CN107523269A - 一种磁性磨粒的粘结法制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，属于磁性磨粒技术领域，可解决现有技术工艺复杂，混合不均，利用率低的问题，先在稀料中加入树脂，并充分搅拌直至溶解，随后依次加入磁介质相和磨粒相，继续搅拌，最终在机械搅拌的作用下分散形成悬浮液，并随着稀料的挥发而获得均匀的粘结混合物，利用混合物的塑性和粘性等特点，将其制成5mm‑10mm的团状物，并在室温下固化9h‑11h，随后将团状物放在料桶中挤压成型为磁性磨粒，最后在室温下将挤压成型的磁性磨粒干燥直至完全固化，实现磁性磨粒的粘结法制备。本发明操作简单，制备的磁性磨粒对金属表面光整加工效果好。
Description
技术领域
本发明属于磁性磨粒技术领域，具体涉及一种磁性磨粒的粘结法制备工艺。
背景技术
磁性磨粒光整加工（Magnetic Abrasive Finishing, 简称MAF）技术是一种非传统的提高表面质量和去毛刺工艺，具有加工效率高、不改变工件的尺寸和形状精度等优势，在国内外得到了广泛的研究。在MAF中，作为加工介质的磁性磨粒不但影响光整加工的效率和质量，还严重制约着该技术的推广应用。因此，制备出性能优良且成本低廉的磁性磨粒具有深远意义。传统应用较多的磁性磨粒制备工艺主要有粘结法、烧结法、化学法。与其他磨粒制备方法相比，粘结法是一种生产成本低廉、经济实用的制备方法。
现有的粘结法制备工艺“磁性研磨磨具及其制备（ZL00135667.4.2003）”比较复杂繁琐，且存在混合不均等问题。在制备过程中，需要先将磁介质相和磨粒相在V型混料器中以10r/min-20r/min的转速下混合6h-10h后才能与树脂混合，混合效率低。更重要的是磁介质相、磨粒相和树脂三者难以均匀混合，不但操作难度大，往往还会造成树脂使用过量，严重制约了磁性磨粒的性能以及大量生产。
另外，该工艺采用机械破碎的方式来获得磁性磨粒。但是在机械破碎的过程中，破碎机产生的破碎力度难以控制，再者完全固化后的树脂基体强度变大，使得坯体破碎难度进一步增加；在破碎过程中很容易导致磁介质相和磨粒相分离，并产生大量的微细粉末无法使用，造成浪费。
磁介质相以及磨粒相虽然都具有大的比表面积和较高的比表面能，但二者的比表面积和比表面能差别较大；同时二者的粒径、流动性等物性差异较大。在混合过程中，磁介质相和磨粒相极易发生粒子凝并、团聚，形成二次颗粒，导致磨粒相分布不均匀、磁性磨粒利用率不高。
发明内容
本发明针对现有技术工艺复杂，混合不均的问题，提供一种磁性磨粒的粘结法制备工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，先在稀料中加入耐高温的环氧树脂和聚酰胺树脂，并充分搅拌直至溶解，随后依次加入磁介质相和磨粒相，继续搅拌，最终在机械搅拌的作用下分散形成悬浮液，并随着稀料的挥发而获得均匀的粘结混合物，利用混合物的塑性和粘性等特点，将其制成5mm-10mm的团状物，并在室温下固化9h-11h，随后将团状物在磁性磨粒成型装置中挤压成型，最后在室温下将挤压成型的磁性磨粒干燥直至完全固化，实现磁性磨粒的粘结法制备。
一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，包括步骤如下：
第一步，称取1份树脂放在容器中，所述树脂包括耐高温环氧树脂和聚酰胺树脂，耐高温环氧树脂和聚酰胺树脂的质量比为100:100-100:70；
第二步，按照树脂和稀料的质量比为1:16-1:13的比例称取稀料，加入上述装有树脂的容器中，搅拌至树脂完全溶解在稀料中；
第三步，按照树脂和磁介质相的质量比为1:10-1:4的比例称取磁介质相，加入第二步所述容器中，搅拌至磁介质相完全离底悬浮；
第四步，按照树脂和磨粒相的质量比为1:3-1:2的比例称取磨粒相，加入第三步所述容器中，搅拌至稀料完全挥发，得到混合物；
第五步，将混合物取出放在平板上，制成直径为5mm-10mm的团状物，室温下固化9-11h；
第六步，将固化后的团状物在磁性磨粒成型装置中挤压成型，最后在室温下将挤压成型后的团状物干燥直至完全固化，得到磁性磨粒。
所述磁介质相为纯铁粉或者羰基铁粉，粒度为100目-5000目。
所述磨粒相为氧化铝粉末或碳化硅粉末或立方氮化硼粉末或金刚石粉末，粒度为100目-12000目。
第六步中所述的磁性磨粒成型装置包括电机Ⅰ、齿条、连接板、主轴箱、主轴、齿轮、电机Ⅱ、夹头、支架、压杆、料桶、设有阵列孔的挡板、盛料器、压板和工作台，电机Ⅱ固定在支架顶端，齿轮与电机Ⅱ的输出轴连接，齿条与齿轮啮合，齿条两端与连接板连接，主轴箱与连接板连接，主轴贯穿主轴箱，电机Ⅰ与主轴顶端连接，夹头与主轴底端连接，压杆与夹头连接，挡板设置在料桶底部或侧面，盛料器位于料桶底部，盛料器通过压板与工作台连接，工作台与支架底部连接，压杆的中心轴线与料桶的中心轴线重合。
第六步挤压成型过程包括步骤如下：先将带有阵列孔的挡板安装在料桶的底部或者侧面，然后将团状物放入料桶中；在电机Ⅰ和电机Ⅱ的驱动下，压杆旋转并做轴向直线往复运动，使料桶中的团状物受到挤压作用，经挡板从料桶的底部或侧面流出并落入盛料器中，得到磁性磨粒。
所述压杆的转速为100r/min-400r/min，压杆轴向直线往复运动的幅度为1mm-15mm，频率为0.1Hz-1Hz。
本发明的有益效果如下：通过本发明获得了磁介质相、磨粒相、树脂三者混合均匀的磁性磨粒，本发明的磁介质相、磨粒相、树脂通过在稀料中，搅拌分散均匀，形成悬浮液，实现了磁性磨粒的粘结法制备，而且，制备工艺过程简单、成本低、效率高、使用性能好。
附图说明
图1为本发明磁性磨粒成型装置结构示意图；
图2为本发明45#钢光整加工前的放大100倍的显微形貌图；
图3为本发明实施例1中45#钢光整加工后的放大100倍的显微形貌图；
图4为本发明实施例2中45#钢光整加工后的放大100倍的显微形貌图；
图5为本发明实施例3中6061铝合金管光整加工前的放大100倍的显微形貌图；
图6为本发明实施例3中6061铝合金管光整加工后的放大100倍的显微形貌图；
图7为本发明实施例4中45#钢光整加工后的放大100倍的显微形貌图；
其中：1-电机Ⅰ；2-连接板；3-主轴箱；4-主轴；5-齿条；6-电机Ⅱ；7-夹头；8-支架；9-压杆；10-料桶；11-挡板；12-盛料器；13-压板；14-工作台。
具体实施方式
实施例1，采用料桶底部成型方式制备磁性磨粒，挡板中阵列孔直径为1mm。
（1）称取耐高温的环氧树脂、聚酰胺树脂各5g放在容器中；
（2）称取148g稀料并倒入装有树脂的容器中充分搅拌，直至树脂完全溶解在稀料中，所用稀料为油漆稀释剂NY-200；
（3）称取200目纯铁粉60g，将其倒入容器中，搅拌混合，直至完全离底悬浮；
（4）称取600目氧化铝粉末21g，将其倒入容器中，搅拌混合，直至稀料完全挥发；
（5）稀料完全挥发后，将混合物取出并放在平板上，将其制作成直径为5mm-10mm的团状物，室温下固化10h；
（6）将团状物放入磁性磨粒成型装置中，压杆转速为200r/min，轴向直线往复运动的幅度为10mm，频率为0.6Hz。挤压成型为磁性磨粒，最后在室温下将挤压成型的磁性磨粒干燥直至完全固化。
采用该工艺制备的磁性磨粒对 45#钢管外圆表面进行光整加工，10min达到加工极限，材料去除量为111mg，表面粗糙度Ra值从0.875μm下降至0.061μm，Rz值从4.31μm下降至0.52μm，接近镜面。表面质量和光泽度明显提高。
实施例2，采用料桶侧面成型方式制备磁性磨粒，挡板中阵列孔直径为1mm。
（1）称取耐高温的环氧树脂、聚酰胺树脂各5g放在容器中；
（2）称取148g稀料并倒入装有树脂的容器中充分搅拌，直至树脂完全溶解在稀料中，所用稀料为油漆稀释剂NY-200；
（3）称取200目纯铁粉60g，将其倒入容器中，搅拌混合，直至完全离底悬浮；
（4）称取600目氧化铝末21g，将其倒入容器中，搅拌混合，直至稀料完全挥发；
（5）稀料完全挥发后，将混合物取出并放在平板上，将其制作成直径为5mm-10mm的团状物，室温下固化10h；
（6）将团状物放入磁性磨粒成型装置中，压杆转速为200r/min，轴向直线往复运动的幅度为10mm，频率为0.6Hz。挤压成型为磁性磨粒，最后在室温下将挤压成型的磁性磨粒干燥直至完全固化。
采用该工艺制备的磁性磨粒对 45#钢管外圆表面进行加工，8min达到加工极限，材料去除量为89mg，表面粗糙度Ra值从0.826μm下降至0.093μm，Rz值从4.62μm下降至0.62μm，表面质量和光泽度明显提高。
实施例3，采用料桶底部成型方式制备磁性磨粒，挡板中阵列孔直径为1mm。
（1）称取耐高温的环氧树脂、聚酰胺树脂分别为2.94g、2.06g放在容器中；
（2）称取65g稀料并倒入装有树脂的容器中充分搅拌，直至树脂完全溶解在稀料中，所用稀料为油漆稀释剂NY-200；
（3）称取5000目纯铁粉50g，将其倒入容器中，搅拌混合，直至完全离底悬浮；
（4）称取12000目碳化硅15g，将其倒入容器中，搅拌混合，直至稀料完全挥发；
（5）稀料完全挥发后，将混合物取出并放在平板上，将其制作成直径为5mm-10mm的团状物，室温下固化9h；
（6）将团状物放入磁性磨粒成型装置中，压杆转速为100r/min，轴向直线往复运动的幅度为1mm，频率为0.1Hz。挤压成型为磁性磨粒，最后在室温下将挤压成型的磁性磨粒干燥直至完全固化。
采用该工艺制备的磁性磨粒对6061铝合金管外圆表面进行光整加工，12min达到加工极限，材料去除量为62mg，表面粗糙度Ra值从0.980μm下降至0.156μm，Rz值从5.79μm下降至1.25μm。表面质量和光泽度明显提高。
实施例4，采用料桶底部成型方式制备磁性磨粒，挡板中阵列孔直径为1mm。
（1）称取耐高温的环氧树脂、聚酰胺树脂分别为5.26g、4.74g放在容器中；
（2）称取160g稀料并倒入装有树脂的容器中充分搅拌，直至树脂完全溶解在稀料中，所用稀料为油漆稀释剂NY-200；
（3）称取100目纯铁粉40g，将其倒入容器中，搅拌混合，直至完全离底悬浮；
（4）称取100目碳化硅20g，将其倒入容器中，搅拌混合，直至稀料完全挥发；
（5）稀料完全挥发后，将混合物取出并放在平板上，将其制作成直径为5mm-10mm的团状物，室温下固化11h；
（6）将团状物放入磁性磨粒成型装置中，压杆转速为400r/min，轴向直线往复运动的幅度为15mm，频率为1Hz。挤压成型为磁性磨粒，最后在室温下将挤压成型的磁性磨粒干燥直至完全固化。
采用该工艺制备的磁性磨粒对 45#钢管外圆表面进行光整加工，10min达到加工极限，材料去除量为104mg，表面粗糙度Ra值从0.790μm下降至0.079μm，Rz值从4.81μm下降至0.67μm，接近镜面。表面质量和光泽度明显提高。
Claims (6)
1.一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，其特征在于：包括步骤如下：
第一步，称取1份树脂放在容器中，所述树脂包括耐高温环氧树脂和聚酰胺树脂，耐高温环氧树脂和聚酰胺树脂的质量比为100:100-100:70；
第二步，按照树脂和稀料的质量比为1:16-1:13的比例称取稀料，加入上述装有树脂的容器中，搅拌至树脂完全溶解在稀料中；
第三步，按照树脂和磁介质相的质量比为1:10-1:4的比例称取磁介质相，加入第二步所述容器中，搅拌至磁介质相完全离底悬浮；
第四步，按照树脂和磨粒相的质量比为1:3-1:2的比例称取磨粒相，加入第三步所述容器中，搅拌至稀料完全挥发，得到混合物；
第五步，将混合物取出放在平板上，制成直径为5mm-10mm的团状物，室温下固化9-11h；
第六步，将固化后的团状物在磁性磨粒成型装置中挤压成型，最后在室温下将挤压成型后的团状物干燥直至完全固化，得到磁性磨粒。
2.根据权利要求1所述的一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，其特征在于：所述磁介质相为纯铁粉或者羰基铁粉，粒度为100目-5000目。
3.根据权利要求1所述的一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，其特征在于：所述磨粒相为氧化铝粉末或碳化硅粉末或立方氮化硼粉末或金刚石粉末，粒度为100目-12000目。
4.根据权利要求1所述的一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，其特征在于：第六步中所述的磁性磨粒成型装置包括电机Ⅰ（1）、齿条（5）、连接板（2）、主轴箱（3）、主轴（4）、齿轮、电机Ⅱ（6）、夹头（7）、支架（8）、压杆（9）、料桶（10）、设有阵列孔的挡板（11）、盛料器（12）、压板（13）和工作台（14），电机Ⅱ（6）固定在支架（8）顶端，齿轮与电机Ⅱ（6）的输出轴连接，齿条（5）与齿轮啮合，齿条（5）两端与连接板（2）连接，主轴箱（3）与连接板（2）连接，主轴（4）贯穿主轴箱（3），电机Ⅰ（1）与主轴（4）顶端连接，夹头（7）与主轴（4）底端连接，压杆（9）与夹头（7）连接，挡板（11）设置在料桶（10）底部或侧面，盛料器（12）位于料桶（10）底部，盛料器（12）通过压板（13）与工作台（14）连接，工作台（14）与支架（8）底部连接，压杆（9）的中心轴线与料桶（10）的中心轴线重合。
5.根据权利要求4所述的一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，其特征在于：第六步挤压成型过程包括步骤如下：先将带有阵列孔的挡板（11）安装在料桶（10）的底部或者侧面，然后将团状物放入料桶（10）中；在电机Ⅰ（1）和电机Ⅱ（6）的驱动下，压杆（9）旋转并做轴向直线往复运动，使料桶（10）中的团状物受到挤压作用，经挡板（11）从料桶（10）的底部或侧面流出并落入盛料器（12）中。
6.根据权利要求4所述的一种磁性磨粒的粘结法制备工艺，其特征在于：所述压杆（9）的转速为100r/min-400r/min，压杆（9）轴向直线往复运动的幅度为1mm-15mm，频率为0.1Hz-1Hz。
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