CN111233442A - 一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及砂轮生产技术领域，具体地说，涉及一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，按重量百分比包括如下组分：刚玉30‑40％、碳化硅30‑40％、硅溶胶5‑10％和结合剂15‑20％，结合剂具体为氧化锂30‑34％、氧化镁30‑33％、五氧化二磷30‑33％和塑性粘土5‑10％。本发明使用锂、镁、磷氧化物作为结合剂，使烧成的温度降低为1000‑1100℃，玻璃粉作为结合剂基础原料，辅以粘土等塑性料混合成结合剂，从而使砂轮获得很高的强度，用于制造陶瓷砂轮，具有高抗拉强度，高抗冲击强度的特点，所制造的陶瓷砂轮最高可以达到80m/s的安全使用线速度，硅溶胶作为缓冲材料，减少了刚玉和碳化硅因为热膨胀系数不同而造成的不同的烧成收缩，从而使砂轮获得较高的回转强度。

Description

一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮
技术领域
本发明涉及砂轮生产技术领域，具体为一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮。
背景技术
砂轮是磨具中使用范围最为广泛的一种工具，主要对金属或非金属工件的型面进行粗磨、半精磨、精磨以及开槽、切断等处理，在使用时处于高速旋转状态，需要承受较大的冲击力，因此对砂轮的强度、抗冲击性、耐热性以及抗腐性能等均有较高的要求。陶瓷砂是用陶瓷结合剂把磨粒粘结起来，陶瓷砂轮应该具备耐热性能好，切削锋利，磨削效率高，磨削过程中不易发热和堵塞，热膨胀量小，以控制加工精度。但现有的砂轮用的结合剂质量太差，导致烧成成本高，烧成时间长，增加能源消耗，且现有的结合剂制成的陶瓷砂轮抗拉强度和抗冲击强度低下，不能满足需求，此外烧成温度高，造成成本提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，以解决上述背景技术中提出的现如今现有的陶瓷砂轮用的结合剂质量太差，导致烧成成本高，烧成时间长，增加能源消耗，且现有的结合剂制成的陶瓷砂轮抗拉强度和抗冲击强度低下，不能满足需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，按重量百分比包括如下组分：刚玉30-40％、碳化硅30-40％、硅溶胶5-10％和结合剂15-20％，所述结合剂具体为氧化锂30-34％、氧化镁30-33％、五氧化二磷30-33％和塑性粘土5-10％。
作为优选，按重量百分比包括如下组分：刚玉35％、碳化硅35％、硅溶胶10％和结合剂20％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂30％、氧化镁30％、五氧化二磷30％和塑性粘土10％。
作为优选，按重量百分比包括如下组分：刚玉40％、碳化硅40％、硅溶胶5％和结合剂15％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂31％、氧化镁31％、五氧化二磷32％和塑性粘土6％。
作为优选，按重量百分比包括如下组分：刚玉40％、碳化硅35％、硅溶胶10％和结合剂15％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂31％、氧化镁32％、五氧化二磷32％和塑性粘土5％。
作为优选，其制备方法包括如下步骤：
S1：将刚玉、碳化硅、硅溶胶和结合剂按配方精准称量；
S2：制作结合剂进行备用；
S3：将刚玉、碳化硅加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S4：混合后加入球磨机中进行混磨，制成粉末，混磨出料通过筛网过滤；
S5：将过滤后的混合物粉末和硅溶胶搅拌均匀后，置于高温炉内在1000-1100℃下保温3-4h烧成产物刚玉碳化硅浇注磨料；
S6：将结合剂、刚玉碳化硅浇注料经过保温、成核，结合剂中出现大量微晶体，成为微晶陶瓷，包裹磨料，制成砂轮。
作为优选，所述结合剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将氧化锂、氧化镁、五氧化二磷和塑性粘土按配方精准称量各组分；
S2：将称量后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S3：混合后加入球磨机中进行混磨，混磨出料通过筛网过滤；
S4：将球磨后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入高温熔融炉中进行高温熔融，熔融温度为1400-1500℃；
S5：将熔融后的混合物进行水淬处理，水淬冷却后进行烘干制成玻璃粉；
S6：将制成的玻璃粉与塑性粘土加入至搅拌机进行混合搅拌均匀，制成结合剂。
作为优选，所述球磨机的料球比例为2:1。
作为优选，球磨机转数160-200r/min，球磨时间为20-25min。
作为优选，水淬冷却后的混合物烘干的烘干温度为750-850℃。
作为优选，筛网的网孔规格为150-200目。
本发明中高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮中结合剂各组分原料作用如下：
氧化锂(Li2O)：是锂最常见的氧化物，被广泛用作玻璃的组分，氧化锂作为制成陶瓷砂轮的晶核剂，也可以降低陶瓷结合剂的热膨胀系数。
氧化镁(MgO)：增加砂轮强度、耐磨、不易断裂，添加了氧化镁材料的砂轮，将更加耐磨受用。
五氧化二磷(P2O5)：以一定量的五氧化二磷为成核剂，利用五氧化二磷的分相促进成核，不仅有利于降低结合剂成本，也有利于砂轮颜色的稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮使用锂、镁、磷氧化物作为结合剂，使烧成的温度降低为1000-1100℃，各种原材料高温熔融后激冷成为玻璃粉，玻璃粉作为结合剂基础原料，辅以粘土等塑性料混合成结合剂，结合剂加上磨料制作成陶瓷砂轮，在烧成时玻璃粉部分熔融，经过保温、成核后，结合剂中出现大量微晶体，成为微晶陶瓷，包裹住磨料，从而使砂轮获得很高的强度，用于制造陶瓷砂轮，具有高抗拉强度，高抗冲击强度的特点，所制造的陶瓷砂轮最高可以达到80m/s的安全使用线速度，硅溶胶作为缓冲材料，减少了刚玉和碳化硅因为热膨胀系数不同而造成的不同的烧成收缩，从而使砂轮获得较高的回转强度，采用刚玉和碳化硅混合磨料，制成陶瓷砂轮，最高使用线速度达到60m/s，兼具刚玉磨料和碳化硅磨料的磨削性能，在一些难磨材料的磨削上，有超过刚玉磨料和碳化硅磨料的磨削效果，提高了刚玉碳化硅混合磨料砂轮的使用线速度，使这种混合磨料砂轮可以广泛应用，在诸多应用领域拥有比单独刚玉磨料或单独碳化硅磨料更加优秀的磨削性能，较高的安全使用线速度解决了之前这类产品无法应用的问题。
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。
本发明提供以下技术方案：
一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，按重量百分比包括如下组分：刚玉30-40％、碳化硅30-40％、硅溶胶5-10％和结合剂15-20％，所述结合剂具体为氧化锂30-34％、氧化镁30-33％、五氧化二磷30-33％和塑性粘土5-10％，根据上述技术方案，本发明提供三组实施例：
实施例1
一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，按重量百分比包括如下组分：刚玉35％、碳化硅35％、硅溶胶10％和结合剂20％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂30％、氧化镁30％、五氧化二磷30％和塑性粘土10％。
本实施例中的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮的制备包括如下步骤：
S1：将刚玉、碳化硅、硅溶胶和结合剂按配方精准称量；
S2：制作结合剂进行备用；
S3：将刚玉、碳化硅加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S4：混合后加入球磨机中进行混磨，制成粉末，混磨出料通过筛网过滤；
S5：将过滤后的混合物粉末和硅溶胶搅拌均匀后，置于高温炉内在1000-1100℃下保温3-4h烧成产物刚玉碳化硅浇注磨料；
S6：将结合剂、刚玉碳化硅浇注料经过保温、成核，结合剂中出现大量微晶体，成为微晶陶瓷，包裹磨料，制成砂轮。
其中，结合剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将氧化锂、氧化镁、五氧化二磷和塑性粘土按配方精准称量各组分；
S2：将称量后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S3：混合后加入球磨机中进行混磨，混磨出料通过筛网过滤；
S4：将球磨后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入高温熔融炉中进行高温熔融，熔融温度为1400-1500℃；
S5：将熔融后的混合物进行水淬处理，水淬冷却后进行烘干制成玻璃粉；
S6：将制成的玻璃粉与塑性粘土加入至搅拌机进行混合搅拌均匀，制成结合剂。
进一步的，球磨机的料球比例为2:1，球磨机转数160-200r/min，球磨时间为20-25min，通过球磨将混合物料进行粉碎，筛网的网孔规格为150-200目，通过筛网可以将混合物料统一规格，防止颗粒过大造成加工效率低下。
具体的，水淬冷却后的混合物烘干的烘干温度为750-850℃。
此外，筛网的网孔规格为150-200目。
实施例2
一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，按重量百分比包括如下组分：刚玉40％、碳化硅40％、硅溶胶5％和结合剂15％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂31％、氧化镁31％、五氧化二磷32％和塑性粘土6％。
本实施例中的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮的制备包括如下步骤：
S1：将刚玉、碳化硅、硅溶胶和结合剂按配方精准称量；
S2：制作结合剂进行备用；
S3：将刚玉、碳化硅加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S4：混合后加入球磨机中进行混磨，制成粉末，混磨出料通过筛网过滤；
S5：将过滤后的混合物粉末和硅溶胶搅拌均匀后，置于高温炉内在1000-1100℃下保温3-4h烧成产物刚玉碳化硅浇注磨料；
S6：将结合剂、刚玉碳化硅浇注料经过保温、成核，结合剂中出现大量微晶体，成为微晶陶瓷，包裹磨料，制成砂轮。
其中，结合剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将氧化锂、氧化镁、五氧化二磷和塑性粘土按配方精准称量各组分；
S2：将称量后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S3：混合后加入球磨机中进行混磨，混磨出料通过筛网过滤；
S4：将球磨后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入高温熔融炉中进行高温熔融，熔融温度为1400-1500℃；
S5：将熔融后的混合物进行水淬处理，水淬冷却后进行烘干制成玻璃粉；
S6：将制成的玻璃粉与塑性粘土加入至搅拌机进行混合搅拌均匀，制成结合剂。
进一步的，球磨机的料球比例为2:1，球磨机转数160-200r/min，球磨时间为20-25min，通过球磨将混合物料进行粉碎，筛网的网孔规格为150-200目，通过筛网可以将混合物料统一规格，防止颗粒过大造成加工效率低下。
具体的，水淬冷却后的混合物烘干的烘干温度为750-850℃。
此外，筛网的网孔规格为150-200目。
实施例3
一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，按重量百分比包括如下组分：刚玉40％、碳化硅35％、硅溶胶10％和结合剂15％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂31％、氧化镁32％、五氧化二磷32％和塑性粘土5％。
本实施例中的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮的制备包括如下步骤：
S1：将刚玉、碳化硅、硅溶胶和结合剂按配方精准称量；
S2：制作结合剂进行备用；
S3：将刚玉、碳化硅加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S4：混合后加入球磨机中进行混磨，制成粉末，混磨出料通过筛网过滤；
S5：将过滤后的混合物粉末和硅溶胶搅拌均匀后，置于高温炉内在1000-1100℃下保温3-4h烧成产物刚玉碳化硅浇注磨料；
S6：将结合剂、刚玉碳化硅浇注料经过保温、成核，结合剂中出现大量微晶体，成为微晶陶瓷，包裹磨料，制成砂轮。
其中，结合剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将氧化锂、氧化镁、五氧化二磷和塑性粘土按配方精准称量各组分；
S2：将称量后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S3：混合后加入球磨机中进行混磨，混磨出料通过筛网过滤；
S4：将球磨后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入高温熔融炉中进行高温熔融，熔融温度为1400-1500℃；
S5：将熔融后的混合物进行水淬处理，水淬冷却后进行烘干制成玻璃粉；
S6：将制成的玻璃粉与塑性粘土加入至搅拌机进行混合搅拌均匀，制成结合剂。
进一步的，球磨机的料球比例为2:1，球磨机转数160-200r/min，球磨时间为20-25min，通过球磨将混合物料进行粉碎，筛网的网孔规格为150-200目，通过筛网可以将混合物料统一规格，防止颗粒过大造成加工效率低下。
具体的，水淬冷却后的混合物烘干的烘干温度为750-850℃。
此外，筛网的网孔规格为150-200目。
上述多组实施例制得的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮与传统的陶瓷结合剂对比如下表所示：
Figure BDA0002370205390000101
从表中可以看出，本发明的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮采用结合剂以及硅溶胶作为缓冲材料，提高陶瓷砂轮抗拉强度、抗冲击强度，可以在很多应用上替代进口产品，节约烧成成本和烧成时间，减少能源消耗。
本发明的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮使用锂、镁、磷氧化物作为结合剂，烧成的温度为1000-1100℃，各种原材料高温熔融后激冷成为玻璃粉，玻璃粉作为结合剂基础原料，辅以粘土等塑性料混合成结合剂，结合剂加上磨料制作成陶瓷砂轮，在烧成时玻璃粉部分熔融，经过保温、成核后，结合剂中出现大量微晶体，成为微晶陶瓷，包裹住磨料，从而使砂轮获得很高的强度，用于制造陶瓷砂轮，具有高抗拉强度，高抗冲击强度的特点，所制造的陶瓷砂轮最高可以达到80m/s的安全使用线速度，硅溶胶作为缓冲材料，减少了刚玉和碳化硅因为热膨胀系数不同而造成的不同的烧成收缩，从而使砂轮获得较高的回转强度，采用刚玉和碳化硅混合磨料，制成陶瓷砂轮，最高使用线速度达到60m/s，兼具刚玉磨料和碳化硅磨料的磨削性能，在一些难磨材料的磨削上，有超过刚玉磨料和碳化硅磨料的磨削效果，提高了刚玉碳化硅混合磨料砂轮的使用线速度，使这种混合磨料砂轮可以广泛应用，在诸多应用领域拥有比单独刚玉磨料或单独碳化硅磨料更加优秀的磨削性能，较高的安全使用线速度解决了之前这类产品无法应用的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (10)

1.一种高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：按重量百分比包括如下组分：刚玉30-40％、碳化硅30-40％、硅溶胶5-10％和结合剂15-20％，所述结合剂具体为氧化锂30-34％、氧化镁30-33％、五氧化二磷30-33％和塑性粘土5-10％。
2.根据权利要求1所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：按重量百分比包括如下组分：刚玉35％、碳化硅35％、硅溶胶10％和结合剂20％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂30％、氧化镁30％、五氧化二磷30％和塑性粘土10％。
3.根据权利要求1所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：按重量百分比包括如下组分：刚玉40％、碳化硅40％、硅溶胶5％和结合剂15％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂31％、氧化镁31％、五氧化二磷32％和塑性粘土6％。
4.根据权利要求1所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：按重量百分比包括如下组分：刚玉40％、碳化硅35％、硅溶胶10％和结合剂15％，结合剂中各组分重量百分比为氧化锂31％、氧化镁32％、五氧化二磷32％和塑性粘土5％。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
S1：将刚玉、碳化硅、硅溶胶和结合剂按配方精准称量；
S2：制作结合剂进行备用；
S3：将刚玉、碳化硅加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S4：混合后加入球磨机中进行混磨，制成粉末，混磨出料通过筛网过滤；
S5：将过滤后的混合物粉末和硅溶胶搅拌均匀后，置于高温炉内在1000-1100℃下保温3-4h烧成产物刚玉碳化硅浇注磨料；
S6：将结合剂、刚玉碳化硅浇注料经过保温、成核，结合剂中出现大量微晶体，成为微晶陶瓷，包裹磨料，制成砂轮。
6.根据权利要求5所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：所述结合剂的制备方法包括如下步骤：
S1：将氧化锂、氧化镁、五氧化二磷和塑性粘土按配方精准称量各组分；
S2：将称量后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入搅拌机中混合搅拌均匀；
S3：混合后加入球磨机中进行混磨，混磨出料通过筛网过滤；
S4：将球磨后的氧化锂、氧化镁和五氧化二磷加入高温熔融炉中进行高温熔融，熔融温度为1400-1500℃；
S5：将熔融后的混合物进行水淬处理，水淬冷却后进行烘干制成玻璃粉；
S6：将制成的玻璃粉与塑性粘土加入至搅拌机进行混合搅拌均匀，制成结合剂。
7.根据权利要求6所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：所述球磨机的料球比例为2:1。
8.根据权利要求6所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：球磨机转数160-200r/min，球磨时间为20-25min。
9.根据权利要求6所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：水淬冷却后的混合物烘干的烘干温度为750-850℃。
10.根据权利要求6所述的高速刚玉和碳化硅混合磨料砂轮，其特征在于：筛网的网孔规格为150-200目。
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