所述树脂基质的组成成分按质量份数计为：环氧树脂：71份，聚氨酯树脂：49份，丙烯酸树脂，32份，异氰酸酯：15份，二甲硫基甲苯二胺8份，SiO2：8份，Ti2O3:4份，；
均匀涂敷于经过步骤（2）处理后的砂轮坯体外表面，涂敷厚度为2.1mm,在86℃下烘干40min，再在41℃下保温2.5h；
（4）将经过步骤（3）处理后的砂轮坯体在65℃下保温1.5h，在100℃下保温2h，在152℃下保温1h，在176℃下保温1h，最后在194℃下保温3.5h，作硬化热处理，得到成品。经测试，所述成品相较于传统砂轮，磨削效率提高31.9%，使用寿命提高2.4km/盘。
本发明具有高耐压、耐磨性、高切削力和化学稳定性，且增加了相邻层结构的粘合性和接着性，减薄了粘结层厚度，利于砂轮高速回转运作，降低各层热胀冷缩系数差异，大大提高砂轮磨削效率、质量和使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其特征为，其方法如下：
（1）将砂轮原料液浇注至涂有脱模剂的模具中，在130~150℃下热压1~2h，随后在80~90℃下保温4~5h，从模具中取出在室温下放置2~3h，磨除表面脱模剂，制得砂轮坯体，所述砂轮坯体顶表面设有若干凸起，所述凸起呈S型结构，且截面呈直角梯形，所述砂轮坯体中心设有通孔，所述通孔内设有转子，所述转子包括第一转环、第二转环和若干转叶，所述第一转环与砂轮坯体之间设有若干固定块，所述第一转环和第二转环同心设置，若干转叶均匀分布于第一转环与第二转环之间；
（2）在砂轮坯体外表面均匀涂布厚度为0.4~0.6mm的粘结层，所述粘结层的组成成分按质量份数计为：聚酰亚胺树脂：38~42份，聚酚醚树脂：30~38份，聚氯乙烯树脂粉：12~16份，ZnO：21~28份，Fe2O3：25~30份，石墨粉：6~10份，在70~80℃下烘干30~50min；
（3）按质量份数计将32~47份无碱短切玻璃纤维纱与22~34份树脂基质均匀混合制成玻璃纤维涂敷层，均匀涂敷于经过步骤（2）处理后的砂轮坯体外表面，涂敷厚度为1.5~2.3mm,在80~90℃下烘干30~50min，再在30~45℃下保温2~3h；
（4）将经过步骤（3）处理后的砂轮坯体在60~72℃下保温1~1.5h，在90~104℃下保温2h，在140~153℃下保温1~2h，在170~178℃下保温1h，最后在193~200℃下保温3~5h，作硬化热处理，得到成品。
2. 如权利要求1所述的一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其特征为，所述砂轮原料液的组成成分按质量份数计为：ZrO2：31~35份，Al2O3:43~46份，SiO2：13~17份，酚醛树脂：6~8份，LiF：2~3份，GaF2：2~3份， Na2O:1.2~1.6份，BeO:0.8~1.3份，Fe2O3:0.1~0.2份，TiO2：0.05~0.1份，Gr2O3:0.05~0.1份，ZnO：0.05~0.1份。
3.如权利要求1所述的一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其特征为，所述凸起截面的顶角a为140°。
4.如权利要求1所述的一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其特征为，所述固定块的厚度h1，所述第一转环的厚度为h2，h1：h2=11:5。
5.如权利要求1所述的一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其特征为，优选地，所述粘结层的组成成分按质量份数计为：聚酰亚胺树脂：39份，聚酚醚树脂：34份，聚氯乙烯树脂粉：13份，ZnO：26份，Fe2O3：27份，石墨：7份。
6.如权利要求1所述的一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其特征为，所述无碱短切玻璃纤维纱的长度为6~8mm。
7.如权利要求1所述的一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其特征为，所述树脂基质的组成成分按质量份数计为：环氧树脂：60~75份，聚氨酯树脂：40~52份，丙烯酸树脂，30~38份，异氰酸酯：13~16份，二甲硫基甲苯二胺6~11份，SiO2：5~8份，Ti2O3:4~6份。
8.如权利要求7所述的一种钢轨打磨砂轮的制造方法，其特征为，优选的，所述树脂基质的组成成分按质量份数计为：环氧树脂：63份，聚氨酯树脂：42份，丙烯酸树脂，37份，异氰酸酯：14份，二甲硫基甲苯二胺8份，SiO2：5份，Ti2O3:5份。
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