CN110640640B - 一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属‑树脂复合型结合剂金刚石磨边轮及其制作方法，磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石8‑14份、电解铜粉8‑14份、钴粉2‑8份、电解镍粉0.5‑3份、锡粉1‑5份、铜锡合金粉8‑12份、高强度耐高温树脂结合剂35‑42份、碳化硅8‑12份、氧化铝4‑8份、硬质酸锌1‑3份。本发明通过调配金属‑树脂复合型结合剂，能够提高金刚石磨边轮的使用寿命和削磨锋利度，进而提高削磨砖坯的优等率，节约电耗，提高生产效率，为砖坯削磨工序创造更高的价。
Description
技术领域
本发明涉及磨边轮领域，更具体地说，涉及一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮及其制作方法。
背景技术
金刚石磨轮作为瓷砖磨边深加工的专用工具，起到磨边定尺的作用。近十年以来，随着大产量瓷砖磨抛生产线的普及应用，陶瓷磨抛线的线速越拉越快，对瓷砖磨边深加工提出了越来越高的工艺要求。在大产量快线速的背景下，使用传统的金属结合剂磨轮磨削瓷砖容易出现“硬碰硬”现象，造成瓷砖缺角崩边等加工缺陷，导致瓷砖品质下降，甚至成为次品，树脂结合剂磨轮可以避免以上“硬碰硬”的问题，但因树脂结合剂本身强度低，耐磨耐热性差，对金刚石的把持力较弱等缺陷，造成磨轮消耗过快，磨削力有限等问题，同样限制了该产品的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮及其制作方法。本发明通过调配金属-树脂复合型结合剂，在现有技术中所有的金属结合剂和树脂结合剂中筛选出适用于本发明刀头基体的结合剂，能够提高金刚石磨边轮的使用寿命和削磨锋利度，进而提高削磨砖坯的优等率，节约电耗，提高生产效率，为砖坯削磨工序创造更高的价值。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，该金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石8-14份、电解铜粉8-14份、钴粉2-8份、电解镍粉0.5-3份、锡粉1-5份、铜锡合金粉8-12份、高强度耐高温树脂结合剂35-42份、碳化硅8-12份、氧化铝4-8份、硬脂酸锌1-3份。
进一步地，所述的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石12份、电解铜粉12份、钴粉5份、电解镍粉2份、锡粉3份、铜锡合金粉10份、高强度耐高温树脂结合剂38份、碳化硅10份、氧化铝6份、硬脂酸锌2份。
进一步地，所述金刚石的筛分粒度为180-250目；所述电解铜粉的筛分粒度为450-550目；所述钴粉的筛分粒度为180-220目；所述电解镍粉的筛分粒度为750-850目；所述锡粉的筛分粒度为250-350目；所述铜锡合金粉的筛分粒度为80-120目；所述高强度耐高温树脂结合剂的筛分粒度为180-220目；所述碳化硅的筛分粒度为220-260目；所述氧化铝的筛分粒度为2800-3200目。
进一步地，所述金刚石的筛分粒度为200-230目；所述电解铜粉的筛分粒度为500目；所述钴粉的筛分粒度为200目；所述电解镍粉的筛分粒度为800目；所述锡粉的筛分粒度为300目；所述铜锡合金粉的筛分粒度为100目；所述高强度耐高温树脂结合剂的筛分粒度为200目；所述碳化硅的筛分粒度为240目；所述氧化铝的筛分粒度为3000目。
进一步地，所述铜锡合金粉中铜与锡的质量比为4:1。
进一步地，所述高强度耐高温树脂结合剂为聚酰亚胺树脂粉末。
本发明还提供一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮的制作方法，包括如下步骤：
制作金属刀头的步骤：将配方量的金刚石、电解铜粉、钴粉、电解镍粉、锡粉置于烧结机内，制作金属刀头；
破碎金属刀头的步骤：将制作的金属刀头采用锤击破碎法进行破碎，再过筛得到粒度为60#的砂轮粉末，称该砂轮粉末为A粉末；
铜锡合金粉扩散的步骤：用扩散法将铜锡合金粉扩散到A粉末的表面，该工序在扩散炉中完成，形成树枝状粉末，称该粉末为B粉末；
混料的步骤：将上述B粉末与碳化硅、高强度耐高温树脂结合剂和填料按配方量配料，然后混合配料；
热压成型的步骤：把混好的配料放入已经准备好的模具里，在油压机上热压成型，完成热压后进行脱模；
二次固化的步骤：将脱模后的磨边轮进行二次固化；
后处理的步骤：磨边轮完成固化后，按磨边轮的使用要求进行车加工、钻孔和攻牙加工，最后包装入库。
进一步地，在制作金属刀头的步骤中，所述烧结机的具体参数如下：烧结温度为780℃，烧结时间为3.5分钟,热压压力35MPa；
在铜锡合金粉扩散的步骤中，所述扩散炉的具体参数如下：炉内温度为560℃，扩散时间为30分钟。
进一步地，在混料的步骤中，混合配料工艺如下：先混合1小时，用30目的筛网筛分，最后再混1小时；
在热压成型的步骤中，把混好的配料放入已经准备好的模具里，在油压机上热压60分钟，上下压板的热压温度为235℃，压力为10MPa。
进一步地，在二次固化的步骤中，将脱模后的磨边轮放置固化装置内进行固化，固化条件如下：第一步在60分钟内将室温升至180℃；第二步在180℃下保温60分钟；第三步在30分钟内将180℃升至215℃；第四步在215℃下保温60分钟；第五步在30分钟内将215℃升至230℃；第六步在230℃下保温300分钟；第七步在180分钟内将230℃降至50℃，固化结束。
实施本发明的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮及其制作方法，具有以下有益效果：
本发明通过调配金属-树脂复合型结合剂，在现有技术中所有的金属结合剂和树脂结合剂中筛选出适用于本发明刀头基体的结合剂，能够提高金刚石磨边轮的使用寿命和削磨锋利度，进而提高削磨砖坯的优等率，节约电耗，提高生产效率，为砖坯削磨工序创造更高的价值。
本发明采用基于树脂与金属复合原理以及磨削热传导模型，通过添加高强度耐高温树脂粉，对金属粉末和金刚石进行特殊处理和工艺创新，开发出一种新型的产品：高效磨削金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，前期的基础研究表明，该磨轮既解决了金属结合剂磨轮使用中出现的“硬碰硬”的问题，也避免了树脂磨轮耐热性差，磨削力弱的缺陷。
其中，对金属粉末和金刚石进行特殊处理和工艺创新包括：
1、预烧结处理，即金属粉末预金刚石先通过热压预烧结处理；
2、破碎后的含金刚石的砂轮粉末扩散铜锡合金粉处理，形成树枝状粉末；
优点分别为：
1、金属结合对金刚石的把持力（把持力是本领域专用专业名词）远远高于树脂对金刚石的把持力，通过热压处理有利于提高产品的寿命和锋利度；
2、由于破碎后的含金刚石砂轮粉末是粒状或类球形，不利于与树脂结合，而通过铜锡20扩散后，形成树枝状粉末，再与树脂热压烧结，有利于提高含金刚石粉末与树脂的结合力，从而增强了胎体对金刚石的把持力，提高产品的锋利和寿命；
3、产品的高速磨削过程中，金刚石产生局部高温，使得树脂直接熔化，导致金刚石脱落，而通过上述的金属预烧结和扩散处理后，金刚石产生的局部高温，先通过金属迅速把热量传出去，大大减少金刚石脱落现象，从而增加了胎体对金刚石的把持力，提高产品的锋利和寿命。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，由如下重量份计的组分制作而成：金刚石8-14份、电解铜粉8-14份、钴粉2-8份、电解镍粉0.5-3份、锡粉1-5份、铜锡合金粉8-12份、高强度耐高温树脂结合剂35-42份、碳化硅8-12份、氧化铝4-8份、硬脂酸锌1-3份。
配方分析：
本发明中，金刚石、电解铜粉、钴粉、电解镍粉、锡粉为刀头基体的配方组成，通过加入将铜锡合金粉扩散含金刚石的砂轮粉末，形成树枝状结构粉末，与高强度耐高温树脂结合剂作为金属-树脂复合型结合剂，用于提高金刚石磨边轮的锋利度和寿命；碳化硅作为磨料，用于提高金刚石磨边轮的锋利度；氧化铝作为填料，用于提高金刚石磨边轮的耐磨性;硬脂酸锌作为脱模剂，用于提高金刚石磨边轮的易于生产。本发明通过调配金属-树脂复合型结合剂，在现有技术中所有的金属结合剂和树脂结合剂中筛选出适用于本发明刀头基体的结合剂，能够提高金刚石磨边轮的使用寿命和削磨锋利度，进而提高削磨砖坯的优等率，节约电耗，提高生产效率，为砖坯削磨工序创造更高的价值。
作为最优选方案，金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石12份、电解铜粉12份、钴粉5份、电解镍粉2份、锡粉3份、铜锡合金粉10份、高强度耐高温树脂结合剂38份、碳化硅10份、氧化铝6份、硬脂酸锌2份。
作为进一步优选方案，所述金刚石的筛分粒度为180-250目；所述电解铜粉的筛分粒度为450-550目；所述钴粉的筛分粒度为180-220目；所述电解镍粉的筛分粒度为750-850目；所述铜锡合金粉的筛分粒度为80-120目；所述高强度耐高温树脂结合剂的筛分粒度为180-220目；所述碳化硅的筛分粒度为220-260目；所述氧化铝的筛分粒度为2800-3200目。
作为最优选方案，所述金刚石的筛分粒度为200-230目；所述电解铜粉的筛分粒度为500目；所述钴粉的筛分粒度为200目；所述电解镍粉的筛分粒度为800目；所述铜锡合金粉的筛分粒度为100目；所述高强度耐高温树脂结合剂的筛分粒度为200目；所述碳化硅的筛分粒度为240目；所述氧化铝的筛分粒度为3000目。
作为进一步优选方案，所述铜锡合金粉（CuSn20，80:20）中铜与锡的质量比为4：1。
作为进一步优选方案，所述高强度耐高温树脂结合剂为聚酰亚胺树脂粉末。
本发明还提供一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮的制作方法，包括如下步骤：
制作金属刀头的步骤：将配方量的金刚石、电解铜粉、钴粉、电解镍粉、锡粉置于烧结机内，制作金属刀头；
破碎金属刀头的步骤：将制作的金属刀头采用锤击破碎法进行破碎，再过筛得到粒度为60#的砂轮粉末，称该砂轮粉末为A粉末；
铜锡合金粉扩散的步骤：用扩散法将铜锡合金粉扩散到A粉末的表面，该工序在扩散炉中完成，形成树枝状粉末，称该粉末为B粉末；
混料的步骤：将上述B粉末与碳化硅、高强度耐高温树脂结合剂和填料按配方量配料，然后混合配料；
热压成型的步骤：把混好的配料放入已经准备好的模具里，在油压机上热压成型，完成热压后进行脱模；
二次固化的步骤：将脱模后的磨边轮进行二次固化；
后处理的步骤：磨边轮完成固化后，按磨边轮的使用要求进行车加工、钻孔和攻牙加工，最后包装入库。
作为进一步优选方案，在制作金属刀头的步骤中，所述烧结机(也叫热压机)的具体参数如下：烧结温度为780℃，烧结时间为3.5分钟,热压压力35MPa；
在铜锡合金粉扩散的步骤中，所述扩散炉的具体参数如下：炉内温度为560℃，扩散时间为30分钟。
作为进一步优选方案，在混料的步骤中，混合配料工艺如下：先混合1小时，用30目的筛网筛分，最后再混1小时；
在热压成型的步骤中，把混好的配料放入已经准备好的模具里，在油压机上热压60分钟，上下压板的热压温度为235℃，压力为10MPa。
作为进一步优选方案，在二次固化的步骤中，将脱模后的磨边轮放置固化装置内进行固化，固化条件如下：第一步在60分钟内将室温升至180℃；第二步在180℃下保温60分钟；第三步在30分钟内将180℃升至215℃；第四步在215℃下保温60分钟；第五步在30分钟内将215℃升至230℃；第六步在230℃下保温300分钟；第七步在180分钟内将230℃降至50℃，固化结束。
现有技术使用的低温酚醛树脂，因此传统的固化条件，尤其是固化温度相对较低，与现有技术相比，其第六步为165左右，前面的升温温度也相应降低，与这种技术相比，现在这样的技术在使用过程中比较耐高温，提高产品的寿命。
实施例1
金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石（200/230目） 12份、电解铜粉（500目） 12份、钴粉（200目）5份、电解镍粉（800目）2份、锡粉（300目） 3份、铜锡合金粉（100目）10份、聚酰亚胺树脂粉末（200目以内）38份、碳化硅（240目）10份、氧化铝（3000目）6份、硬脂酸锌2份。其中，所述铜锡合金粉（80:20,CuSn20）中铜与锡的质量比为4:1。
制作工艺：
包括如下步骤：
制作金属刀头的步骤：将配方量的金刚石、电解铜粉、钴粉、电解镍粉、锡粉置于烧结机内，制作金属刀头；所述烧结机(也叫热压机)的具体参数如下：烧结温度为780℃，烧结时间为3.5分钟，热压压力35MPa；
破碎金属刀头的步骤：将制作的金属刀头采用锤击破碎法进行破碎，再过筛得到粒度为60#的砂轮粉末，称该砂轮粉末为A粉末；
铜锡合金粉扩散的步骤：用扩散法将铜锡合金粉扩散到A粉末的表面，该工序在扩散炉中完成，形成树枝状粉末，称该粉末为B粉末；所述扩散炉的具体参数如下：炉内温度为560℃，扩散时间为30分钟；
混料的步骤：将上述B粉末与碳化硅、高强度耐高温树脂结合剂和填料按配方量配料，然后混合配料；混合配料工艺如下：先混合1小时，用30目的筛网筛分，最后再混1小时；
热压成型的步骤：把混好的配料放入已经准备好的模具里，在油压机上热压60分钟，上下压板的热压温度为235℃，压力为10MPa，完成热压后进行脱模；
二次固化的步骤：将脱模后的磨边轮放置固化装置内进行固化，固化条件如下：第一步在60分钟内将室温升至180℃；第二步在180℃下保温60分钟；第三步在30分钟内将180℃升至215℃；第四步在215℃下保温60分钟；第五步在30分钟内将215℃升至230℃；第六步在230℃下保温300分钟；第七步在180分钟内将230℃降至50℃，固化结束；
后处理的步骤：磨边轮完成固化后，按磨边轮的使用要求进行车加工、钻孔和攻牙加工，最后包装入库。
实施例2
金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石（180/210目） 8份、电解铜粉（450目）8份、钴粉（180目）2份、电解镍粉（750目）0.5份、锡粉（250目） 1份、铜锡合金粉（80目）8份、聚酰亚胺树脂粉末（180目）35份、碳化硅（220目）8份、氧化铝（2800目）4份、硬脂酸锌1份。其中，所述铜锡合金粉（80:20,CuSn20）中铜与锡的质量比为4:1。
制作工艺参见实施例1。
实施例3
金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石（220/250目） 12份、电解铜粉（550目） 12份、钴粉（220目）5份、电解镍粉（850目）2份、锡粉（350目） 3份、铜锡合金粉（120目）10份、聚酰亚胺树脂粉末（220目）38份、碳化硅（260目）10份、氧化铝（3200目）6份、硬脂酸锌2份。其中，所述铜锡合金粉（80:20,CuSn20）中铜与锡的质量比为4:1。
制作工艺参见实施例1。
效果评价及性能检测
对实施例1的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮的性能进行检测。
1、节能长寿的特点：
与传统树脂结合剂金刚石磨边轮相比（其中传统树脂轮为市面上常规的树脂结合剂金刚石磨边轮），本发明金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮具有使用寿命长和节约电耗有明显优势，具体数据如下：在相同条件下测试（同一台机，12个磨头，加工同一批砖），传统树脂轮的平均使用寿命只用18个小时，本发明实施例1的产品平均使用使命42个小时，是传统树脂轮的2.3倍寿命，大大降低工人的劳动强度。
电耗方面，在相同条件下（同一台机，12个磨头，加工同一批尺码相同砖（800x800），数量2000片，线速均为32片/分钟），电流表读数对比，传统树脂结合剂金刚磨边轮使用电流为8-10A，本发明实施例1产品的使用电流为6-8A，电表读数对比，传统树脂结合剂金刚磨边轮一共用去216度电（216千瓦•时），而本发明实施例1产品一共用去171度电（171千瓦•时），节约电耗20.8%。
2、削磨性能：
与传统金属结合剂金刚石磨边轮相比（其中传统金属结合剂金刚石磨边轮为市面上常规的金属结合剂金刚石磨边轮），本发明金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮锋利度好，磨出的砖破损少，具体数据如下，在相同条件下测试（同一台机，12个磨头，加工同一批尺码相同砖（砖体尺寸800x800），数量15000片，线速均为32片/分钟），使用传统金属结合剂金刚石磨边轮磨出的砖坯优等率为95.4%，而使用该产品磨出的砖坯优等率为98.6%，优等率高出3.2%，创造出更高的价值。
对本领域的技术人员来说，可如以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮的制作方法，其特征在于，该金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石8-14份、电解铜粉8-14份、钴粉2-8份、电解镍粉0.5-3份、锡粉1-5份、铜锡合金粉8-12份、高强度耐高温树脂结合剂35-42份、碳化硅8-12份、氧化铝4-8份、硬脂酸锌1-3份；
具体制作方法包括如下步骤：
制作金属刀头的步骤：将配方量的金刚石、电解铜粉、钴粉、电解镍粉、锡粉置于烧结机内，制作金属刀头；破碎金属刀头的步骤：将制作的金属刀头采用锤击破碎法进行破碎，再过筛得到粒度为60#的砂轮粉末，称该砂轮粉末为A粉末；
铜锡合金粉扩散的步骤：用扩散法将铜锡合金粉扩散到A粉末的表面，该步骤在扩散炉中完成，形成树枝状粉末，称该粉末为B粉末；
混料的步骤：将上述B粉末与碳化硅、高强度耐高温树脂结合剂、氧化铝、硬脂酸锌按配方量配料，然后混合配料；
热压成型的步骤：把混好的配料放入已经准备好的模具里，在油压机上热压成型，完成热压后进行脱模；
二次固化的步骤：将脱模后的磨边轮进行二次固化；
后处理的步骤：磨边轮完成固化后，按磨边轮的使用要求进行车加工、钻孔和攻牙加工，最后包装入库。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在制作金属刀头的步骤中，所述烧结机的具体参数如下：烧结温度为780℃，烧结时间为3.5分钟,热压压力35MPa；
在铜锡合金粉扩散的步骤中，所述扩散炉的具体参数如下：炉内温度为560℃，扩散时间为30分钟。
3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在混料的步骤中，混合配料工艺如下：先混合1小时，用30目的筛网筛分，最后再混1小时；
在热压成型的步骤中，把混好的配料放入已经准备好的模具里，在油压机上热压60分钟，上下压板的热压温度为235℃，压力为10MPa。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在二次固化的步骤中，将脱模后的磨边轮放置固化装置内进行固化，固化条件如下：第一步在60分钟内将室温升至180℃；第二步在180℃下保温60分钟；第三步在30分钟内将180℃升至215℃；第四步在215℃下保温60分钟；第五步在30分钟内将215℃升至230℃；第六步在230℃下保温300分钟；第七步在180分钟内将230℃降至50℃，固化结束。
5.一种金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，其特征在于，由如权利要求1-4任一项所述的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮制作方法制作而成。
6.如权利要求5所述的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，其特征在于，该金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮由如下重量份计的组分制作而成：金刚石12份、电解铜粉12份、钴粉5份、电解镍粉2份、锡粉3份、铜锡合金粉10份、高强度耐高温树脂结合剂38份、碳化硅10份、氧化铝6份、硬脂酸锌2份。
7.如权利要求5所述的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，其特征在于，所述金刚石的筛分粒度为180-250目；所述电解铜粉的筛分粒度为450-550目；所述钴粉的筛分粒度为180-220目；所述电解镍粉的筛分粒度为750-850目；所述锡粉的筛分粒度为250-350目；所述铜锡合金粉的筛分粒度为80-120目；所述高强度耐高温树脂结合剂的筛分粒度为180-220目；所述碳化硅的筛分粒度为220-260目；所述氧化铝的筛分粒度为2800-3200目。
8.如权利要求7所述的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，其特征在于，所述金刚石的筛分粒度为200-230目；所述电解铜粉的筛分粒度为500目；所述钴粉的筛分粒度为200目；所述电解镍粉的筛分粒度为800目；所述锡粉的筛分粒度为300目；所述铜锡合金粉的筛分粒度为100目；所述高强度耐高温树脂结合剂的筛分粒度为200目；所述碳化硅的筛分粒度为240目；所述氧化铝的筛分粒度为3000目。
9.如权利要求5所述的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，其特征在于，所述铜锡合金粉中铜与锡的质量比为4:1。
10.如权利要求5所述的金属-树脂复合型结合剂金刚石磨边轮，其特征在于，所述高强度耐高温树脂结合剂为聚酰亚胺树脂粉末。
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