CN109759962B - 一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮及其制造方法，制造方法为：用包膜材料在磨粒表面形成包膜，得到包膜磨粒；将包膜磨粒与结合剂混料，得到成型料；将成型料进行热压，制得砂轮毛坯；将砂轮毛坯进行热处理，制得用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮；所述包膜材料的弹性模量至少比结合剂的弹性模量低12％，其中，包膜材料包括聚乙烯醇缩丁醛粉末，聚乙烯醇缩丁醛粉末占包膜材料的质量分数大于65％，结合剂为热固性树脂粉、黄铁矿粉、冰晶石粉、石灰粉、粘结剂的混合物。本发明的方法使砂轮磨削过程中产生的冲击负荷弱化，能够有效减小磨削时产生的冲击力对磨粒的破坏，有效减轻砂轮使用过程中的脆性破坏，提高砂轮磨削比。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮及其制造方法，属于磨具制造技术领域。
背景技术
轧钢厂在热轧钢坯作业中，钢坯表面往往会出现氧化层等各种缺陷，此时需要采用重负荷砂轮对钢坯表面进行强力修磨以去掉表面缺陷。为了提高磨削效率，磨削过程中砂轮转速需要高达80m/s以上，且砂轮需对钢坯施加很大的压力，此时砂轮会伴随有强冲击负荷。
通常，用于钢坯磨削的砂轮经过短时间内使用后，砂轮表面会出现大量的破碎磨粒和磨粒脱落留下的凹坑，很多磨粒出现细小裂纹，这表明砂轮在对钢坯进行重负荷磨削时存在磨粒的脆性破坏，进而出现了砂轮整体上的脆性破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决技术现有砂轮在对钢坯进行重负荷磨削时存在的磨粒脆性破坏和砂轮整体脆性破坏的技术问题，提供一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮及其制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，步骤如下：用包膜材料在磨粒表面形成包膜，得到包膜磨粒；将包膜磨粒与结合剂混料，得到成型料；将成型料进行热压，制得砂轮毛坯；将砂轮毛坯进行热处理，制得用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮；所述包膜材料的弹性模量至少比结合剂的弹性模量低12％，其中，包膜材料包括质量分数大于70％的聚乙烯醇缩丁醛粉末，结合剂为热固性树脂粉、黄铁矿粉、冰晶石粉、石灰粉、粘结剂的混合物。
优选地，所述包膜材料为质量比2-4:1的聚乙烯醇缩丁醛粉末和MBS类核-壳型抗冲改性剂粉末的混合物。
优选地，所述包膜材料的弹性模量在20000-22000kgf/сm2之间，所述结合剂的弹性模量在25000～35000kgf/сm2之间。
优选地，制造重负荷树脂砂轮的各组分的质量分数为：磨粒45-55份、湿润剂1.5-2份、包膜材料0.5-3份、热固性树脂粉18-23份、黄铁矿粉10-15份、冰晶石粉4-6份、石灰粉5-6份、粘结剂1.2-1.5份。
优选地，所述热固性树脂粉为酚醛树脂粉、脲醛树脂粉、三聚氰胺甲醛树脂粉、呋喃树脂粉、双酚A环氧树脂粉、双酚F环氧树脂粉中的一种或几种，所述粘结剂为蒽油、甲酚、偶氮二甲酰胺中的一种或几种，所述磨粒为质量比为40-45:5-10的锆刚玉粉和棕刚玉粉的混合物，所述湿润剂为质量比为2-5:1的糠醛和聚二甲基硅氧烷的混合物。
优选地，所述锆刚玉粉的粒度为5#-30#，棕刚玉粉的粒度为60#-150#，聚乙烯醇缩丁醛粉末和MBS类核-壳型抗冲改性剂粉末的粒度为325-400美国筛目，热固性树脂粉的粒度为30-60μm，黄铁矿粉、冰晶石份和石灰粉的粒度小于60μm。
优选地，所述包膜磨粒的制造方法为：于磨粒中加入湿润剂并充分搅拌，直至湿润剂充分浸润磨粒，再加入包膜材料粉末充分搅拌，使包膜材料粉末充分包裹在磨粒表面，得到包膜磨粒；
优选地，所述成型料的制造方法为：将包膜磨粒中依次加入热固性树脂粉、黄铁矿粉、冰晶石粉、石灰粉和粘结剂，加入每种组分后均经搅拌混料均匀，得到成型料。
优选地，所述成型料的热压处理方法为：将成型料放入到模具中，通过50-80Mpa的压力、150-190℃的温度进行热压，卸压放气5-8次，单次卸压1-3min，热压时间为30-40min。
优选地，所述砂轮毛坯的热处理方法为：将砂轮毛坯在170～190℃保温9-11小时，然后将其快速冷却至50℃以下，再将其加热到140～160℃保温6-8小时，最后在110～130℃下保温3-5小时，制得用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮。
本发明还提供一种由上述方法制造的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮。
本发明的有益效果是：
本发明用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮通过在磨粒表面形成包膜，然后将包膜磨粒与结合剂混料得到成型料，最后将成型料进行热压、热处理制备而成，其中，与结合剂相比磨粒表面弹性模量较低的包膜，通过弹性变形使砂轮磨削过程中产生的冲击负荷弱化，能够有效减小磨削时产生的冲击力对磨粒的破坏，防止磨粒产生裂纹、破碎和整体剥落，对成型料的热压、热处理工艺还能防止结合剂从磨粒表面剥落，从而有效减轻砂轮使用过程中的脆性破坏，砂轮的磨削比得以提高。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮(型号规格/D x T x H/mm为200x 20x 76)的制造方法，步骤如下：
于45重量份磨粒中加入1.5重量份湿润剂并充分搅拌，直至湿润剂充分浸润磨粒，再加入0.5重量份包膜材料粉末充分搅拌，使包膜材料粉末充分包裹在磨粒表面，得到包膜磨粒；其中：所述包膜材料为聚乙烯醇缩丁醛粉末(粒度为325美国筛目)，所述包膜材料的弹性模量为20000kgf/сm2；所述磨粒为质量比为40:5的锆刚玉粉(粒度为5#)和棕刚玉粉(粒度为60#)的混合物，所述湿润剂为质量比为2:1的糠醛和聚二甲基硅氧烷的混合物；
将包膜磨粒中依次加入18重量份热固性树脂粉(粒度为30μm)、10重量份黄铁矿粉(粒度小于60μm)、4重量份冰晶石粉(粒度小于60μm)、5重量份石灰粉(粒度小于60μm)和1.2重量份粘结剂，加入每种组分后均经搅拌混料均匀，得到成型料；其中：所述热固性树脂粉为呋喃树脂粉；所述粘结剂为蒽油；所述热固性树脂粉、黄铁矿粉、冰晶石粉、石灰粉、粘结剂组成的结合剂的弹性模量为25000kgf/сm2；
将成型料放入到模具中，通过50Mpa的压力、150℃的温度进行热压，卸压放气8次，单次卸压1min，热压时间为30min，制得砂轮毛坯；
将砂轮毛坯在170℃保温11小时，然后将其快速冷却至50℃以下，再将其加热到140℃保温8小时，最后在110℃下保温5小时，制得用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮。
将本实施例制成的砂轮作60m/s回转试验，在试验台上磨削1Cr18Ni9Т钢测定得到的磨削比为35.0。
实施例2
本实施例提供一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮(型号规格/D x T x H/mm为200x 20x 76)的制造方法，步骤如下：
于55重量份磨粒中加入2重量份湿润剂并充分搅拌，直至湿润剂充分浸润磨粒，再加入3重量份包膜材料粉末充分搅拌，使包膜材料粉末充分包裹在磨粒表面，得到包膜磨粒；其中：所述包膜材料为聚乙烯醇缩丁醛粉末(粒度为400美国筛目)，所述包膜材料的弹性模量为22000kgf/сm2；所述磨粒为质量比为45:10的锆刚玉粉(粒度为30#)和棕刚玉粉(粒度为150#)的混合物，所述湿润剂为质量比为5:1的糠醛和聚二甲基硅氧烷的混合物；
将包膜磨粒中依次加入23重量份热固性树脂粉(粒度为60μm)、15重量份黄铁矿粉(粒度小于60μm)、6重量份冰晶石粉(粒度小于60μm)、6重量份石灰粉(粒度小于60μm)和1.5重量份粘结剂，加入每种组分后均经搅拌混料均匀，得到成型料；其中：所述热固性树脂粉为脲醛树脂粉；所述粘结剂为甲酚；所述热固性树脂粉、黄铁矿粉、冰晶石粉、石灰粉、粘结剂组成的结合剂的弹性模量为25000kgf/сm2；
将成型料放入到模具中，通过80Mpa的压力、190℃的温度进行热压，卸压放气5次，单次卸压3min，热压时间为40min，制得砂轮毛坯；
将砂轮毛坯在190℃保温9小时，然后将其快速冷却至50℃以下，再将其加热到160℃保温6小时，最后在130℃下保温3小时，制得用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮。
将本实施例制成的砂轮作60m/s回转试验，在试验台上磨削1Cr18Ni9Т钢测定得到的磨削比为32.4。
实施例3
本实施例提供一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮(型号规格/D x T x H/mm为200x 20x 76)的制造方法，步骤如下：
于50重量份磨粒中加入1.8重量份湿润剂并充分搅拌，直至湿润剂充分浸润磨粒，再加入1.75重量份包膜材料粉末充分搅拌，使包膜材料粉末充分包裹在磨粒表面，得到包膜磨粒；其中：所述包膜材料为聚乙烯醇缩丁醛粉末(粒度为400美国筛目)，所述包膜材料的弹性模量为22000kgf/сm2；所述磨粒为质量比为45:10的锆刚玉粉(粒度为20#)和棕刚玉粉(粒度为100#)的混合物，所述湿润剂为质量比为3:1的糠醛和聚二甲基硅氧烷的混合物；
将包膜磨粒中依次加入20重量份热固性树脂粉(粒度为50μm)、12重量份黄铁矿粉(粒度小于60μm)、5重量份冰晶石粉(粒度小于60μm)、6重量份石灰粉(粒度小于60μm)和1.5重量份粘结剂，加入每种组分后均经搅拌混料均匀，得到成型料；其中：所述热固性树脂粉为酚醛树脂粉；所述粘结剂为偶氮二甲酰胺；所述热固性树脂粉、黄铁矿粉、冰晶石粉、石灰粉、粘结剂组成的结合剂的弹性模量为35000kgf/сm2；
将成型料放入到模具中，通过70Mpa的压力、180℃的温度进行热压，卸压放气6次，单次卸压2min，热压时间为40min，制得砂轮毛坯；
将砂轮毛坯在180℃保温10小时，然后将其快速冷却至50℃以下，再将其加热到150℃保温7小时，最后在120℃下保温4小时，制得用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮。
将本实施例制成的砂轮作60m/s回转试验，在试验台上磨削1Cr18Ni9Т钢测定得到的磨削比为52.3。
实施例4
本实施例与实施例3的区别仅在于：所述包膜材料为质量比4:1的聚乙烯醇缩丁醛粉末(粒度为400美国筛目)和MBS类核-壳型抗冲改性剂粉末(粒度为400美国筛目)的混合物。
将本实施例制成的砂轮作60m/s回转试验，在试验台上磨削1Cr18Ni9Т钢测定得到的磨削比为58.1。
实施例5
本实施例与实施例3的区别仅在于：所述包膜材料为质量比3:1的聚乙烯醇缩丁醛粉末(粒度为400美国筛目)和MBS类核-壳型抗冲改性剂粉末(粒度为400美国筛目)的混合物。
将本实施例制成的砂轮作60m/s回转试验，在试验台上磨削1Cr18Ni9Т钢测定得到的磨削比为65.3。
实施例6
本实施例与实施例3的区别仅在于：所述包膜材料为质量比2:1的聚乙烯醇缩丁醛粉末(粒度为400美国筛目)和MBS类核-壳型抗冲改性剂粉末(粒度为400美国筛目)的混合物。
将本实施例制成的砂轮作60m/s回转试验，在试验台上磨削1Cr18Ni9Т钢测定得到的磨削比为55.1。
对比例1
本对比例与实施例3的区别仅在于：不加入包膜材料。
将本实施例制成的砂轮作60m/s回转试验，在试验台上磨削1Cr18Ni9Т钢测定得到的磨削比为25.6。
从上述实施例和对比例可以看出，加入适量的聚乙烯醇缩丁醛作为磨粒的包膜材料有助于提高砂轮磨削性能(磨削比)，但过量加入聚乙烯醇缩丁醛会导致磨削比降低，这是因为过量聚乙烯醇缩丁醛的加入会弹性层厚度增大，磨粒在结合剂中的把持力减弱，磨粒易于脱落；另外，当包膜材料为聚乙烯醇缩丁醛粉末和MBS类核-壳型抗冲改性剂粉末的混合物时能够进一步增加再进一步增加砂轮磨磨削比，但包膜材料中聚乙烯醇缩丁醛粉末的质量分数应大于70％，才能保证砂轮具有较高的磨削性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，其特征在于，步骤如下：用包膜材料在磨粒表面形成包膜，得到包膜磨粒；将包膜磨粒与结合剂混料，得到成型料；将成型料进行热压，制得砂轮毛坯；将砂轮毛坯进行热处理，制得用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮；所述包膜材料的弹性模量至少比结合剂的弹性模量低12％，其中，所述包膜材料为质量比2-4:1的聚乙烯醇缩丁醛粉末和MBS类核-壳型抗冲改性剂粉末的混合物，结合剂为热固性树脂粉、黄铁矿粉、冰晶石粉、石灰粉、粘结剂的混合物。
2.根据权利要求1所述的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，其特征在于，所述包膜材料的弹性模量在20000-22000kgf/cm2之间，所述结合剂的弹性模量在25000～35000kgf/cm2之间。
3.根据权利要求1所述的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，其特征在于，制造重负荷树脂砂轮的各组分的质量分数为：磨粒45-55份、湿润剂1.5-2份、包膜材料0.5-3份、热固性树脂粉18-23份、黄铁矿粉10-15份、冰晶石粉4-6份、石灰粉5-6份、粘结剂1.2-1.5份。
4.根据权利要求3所述的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，其特征在于，所述热固性树脂粉为酚醛树脂粉、脲醛树脂粉、三聚氰胺甲醛树脂粉、呋喃树脂粉、双酚A环氧树脂粉、双酚F环氧树脂粉中的一种或几种，所述粘结剂为蒽油、甲酚、偶氮二甲酰胺中的一种或几种，所述磨粒为质量比为40-45:5-10的锆刚玉粉和棕刚玉粉的混合物，所述湿润剂为质量比为2-5:1的糠醛和聚二甲基硅氧烷的混合物。
5.根据权利要求4所述的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，其特征在于，所述锆刚玉粉的粒度为5#-30#，棕刚玉粉的粒度为60#-150#，聚乙烯醇缩丁醛粉末和MBS类核-壳型抗冲改性剂粉末的粒度为325-400美国筛目，热固性树脂粉的粒度为30-60μm，黄铁矿粉、冰晶石份和石灰粉的粒度小于60μm。
6.根据权利要求1所述的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，其特征在于，所述包膜磨粒的制造方法为：于磨粒中加入湿润剂并充分搅拌，直至湿润剂充分浸润磨粒，再加入包膜材料粉末充分搅拌，使包膜材料粉末充分包裹在磨粒表面，得到包膜磨粒；所述成型料的制造方法为：将包膜磨粒中依次加入热固性树脂粉、黄铁矿粉、冰晶石粉、石灰粉和粘结剂，加入每种组分后均经搅拌混料均匀，得到成型料。
7.根据权利要求1所述的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，其特征在于，所述成型料的热压处理方法为：将成型料放入到模具中，通过50-80Mpa的压力、150-190℃的温度进行热压，卸压放气5-8次，单次卸压1-3min，热压时间为30-40min。
8.根据权利要求1所述的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮的制造方法，其特征在于，所述砂轮毛坯的热处理方法为：将砂轮毛坯在170～190℃保温9-11小时，然后将其快速冷却至50℃以下，再将其加热到140～160℃保温6-8小时，最后在110～130℃下保温3-5小时，制得用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮。
9.一种由权利要求1-8任一项所述的方法制造的用于钢坯磨削的重负荷树脂砂轮。
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