CN109048691A - 一种磨边轮及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磨边轮及其制备工艺，所述磨边轮包括以下重量份的组分：铁粉55～65份，铜粉18～21份，镍粉4～6份，锡粉4～6份，锌粉4～6份，金刚石4～6份，助剂0～1份；所述制备工艺操作简单，过程多操作中设置质控操作，严格精准，制备的磨边轮，成本低廉、稳固可靠、耐磨、磨边效率高。

Description

一种磨边轮及其制备工艺
技术领域
本发明涉及磨具技术领域，具体涉及到一种磨边轮及其制备工艺。
背景技术
磨边轮已经广泛应用于玻璃、石材、陶瓷等材料的磨削及抛光等。目前，磨边轮有两种制造方法：第一种是采用铝制基体与青铜结合剂镶嵌的方法连接制成磨边轮，但此方法制备的磨边轮结构不够稳固，容易在工作过程中脱离，形成安全隐患；第二种是采用一体化成型的方法，虽然产品结构稳固，但是由于中部基体与边缘的工作部分材料一致，当需要提高磨边轮的硬度时，中部基体势必也必须采用价格昂贵的材料制成，因此成本较高。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种磨边轮及其制备工艺，旨在解决一体化成型的高硬度磨边轮制备成本较高的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种磨边轮，其特征在于，所述磨边轮包括以下重量份的组分：
铁粉 55～65份，
铜粉 18～21份，
混合合金粉 12～18份，
金刚石 4～6份，
助剂 0～1份。
所述磨边轮中，所述助剂包括湿润剂。
所述磨边轮中，所述混合合金粉包括镍粉，锡粉和锌粉中的一种或多种。
所述磨边轮中，包括以下重量份的组分：
铁粉 60份，
铜粉 20份，
镍粉 5份，
锡粉 5份，
锌粉 5份，
金刚石 5份，
湿润剂 1份。
一种如上所述的磨边轮的制备工艺，其中，包括以下步骤：
S001.配料混合：按照各组分的配比称取原料，装入混料机内混合三小时；
S002.压制：将混合后的原料均匀倒入冷压模具中，将冷压模具放在冷压机中进行预压；预压后拆除冷压模具，将基体放入热压模具并置于热压机中，按照设定的升温加压程序进行升温压制，热压完成后，冷却，拆除热压模具，取出基体；
S003.打磨、刀检：对热压完的基体进行打磨处理，并按照高度、流失量、变形、粘石墨等要求进行检验；
S004.焊接：对打磨合格的基体进行清洁处理，再在基体表面涂上焊剂，以60-65Hz的焊机功率对基体进行焊接；
S005.车加工：将已焊接的基体置于车床上进行车加工；
S006.开刃：将已车加工的基体置于开刃机中，校准夹具平行度后，进行磨削加工；
S007.转孔：将已开刃的基体置于钻模内，放在转孔机上进行钻孔作业，并在开孔后进行动平衡检验；
S008.清洁、抛光：对平衡检验合格的基体依次进行喷砂处理和抛光处理，将加工好的磨边轮包装入库。
所述磨边轮的制备工艺中，所述配料混合后，用40目筛过筛。
所述磨边轮的制备工艺中，所述步骤S002冷压的压力为3-4Mpa，所述热压的升温加压程序包括：起始温度为500℃、压强为25MPa，在2min之内，使模具内的温度上升到730℃，压强增加至100MPa，保持0.5min；再在0.5min之内，从730℃上升到760℃，压强增加至130MPa，保持4min；然后在1.5min内降温至600℃，压力降至60MPa，随后自然冷却至室温常压，出炉。
所述磨边轮的制备工艺中，所述步骤S005、S006和S007加工后，均对每批首件加工好的磨边轮进行报检，待检验合格后，进行后续处理。
有益效果：
本发明提供了一种磨边轮及其制备工艺，所述磨边轮结构简单，其基体采用了铁金属作为主要成分，可以大大降低成本。通过恰当的升温加压程序进行升温压制，其性能接近钴基磨边轮的性能指标，达到了成本低廉、结构稳固可靠、耐磨、磨边效率高等优点。
附图说明
图1为所述磨边轮的制备工艺流程图。
图2为所述磨边轮的制备工艺热压过程中升温加压程序的变化曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种磨边轮及其制备工艺，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种磨边轮，所述磨边轮包括以下重量份的组分：
铁粉 55～65份，
铜粉 18～21份，
混合合金粉 12～18份，
金刚石 4～6份，
助剂 0～1份。
具体地，所述助剂包括湿润剂；加入润湿剂可提高原料的润湿性，加强混合效果，减少出现原料结块，增加过筛率，减少原料的浪费。
具体地，所述混合合金粉包括镍粉，锡粉和锌粉中的一种或多种。在混合金属粉中，混合合金粉中的锡粉作用是烧结时产生液相，软化胎体，降低基体的烧结温度；锌粉的作用是与铜粉、铁粉、锡粉形成互溶合金，固结液相，增加胎体的脆性，提高胎体的锋利度；镍粉的作用是增加耐磨性；锡粉、镍粉和锌粉的含量对磨边轮的强度和硬度、耐磨性等使用效果产生重要影响。
优选地，所述磨边轮包括以下重量份的组分：
铁粉 60份，
铜粉 20份，
镍粉 5份，
锡粉 5份，
锌粉 5份，
金刚石 5份，
湿润剂 1份。
铁粉是磨边轮的主要成分，铁性质非常接近钴，价格相对钴较为便宜；铁粉在配方中具有双重作用，一是与金刚石形成渗碳体型碳化物；二是增强与金刚石的润湿性。铁与金刚石的附着功比钴高，铁基金刚石工具通过合理的选择配方，加上恰当的烧结工艺，其性能接近钴基磨边轮的性能指标，还可以保持金刚石有较小的强度损失，提高对金刚石的把持力；铜粉的作用是增加胎体的韧性和延展性，混合合金粉包括镍粉，锡粉和锌粉的作用主要是增强磨砂轮的强度和硬度、耐磨性等使用效果。
如图1所示，本发明提供的一种磨边轮的制备工艺，包括以下步骤：
S001.配料混合：按照各组分的配比称取原料，装入混料机内混合三小时；
S002.压制：将混合后的原料均匀倒入冷压模具中，将冷压模具放在冷压机中进行预压；预压后拆除冷压模具，将基体放入热压模具并置于热压机中，按照设定的升温加压程序进行升温压制，热压完成后待热压模具冷却，拆除热压模具，取出基体；
S003.打磨、刀检：对热压完的基体进行打磨处理，并按照高度、流失量、变形、粘石墨等要求进行检验；
S004.焊接：对打磨合格的基体进行清洁处理，再在基体表面涂上焊剂，以60-65Hz的焊机功率对基体进行焊接；
S005.车加工：将已焊接的基体置于车床上进行车加工；
S006.开刃：将已车加工的基体置于开刃机中，校准夹具平行度后，进行磨削加工；
S007.转孔：将已开刃的基体置于钻模内，放在转孔机上进行钻孔作业，并在开孔后进行动平衡检验；
S008.清洁、抛光：对平衡检验合格的基体进行喷砂处理，去除其表面的毛刺，用气枪吹净灰尘，进行抛光处理，将加工好的磨边轮包装入库。
磨边轮的制备过程中，打磨基体时，要将焊接面打磨干净，以免影响焊接强度；刀检分选基体时，需要注意高度是否一致；基体焊接时，基体需要注意与刀头温度一致；基体车加工过程时，需保证同心度和各部位尺寸公差是否一致，基体可根据图纸要求进行车加工，且需要保证相应的公差一致；基体开刃时，要校准夹具的平行度方可加工，基体可根据图纸要求进行磨削加工，且需要保证相应的平行度一致；基体钻孔时，务必要将钻模安放到位，以免钻偏孔，基体可根据图纸要求进行钻孔作业，且需要保证相应的公差尺寸一致；已开孔的基体还要进行动平衡检验。
具体地，所述配料混合后，用40目筛过筛处理。筛的目数是根据粉料的颗粒度和成模后磨边轮的表面平整度的要求决定的，40目筛过筛处理可以保证粒度均匀，使原料间的气孔减少，且增强原料之间的结合，提高烧结性能。
具体地，所述步骤S002中，冷压的压力为3-4Mpa；如图2所示,热压的升温加压程序包括：起始温度为500℃、压强为25MPa，在2min之内，使模具内的温度上升到730℃，压强增加至100MPa，保持0.5min；再在0.5min之内，从730℃上升到760℃，压强增加至130MPa，保持4min；然后在1.5min内降温至600℃，压力降至60MPa，随后自然冷却至室温常压，出炉。
在冷压过程中，压力不允许超出3-4Mpa，以免压坏模具；在热压前，升温加压程序需预先设置好，否则容易压坏刀头或模具。
按照上述的升温加压程序进行升温压制，增强了磨边轮的强度、硬度和耐磨性，使磨边轮的性能接近钴基磨边轮的性能指标。
优选地，所述步骤S005、S006和S007加工后，均对每批首件加工好的磨边轮进行报检，待检验合格后，再进行后续步骤。
对每批首件加工好的磨边轮进行报检，可尽早发现生产过程中影响产品质量的因素,预防批量性的不良或报废，防止产品出现成批报废，提高生产效率。
由本发明的配方及制备工艺制作得到的磨边轮，刀头的硬度为HRB 95～100，密度为7.7～7.9g/cm3，，可持续工作100～120小时。
为进一步的阐述本发明提供的一种磨边轮及其制备工艺，提供如下实施例：
实施例1
一种磨边轮，包括以下重量份的组分：
铁粉 60份，
铜粉 20份，
镍粉 5份，
锡粉 5份，
锌粉 4份，
金刚石 5份，
湿润剂 1份。
所述的磨边轮的制备工艺包括以下步骤：
配料混合：按照各组分的配比称取原料，装入混料机内混合三小时，待配料混合后，用40目筛过筛处理；
压制：将混合后的原料均匀倒入冷压模具中，冷压模具放在冷压机中进行压力为4Mpa预压；预压后拆除冷压模具，将基体放入热压模具并置于热压机中，按照设定的升温加压程序进行升温压制，热压完成后待热压模具冷却，拆除热压模具，取出基体；
所述热压的升温加压程序如下：起始温度为500℃、起始压强为25MPa，在2分钟之内，使模具内的温度上升到730℃，压强增加至100MPa，并在此温度和压力下保持0.5分钟；在0.5分钟之内，将温度从730℃上升到760℃，压强增加至130MPa，并在此温度和压力下保持4分钟；然后再在1.5分钟内降温至600℃，并将压力降至60MPa，随后自然冷却至室温常压，出炉。
打磨、刀检：对热压完的基体进行打磨处理，并按照高度、流失量、变形、粘石墨等要求进行检验；
焊接：对打磨合格的基体进行清洁处理，再在基体表面涂上焊剂，以65Hz的焊机功率对基体进行焊接；
车加工：对每批首件已焊接的基体进行报检，待检验合格后，将已焊接的基体置于车床上进行车加工；
开刃：对每批首件已车加工的基体进行报检，待检验合格后，将完成车加工的基体置于开刃机中，校准夹具平行度后，进行磨削加工；
转孔：对每批首件已开刃的磨边轮进行报检，待检验合格后，将已开刃的基体置于钻模内，放在转孔机上进行钻孔作业；开完孔后，磨边轮还要进行动平衡检验；
清洁、抛光：对平衡检验合格的基体进行喷砂处理，去除其表面的毛刺，用气枪吹净灰尘，进行抛光处理，将加工好的磨边轮包装入库。
由本实施例制备的磨边轮，刀头的硬度为HRB 98，密度为7.9g/cm3，可持续工作120小时，具有成本低廉、结构稳固可靠、耐磨、磨边效率高的特点。
实施例2
一种磨边轮，包括以下重量份的组分：
铁粉 57份，
铜粉 18份，
镍粉 5份，
锡粉 6份，
锌粉 6份，
金刚石 4份，
湿润剂 1份。
所述的磨边轮的制备工艺与实施案例一致。
由本实施例制备的磨边轮，刀头的硬度为HRB 97，密度为7.8g/cm3，可持续工作115小时，具有成本低廉、结构稳固可靠、耐磨、磨边效率高的特点。
实施例 3
一种磨边轮，包括以下重量份的组分：
铁粉 65份，
铜粉 19份，
镍粉 4份，
锡粉 4份，
锌粉 4份，
金刚石 6份，
湿润剂 0.5份。
其制备过程与实施例1一致。
由本实施案例制备的磨边轮，刀头的硬度为HRB 100，密度为7.9g/cm3，可持续工作120小时，具有成本低廉、结构稳固可靠、磨边效率高的特点。
实施例 4
一种磨边轮，包括以下重量份的组分：
铁粉 62份，
铜粉 20份，
镍粉 5份，
锡粉 5份，
锌粉 8份，
金刚石 4.5份，
湿润剂 0.8份。
其制备过程与实施例1一致。
由本实施案例制备的磨边轮，刀头的硬度为HRB 100，密度为7.9g/cm3，可持续工作120小时，具有成本低廉、结构稳固可靠、磨边效率高的特点。
实施例 5
一种磨边轮，包括以下重量份的组分：
铁粉 55份，
铜粉 21份，
镍粉 5份，
锡粉 4份，
锌粉 4份，
金刚石 5份。
所述的磨边轮的制备工艺包括以下步骤：
配料混合：按照各组分的配比称取原料，装入混料机内混合三小时，待配料混合后，用40目筛过筛处理；
压制：将混合后的原料均匀倒入冷压模具中，将冷压模具放在冷压机中进行压力为3Mpa预压；；预压后拆除冷压模具，将基体放入热压模具并置于热压机中，按照设定的升温加压程序进行升温压制，热压完成后待热压模具冷却，拆除热压模具，取出基体；
所述热压的升温加压程序与实施案例1一致。
打磨、刀检：对热压完的基体进行打磨处理，并按照高度、流失量、变形、粘石墨等要求进行检验；
焊接：对打磨合格的基体进行清洁处理，在基体表面涂上焊剂，以60Hz的焊机功率对基体进行焊接；
车加工：对每批首件已焊接的基体进行报检，待检验合格后，将已焊接的基体置于车床上进行车加工；
开刃：对每批首件已车加工的基体进行报检，待检验合格后，将完成车加工的基体置于开刃机中，校准夹具平行度后，进行磨削加工；
转孔：对每批首件已开刃的磨边轮进行报检，待检验合格后，将已开刃的基体置于钻模内，放在转孔机上进行钻孔作业；开完孔后，磨边轮还要进行动平衡检验；
清洁、抛光：对平衡检验合格的基体进行喷砂处理，去除其表面的毛刺，用气枪吹净灰尘，进行抛光处理。
由本实施案例制备的磨边轮，刀头的硬度为HRB 95，密度为7.8g/cm3，可持续工作100小时，具有成本低廉、结构稳固可靠、磨边效率高的特点。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种磨边轮，其特征在于，所述磨边轮包括以下重量份的组分：
铁粉 55～65份，
铜粉 18～21份，
混合合金粉 12～18份，
金刚石 4～6份，
助剂 0～1份。
2.根据权利要求1所述的磨边轮，其特征在于，所述助剂包括湿润剂。
3.根据权利要求1所述的磨边轮，其特征在于，所述混合合金粉包括镍粉，锡粉和锌粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的磨边轮，其特征在于，所述磨边轮包括以下重量份的组分：
铁粉 60份，
铜粉 20份，
镍粉 5份，
锡粉 5份，
锌粉 5份，
金刚石 5份，
湿润剂 1份。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的磨边轮的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S001.配料混合：按照各组分的配比称取原料，装入混料机内混合三小时；
S002.压制：将混合后的原料均匀倒入冷压模具中，将冷压模具放在冷压机中进行预压；预压后拆除冷压模具，将基体放入热压模具并置于热压机中，按照设定的升温加压程序进行升温压制，热压完成后，冷却，拆除热压模具，取出基体；
S003.打磨、刀检：对热压完的基体进行打磨处理，并按照高度、流失量、变形、粘石墨等要求进行检验；
S004.焊接：对打磨合格的基体进行清洁处理，再在基体表面涂上焊剂，以60-65Hz的焊机功率对基体进行焊接；
S005.车加工：将已焊接的基体置于车床上进行车加工；
S006.开刃：将已车加工的基体置于开刃机中，校准夹具平行度后，进行磨削加工；
S007.转孔：将已开刃的基体置于钻模内，放在转孔机上进行钻孔作业，并在开孔后进行动平衡检验；
S008.清洁、抛光：对平衡检验合格的基体依次进行喷砂处理和抛光处理，将加工好的磨边轮包装入库。
6.根据权利要求5所述的磨边轮的制备工艺，其特征在于，所述步骤S001中配料混合后，用40目筛过筛。
7.根据权利要求5所述的磨边轮的制备工艺，其特征在于，所述步骤S002中，冷压的压力为3-4Mpa，所述热压的升温加压程序包括：起始温度为500℃、压强为25MPa，在2min之内，使模具内的温度上升到730℃，压强增加至100MPa，保持0.5min；再在0.5min之内，从730℃上升到760℃，压强增加至130MPa，保持4min；然后在1.5min内降温至600℃，压力降至60MPa，随后自然冷却至室温常压，出炉。
8.根据权利要求5所述的磨边轮的制备工艺，其特征在于，所述步骤S005、S006和S007加工后，均对每批首件加工好的磨边轮进行报检，待检验合格后，再进行后续处理。
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