CN109159041B - 一种人体友好型磨具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种人体友好型磨具，其中主要包括磨料，液体结合剂，固体结合剂，填料，分散剂和颜料份，分散剂中含有质量百分比为50～75％的硫酸钾。本发明还提供了上述磨具的制备方法。本发明提供的人体友好型磨具，原料中添加的硫酸钾及分散剂调配成的粉体材料，在劳动作业过程中，与加工材质发生微化学反应，减轻了工具负载，降低了人体施加力，减小了摩擦力产生从而起到冷却磨具工作刀口，冷却加工工件面温度作用，采用本发明的磨具进行加工，检测电流能降低1～5％，声音分贝率下降10～20％，人体使用体验轻松，劳动操作4h，疲劳度降低20～30％，磨削工具烧伤率下降30～40％，切割工件烧伤率降低50～60％；毛刺产出率下降50～70％。

Description

一种人体友好型磨具及其制备方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及一种人体友好型磨具及其制备方法。
背景技术
磨具是一种用以磨削、研磨和抛光的工具，它广泛应用在机械制造和其它金属加工工业中，还用于粮食加工和造纸工业，以及陶瓷、玻璃、石材、塑料、橡胶和木材等非金属材料的加工。磨具产品是工业的牙齿，磨具产品质量提升，是基础工业提升的内在动力。现有的磨具在进行磨抛处理时，至少存在以下问题：1、在磨研抛光过程由于与加工面接触产生噪音很大；2、磨研过程中产生大量的粉尘，粉尘漂浮在空气中影响空气环境，而且使用者很容易吸入到鼻孔内，影响使用者健康；3、安全性较差；4、无法根据终端用户的个性化需求进行相应的开发。
综上，尚需开发一种新的人体友好型磨具，使磨具产品在劳动作业过程中，能降低噪音，减少粉尘，降低震动从而提高安全性。
发明内容
为解决现有技术中，磨具在进行磨抛处理时，存在噪音大，粉尘大和安全性较差的问题，本发明的目的之一在于提供一种人体友好型磨具。
本发明的目的之二在于提供上述人体友好型磨具的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种人体友好型磨具，包括以下重量份计的原料：
磨料 20～80份，
液体结合剂 5～15份，
固体结合剂 15～40份，
填料 5～20份，
分散剂 1～10份，
颜料 0.5～1份；
所述磨料的粒度为24#～60#，所述分散剂中含有质量百分比为50～75％的硫酸钾。
优选地，所述磨料包括棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉、陶瓷刚玉和微晶刚玉中的至少一种。
优选地，所述液体结合剂为液体酚醛树脂，所述固体结合剂为粉体酚醛树脂，所述液体酚醛树脂和粉体酚醛树脂的质量比为(0.8～1)：(2～3)。
优选地，所述填料为冰晶石、石膏粉、氧化镁和碳酸钙中的至少一种。
优选地，所述分散剂包括碳酸氢钙、氧化镁中的至少一种。
优选地，所述颜料为碳黑。
上述人体友好型磨具的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各组分，将磨料、液态结合剂混匀，得到混合物A；
(2)将固体结合剂、填料和颜料混匀，得到混合物B；
(3)将步骤(1)所得混合物A加入步骤(2)所得混合物B中混匀，得到混合物C并筛分；
(4)将步骤(3)所得混合物C的一部分摊入模具中，放入玻璃纤维网布，摊入剩余混合物C，压制后卸模，得到坯体烘干后固化。
优选地，步骤(4)所述压制的压力为8～15Mpa，保持压力的时间为3～10s。
优选地，步骤(4)所述烘干的温度为60～105℃，烘干的时间为8～12h。
优选地，步骤(4)所述固化的起始温度为60℃，终点温度为185-195℃，固化的总时间为24～28h。
本发明磨具原料中，填料中含有冰晶石，冰晶石填料比其他惰性填料如氧化铁重晶石长石粉等效果明显，磨具的高温使得在研磨和切割过程中冰晶石熔化，这使得磨具的研磨和切割层松动，因此能够提高磨具的研磨和切割效率，而且冰晶石的熔化在磨具研磨面上形成一层润滑剂，提高了磨具的自锐化。
本发明磨具原料中，分散剂中含有硫酸钾，通常硫酸钾是制造各种钾盐如碳酸钾、过硫酸钾等的基本原料，在玻璃工业中用作沉清剂，染料工业中用作中间体，香料工业中用作助剂，医药工业中用作缓泻剂，而在农业上是常用的钾肥。在本发明的磨具中，硫酸钾可以减少树脂的流动长度以减少凝胶时间并增加孔隙率，使磨具的磨削能力增大，增加磨具的强度，在加工过程中会与加工材质发生微化学反应，减轻工具负载，降低所需人体施加的力，降低摩擦力从而起到冷却磨具工作刀口和冷却加工工件面温度作用。宏观上表现为噪音降低，震动降低，毛刺产出率减少，起到降低二次加工难度的作用。硫酸钾及分散剂调配成的粉体材料，酸碱值为中性，粉体材料经过研磨加工处理，裸露在空气中不结块，不吸收空气水分。
本发明的有益效果
1、本发明提供的人体友好型磨具，原料中添加了硫酸钾及分散剂调配成的粉体材料，钾离子、硫酸根离子在劳动作业过程中，与加工材质发生微化学反应，减轻了工具负载，降低了人体施加力，减小了摩擦力产生从而起到冷却磨具工作刀口，冷却加工工件面温度作用；
2、采用本发明的磨具进行加工，噪音低，震动低，毛刺产出率减少，二次加工难度降低，同时安全性能提升；
3、与现有技术相比，本发明人体友好型磨具在切割磨削加工不锈钢、高速钢、工具钢、模具钢和高锰钢的过程中，检测电流能降低1～5％，声音分贝率下降10～20％，人体使用体验轻松，劳动操作4h，疲劳度降低20～30％，磨削工具烧伤率下降30～40％，切割工件烧伤率降低50～60％；毛刺产出率下降50～70％；
4、本发明的磨具降低了下游行业劳动强度，能够改善下游行业劳动环境，应用前景良好。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种人体友好型磨具，包括以下重量份计的原料：
普通棕刚玉磨料24/30/36粒度号80份，重量占比1:2:1液体结合剂6份，固体结合剂13份，填料10份，
分散剂3份，分散剂中含有质量百分比为60％的硫酸钾，颜料0.5份。
实施例2
一种人体友好型磨具，包括以下重量份计的原料：
白刚玉磨料50份、单晶刚玉磨料25份，分别添加46/54/60粒度号，重量占比2:1:1液体结合剂10份，固体结合剂20份，填料13份，分散剂中含有质量百分比为60％的硫酸钾，颜料0.5份。
实施例3
一种人体友好型磨具，包括以下重量份计的原料：
普通棕刚玉磨料24/30粒度号75份，重量占比1:1液体结合剂5份，固体结合剂12份，填料6份，分散剂中含有质量百分比为60％的硫酸钾，颜料0.5份。
实施例4
一种用于轻量化材料加工的磨具的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各组分，将碳化硅磨料、液态结合剂和分散剂混匀，得到混合物A；
(2)将固态结合剂、填料和颜料混匀，得到混合物B；
(3)将步骤(1)所得混合物A加入步骤(2)所得混合物B中混匀，得到混合物C；
(4)将步骤(3)所得混合物C的一部分摊入模具中，放入玻璃纤维网布，摊入剩余混合物C，压制后卸模，得到坯体烘干后固化。
步骤(1)中混匀的搅拌时间>10min，步骤(3)中混匀的搅拌时间>10min，步骤(4)所述压制的压力为8～15Mpa，保持压力的时间为3～10s，步骤(4)所述烘干的温度为60～105℃，烘干的时间为8～12h，步骤(4)所述固化的起始温度为60℃，终点温度为185-195℃，固化的总时间为24～28h。
实施例5
一种用于轻量化材料加工的磨具的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取各组分，将碳化硅磨料、液态结合剂和分散剂混匀，得到混合物A；
(2)将固态结合剂、填料和颜料混匀，得到混合物B；
(3)将步骤(1)所得混合物A加入步骤(2)所得混合物B中混匀，得到混合物C；
(4)在模具中先摊入细料，放入玻璃纤维网布，摊部分粗料，再放入玻璃纤维网布后再摊入剩余部分粗料，放置盖板，压制后卸模，得到坯体烘干后固化。
步骤(1)中混匀的搅拌时间>10min，步骤(3)中混匀的搅拌时间>10min，步骤(4)所述压制的压力为8～15Mpa，保持压力的时间为3～10s，步骤(4)所述烘干的温度为60～105℃，烘干的时间为8～12h，步骤(4)所述固化的起始温度为60℃，终点温度为185-195℃，固化的总时间为24～28h。
对比例1
一种人体友好型磨具，包括以下重量份计的原料：
普通棕刚玉磨料24/30/36粒度号80份，液体结合剂6份，固体结合剂13份，填料10份，
分散剂3份，分散剂中不含硫酸钾，颜料0.5份。
对比例2
一种人体友好型磨具，包括以下重量份计的原料：
白刚玉磨料、单晶刚玉磨料46/54/60粒度号75份，液体结合剂10份，固体结合剂20份，填料13份，分散剂中不含硫酸钾，颜料0.5份。
对比例3
一种人体友好型磨具，包括以下重量份计的原料：
普通棕刚玉磨料24/30粒度号75份，液体结合剂5份，固体结合剂12份，填料6份分散剂中不含硫酸钾，颜料0.5份。
检测例1
采用实施例1的配方和实施例4提供的方法，在步骤(3)制得混合物C后，起锅筛分混合物，用400直径模具，在模具中先摊一半料，再放入玻纤网布，再摊入另一半料，摊料完成后，将模具在45℃、13Mpa下用压模机压制6s，制成坯体；将完成的坯体用特定垫板装好放入窑炉，固化温度从60℃逐段升温至180～195℃，固化过程为十段，如表1所示，
固化总时间为24小时，制得本发明产品。产品采用3KW固定式切割机，检测切割Φ40圆钢，记录切割机电流量、声音分贝、切割人体体验、切割工件烧伤情况、切割工件毛刺情况。
表1十段固化明细
序号 温度/℃ 保温时间/min
1 60-70 60-180
2 70-80 60-180
3 90-100 60-180
4 100-110 60-180
5 110-120 60-150
6 120-130 60-150
7 130-140 60-150
8 140-150 60-150
9 150-180 60-150
10 180-195 360-600
检测例2
采用实施例2的配方和实施例5提供的方法，在步骤(3)制得混合物C后，起锅筛分混合物，用105直径模具，在模具中放入一张玻纤网布，全部投料后摊料，在放入一张玻纤网布，将模具在室温下、8Mpa下用压模机压制6秒，制成坯体；将完成的坯体用特定垫板装好放入窑炉，固化温度从60℃逐段升温至180-195℃，固化过程为十段，固化总时间为20小时，制得本发明产品。产品采用850W手持式切割机，检测切割Φ16不锈钢，记录切割机电流量、声音分贝、切割人体体验、切割工件烧伤情况、切割工件毛刺情况。
检测例3
采用实施例3的配方和实施例4提供的方法，在步骤(3)制得混合物C后起锅筛分混合物，用100直径模具，先摊一半料，再放入玻纤网布，再摊入另一半料，摊料完成后，将模具在45℃、13Mpa下用压模机压制6秒，制成坯体；将完成的坯体用特定垫板装好放入窑炉，固化温度从60℃逐段升温至180-195℃，固化过程为十段，固化总时间为26小时，制得本发明产品。产品采用850W手持式切割机，检测磨削模具钢，记录切割机电流量、声音分贝、磨削过程人体体验、磨削工件烧伤情况、磨削工件毛刺情况。
检测例4
将对比例1、2和3提供的配方，分别按照与检测例1、2和3相同的方法和工艺条件，制得产品D、E和F。测试产品磨削性能如下表2所示：
表2磨削性能测试
Figure BDA0001782949530000061
从表2的试验数据可见，采用本发明的人体友好型磨具，分散剂中添加硫酸钾后，对产品使用性能有明显的改善作用。切割机电流量、声音分贝、切割磨削过程人体体验、切割磨削工件烧伤情况、切割磨削工件毛刺情况均优于未添加的产品。

Claims (9)

1.一种人体友好型磨具，其特征在于，由以下重量份计的原料制备得到：
磨料20～80份，
液体结合剂5～15份，
固体结合剂15～40份，
填料5～20份，
分散剂1～10份，
颜料0.5～1份；
所述分散剂中含有质量百分比为50～75％的硫酸钾，
所述分散剂包括碳酸氢钙、氧化镁中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的人体友好型磨具，其特征在于，所述磨料选自棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉、陶瓷刚玉和微晶刚玉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的人体友好型磨具，其特征在于，所述液体结合剂为液体酚醛树脂，所述固体结合剂为粉体酚醛树脂，所述液体酚醛树脂和粉体酚醛树脂的质量比为(0.8～1)：(2～3)。
4.根据权利要求1所述的人体友好型磨具，其特征在于，所述填料为冰晶石、石膏粉、氧化镁和碳酸钙中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的人体友好型磨具，其特征在于，所述颜料为碳黑。
6.一种如权利要求1～5任一项所述人体友好型磨具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配比称取各组分，将磨料、液态结合剂混匀，得到混合物A；
(2)将固体结合剂、填料和颜料混匀，得到混合物B；
(3)将步骤(1)所得混合物A加入步骤(2)所得混合物B中混匀，得到混合物C并筛分；
(4)将步骤(3)所得混合物C的一部分摊入模具中，放入玻璃纤维网布，摊入剩余混合物C，压制后卸模，得到坯体烘干后固化。
7.根据权利要求6所述人体友好型磨具的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述压制的压力为8～15Mpa，保持压力的时间为3～10s。
8.根据权利要求6所述人体友好型磨具的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述烘干的温度为60～105℃，烘干的时间为8～12h。
9.根据权利要求6所述人体友好型磨具的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述固化的起始温度为60℃，终点温度为185-195℃，固化的总时间为24～28h。
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