CN109968221B - 高强度重负荷砂轮及制备方法 - Google Patents

高强度重负荷砂轮及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高强度树脂重负荷砂轮及制备方法，以解决树脂重负荷砂轮在使用时线速度低，易爆裂的技术问题。高强度树脂重负荷砂轮，包括以下重量份的原料：磨料100份、改性树脂18‑21份、润湿剂4‑8份和填料16‑26份；其中磨料包括以下质量份的物料：煅烧棕刚玉40‑60份，锆刚玉20‑30份、棕刚玉20‑30份；填料包括以下质量份的物料：填料冰晶石粉8‑12份、黄铁矿粉2‑4份及玻璃纤维6‑10份。所述高强度重负荷砂轮的制备方法，包括以下步骤：将磨料投入到混料锅中混合搅拌，再加入润湿剂继续混料；磨料润湿后加入改性酚醛树脂和填料进行混料；对混合料进行混炼；混炼完成后，将成型料热压成型然后热固化处理。

Description

高强度重负荷砂轮及制备方法
技术领域
本发明涉及一种砂轮及制备方法，具体涉及一种高强度重负荷砂轮及制备方法。
背景技术
重负荷砂轮，又称为荒磨砂轮或磨钢坯砂轮，在钢铁行业中主要应用于钢钉、钢坯、钢板的修磨以及各种铸件的表面抛磨等。树脂重负荷砂轮是以高分子树脂为高强度树脂重负荷砂轮，以锆刚玉和棕刚玉等为磨料，经混料、热压和热固化处理制备而成。
目前的重负荷砂轮质量不能满足钢铁行业的发展需求，特别是砂轮磨损率、硬度等达不到要求。
重负荷砂轮在工作时，要达到大的金属去除率, 主要的方法是提高砂轮的线速度和增大磨削压力。但是,常规方法制备的树脂重负荷砂轮往往承受不住较高的砂轮线速度和磨削压力，易发生爆边现象甚至爆片事故，因此, 必须寻求更好的生产加工工艺，提高砂轮的回转强度，使砂轮承受更高的磨削压力和线速度，才能满足重负荷磨削工艺的苛刻要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度重负荷砂轮及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度树脂重负荷砂轮，包括以下重量份的原料：磨料100份、改性树脂18-21份、润湿剂3-6份和填料16-26份；改性树脂为改性酚醛树脂；优选的，所述改性酚醛树脂为酚醛环氧树脂改性制得。
上述高强度重负荷砂轮基础上，改性酚醛树脂为酚醛环氧树脂改性制得。
上述高强度重负荷砂轮基础上，改性酚醛树脂制备方法：改性酚醛树脂制备是线型酚醛树脂熔融并升高到145—160℃后再加入酚醛环氧树脂得到的，优选地，酚醛环氧树脂为苯酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂和邻甲酚型酚醛环氧树脂中的一种或几种的组合。
上述高强度重负荷砂轮基础上，酚醛环氧树脂占线型酚醛树脂质量的1/8—1/6。
上述高强度重负荷砂轮基础上，磨料包括以下质量份的物料：煅烧棕刚玉40-60份，锆刚玉20-30份、棕刚玉20-30份，优选的，煅烧刚玉重量占磨料总质量的50%，锆刚玉重量占磨料总质量25%，棕刚玉重量占磨料总质量25%。
上述高强度重负荷砂轮基础上，填料包括以下质量份的物料：冰晶石粉8-12份、黄铁矿粉2-4份及玻璃纤维6-10份，优选的，冰晶石粉占磨料总质量的10%，黄铁矿粉占磨料总质量的3%，玻璃纤维占8%。
上述高强度重负荷砂轮基础上，润湿剂为正丙醇、糠醇或甲阶酚醛树脂中的一种或几种的组合，优选的，所述润湿剂为甲阶酚醛树脂和糠醇组合使用，其质量比为1:1。
一种所述高强度重负荷砂轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）常温下，将磨料投入到混料锅中混合搅拌10-30分钟，再加入润湿剂继续混料5-15分钟；
（2）磨料润湿后依次加入改性酚醛树脂、填料进行混料5-15分钟，使粘接剂和填料均匀地粘附在磨料表面；
（3）将上述所得混合料加入到开炼机中，在温度为90-110℃的条件下进行不间断混炼30-60分钟；
（4）混炼完成后，立即将成型料迅速放入到已加热至 120℃ 的模具中，在 8-10Mpa 的压力下热压 30-40 min,，然后以 20-30℃/h 的升温速率升至 185 ℃，在 16 Mpa的压力下热压 30-60min。
(5)热压完成后，将砂轮放入到120℃ 的烘箱中，并阶梯升温至195℃进行热固化处理。
上述高强度重负荷砂轮的制备方法基础上，热固化处理温度变化如下：120℃ 恒温 1h，130℃ 恒温 1h，140℃ 恒温 2h，155℃ 恒温2h，175℃ 恒温 1h，195℃ 恒温 8h，升温速率为 20℃/h。
上述高强度重负荷砂轮的制备方法基础上，在 120℃ 下热压的压力为 10 MPa，时间为 40 min；120-160℃ 热压时的升温速率选择为 20℃/h,压力为14 MPa；160-185℃热压时的升温速率选择为 30℃/h，压力为 16 MPa；升至185℃后保持压力60min，得到成型砂轮。
上述高强度重负荷砂轮的制备方法基础上，混炼时开炼机的辊温选择为 100 ℃。
本发明的技术效果和优点：
本发明利用酚醛环氧树脂改性酚醛树脂作为高强度树脂重负荷砂轮的粘结剂，以煅烧棕刚玉、锆刚玉和棕刚玉为磨料，辅以浸胶短切玻璃纤维、冰晶石粉、黄铁矿粉等，经正丙醇对磨料润湿后，加入辅料混合均匀后再使用开炼机对磨料、高强度树脂重负荷砂轮和填料等进行混炼覆膜，进一步提高了混料体系的混合均匀度，可以增加树脂结合剂后期的固化交联度，最终提高树脂重负荷砂轮的回转强度和可承受的磨削压力。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
常温下，将40Kg F14煅烧棕刚玉、30Kg F8 锆刚玉、30Kg F16 棕刚玉磨料，F14 指粒度为14目，F8指粒度为8目，F16指粒度为16目，投入到混料锅中混合搅拌10分钟得到磨料。然后加入占磨料总质量 8% 的正丙醇继续混料5分钟，对磨料进行充分润湿。润湿完成后，加入18Kg改性酚醛树脂、
8Kg 冰晶石粉、4Kg黄铁矿粉和10Kg 浸胶短切玻璃纤维继续混料5分钟，改性酚醛树脂为16Kg 线型酚醛树脂熔融并升高到145—160℃后再加入2Kg苯酚型酚醛环氧树脂得到的。常温混料完成后，将所得混合料加入到开炼机中，在温度为110℃的条件下进行不间断混炼 30 分钟。混炼后，将成型料快速放入到尺寸为610×75×203并已加热至 120℃ 的模具中，在 10 Mpa 的压力下热压 30 min,，然后以 20℃/h 的升温速率升至160 ℃；之后继续以30℃/h的升温速率升至185℃，当温度升至 160℃ 以上时压力增加到16 Mpa，到达185℃后保持压力 45 min，得到热压成型的砂轮。最后将砂轮放入到120℃ 的烘箱中进行热固化处理，固化步骤为：120℃ 恒温 1h，130℃ 恒温 1h，140℃ 恒温 2h，155℃ 恒温2h，175℃ 恒温 1h，195℃ 恒温 8h，升温速率为 20℃/h。最后冷却至室温得到高强度树脂重负荷砂轮。
实施例2
常温下，将60Kg F14（粒度号）煅烧刚玉、20Kg F8 锆刚玉、20Kg F16 棕刚玉磨料投入到混料锅中混合搅拌10分钟，然后加入占磨料总质量 4% 的糠醇继续混料5分钟，对磨料进行充分润湿。润湿完成后，加入 20 Kg改性酚醛树脂、12Kg 冰晶石粉、2Kg 黄铁矿粉和6Kg 浸胶短切玻璃纤维继续混料5分钟，改性酚醛树脂为17.5Kg线型酚醛树脂熔融并升高到145—160℃后再加入2.5Kg双酚A型酚醛环氧树脂得到的。常温混料完成后，将所得混合料加入到开炼机中，在温度为90℃的条件下进行不间断混炼30分钟。混炼后，将成型料快速放入到尺寸为610×75×203并已加热至 120℃ 的模具中，在 8 Mpa 的压力下热压 40min,，然后以 20℃/h 的升温速率升至160 ℃；之后继续以30℃/h的升温速率升至185℃，当温度升至 160℃ 以上时压力增加到16 Mpa，到达185℃后保持压力 60min，得到热压成型的砂轮。最后将砂轮放入到120℃ 的烘箱中进行热固化处理，固化步骤为：120℃ 恒温1h，130℃ 恒温 1h，140℃ 恒温 2h，155℃ 恒温2h，175℃ 恒温 1h，195℃ 恒温 8h，升温速率为 20℃/h。最后冷却至室温得到高强度树脂重负荷砂轮。
实施例3
常温下，将50Kg F14（粒度号）煅烧刚玉、25Kg F8 锆刚玉、25Kg F16 棕刚玉磨料投入到混料锅中混合搅拌10分钟，然后加入占磨料总质量 6% 的润湿剂继续混料5分钟，润湿剂为甲阶酚醛树脂和糠醇，按照质量比为1:1配合制得，对磨料进行充分润湿。润湿完成后，加入22Kg改性酚醛树脂、10Kg 冰晶石粉、3Kg 黄铁矿粉和 8Kg 浸胶短切玻璃纤维继续混料5分钟，改性酚醛树脂为18Kg线型酚醛树脂熔融并升高到145—160℃后再加入1.5Kg双酚A型酚醛环氧树脂和1.5kg邻甲酚型酚醛环氧树脂得到的。常温混料完成后，将所得混合料加入到开炼机中，在温度为100℃的条件下进行不间断混炼30分钟。混炼后，将成型料快速放入到尺寸为610×75×203并已加热至 120℃ 的模具中，在 10 Mpa 的压力下热压 40min,，然后以 20℃/h 的升温速率升至160 ℃；之后继续以30℃/h的升温速率升至185℃，当温度升至 160℃ 以上时压力增加到16 Mpa，到达185℃后保持压力 60min，得到热压成型的砂轮。最后将砂轮放入到120℃ 的烘箱中进行热固化处理，固化步骤为：120℃ 恒温1h，130℃ 恒温 1h，140℃ 恒温 2h，155℃ 恒温2h，175℃ 恒温 1h，195℃ 恒温 8h，升温速率为 20℃/h。最后冷却至室温得到高强度树脂重负荷砂轮。
对比例
从市场上购得610×75×203的树脂重负荷砂轮。
对实施例及对比例所得树脂重负荷砂轮的性能进行测试，测试条件为：砂轮的工作线速度为 90m/s，施加 1200Kg的压力，磨削对象为 06Cr17Ni12Mo2（316）高强不锈钢。
表1：树脂重负荷砂轮实施例性能测试结果
Figure 189511DEST_PATH_IMAGE002
树脂重负荷砂轮在85m/s 的工作线速度下，实施例1、实施例2和实施例3都没有发生爆边和爆片现象，磨削比均高于50，是一种高效率、安全稳定的砂轮；而对比例不能承受工作线速度 85m/s 和1200Kg的工况，与磨削对象初接触时发生爆边，继续施加压力至1200Kg时发生爆片，不能在此工况下工作。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度树脂重负荷砂轮，包括以下重量份的原料：磨料100份、改性树脂18-21份、润湿剂4-8份和填料20-22份；其特征在于：改性树脂为改性酚醛树脂，改性酚醛树脂的制备是将线型酚醛树脂熔融并升高到145—160℃后再加入酚醛环氧树脂得到的，酚醛环氧树脂占线型酚醛树脂质量的1/8—1/6；润湿剂为正丙醇、糠醇或甲阶酚醛树脂中的一种或几种的组合；
磨料包括以下质量份的物料：煅烧棕刚玉40-60份，锆刚玉20-30份、棕刚玉20-30份，煅烧棕刚玉粒度为14目，锆刚玉粒度为8目，棕刚玉粒度为16目；
填料包括以下质量份的物料：冰晶石粉8-12份、黄铁矿粉2-4份及玻璃纤维6-10份；
所述高强度重负荷砂轮的制备方法，包括以下步骤：
（1）常温下，将磨料投入到混料锅中混合搅拌10分钟，再加入润湿剂继续混料5分钟；
（2）磨料润湿后依次加入改性酚醛树脂、填料进行混料5分钟，使改性酚醛树脂和填料均匀地粘附在磨料表面；
（3）将上述所得混合料加入到开炼机中，在温度为90-110℃的条件下进行不间断混炼30分钟；
（4）混炼完成后，将成型料快速放入到尺寸为610×75×203并已加热至 120℃ 的模具中，在 8-10 Mpa 的压力下热压 30-40 min，然后以 20℃/h 的升温速率升至 160 ℃，之后继续以30℃/h的升温速率升至185℃，当温度升至 160℃ 以上时压力增加到16 Mpa，到达185℃后保持压力 60min，得到热压成型的砂轮；
(5) 将砂轮放入到120℃ 的烘箱中进行热固化处理，固化步骤为：120℃ 恒温 1h，130℃ 恒温 1h，140℃ 恒温 2h，155℃ 恒温2h，175℃ 恒温 1h，195℃ 恒温 8h，升温速率为20℃/h。
2.根据权利要求1所述高强度树脂重负荷砂轮，其特征在于：润湿剂为甲阶酚醛树脂和糠醇组合使用，其质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述高强度树脂重负荷砂轮，其特征在于：改性酚醛树脂为酚醛环氧树脂改性制得。
4.根据权利要求1所述高强度树脂重负荷砂轮，其特征在于：酚醛环氧树脂为苯酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂和邻甲酚型酚醛环氧树脂中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的高强度树脂重负荷砂轮，其特征在于：煅烧棕刚玉重量占磨料总质量的50%，锆刚玉重量占磨料总质量25%，棕刚玉重量占磨料总质量25%。
6.根据权利要求1所述的高强度树脂重负荷砂轮，其特征在于：冰晶石粉占磨料总质量的10%，黄铁矿粉占磨料总质量的3%，玻璃纤维占8%。
7.一种高强度重负荷砂轮的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）常温下，将磨料投入到混料锅中混合搅拌10分钟，再加入润湿剂继续混料5分钟；
（2）磨料润湿后依次加入改性酚醛树脂、填料进行混料5分钟，使改性酚醛树脂和填料均匀地粘附在磨料表面；
（3）将上述所得混合料加入到开炼机中，在温度为90-110℃的条件下进行不间断混炼30分钟；
（4）混炼完成后，将成型料快速放入到尺寸为610×75×203并已加热至 120℃ 的模具中，在 8-10 Mpa 的压力下热压 30-40 min，然后以 20℃/h 的升温速率升至 160 ℃，之后继续以30℃/h的升温速率升至185℃，当温度升至 160℃ 以上时压力增加到16 Mpa，到达185℃后保持压力 60min，得到热压成型的砂轮；
(5) 将砂轮放入到120℃ 的烘箱中进行热固化处理，固化步骤为：120℃ 恒温 1h，130℃ 恒温 1h，140℃ 恒温 2h，155℃ 恒温2h，175℃ 恒温 1h，195℃ 恒温 8h，升温速率为20℃/h；
所述高强度树脂重负荷砂轮包括以下重量份的原料：磨料100份、改性树脂18-21份、润湿剂4-8份和填料20-22份；其特征在于：改性树脂为改性酚醛树脂，改性酚醛树脂的制备是将线型酚醛树脂熔融并升高到145—160℃后再加入酚醛环氧树脂得到的，酚醛环氧树脂占线型酚醛树脂质量的1/8—1/6；润湿剂为正丙醇、糠醇或甲阶酚醛树脂中的一种或几种的组合；
磨料包括以下质量份的物料：煅烧棕刚玉40-60份，锆刚玉20-30份、棕刚玉20-30份，煅烧棕刚玉粒度为14目，锆刚玉粒度为8目，棕刚玉粒度为16目；
填料包括以下质量份的物料：冰晶石粉8-12份、黄铁矿粉2-4份及玻璃纤维6-10份。
8.根据权利要求7所述高强度重负荷砂轮的制备方法，其特征在于：混炼时开炼机的辊温选择为 100 ℃。
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