CN107214635A - 一种磨铸铁砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于树脂砂轮技术领域，具体涉及一种磨铸铁砂轮及其制备方法。本发明磨铸铁砂轮包括以下组分及其重量份数：黑碳化硅24#10‑15份、黑碳化硅30#10‑15份、棕刚玉24#30‑40份、棕刚玉30#30‑40份、酚醛树脂粉12‑16份、酚醛树脂液5‑7份、氟铝酸钾6‑12份、钛白粉1‑3份和氧化铁红1‑2份。本发明提供的磨铸铁砂轮的制备方法简单，成本较低，采用棕刚玉、黑碳化硅的复合磨料，具有良好的锋利度和自锐性的碳化硅弥补了棕刚玉磨料的不足，所制备砂轮在磨削铸铁时磨削效率高，使用寿命长、手感好。
Description
技术领域
本发明属于树脂砂轮技术领域，具体涉及一种磨铸铁砂轮及其制备方法。
背景技术
砂轮是在磨削加工中使用量最大、使用面最广的一种磨具，砂轮是在磨料中加入结合剂和填料，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。砂轮的特性主要是由磨料、结合剂、尺寸和形状等因素决定。由于磨料、结合剂和制造工艺等的不同，制备的砂轮性能差别很大，对被加工材料的表面粗糙度、磨削比及磨削效率等有很大的影响。根据被加工材料的不同，需要设计不同的产品配方或制备方法，以保证使用时具有较高的磨削效率和磨削比。因此，必须根据具体条件选用合适的砂轮。
砂轮在使用时高速旋转，因此对砂轮的强度、抗冲击性、耐热性以及抗腐性能等均有较高的要求。制备砂轮所用磨料主要包括不同类型的刚玉、碳化硅及金刚石等。按照结合剂种类的不同，砂轮可分为树脂砂轮、金属砂轮、橡胶砂轮和陶瓷砂轮，其中树脂砂轮主要是用酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和聚乙烯醇树脂等作为结合剂。树脂砂轮具有强度高、耐冲性、弹性大等特点，适用于v＞50m/s的高速磨削，在磨削时发热量小，不易阻塞，且由于具有一定的弹性，有利于改善工件表面的粗糙度，被广泛用于铁、不锈钢、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工。
中国专利申请CN103770019A公开了一种复合结合剂棕刚玉树脂砂轮，所述砂轮采用的磨料为棕刚玉和铬刚玉复合磨料，采用的复合结合剂由硅酸钠、氯化镁、硝酸镁等无机化合物与铁粉、钴粉等金属粉末经熔炼后制成，这种复合结合剂性能稳定，与磨料粘结牢固，增进了砂轮的强度，改善了磨削性能，延长使用寿命，但是其性能还有待提高，并且该方法中需使用助剂，其助剂制备步骤繁琐、原料种类较多，增加了成本。
中国专利CN102343558B公开了一种树脂切割砂轮及其制备方法，所述砂轮原料种类及其重量份数为：棕刚玉62-70份、黑碳化硅4-10份、酚醛树脂18-20份、其余为填料。该发明在保持制备工艺不变的条件下提高了磨削性能，但是由于棕刚玉磨料比例较高，所制备砂轮的自锐性并不是很好，使用寿命短。
随着铸造行业的发展，传统树脂砂轮在打磨铸铁件时由于棕刚玉磨料自身硬度的不足，存在磨削效率低下、手感不锋利和砂轮耐用度不高的缺陷；存在这些问题的主要原因是铸铁材料由于含碳量高，比普通钢材硬度更高，传统的树脂砂轮配方中多以棕刚玉磨料为主，由于磨料自身硬度不高，在打磨铸铁时砂轮会显得钝且不锋利，并且会影响砂轮耐用度，仅从砂轮硬度上进行调整很难同时满足高磨削效率和保持较高的耐用度。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种磨铸铁砂轮及其制备方法。本发明提供的磨铸铁砂轮在磨削铸铁时具有优异的锋利性、耐用度及使用手感。
本发明提供了一种磨铸铁砂轮，包括以下组分及其重量份数：
黑碳化硅24#10-15份、黑碳化硅30#10-15份、棕刚玉24#30-40份、棕刚玉30#30-40份、酚醛树脂粉12-16份、酚醛树脂液5-7份、氟铝酸钾6-12份、钛白粉1-3份和氧化铁红1-2份。
优选的，所述的磨铸铁砂轮，由以下组分及其重量份数组成：
黑碳化硅24#12.5份、黑碳化硅30#12.5份、棕刚玉24#35份、棕刚玉30#35份、酚醛树脂粉14份、酚醛树脂液6份、氟铝酸钾9份、钛白粉2份和氧化铁红1.5份。
优选的，所述的酚醛树脂粉细度为200-300目。
优选的，所述的酚醛树脂液粘度为800-1200mpa·s。
优选的，所述的氟铝酸钾细度为200-300目。
再优选的，所述的钛白粉细度为325-400目。
另外，本发明还提供了一种磨铸铁砂轮的制备方法，包括以下步骤：
S1、将黑碳化硅24#、黑碳化硅30#、棕刚玉24#、棕刚玉30#和酚醛树脂液加入至混料锅A中，搅拌3-5min，然后加入钛白粉，搅拌1-3min，最后加入氧化铁红，搅拌12-18min，得混合料A；将酚醛树脂粉和氟铝酸钾加入至混料锅B中，混合均匀，得混合料B；将混合料A与混合料B混合均匀，得混合料；
S2、将玻纤网布放入模具，烤网、压凹，摊入1/3重量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，烤网、压凹，再摊入剩余量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，在50-70℃、8-12Mpa下压制7-10s，得坯体；
S3、将步骤S2所得每片坯体用钹型铝板隔开，经弹簧加压后置于电阻式箱式炉中，在80℃条件下干燥3-4h，然后固化，即得。
优选的，所述步骤S2中玻纤网布的规格为8目、176mm×23mm、260克，坯体厚度为6.0-6.2mm。
再优选的，所述步骤S3中固化过程为：80℃到100℃升温2h，100℃保温1-2h；100℃到120℃升温2.5h，120℃保温1.5-2.5h；120℃到170℃升温4h，170℃保温7-10h。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
(1)本发明的树脂砂轮采用棕刚玉、黑碳化硅的复合磨料，其中的黑碳化硅是一种具有针状、片状结构的新型磨料，硬度很高，且具有良好的锋利度和自锐性，弥补了棕刚玉磨料硬度的不足。
(2)本发明使用的特殊的成型工艺(砂轮两面均有玻纤网片)制备而成的砂轮在磨削铸铁时磨削效率高，使用寿命长、手感好，能够满足高端行业需求。
(3)本发明制备工艺简单，成本较低。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
本发明所采用的均为常规产品，其中酚醛树脂粉和酚醛树脂液均购自上海澳通实业有限公司。
实施例1、一种磨铸铁砂轮
所述磨铸铁砂轮由以下组分及其重量份数组成：
黑碳化硅24#10份、黑碳化硅30#10份、棕刚玉24#30份、棕刚玉30#30份、细度为200目的酚醛树脂粉12份、粘度为800mpa·s的酚醛树脂液5份、细度为200目的氟铝酸钾6份、细度为325目的钛白粉1份和氧化铁红1份。
制备方法：
S1、将黑碳化硅24#、黑碳化硅30#、棕刚玉24#、棕刚玉30#和酚醛树脂液加入至混料锅A中，搅拌3min，然后加入钛白粉，搅拌1min，最后加入氧化铁红，搅拌12min，得混合料A；将酚醛树脂粉和氟铝酸钾加入至混料锅B中，混合均匀，得混合料B；将混合料A与混合料B混合均匀，得混合料；
S2、将规格为8目、176mm×23mm、260克的玻纤网布放入模具，烤网、压凹，摊入1/3重量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，烤网、压凹，再摊入剩余量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，在50℃、8Mpa下压制7s，得坯体；
S3、将步骤S2所得每片坯体用钹型铝板隔开，经弹簧加压后置于电阻式箱式炉中，在80℃干燥3h，固化(固化过程为：80℃到100℃升温2h，100℃保温1h；100℃到120℃升温2.5h，120℃保温1.5h；120℃到170℃升温4h，170℃保温7h。)，即得。
经测试得磨铸铁砂轮密度为2.26g/cm3。
实施例2、一种磨铸铁砂轮
所述磨铸铁砂轮由以下组分及其重量份数组成：
黑碳化硅24#12.5份、黑碳化硅30#12.5份、棕刚玉24#35份、棕刚玉30#35份、细度为250目的酚醛树脂粉14份、粘度为1000mpa·s的酚醛树脂液6份、细度为250目的氟铝酸钾9份、细度为360目钛白粉2份和氧化铁红1.5份。
制备方法：
S1、将黑碳化硅24#、黑碳化硅30#、棕刚玉24#、棕刚玉30#和酚醛树脂液加入至混料锅A中，搅拌4min，然后加入钛白粉，搅拌2min，最后加入氧化铁红搅拌15min，得混合料A；将酚醛树脂粉和氟铝酸钾加入至混料锅B中，混合均匀，得混合料B；将混合料A与混合料B中混合均匀，得混合料；
S2、将规格为8目、176mm×23mm、260克的玻纤网布放入模具，烤网、压凹，摊入1/3重量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，烤网、压凹，再摊入剩余量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，在60℃、10Mpa下压制8.5s，得坯体；
S3、将步骤S2所得每片坯体用钹型铝板隔开，经弹簧加压后置于电阻式箱式炉中，在80℃干燥3.5h，固化(固化过程为：80℃到100℃升温2h，100℃保温1.5h；100℃到120℃升温2.5h，120℃保温2h；120℃到170℃升温4h，170℃保温8.5h。)，即得。
经测试得磨铸铁砂轮密度为2.32g/cm3。
实施例3、一种磨铸铁砂轮
所述磨铸铁砂轮由以下组分及其重量份数组成：
黑碳化硅24#15份、黑碳化硅30#15份、棕刚玉24#40份、棕刚玉30#40份、细度为300目的酚醛树脂粉16份、粘度为1200mpa·s的酚醛树脂液7份、细度为300目的氟铝酸钾12份、细度为400目的钛白粉3份和氧化铁红2份。
制备方法：
S1、将黑碳化硅24#、黑碳化硅30#、棕刚玉24#、棕刚玉30#和酚醛树脂液加入至混料锅A中，搅拌5min，然后加入钛白粉，搅拌3min，最后加入氧化铁红，搅拌18min，得混合料A；将酚醛树脂粉和氟铝酸钾加入至混料锅B中，混合均匀，得混合料B；将混合料A与混合料B混合均匀，得混合料；
S2、将规格为8目、176mm×23mm、260克的玻纤网布放入模具，烤网、压凹，摊入1/3重量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，烤网、压凹，再摊入剩余量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，在70℃、12Mpa下压制10s，得坯体；
S3、将步骤S2所得每片坯体用钹型铝板隔开，经弹簧加压后置于电阻式箱式炉中，在80℃干燥4h，固化(固化过程为：80℃到100℃升温时间为2h，100℃保温2h；100℃到120℃升温2.5h，120℃保温2.5h；120℃到170℃升温4h，170℃保温10h。)，即得。
经测试得磨铸铁砂轮密度为2.30g/cm3。
对比例1、一种磨铸铁砂轮
所述磨铸铁砂轮由以下组分及其重量份数组成：
黑碳化硅24#12.5份、黑碳化硅30#12.5份、棕刚玉24#28份、棕刚玉30#42份、细度为250目的酚醛树脂粉14份、粘度为1000mpa·s的酚醛树脂液6份、细度为250目的氟铝酸钾9份、细度为360目的钛白粉2份和氧化铁红1.5份。
制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，减少了棕刚玉24#用量，增加了棕刚玉30#的用量，即棕刚玉24#与棕刚玉30#的重量比由1:1变为2:3。
经测试得磨铸铁砂轮密度为2.22g/cm3。
对比例2、一种磨铸铁砂轮
所述磨铸铁砂轮由以下组分及其重量份数组成：
黑碳化硅24#12.5份、黑碳化硅30#12.5份、棕刚玉24#35份、棕刚玉30#35份、细度为250目的酚醛树脂粉14份、粘度为700mpa.s的酚醛树脂液6份、细度为250目的氟铝酸钾9份、细度为360目的钛白粉2份和氧化铁红1.5份。
制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，将粘度为1000mpa·s的酚醛树脂液替换为粘度为700mpa·s的酚醛树脂液。
经测试得磨铸铁砂轮密度为2.28g/cm3。
对比例3、一种磨铸铁砂轮
所述磨铸铁砂轮由以下组分及其重量份数组成：
黑碳化硅24#12.5份、黑碳化硅30#12.5份、棕刚玉24#35份、棕刚玉30#35份、细度为250目的酚醛树脂粉16份、粘度为1000mpa·s的酚醛树脂液4份、细度为250目的氟铝酸钾9份、细度为360目的钛白粉2份和氧化铁红1.5份。
制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，增加了酚醛树脂粉的用量，降低了酚醛树脂液的用量，即酚醛树脂粉与酚醛树脂液的重量比由7:3变为4:1。
经测试得磨铸铁砂轮密度为2.24g/cm3。
试验例一、产品性能测试
1.试验对象：未经磨削和抛光的铸铁毛坯件。
2.试验材料：本发明实施例1-3和对比例1-3制备的磨铸铁砂轮。
3.试验方法：
磨削效率和磨削比的测试方法采用论文“金刚石改性处理对不同树脂砂轮磨削性能的影响”的检测方法测试，表面粗糙度的测试方法采用论文“金刚石砂轮磨削参数对陶瓷加工表面粗糙度影响的的分析研究”的检测方法测试。
4.试验结果：测试结果如表1所示。
表1磨铸铁砂轮性能
由表1可知，本发明制备的磨铸铁砂轮具有较好的耐磨性。与对比例1-3相比，本发明实施例1-3具有较好的磨削效率及磨削比，较低的表面粗糙度，说明本发明采用棕刚玉、黑碳化硅的复合磨料，添加一定比例的酚醛树脂液和酚醛树脂粉所制得的砂轮在磨削铸铁时磨削效率高，使用寿命长、手感好，可满足高端行业的需求。其中实施例2磨削效率最高、表面粗糙度最低、磨削比最高，为本发明的优选实施例。
Claims (9)
1.一种磨铸铁砂轮，其特征在于，包括以下组分及其重量份数：
黑碳化硅24#10-15份、黑碳化硅30#10-15份、棕刚玉24#30-40份、棕刚玉30#30-40份、酚醛树脂粉12-16份、酚醛树脂液5-7份、氟铝酸钾6-12份、钛白粉1-3份和氧化铁红1-2份。
2.根据权利要求1所述的磨铸铁砂轮，其特征在于，由以下组分及其重量份数组成：
黑碳化硅24#12.5份、黑碳化硅30#12.5份、棕刚玉24#35份、棕刚玉30#35份、酚醛树脂粉14份、酚醛树脂液6份、氟铝酸钾9份、钛白粉2份和氧化铁红1.5份。
3.根据权利要求1或2所述的磨铸铁砂轮，其特征在于，所述的酚醛树脂粉细度为200-300目。
4.根据权利要求1或2所述的磨铸铁砂轮，其特征在于，所述的酚醛树脂液粘度为800-1200mpa·s。
5.根据权利要求1或2所述的磨铸铁砂轮，其特征在于，所述的氟铝酸钾细度为200-300目。
6.根据权利要求1或2所述的磨铸铁砂轮，其特征在于，所述的钛白粉细度为325-400目。
7.根据权利要求1-6任一项所述的磨铸铁砂轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将黑碳化硅24#、黑碳化硅30#、棕刚玉24#、棕刚玉30#和酚醛树脂液加入至混料锅A中，搅拌3-5min，然后加入钛白粉，搅拌1-3min，最后加入氧化铁红，搅拌12-18min，得混合料A；将酚醛树脂粉和氟铝酸钾加入至混料锅B中，混合均匀，得混合料B；将混合料A与混合料B混合均匀，得混合料；
S2、将玻纤网布放入模具，烤网、压凹，摊入1/3重量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，烤网、压凹，再摊入剩余量的步骤S1所得混合料，放入玻纤网布，在50-70℃、8-12Mpa下压制7-10s，得坯体；
S3、将步骤S2所得每片坯体用钹型铝板隔开，经弹簧加压后置于电阻式箱式炉中，在80℃条件下干燥3-4h，然后固化，即得。
8.根据权利要求7所述的磨铸铁砂轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中玻纤网布的规格为8目、176mm×23mm、260克，坯体厚度为6.0-6.2mm。
9.根据权利要求7所述的磨铸铁砂轮的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中固化过程为：80℃到100℃升温2h，100℃保温1-2h；100℃到120℃升温2.5h，120℃保温1.5-2.5h；120℃到170℃升温4h，170℃保温7-10h。
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