CN109227411A

CN109227411A - 一种环保树脂钹型砂轮

Info

Publication number: CN109227411A
Application number: CN201811133955.9A
Authority: CN
Inventors: 徐三魁; 韩志静; 邹文俊; 韩平; 陈金身
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: CN109227411B

Abstract

本发明属于超硬磨具领域，它涉及一种树脂cBN钹型砂轮的制备工艺。包括钹型砂轮基体和工作层的设计（附图1），结构尺寸的设计。制备工艺流程分两部分：第一部分为磨料造粒工艺，第二部分为砂轮的制备工艺。此工艺适用于工业化生产，所制备的砂轮锋利耐用，环保安全，高效经济。解决了普通刚玉钹型砂轮现有的耐磨性差、锋利度不够、粉尘严重脱落、不环保经济等技术问题。

Description

一种环保树脂钹型砂轮

技术领域

本发明属于超硬磨料磨具领域，具体涉及新型磨料造粒制备工艺、钹型砂轮基体和工作层磨料选择、制备及设计。

背景技术

传统的树脂钹型砂轮用在电动机或风动角磨机上。在重工业船舶、核电重型装备生产过程中，焊接打磨工序(焊前坡口修整和焊道清理、焊缝层间清理打磨清根等处理过程)，产品和零部件表面清洁清理工序，都需要使用大量电动或气动的砂轮磨削设备执行相应的工艺操作，需要大量人工并消耗大量砂轮。

在打磨工序中主要用树脂钹型砂轮，但目前使用的树脂钹型砂轮为普通磨料，在工作过程中砂轮存在强度低、效率低、磨削性能差、不耐用、磨料易脱落、工件易烧伤且在打磨过程中存在大量粉尘等问题。严重影响工作进度、消耗大量人力物力并且不够环保。

综上所述，针对现在技术的缺陷，特别需要一种耐磨削、高速高效、节能环保的专用砂轮，以解决以上不足之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磨削性能好且环保的高速高效的树脂钹型砂轮，主要针对打磨船舶、核电重型焊缝及轴承等，该砂轮使用安全可靠，锋利耐用，环保经济。

本发明的前驱体磨料的造粒制备工艺如附图1所示。

本发明环保树脂钹型砂轮工艺如附图2所示。

本发明的具体生产流程：

A、预备体磨料的造粒工艺：按照一定的配比将cBN磨料和金属结合剂均匀过筛，再加入适量的润湿剂混合均匀进行团聚成核，经过冷压进而生长成片状颗粒。将片状颗粒粉碎、过筛得到所需磨料。最后将所破碎磨料在680-800℃的微波烧结炉中烧结，在400℃时保温60min，在800℃时保温120min，得到最终需要的40#-50#磨料，预备体磨料的造粒工序完成。

B、将A制备成的磨料与填充剂在室温下进行混匀过筛，去除大颗粒磨料，再加入一定比例的粉状树脂结合剂进行混匀过筛。两次混匀过筛，使磨料、填充剂、树脂粉能够均匀松散且均匀分布。

C、将B得到的混合物在行星式球磨机、滚动球磨机、快速研磨机或高速混合机中的任意一种中进行混料2小时。并将混好的磨料在室温封闭下存放8-10小时，使磨料性能更加稳定。

D、将混合好的磨料进行投料，在室温下，湿度40-50%的环境下进行投料。在基体上涂上一层薄薄的液体树脂，将磨料均匀的投在基体上，最后进行装模。

E、将装好模的模具进行热压，热压温度为190℃。首先是将装好模的模具进行预热8分钟，进行压平，再压制5min，放气1min，如此重复2次，再保温1小时，最后卸模。

F、固化是在烘箱中进行，设置好固化温度曲线，将压制好的磨具放在其中进行固化。最后降温出炉。

本发明中磨料选用cBN超硬磨料，造粒时将金属结合剂与cBN磨料进行团聚造粒，得到所需磨料，耐磨性和把持力是普通磨料钹型砂轮的50倍以上；树脂结合剂选用硅油改性的耐高温酚醛树脂粉（耐温可达>450℃）；填充剂铝镁水滑石作为吸热剂，提高耐冲击强度；金刚石作为填充剂提高磨削效率以及其他材料等。

本发明具有以下效益：

1）本发明产品是针对船舶、核电重型装备焊接打磨工序(焊前坡口修整和焊道清理、焊缝层间清理及打磨清理等处理过程)，产品和零部件表面清洁清理工序研制的，工作层形状特殊设计（附图1），厚度为1mm，节约了材料。

2）本发明产品原始磨料使用cBN超硬磨料，比市场上使用的普通刚玉磨料耐磨性好，且强度明显提高，不用频繁更换砂轮，提高了生产效率。

3）本发明产品工作层的磨料是金属结合剂和cBN磨料造粒所得到的，提高了砂轮的把持力和锋利度。

4）本发明产品用硅油改性酚醛树脂（耐温可达>450℃），比普通酚醛树脂更耐高温，更适应焊缝狭窄高温等恶劣环境。

5）本发明产品使用镁水滑石填充作为热吸受剂，避免了工件烧伤，提高了表面质量及耐冲击强度。

6）由于本发明产品使用超硬磨料，磨料进行造粒工艺处理等，使把持力提高，避免了普通刚玉磨具磨料严重脱落、粉尘四溅的现象。是一种很好的节能环保砂轮。

附图说明：

附图1是本发明环保树脂钹型砂轮前驱体磨料的造粒制备工艺图。

附图2是本发明环保树脂钹型砂轮工艺截面图。

附图3是本发明环保树脂钹型砂轮的剖面图。

附图4是本发明环保树脂钹型砂轮的主视图。

具体实施方式：

参照附图中的附图1和附图2，具体实施方式采用技术方案的制作工艺如下：称量一定比例的cBN、金属结合剂和润湿剂→混料均匀→过筛→ 混料→投料→装模→热压成型→固化。

本发明产品结合实施例做进一步描述：

实施例1：

a. 前驱体磨料的造粒：将60%的CBN磨料和38%的金属结合剂（Cu粉65%、Sn粉20%、Fe粉10%、Ni粉5%）过筛混合均匀，加入2%润湿剂进行混合均匀进行团聚成核，经过冷压进而生长成块状颗粒。将块状颗粒粉碎、过筛得到所需烧结磨料，把磨料放入微波烧结炉中快速烧结并在720℃下保温120分钟。

b. 将51%的造好cBN磨料、15%的铝镁水滑石填充剂，4%的金刚石填充剂，过筛混合均匀，再加入30%硅油改性酚醛树脂结合剂过筛混合均匀，并在高速混合机中进行混料2小时。将混好的磨料在室温封闭下存放8小时，将混合好的磨料进行投料，湿度50%的环境下进行投料。在基体上涂上一层薄薄的液体树脂，将磨料均匀的投在基体上，最后进行装模。并在190℃进行热压。首先是将装好模的模具进行预热8分钟，进行压平，再压制5min，放气1min，如此重复2次，再保温1小时，最后卸模。最后将压制好的磨具放在100℃的烘箱中进行固化3小时，最后降温出炉。

实施例2：

a. 前驱体磨料的造粒：将50%的CBN磨料和46%的金属结合剂（Cu粉65%、Sn粉20%、Fe粉10%、Ni粉5%）过筛混合均匀，加入4%润湿剂进行混合均匀进行团聚成核，经过冷压进而生长成块状颗粒。将块状颗粒粉碎、过筛得到所需烧结磨料，把磨料放入微波烧结炉中快速烧结并在760℃下保温60分钟。

b. 将51%的造好cBN磨料、14%的铝镁水滑石填充剂，5%的金刚石填充剂，过筛混合均匀，再加入35%硅油改性酚醛树脂结合剂过筛混合均匀，并在高速混合机中进行混料2小时。将混好的磨料在室温封闭下存放8小时，将混合好的磨料进行投料，湿度45%的环境下进行投料。在基体上涂上一层薄薄的液体树脂，将磨料均匀的投在基体上，最后进行装模。并在190℃进行热压。首先是将装好模的模具进行预热8分钟，进行压平，再压制5min，放气1min，如此重复2次，再保温1小时，最后卸模。最后将压制好的磨具放在100℃的烘箱中进行固化3小时，最后降温出炉。

实施例3：

a. 前驱体磨料的造粒：将47%的CBN磨料和48%的金属结合剂（Cu粉65%、Sn粉20%、Fe粉10%、Ni粉5%）过筛混合均匀，加入5%润湿剂进行混合均匀进行团聚成核，经过冷压进而生长成块状颗粒。将块状颗粒粉碎、过筛得到所需烧结磨料，把磨料放入微波烧结炉中快速烧结并在680℃下保温120分钟。

b. 将51%的造好cBN磨料、27%的铝镁水滑石填充剂，10%的金刚石填充剂，过筛混合均匀，再加入20%硅油改性酚醛树脂结合剂过筛混合均匀，并在高速混合机中进行混料2小时。将混好的磨料在室温封闭下存放8小时，将混合好的磨料进行投料，湿度40%的环境下进行投料。在基体上涂上一层薄薄的液体树脂，将磨料均匀的投在基体上，最后进行装模。并在190℃进行热压。首先是将装好模的模具进行预热8分钟，进行压平，再压制5min，放气1min，如此重复2次，再保温1小时，最后卸模。最后将压制好的磨具放在100℃的烘箱中进行固化3小时，最后降温出炉。

本发明具体实施方式中，所述的磨料选用cBN超硬磨料，造粒时将金属结合剂与cBN磨料进行团聚造粒，得到所需磨料，耐磨性和把持力是普通磨料钹型砂轮的50倍以上；树脂结合剂选用硅油改性的耐高温酚醛树脂粉（耐温可达>450℃）；填充剂铝镁水滑石作为热吸受剂，提高耐冲击强度；金刚石作为填充剂提高磨削效率以及其他材料等。

本发明实施方式中，所述的造粒原材料的质量配比为：cBN磨料40-60%、金属结合剂10-50%。砂轮原材料配比为：金属结合剂包裹的cBN磨料43-56%、树脂结合剂20-35% 、填充剂30-50%。

本发明实施过程中，原材料粒径大小cBN 80#-100#、金属结合剂（粒径：Cu粉150#-900#、Sn粉180#-900#、TiH₂粉150#-900#、Fe粉200#-900#、Ni粉220#-900#）。

本具体实施方式适应于批量机械生产，解决了现有打磨船舶、核电站重型装备焊缝，清理工序存在的问题耐磨性差、安全系数不高、磨料把持力不好导致磨料严重脱落的问题。本发明的环保高速高效cBN钹型砂轮更加锋利耐用，环保安全，高效经济。

Claims

1.一种环保树脂钹型砂轮，其特征在于：该环保树脂钹型砂轮由预备体磨料、树脂结合剂、填充剂组成；各原料的重量百分比为：预备体磨料43-56%、树脂结合剂20-35%、填充剂30-50%；所述的预备体磨料是cBN磨料与金属结合剂经微波烧结炉烧结造粒所得到的；所述金属结合剂是Cu粉、Sn粉、Fe粉、Ni粉，稀释过的PVA润湿剂，重量百分比为：Cu粉45-65%、Sn粉15-30%、Fe粉2-10%、Ni粉2-10%，PVA润湿剂1-3%；所述的树脂结合剂是硅油改性的酚醛树脂；所述的填充剂是铝镁水滑石-金刚石的混合物；该环保树脂钹型砂轮的形貌特征：工作层形貌是由凸凹一致的不规则菱形和梯形规则排布的模具热压而成的。

2.根据权利要求1环保树脂钹型砂轮，其预备体磨料的特征在于：所述原料颗粒尺寸cBN 80#-100#、Cu粉150#-900#、Sn粉180#-900#、Fe粉200#-900#、Ni粉220#-900#。

3.根据权利要求1环保树脂钹型砂轮，其预备体磨料的特征在于：以cBN为中心，周围包裹着金属结合剂。

4.根据权利要求1环保树脂钹型砂轮，其预备体磨料的造粒方法是: 将cBN磨粒、金属结合剂和润湿剂按照配比进行混合均匀，再经高速混料机行混料，均匀混合2h作为前驱体，将此前驱体经磨具冷压成薄片形状，随后将其薄片破碎，筛选出所需40#-50#的前驱体磨料，再将其磨料在680-800℃焙烧5-8h，其中在400℃时保温60min,800℃时保温120min,烧结过程中氮气保护或真空烧结，得到的磨料即为造粒磨料。

5.根据权利要求1环保树脂钹型砂轮，预备体磨料的造粒工艺是：cBN磨料与金属结合剂混合均匀、冷压、破碎、过筛、烧结、过筛得到所需40#-50#预备体磨料。

6.根据权利要求1环保树脂钹型砂轮，其形貌特征在于:内孔：24mm，外径：125mm，工作层厚度：1mm。