CN111283563A - 形成研磨制品的方法和由其形成的研磨制品 - Google Patents

Abstract

本申请涉及形成研磨制品的方法和由其形成的研磨制品。一种形成研磨制品的方法可以包括加热包括粘结前体材料和磨粒的生坯；和在加热之后压制所述生坯。可以在不对所述生坯施加热量的情况下压制所述生坯。可以进一步处理加热体以形成包括磨粒和粘结材料的最终成形体。

Description

形成研磨制品的方法和由其形成的研磨制品

技术领域

本公开一般涉及形成研磨制品的方法和由其形成的研磨制品。

背景技术

通常，粘结研磨制品通过以下方式制备：将磨粒与粘结材料或前体粘结材料和任选的添加剂共混，并通过使用例如合适的模具使所得混合物成形。可以使混合物成形以形成生坯，例如，通过固化或烧结对所述生坯进行热处理，以生产其中磨粒由粘结基质保持的制品。在粘结磨具中，磨轮通常制备用于磨削、切割、抛光等。可以使用例如切割自尼龙、碳、玻璃或棉布的圆盘来加强此类轮，或可以不对其进行加强。仍然存在对改进的研磨制品的需求。

发明内容

本发明涉及一种形成研磨制品的方法，其包含：

加热包括粘结前体材料和磨粒的生坯；和

在加热之后压制所述生坯，其中在不对所述生坯施加热量的情况下压制所述生坯。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且其众多特征和优点对于本领域技术人员来说是显而易见的。在附图中，参考符号在全部不同视图中指代相同部分。附图不一定按比例绘制。

图1包括根据实施例的包括形成研磨制品的工艺的流程图。

图2包括根据实施例的切割轮的侧视图的图示。

图3包括图2的切割轮的横截面视图的图示。

图4包括根据另一实施例的切割轮的横截面视图的图示。

图5包括根据另一实施例的切割轮的横截面视图的图示。

图6包括根据再一实施例的切割轮的横截面视图的图示。

图7包括根据另一实施例的切割轮的横截面视图的图示。

图8包括根据另一实施例的切割轮的横截面视图的图示。

图9包括根据实施例的切割轮的横截面视图的图示。

图10包括加热温度相对于切割轮样品的轮性能的线图的图示。

图11包括加热温度相对于切割轮样品的密度的线图的图示。

图12包括加热温度相对于切割轮样品的MOR的线图的图示。

图13包括加热温度相对于额外切割轮样品的轮性能的线图的图示。

具体实施方式

提供以下结合图形的描述以帮助理解本文所公开的教示。以下论述将集中于本教示的具体实施方式和实施例。此焦点被提供以帮助描述本教示，并且不应解释为对本教示的范围或适用性的限制。然而，在本申请中当然可以使用其它教示。

如本文所用，术语“包含(comprises/comprising)”、“包括(includes/including)”、“具有(has/having)”或其任何其它变型旨在涵盖非排它性的包括。例如，包含特征列表的方法、制品或设备不一定仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或此类方法、制品或设备所固有的其它特征。此外，除非有明确的相反说明，否则“或”是指包括性的-或而不是排它性的-或。例如，条件A或B由以下中的任何一个满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)、A为假(或不存在)且B为真(或存在)以及A和B都为真(或存在)。

而且，采用“一(a或an)”的使用来描述本文所述的要素和组分。这样做只是为了方便并给出本发明的范围的一般意义。除非其另有明确意指，否则此描述应解读为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。例如，当在本文中描述单个物品时，可以使用多于一个物品来代替单个物品。类似地，在本文描述多于一个物品的情况下，单个物品可以代替多于一个物品。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。材料、方法和实例仅是说明性的而不意欲限制。在某种程度上，没有描述关于特定材料和加工行为的某些细节，此类细节可以包括常规方法，其可以在参考书和制造领域内的其它来源中找到。

实施例涉及形成研磨制品的方法。此方法可以允许改进研磨制品的形成。再一实施例涉及由所述方法形成的研磨制品。此研磨制品可以适用于材料去除应用，并且包括粘结的研磨制品，其可以呈适用作切割轮、砂轮、组合轮等的轮子的形式。

图1包括根据实施例的形成研磨制品的方法100的流程图。如所示出的，用于形成研磨制品的工艺可以在方框101处开始，包括形成包括粘结前体材料和磨粒的混合物。

可以通过进一步加工如热处理，将粘结前体材料形成为粘结材料，这在本公开中稍后描述。取决于加工途径，粘结前体材料可以具有各种形式。例如，在一个实施例中，前体粘结材料可以呈粉末或粉末材料组合的形式，其可以在进一步处理后形成为最终成形的研磨制品的粘结材料。在另一例子中，混合物可以包括液体粘结前体材料。在再一例子中，混合物可以包括粉末和液体粘结前体材料。粘结前体材料可包括有机材料，并且甚至可以基本上由一种或多种有机材料组成。例如，粘结前体材料可选自由热固性材料和热塑性材料组成的组。更特别地，粘结前体材料可包括树脂、环氧树脂或其任何组合。在一个实施例中，树脂可以包括酚醛树脂。在一个特定实施例中，树脂可以包括酚醛清漆、甲阶酚醛树脂或其任何组合。

在实施例中，可以形成包括一定含量的粘结前体材料的混合物，如以混合物的总重量计至少4wt％的树脂粘结前体材料，以混合物的总重量计，至少6wt％、至少11％、至少13wt％或至少20wt％的粘结前体材料。另外地或替代地，以混合物的总重量计，混合物可以包括至多40wt％的粘结前体材料，如以混合物的总重量计，至多38wt％、至多35wt％、至多33wt％、至多31wt％、至多29wt％、至多27wt％、至多24wt％、至多22wt％、至多20wt％、至多19wt％、至多17wt％或至多15wt％的粘结前体材料。应了解，粘结前体材料的含量可以在包括上述任何最小和最大百分比的范围内，如以混合物的总重量计，在至少4wt％至最多40wt％的范围内，或在至少6wt％至最多30wt％的范围内。

磨粒可包括无机材料、有机材料、天然存在的材料(例如，矿物)、超级研磨材料、合成材料(例如，多晶金刚石复合片)或其任何组合。磨粒的再一实例可以包括可选自由以下组成的组的材料：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、碳氧化物、金刚石或其任何组合。磨粒的特定实例可以包括氧化铝，如α氧化铝、引入晶种的溶胶凝胶氧化铝、纳米晶氧化铝、熔融氧化铝或其任何组合。另外，磨粒可以包括附聚颗粒、非附聚颗粒、成形磨粒、非成形磨粒或其任何组合。

在实施例中，可以形成混合物，其包括以混合物的总重量计至少50wt％的磨粒，如以混合物的总重量计至少53wt％、至少59wt％或至少64wt％的磨粒。在另一实施例中，以混合物的总重量计，混合物可以包括至多85wt％的磨粒，如以混合物的总重量计至多79wt％、至多73wt％或至多68wt％的磨粒。应了解，混合物中磨粒的含量可以在包括本文所述的任何最小和最大百分比的范围内。例如，以混合物的总重量计，混合物可以包括50wt％至85wt％的磨粒。

所述混合物还可以任选地包括额外组分，如填料、加工助剂、润滑剂(例如，润湿剂)、二级磨粒、抗静电剂、造孔剂、着色剂等。在实施例中，混合物可以包括填料。例如，以混合物的总重量计，混合物中填料的含量可以为至少3wt％，如以混合物的总重量计至少5wt％、至少8wt％、至少10wt％或至少12wt％。在另一例子中，以混合物的总重量计，混合物可以包括至多25wt％的填料材料，如以混合物的总重量计至多22wt％、至多20wt％、至多18wt％、至多15wt％或至多12wt％的填料材料。此外，填料的含量可以在包括本文所述的任何最小和最大百分比的范围内。例如，以混合物的总重量计，混合物可以包括至少3wt％和至多25wt％的填料材料。

填料可以包括无机材料、有机材料或其组合。填料材料的特定实例可以包括砂、氧化铝空心球、铝土矿、铬铁矿、菱镁矿、白云石、莫来石、硼化物、二氧化钛、碳产品(例如，炭黑、焦炭或石墨)、木粉、粘土、滑石、立方氮化硼、二硫化钼、长石、霞石正长岩、玻璃球、玻璃纤维、CaF₂、KBF₄、冰晶石(Na₃AlF₆)、氟铝酸钾(如钾冰晶石(K₃AlF₆))、氧化铝钠氟化物、黄铁矿、ZnS、硫化铜、包括Fe₂S的材料(如Pyrox)、矿物油、氟化物、碳酸盐、碳酸钙或其任何组合。填料材料的硬度可以显著小于磨粒的硬度，并且可以完全不同于磨粒。例如，填料材料的莫氏硬度(Mohs hardness)可以小于7，如小于6或甚至小于5。

如本领域技术人员已知，可以利用合适的混合工艺来形成其中包含的组分的均质混合物。在示例性混合工艺中，混合物可以多个步骤组合。在添加到酚醛树脂粉末和填料粉末的共混物中之前，可以将磨粒与液体树脂材料混合以润湿磨粒，这可以促进粉末共混物在磨粒上形成基本均匀的涂层。

在形成混合物之后，通过使混合物形成为生坯，此工艺可以在方框103处继续。可以利用具有所需形状的成形装置如模具来使混合物成形。模具可以由不锈钢、高碳钢、高铬钢或其它合适的材料制成。模具可以在室温(即15℃至40℃)下。在一些情况下，可以将一个或多个混合物层放入模具中，如通过线性或旋转铺展，并且可以将其它组件(如一个或多个加强组件)放置在混合物层中的至少一个的上方或下方。加强组件可以包括有机材料、无机材料或其任何组合。加强组件的特定实例可以包括织物、纤维、膜、织造材料、非织造材料、玻璃、玻璃纤维、陶瓷、聚合物、树脂、聚合物、氟化聚合物、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚酯、橡胶、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳香族聚酰胺、改性酚醛树脂或其组合。

用于形成生坯的工艺可以进一步包括压制操作。在至少一个实施例中，可以在混合物处于模具中时实行压制。术语“生坯”旨在指代在用于形成最终成形体的一个或多个成形工艺之前的混合物主体。在形成多个研磨层时的情况下，研磨层中的每一个都可以经受各自的压制工艺或同时压制。每个研磨层在形成最终成形体之前也称作“未加工研磨部分”，或在形成最终成形体之后称作“研磨部分”。

在实施例中，可以在空气中压制混合物。在另一实施例中，可以在室温下压制混合物。在又一实施例中，压制混合物可以包括冷压。在特定实施例中，可以在不对混合物施加热量的情况下压制混合物。在另一实施例中，可以在一定温度下压制混合物，所述温度可以促进改进研磨制品的形成。一方面，可以在至多40℃、至多35℃或至多30℃的温度下压制混合物。另一方面，可以在至少15℃、至少20℃、至少22℃、至少25℃或至少30℃的温度下压制混合物。此外，应理解，可以在处于包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内的温度下压制混合物。例如，可以在包括至少15℃和至多40℃的温度下压制混合物。

在另一实施例中，可以在一定压力下压制混合物，所述压力可以促进改进研磨制品的形成。一方面，可以在以下压力下压制混合物：至少10MPa，如至少15MPa、至少18MPa、至少20MPa、至少22MPa、至少25MPa、至少28MPa、至少30MPa、至少32MPa、至少34MPa、至少36MPa、至少38MPa、至少40MPa、至少42MPa、至少44MPa、至少46MPa、至少48MPa、至少50MPa或至少55MPa。另一方面，可以在以下压力下压制混合物：至多55MPa、至多50MPa、至多48MPa、至多45MPa、至多43MPa、至多40MPa、至多38MPa、至多36MPa、至多35MPa或至多30MPa。又一方面，用于压制混合物的压力可以在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内。例如，压力可以在10MPa至55MPa范围内或在15MPa至40MPa范围内。

在另一实施例中，可以在一定的力下压制混合物，所述力可以促进改进研磨制品的形成。一方面，力可以高达8000kN。另一方面，力可以是至少20kN、至少50kN、至少100kN、至少150kN、至少200kN、至少400kN、至少600kN、至少800kN、至少1000kN、至少1500kN、至少2000kN、至少3000kN、至少5000kN、至少5000kN或至少8000kN。又一方面，用于压制混合物的力可以在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内。

在另一实施例中，可以压制混合物达一定时段，所述时段可以促进改进研磨制品的形成。一方面，可以压制混合物达至少0.5秒、至少0.8秒、至少1秒、至少1.2秒、至少1.4秒、至少1.5秒、至少1.7秒、至少1.9秒、至少2秒、至少2.2秒、至少2.5秒、至少2.6秒、至少2.8秒、至少3.0秒、至少4秒、至少6秒、至少8秒或至少10秒。另一方面，可以压制混合物达至多1.0分钟、至多50秒、至多40秒、至多30秒、至多20秒或至多10秒。再一方面，可以压制混合物达在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内的时段。本领域技术人员将理解，压制时间可以变化以形成具有各种尺寸的生坯，并且可以随着其它压制参数变化(例如，压力)而调节。例如，压制混合物以形成超薄轮的生坯可能需要数秒，如0.5秒至10秒，而压制时间可根据需求延长至1分钟或更长，以形成具有更小厚度的生坯。

在压制之后，可以形成具有第一孔隙率的生坯，如以生坯的总体积计至少4体积％，或以生坯的总体积计至少5体积％、至少6体积％、至少8体积％、至少9体积％、至少10体积％、至少12体积％、至少14体积％、至少15体积％、至少17体积％、至少18体积％、至少19体积％或20体积％。另外，以生坯的总体积计，第一孔隙率可以为至多25体积％，如至多25体积％、至多22体积％、至多20体积％、至多18体积％、至多15体积％、至多13体积％、至多11体积％、至多10体积％、至多9体积％或至多8体积％。应理解，第一孔隙率可以在包括本文所述的任何最小和最大百分比的范围内。例如，第一孔隙率可以在至少4体积％至最多25体积％的范围内。

在另一实施例中，可以形成包括至少一个加强组件和至少一个未加工研磨部分的生坯。加强组件可以与未加工研磨部分直接接触。以研磨部分的总体积计，未加工研磨部分可以具有本文所述的第一孔隙率。

在又一实施例中，在形成之后，生坯可以是独立的，并且可以从模具中取出用于进一步加工。

在方框105处，可以通过加热生坯来继续此工艺。在实施例中，可以在压制设备外部实行加热。例如，可以利用与压制设备分开的加热装置实行加热。示例性加热工具可以包括烘箱、微波、灯、加热器、辐射源(例如，红外辐射)或其任何组合。示例性灯可以包括加热灯、红外灯等。其它常规加热装置也可用于通过传导、对流、辐射或其任何组合将热量传递到生坯。在另一实施例中，可以在大气条件下加热生坯。在至少一个特定实施例中，可以在不对生坯施加压力的情况下加热生坯。

在实施例中，可以在第一温度下加热生坯，所述第一温度可以增加粘结前体材料的流动性，以促进改进研磨制品的形成。一方面，第一温度可以至少是某种粘结前体材料如液体粘结前体材料(例如，甲阶酚醛树脂)的固化温度。另一方面，第一温度可低于粘结前体材料如酚醛清漆的固化温度。再一方面，粘结前体材料的化学反应可以不在第一温度下发生。

在至少一个实施例中，第一温度可以是至少40℃、至少50℃、至少60℃、至少65℃、至少70℃、至少75℃、至少80℃、至少85℃或至少90℃。另一方面，第一温度可以是至多90℃、至多85℃、至多80℃、至多75℃或至多70℃。此外，可以在处于包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内的第一温度下进行加热生坯。例如，第一温度可以在至少40℃至最多90℃的范围内。

在至少一个实施例中，加热生坯可以包括部分固化包含在生坯中的粘结前体材料。在另一实施例中，生坯内的大部分前体粘结材料在加热之后可以是未固化的，并且可以实行随后的热处理以使前体粘结材料完全固化。

在另一实施例中，可以加热生坯达一定时段，所述时段可以促进改进研磨制品的形成。一方面，可以加热生坯达至少2分钟、至少5分钟、至少8分钟、至少10分钟、至少15分钟、至少18分钟、至少20分钟、至少25分钟或至少30分钟。另一方面，可以加热生坯达至多45分钟、至多40分钟、至多35分钟或至多30分钟。应理解，可以加热生坯达在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内的时间。在阅读本公开之后，本领域技术人员将理解，可以基于生坯的组成和尺寸、加热设备或加热温度来调节加热时间。例如，与使用烘箱时相比，当使用微波加热生坯时可以使用更短的加热时间。

可以通过压制加热的生坯在方框107处继续此工艺。可以利用在方框103处使用的相同类型的压制设备来压制生坯。在实施例中，可以在不大于第一温度的温度下压制生坯。在另一实施例中，在压制期间可以不对生坯施加热量。例如，可以在环境条件下操作压制生坯。在压制期间，由于方框105处的加热工艺，生坯的温度可高于环境温度。因此，可以在生坯从第一温度冷却时压制生坯。在再一实施例中，可以在生坯的温度不大于或小于第一温度时进行压制。一方面，可以在生坯的温度为至多90℃、至多80℃、至多70℃、至多60℃或至多50℃时压制生坯。另一方面，可以在生坯的温度为至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃或至少50℃时压制生坯。应理解，可以在生坯的温度在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内时压制生坯。例如，可以在生坯的温度在包括至少30和至多90℃的范围内时压制生坯。

在再一实施例中，可以压制生坯达一定的时间量，所述时间量可以促进改进研磨制品的形成。一方面，可以压制生坯达与压制混合物的时间量不同或类似的时间量。再一方面，可以压制生坯达至少0.5秒、至少为0.7秒、至少0.8秒、至少0.9秒、至少1.0秒、至少1.2秒、至少1.3秒、至少1.5秒、至少1.7秒、至少1.8秒或至少2秒。替代地或另外地，可以压制生坯达至多2秒、至多1.8秒、至多1.5秒、至多1.3秒、至多1.1秒、至多1.0秒、至多0.8秒、至多0.6秒或至多0.5秒。此外，可以压制生坯达在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内的时段。

在再一实施例中，可以在一定压力下压制生坯，所述压力可以促进改进研磨制品的形成。一方面，用于压制生坯的压力可以与用于压制混合物的压力不同或类似。再一方面，可以在以下压力下压制生坯：至少15MPa、至少18MPa、至少20MPa、至少22MPa、至少25MPa、至少28MPa、至少30MPa、至少32MPa、至少34MPa、至少36MPa、至少38MPa、至少40MPa、至少42MPa、至少44MPa、至少46MPa、至少48MPa、至少50MPa、至少52MPa、至少54MPa、至少56MPa、至少58MPa、至少60MPa、62MPa、至少64MPa、至少66MPa、至少68MPa或至少70MPa。替代地或另外地，可以在以下压力下压制生坯：至多70MPa、至多68MPa、至多65MPa、至多63MPa、至多60MPa、至多58MPa、至多56MPa、至多55MPa、至多53MPa、至多50MPa、至多48MPa、至多45MPa、至多43MPa、至多40MPa、至多38MPa、至多36MPa、至多35MPa或至多30MPa。此外，用于压制生坯的压力可以在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内。例如，可以在15MPa至70MPa或20MPa至50MPa的压力下压制生坯。在另一实施例中，可以在一定的力下压制生坯，所述力可以促进改进研磨制品的形成。例如，此力可以类似于实施例中关于压制混合物所述的力。

在实施例中，压制生坯可以包括降低生坯的孔隙率。在另一实施例中，生坯可以在压制之后具有小于第一孔隙率的第二孔隙率。第二孔隙率以生坯的总体积计可以为至少3体积％，或以生坯的总体积计至少4体积％、至少5体积％、至少6体积％、至少8体积％、至少9体积％、至少10体积％、至少11体积％、至少12体积％或至少13体积％。在另一例子中，以生坯的总体积计，第二孔隙率可以为至多15体积％，如至多13体积％、至多12体积％、至多11体积％、至多10体积％、在最多9体积％、至多8体积％、至多7体积％、至多6体积％或至多5体积％。在再一例子中，第二孔隙率可以在包括本文所述的任何最小和最大百分比的范围内。在其中生坯包括至少一个未加工研磨部分和至少一个加强组件的情况下，未加工研磨部分可以包括以研磨部分的总体积计如本文所述的第二孔隙率。

在再一实施例中，压制生坯可以降低生坯的孔隙率，如与第一孔隙率相比降低至少5％、至少8％、至少10％、至少13％、或至少15％、至少、20％、至少22％、至少25％、至少28％或至少30％。在另一例子中，可以通过压制将生坯的孔隙率降低至多50％、至多45％、至多42％、至多40％、至多38％、至多35％、至多33％、至多31％、至多30％、至多28％、至多25％、至多22％或至多20％。可以使用下式确定孔隙率降低的百分比：R＝[(P_1st-P_2nd)/P_1st]×100％，其中R表示孔隙率降低的百分比，P_1st表示第一孔隙率，且P_2nd表示第二孔隙率。

通过在压制之后加热生坯，此工艺可以在方框109处继续。可以使用任何已知的合适的加热设备如烘箱来加热生坯。在实施例中，可以在第二温度下加热生坯。一方面，第二温度可以至少是粘结前体材料的固化温度，使得在第二温度下加热生坯可以使至少大部分的粘结前体材料固化。另一方面，加热生坯可以包括固化前体粘结材料以形成最终成形的粘结材料。例如，第二温度可以为至少90℃、至少95℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃或至少130℃。在另一例子中，第二温度可以为至多200℃、至多190℃、至多180℃、至多170℃、至多160℃、至多150℃、至多140℃、至多130℃或至多120℃。在再一例子中，第二温度可以在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内。在阅读本公开之后，本领域技术人员将理解，可以基于粘结前体材料的固化温度来选择第二温度。

在再一实施例中，可以在第二温度下加热生坯达一定时段，以使粘结前体材料完全固化并促进改进研磨制品的形成。例如，可以在第二温度下加热生坯达至少10分钟、至少20分钟、至少30分钟、至少40分钟、至少50分钟、至少60分钟、至少90分钟、至少100分钟或至少120分钟。在另一例子中，可以在第二温度下加热生坯达至多300分钟，如至多260分钟、至多240分钟、至多220分钟、至多200分钟、至多180分钟、至多140分钟、至多120分钟、至多100分钟、至多90分钟、至多70分钟或至多60分钟。在再一例子中，可以在第二温度下加热达在包括本文所述的任何最小值和最大值的范围内的时段。

在第二温度下加热生坯之后，可以形成最终成形的研磨体。图2包括通过本文实施例中所述的方法形成的示例性切割轮的侧视图的图示。切割轮200包括最终成形体202和用于将切割轮200安装到切割工具上的安装孔204。安装孔204的直径206可以是主体202的内径，并且主体202可以具有外径208。在实施例中，外径208可以为至少至少50mm，如至少75mm、至少80mm、至少90mm、至少100mm、至少150mm、至少200mm、至少220mm、至少250mm、至少300mm、至少350mm或至少400mm。在另一实施例中，外径208mm可以为至多550mm，如至多535mm、至多457mm或至多430mm。应了解，主体202的外径208可以在上述任何值之间的范围内。例如，主体202的外径208可以在至少50mm至最多535mm的范围内，如在至少50mm至最多430mm的范围内。

在某些方面，内径206可以为至少35mm，如至少46mm或至少54mm。在其它情况下，内径206可以为至多90mm，如至多77mm或至多62mm。应了解，研磨部分202的内径206可以在上述任何值之间的范围内。

图3包括实施例的切割轮200的横截面视图的图示。切割轮包括安装孔204和具有厚度304的主体202。主体202可以包括磨粒和最终成形的粘结材料。在实施例中，厚度304可以为至少0.7mm，如至少1.5mm或至少1.9mm。在一些情况下，厚度304可以为至多6.5mm，如至多5.7mm、至多4.8mm、至多3.5mm或至多2.2mm。应了解，主体202的厚度可以在包括上述任何最小值和最大值的范围内。此外，主体202的外径208与厚度304之比可以为至少2:1，如至少3:1、至少3.5:1、至少4:1、至少4.5:1、至少5:1、至少6.5:1、至少8:1、至少10:1或至少15:1。另外地或替代地，此比率可以为至多765:1，如至多650:1、至多600:1、至多500:1、至多450:1、至多350:1、至多250:1、至多200:1、至多160:1、至多140:1或至多125:1。应了解，外径208与厚度304之比可以在包括上述任何最小比率和最大比率的范围内。

图4包括根据另一实施例的切割轮200的横截面视图。如所示出的，切割轮200具有安装孔204。切割轮的主体包括第一研磨部分402和第二研磨部分404，在这两者之间设置加强构件406。第一研磨部分402和第二研磨部分404可以包括包含在粘结材料内的磨粒。在一些情况下，研磨部分402和404的组成(即磨粒、粘结材料和添加剂的含量和材料)可以基本相同，而在其它情况下，磨粒、粘结材料或添加剂的含量或材料中的至少一者可以不同。进一步如所示出的，研磨部分402具有厚度408，且研磨部分404具有厚度410。另外，加强构件406具有厚度412。在一些情况下，厚度408可以与厚度410基本相同，而在其它实施例中，厚度408可以与厚度410不同。此外，厚度412相对于厚度408或厚度410可以基本相同或不同。

在实施例中，本公开中所述的主体202或任何研磨部分(例如，402和404)可以包括相对于主体或研磨部分的相应总体积的一定含量的磨粒。例如，磨粒的含量可以为至少20体积％，如至少25体积％或至少30体积％或至少35体积％或至少40体积％或至少45体积％或至少50体积％或至少55体积％或至少60体积％。在另一实施例中，研磨部分的含量可以为至多75体积％，如至多70体积％或至多65体积％或至多60体积％或至多55体积％或至多50体积％。应理解，磨粒可以在包括本文所公开的任何最小和最大百分比的范围内的含量存在于主体或研磨部分中。例如，以主体或研磨部分的总体积计，主体或研磨部分可包括在至少20体积％至最多70体积％磨粒范围内的磨粒。

在实施例中，主体202或研磨部分(例如，402和404)可以包括以主体202或研磨部分的相应总体积计的一定含量的粘结材料。例如，粘结材料的含量可以为至少5体积％，如至少8体积％或至少10体积％或至少12体积％或至少15体积％或至少18体积％或至少20体积％或至少25体积％或至少30体积％或至少35体积％或至少40体积％或至少45体积％或至少55体积％或至少60体积％或至少65体积％。在另一实施例中，粘结材料的含量可以为至多70体积％，如至多65体积％或至多60体积％或至多55体积％或至多50体积％或至多45体积％或至多40体积％或至多35体积％或至多30体积％或至多25体积％。应理解，粘结材料的含量可以在包括本文所公开的任何最小和最大百分比的范围内。例如，以主体202或研磨部分的总体积计，主体202或研磨部分可以包括在至少10体积％至不大于70体积％的范围内的粘结材料含量。

在实施例中，主体202或研磨部分可以包括以主体202或研磨部分的相应总体积计的填料含量。例如，填料含量可以为至少0.5体积％，如至少1体积％或至少2体积％或至少3体积％或至少5体积％或至少6体积％或至少7体积％或至少8体积％或至少10体积％或至少12体积％或至少14体积％或至少16体积％。在另一实施例中，填料含量可以为至多40体积％，如至多35体积％、至多30体积％、至多25体积％、至多20体积％、至多19体积％、至多18体积％、至多17体积％、或至多16体积％、至多15体积％、至多14体积％、至多13体积％或至多12体积％。应理解，填料的含量可以在包括本文所公开的任何最小和最大百分比的范围内。例如，主体202或研磨部分可包括在至少1体积％至不大于40体积％的范围内的填料含量。

在实施例中，主体202或研磨部分可以包括以主体202或研磨部分的相应总体积计的孔隙率含量。例如，孔隙率含量可以为至少0.5体积％，如至少1体积％、至少2体积％、至少3体积％、至少4体积％、至少5体积％、至少6体积％、至少7体积％、至少8体积％、至少9体积％、至少10体积％或至少12体积％。在额外情况下，孔隙率含量可以为至多25体积％，如至多22体积％、至多20体积％、至多18体积％、至多17体积％、至多15体积％、至多12体积％、至多10体积％、至多9体积％、至多8体积％或至多7体积％。应了解，孔隙率含量可以在包括本文所述的任何最小和最大百分比的范围内。在特定的说明性实施例中，以研磨体202或研磨部分的总体积计，孔隙率含量可以在至少9体积％至不大于25体积％的范围内。

图5包括根据另一实施例的切割轮200的横截面视图。切割轮200包括安装孔204、第一加强构件502和第二加强构件504。切割轮200进一步包括研磨部分506。

图6包括根据本文所公开的实施例所形成的切割轮600的横截面视图。如所示出的，切割轮600具有凹陷的中心构造，并且包括具有内径606和外径608的安装孔604。内径606可以类似于内径206，且外径608可以类似于外径208。研磨体602的厚度609可以类似于304。

图7包括根据本文所公开的实施例所形成的切割轮700的横截面视图。如所示出的，切割轮700包括可以类似于204的安装孔704、第一研磨部分702和第二研磨部分709。切割轮700进一步包括第一加强构件706和第二加强构件708。此外，第一研磨部分702和第二研磨部分709可以各自具有相应厚度，如厚度710。厚度710可以类似于304。第一加强构件706和第二加强构件708可以各自具有相应厚度，如厚度712。

图8包括切割轮800(包括安装孔804、第一研磨部分802和第二研磨部分809)的横截面视图。安装孔可以类似于204。切割轮800还包括第一加强构件806、第二加强构件808和第三加强构件810。在一些情况下，如所示出的，第二研磨部分809的一部分可以与第三加强构件810接触。

图9包括切割轮900(包括类似于204的安装孔904、第一研磨部分902、第二研磨部分909和第三研磨部分906)的横截面视图。切割轮900还包括第一加强构件908和第二加强构件910。

许多不同方面和实施例都是可能的。本文中描述所述方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域技术人员将了解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。实施例可以根据如下面列出的实施例中的任何一个或多个。

实施例

实施例1.一种形成研磨制品的方法，其包含：

加热包括粘结前体材料和磨粒的生坯；和

在加热之后压制所述生坯，其中在不对所述生坯施加热量的情况下压制所述生坯。

实施例2.实施例1的方法，其中在以下第一温度下加热生坯：至少40℃、至少50℃、至少60℃、或至少65℃、或至少70℃、或至少75℃、或至少80℃、至少85℃或至少90℃。

实施例3.前述实施例中任一项的方法，其中在以下第一温度下加热生坯：至多90℃、至多85℃、至多80℃、至多75℃或至多70℃。

实施例4.前述实施例中任一项的方法，其中加热生坯包含部分固化包含在生坯中的前体材料。

实施例5.前述实施例中任一项的方法，其中在大气条件下加热生坯。

实施例6.前述实施例中任一项的方法，其中加热生坯达至少2分钟、至少5分钟、至少8分钟、至少10分钟、至少15分钟、至少18分钟、至少20分钟、至少25分钟或至少30分钟。

实施例7.前述实施例中任一项的方法，其中加热生坯达至多45分钟、至多40分钟、至多35分钟或至多30分钟。

实施例8.前述实施例中任一项的方法，其中通过利用除了用于压制生坯的压制设备之外的加热设备来加热生坯。

实施例9.实施例8的方法，其中加热设备包含烘箱、微波、灯、加热器或其任何组合。

实施例10.实施例8或9的方法，其中在压制设备外部加热生坯。

实施例11.实施例8至10中任一项的方法，进一步包含在加热生坯之前从压制设备中取出生坯。

实施例12.前述实施例中任一项的方法，其中生坯是独立的。

实施例13.前述实施例中任一项的方法，进一步包含制备包含粘结前体材料和磨粒的混合物。

实施例14.前述实施例中任一项的方法，其中混合物进一步包含添加剂，所述添加剂包括填料、二级磨粒或其任何组合。

实施例15.前述实施例中任一项的方法，进一步包含使混合物成形为所需形状。

实施例16.前述实施例中任一项的方法，进一步包含压制混合物以形成生坯。

实施例17.实施例16的方法，其中在至多40℃、至多35℃或至多30℃的温度下压制混合物。

实施例18.实施例16或17的方法，其中在至少15℃、至少20℃、至少22℃、至少25℃或至少30℃的温度下压制混合物。

实施例19.实施例16至18中任一项的方法，其中压制混合物达至少0.5秒、至少0.8秒、至少1秒、至少1.2秒、至少1.4秒、至少1.5秒、至少1.7秒、至少1.9秒、至少2秒、至少2.2秒、至少2.5秒、至少2.6秒、至少2.8秒、至少3.0秒、至少4秒、至少6秒、至少8秒或至少10秒。

实施例20.实施例16至19中任一项的方法，其中压制混合物达至多1.0分钟、至多50秒、至多40秒、至多30秒、至多20秒或至多10秒。

实施例21.实施例16至20中任一项的方法，其中在第一压力下压制混合物，并且在第二压力下压制生坯，其中第一压力不同于第二压力。

实施例22.实施例16至20中任一项的方法，其中在第一压力下压制混合物，并且在第二压力下压制生坯，其中第一压力与第二压力相同。

实施例23.实施例16至22中任一项的方法，其中在以下第一压力下压制混合物：至少10MPa，如至少15MPa、至少18MPa、至少20MPa、至少22MPa、至少25MPa、至少28MPa、至少30MPa、至少32MPa、至少34MPa、至少36MPa、至少38MPa、至少40MPa、至少42MPa、至少44MPa、至少46MPa、至少48MPa、至少50MPa或至少55MPa。

实施例24.实施例16至23中任一项的方法，其中在以下第一压力下压制混合物：至多55MPa、至多50MPa、至多48MPa、至多45MPa、至多43MPa、至多40MPa、至多38MPa、至多36MPa、至多35MPa或至多30MPa。

实施例25.实施例16至24中任一项的方法，其中压制混合物包含向混合物施加第一力，并且压制生坯包含向主体施加第二力，其中第一力不同于第二力。

实施例26.实施例16至24中任一项的方法，其中压制混合物包含向混合物施加第一力，并且压制生坯包含向主体施加第二力，其中第一力与第二力相同。

实施例27.实施例26的方法，其中第一力为至少20kN、至少50kN、至少100kN、至少150kN、至少200kN、至少400kN、至少600kN、至少800kN、至少1000kN、至少1500kN、至少2000kN、至少3000kN、至少5000kN、至少5000kN或至少8000kN。

实施例28.实施例26或27的方法，其中第一力为至多8000kN、至多7500kN、至多7000kN、至多6500kN、至多6000kN或至多5500kN。

实施例29.前述实施例中任一项的方法，其中在生坯从第一温度冷却时压制生坯。

实施例30.前述实施例中任一项的方法，其中在不大于第一温度的温度下压制生坯。

实施例31.前述实施例中任一项的方法，其中在生坯的温度小于第一温度时压制生坯。

实施例32.前述实施例中任一项的方法，其中在生坯的温度为至多90℃、至多80℃、至多70℃、至多60℃或至多50℃时压制生坯。

实施例33.前述实施例中任一项的方法，其中在生坯的温度为至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃或至少50℃时压制生坯。

实施例34.前述实施例中任一项的方法，其中压制生坯达至少0.5秒、至少0.7秒、至少0.8秒、至少0.9秒、至少1.0秒、至少1.2秒、至少1.3秒、至少1.5秒、至少1.7秒、至少1.8秒或至少2秒。

实施例35.前述实施例中任一项的方法，其中压制生坯达至多2秒、至多1.8秒、至多1.5秒、至多1.3秒、至多1.1秒、至多1.0秒、至多0.8秒、至多0.6秒或至多0.5秒。

实施例36.前述实施例中任一项的方法，其中在以下第二压力下压制生坯：至少15MPa、至少18MPa、至少20MPa、至少22MPa、至少25MPa、至少28MPa、至少30MPa、至少32MPa、至少34MPa、至少36MPa、至少38MPa、至少40MPa、至少42MPa、至少44MPa、至少46MPa、至少48MPa、至少50MPa、至少52MPa、至少54MPa、至少56MPa、至少58MPa、至少60MPa、62MPa、至少64MPa、至少66MPa、至少68MPa或至少70MPa。

实施例37.前述实施例中任一项的方法，其中在以下第二压力下压制生坯：至多70MPa、至多68MPa、至多65MPa、至多63MPa、至多60MPa、至多58MPa、至多56MPa、至多55MPa、至多53MPa、至多50MPa、至多48MPa、至多45MPa、至多43MPa、至多40MPa、至多38MPa、至多36MPa、至多35MPa或至多30MPa。

实施例38.前述实施例中任一项的方法，其中压制生坯包含向主体施加第二力，其中所述第二力为至少20kN、至少50kN、至少100kN、至少150kN、至少200kN、至少400kN、至少600kN、至少800kN、至少1000kN、至少1500kN、至少2000kN、至少3000kN、至少5000kN、至少5000kN或至少8000kN。

实施例39.前述实施例中任一项的方法，其中压制生坯包含向主体施加第二力，其中所述第二力为至多8000kN、至多7500kN、至多7000kN、至多6500kN、至多6000kN或至多5500kN。

实施例40.前述实施例中任一项的方法，其中与压制前生坯的孔隙率相比，压制生坯将生坯的孔隙率降低至少5％、至少8％、至少10％、至少13％、至少15％或至少20％。

实施例41.前述实施例中任一项的方法，其中生坯在压制之前的第一孔隙率以生坯的总体积计为至少4体积％，或以生坯的总体积计至少5体积％、至少6体积％、至少8体积％、至少9体积％、至少10体积％、至少12体积％、至少14体积％、至少15体积％、至少17体积％、至少18体积％、至少19体积％或至少20体积％。

实施例42.前述实施例中任一项的方法，其中生坯在压制之前的第一孔隙率以生坯的总体积计为至多25体积％，如至多25体积％、至多22体积％、至多20体积％、至多18体积％、至多15体积％、至多13体积％、至多11体积％、至多10体积％、至多9体积％或至多8体积％。

实施例43.前述实施例中任一项的方法，其中压制生坯以形成以下第二孔隙率：以生坯的总体积计至多15体积％，如以最终成形体的总体积计至多13体积％、至多12体积％、至多11体积％、至多10体积％、以最终成形体的总体积计至多8体积％、至多7体积％或至多5体积％。

实施例44.前述实施例中任一项的方法，其中生坯包含至少一个加强组件和至少一个包括前体粘结材料和磨粒的未加工研磨部分。

实施例45.实施例44的方法，其中加强组件与未加工研磨部分直接接触。

实施例46.前述实施例中任一项的方法，进一步包含形成包括研磨部分的最终成形体，其中研磨部分包含粘结材料和包含在粘结材料内的磨粒。

实施例47.实施例46的方法，形成最终成形体包含在压制生坯之后在第二温度下加热生坯。

实施例48.实施例46的方法，其中在第二温度下加热生坯包含固化粘结前体材料。

实施例49.实施例47至48中任一项的方法，其中第二温度为至少90℃、至少95℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃或至少130℃。

实施例50.实施例47至49中任一项的方法，其中第二温度为至多200℃、至多190℃、至多180℃、至多170℃、至多160℃、至多150℃、最高140℃、最高130℃或最高120℃。

实施例51.实施例46至50中任一项的方法，其中研磨部分包含以研磨部分的总体积计至少10体积％的粘结材料，以研磨部分的总体积计至少12体积％、至少15体积％、至少20体积％、至少25体积％、至少28体积％、至少30体积％、至少35体积％、至少40体积％、至少45体积％或至少50体积％的粘结材料。

实施例47.实施例45或46的方法，其中研磨部分包含以研磨部分的总体积计至多70体积％的粘结材料，以研磨部分的总体积计至多65体积％、至多60体积％、至多55体积％、至多50体积％或至多45体积％。

实施例48.实施例45至47中任一项的方法，其中研磨部分包含以研磨部分的总体积计至少20体积％的磨粒，以研磨部分的总体积计至少22体积％、至少25体积％、至少30体积％、至少35体积％、至少38体积％、至少40体积％、至少45体积％、至少50体积％、至少55体积％或至少60体积％。

实施例49.实施例45至48中任一项的方法，其中研磨部分包含以研磨部分的总体积计至多75体积％的磨粒，以研磨部分的总体积计至多70体积％、至多65体积％、至多60体积％、至多55体积％或至多50体积％。

实施例50.实施例45至49中任一项的方法，其中研磨部分包含以研磨部分的总体积计至少0.5体积％的孔隙率，以研磨部分的总体积计至少1体积％、至少2体积％、至少3体积％、至少4体积％、至少5体积％、至少6体积％、至少7体积％、至少8体积％或至少9体积％。

实施例51.实施例45至50中任一项的方法，其中研磨部分包含以研磨部分的总体积计至多20体积％的孔隙率，以研磨部分的总体积计至多18体积％、至多17体积％、至多15体积％、至多12体积％、至多10体积％、至多9体积％、至多8体积％或至多7体积％。

实施例52.实施例45至51中任一项的方法，其中研磨部分包含以研磨部分的总体积计至少0.5体积％的填料，以研磨部分的总体积计至少1体积％、至少2体积％、至少3体积％、至少4体积％、至少5体积％、至少6体积％、至少7体积％、至少8体积％、至少9体积％、至少10体积％、至少12体积％、至少15体积％、至少18体积％或至少20体积％。

实施例53.实施例45至52中任一项的方法，其中研磨部分包含以研磨部分的总体积计至多40体积％的填料，以研磨部分的总体积计至多35体积％、至多30体积％、至多25体积％、至多20体积％或至多15体积％。

实例

实例1

利用已知的冷压技术形成常规切割轮样品CS1。简要地，制备包括磨粒、填料和酚醛树脂的混合物。所述磨粒可以MA88KR商购自圣戈班陶瓷材料(郑州)有限公司(Saint-Gobain Ceramic Materials(Zhengzhou)Co.,Ltd.)。所述混合物包括以混合物的总体积计38至48体积％的磨粒、32至42体积％的粘结材料和10至20体积％的包括PFA和黄铁矿的填料材料。提供每种组分的含量范围，但应理解，所有组分的含量总和加起来为100％。将混合物放入模具中并在室温、约52MPa的压力下压制约3秒。将CS1的生坯放入烘箱中并在约205℃下固化10小时。最终成形的切割轮样品CS1的尺寸为105×1.45×16mm。

根据本公开中所述的实施例形成具有与样品CS1相同的尺寸和组成的代表性切割轮样品S2至S5。简单地说，为每个样品制备包括与表1中所述的组成相同的组成的混合物。将每种混合物放入模具中并在约52MPa的压力、室温下压制约3秒。将得到的生坯从模具中取出，并在表1中所述的温度下在烘箱中加热约10分钟。然后，在不对主体施加额外热量的情况下，在约52MPa的压力下将加热的生坯压制约3秒。压制后，将生坯放入烘箱中并在约205℃下固化约10小时。

表1

样品	温度
		S2	40℃
S3	50℃
		S4	60℃

在尺寸为100mm×1.8mm的SS304切割工件上测试每个切割轮样品。将轮样品安装在盘式研磨机(型号PDA-100K，来自Koki Holdings Co.,Ltd.)上，其中功率设定为705W且转速为12000rpm。测试样品的磨削比(G-Ratio)、材料去除速率(material removal rate，MRR)、密度和断裂模量(modulus of rupture，MOR)示于图10至12中。如所示出的，样品CS1和S2至S4表现出类似的MRR(图10)，而样品S1至S4相对于CS1具有改进的G-Ratio(图10)、密度(图11)和MOR(图12)。

实例2

以与CS1相同的方式形成切割轮样品CS5。除了在压制生坯之前用于加热生坯的温度之外，以与实例1中公开的S2至S4相同的方式形成代表性切割轮样品S6至S9。加热温度公开于表2中。轮样品具有与实例1中公开的那些样品相同的组成和尺寸。

表2

样品	温度
		S6	70℃
S7	80℃
		S8	90℃

在尺寸为100mm×1.8mm的SS304切割工件上测试样品。将切割轮样品安装在盘式研磨机(型号PDA-100K，来自Koki Holdings Co.,Ltd.)上，其中功率设定为705W且转速为12000rpm。G-Ratio和MRR示于图13中。所有样品均表现出相当的MRR，但样品S6至S9与CS5相比具有改进的G-Ratio。

以上已针对具体实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案以及任何可能使任何益处、优点或解决方案发生或变得更加明显的特征不应解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征。本文提及的包括一种或多种组分的材料可以解释为包括至少一个实施例，其中所述材料基本上由所识别的一种或多种组分组成。术语“基本上由……组成”将解释为包括组合物，所述组合物包括所识别的那些材料并排除除少数含量(例如，杂质含量)之外的所有其它材料，所述少数含量不会显著改变材料的性质。另外，或在替代方案中，在某些非限制性实施例中，本文所识别的组合物中的任一种可基本上不含未明确公开的材料。本文的实施例包括材料内某些组分的含量范围，并且应了解，给定材料内组分的含量总计为100％。

本文所述的实施例的说明和图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。说明和图示并不旨在用作使用本文所述的结构或方法的设备和系统的所有要素和特征的详尽和全面描述。也可以在单个实施例中以组合形式提供单独的实施例，并且相反地，为了简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独提供或以任何子组合形式提供。此外，对范围中所述值的引用包括此范围内的每个值。只有在阅读本说明书之后，许多其它实施例对于本领域技术人员来说才会是显而易见的。可以使用其它实施例并从本公开中得出其它实施例，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替换、逻辑替换或其它改变。因此，本公开应视为说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种形成研磨制品的方法，其包含：

加热包括粘结前体材料和磨粒的生坯；和

在加热之后压制所述生坯，其中在不对所述生坯施加热量的情况下压制所述生坯。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在至少40℃且至多90℃的第一温度下加热所述生坯。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中加热所述生坯包含部分固化包含在所述生坯中的所述前体材料。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在压制设备外部加热所述生坯。

5.根据权利要求1至2所述的方法，其进一步包含在加热所述生坯之前从压制设备中取出所述生坯。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述生坯是独立的。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其进一步包含压制包含所述粘结前体材料和磨粒的混合物以形成所述生坯。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在至多40℃、至多35℃或至多30℃的温度下压制所述混合物。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述生坯从所述第一温度冷却时压制所述生坯。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其进一步包含形成最终成形体，其中形成所述最终成形体包含在压制所述生坯之后在第二温度下加热所述生坯。

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