CN111571465A - 一种硬混凝土磨盘及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硬混凝土磨盘及其制备方法，属于硬质工具的技术领域。本发明的硬混凝土磨盘包括圆盘状基体，基体表面设置有第一和第二打磨块，第一和第二打磨块均为节块状且水平投影均为由两个平行的弧边和两个直边构成的形状；两个直边的中点的连线构成长度方向；第一打磨块的弧边的边缘沿着圆盘状基体的外缘延伸；第二打磨块的一个直边靠近圆盘状基体的外缘设置，且其长度方向沿着圆盘状基体的径向延伸。本发明的硬混凝土磨盘通过合理配置磨轮外周附近和内部的磨削，刀头与混凝土路面接触的面积可控，保证了磨盘高速旋转打磨的稳定性和打磨精度，可应用于机场跑道，桥梁工程，高速公路等对混凝土表面打磨平整度、粗糙度要求高的应用场合。

Description

一种硬混凝土磨盘及其制备方法
技术领域
本发明涉及硬质工具的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种硬混凝土磨盘及其制备方法。
背景技术
随着工业科学技术水平的不断发展，对混凝土基础平面的平整度要求越来越高，很多混凝土基础面都需要通过磨盘设备做进一步的打磨，整平，修复。在现有技术中，通常采用硬质磨盘等盘式磨具对混凝土进行打磨、平整，其通常安装在研磨机上进行操作。硬质磨盘由盘体和硬质磨块组成，硬质磨块焊接或镶嵌在盘体上，通过磨机的高速旋转对工作面实施平整打磨，现有技术中主流的产品为如图1所示的旋风式磨盘，其在盘体上设置有沿着径向渐变弯曲的硬质磨块；或者进一步在盘体的外周部还另外设置有沿着周向延伸的另外的硬质磨块。上述磨盘应用于硬混凝土等硬脆性材料的磨削具有较高的磨削效率和使用寿命，但将其应用于机场跑道、桥梁工程以及高速公路的表面打磨，表面粗糙度和平整度经常难以达到要求，经常需要返修导致施工效率低下，进而也导致材料以及人工成本显著增加。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种硬混凝土磨盘及其制备方法。
本发明的硬混凝土磨盘包括圆盘状基体，其特征在于：所述圆盘状基体表面设置有第一打磨块和第二打磨块，所述第一打磨块和第二打磨块均为节块状，且水平投影均为由两个平行的弧边，和位于弧边两端的两个直边构成的形状；所述两个直边的中点的连线构成所述第一打磨块和第二打磨块的长度方向；所述第一打磨块的一个弧边的边缘沿着所述圆盘状基体的外缘延伸；所述第二打磨块的一个直边靠近所述圆盘状基体的外缘设置，并且其长度方向沿着所述圆盘状基体的径向延伸。
其中，所述第二打磨块的弧边上的任一点与圆盘状基体的连线与所述弧边的夹角≤20°。
其中，所述第一打磨块与所述第二打磨块间隔设置。
其中，所述第二打磨块的长度方向自所述圆盘状基体的外周沿着径向向所述圆盘状基体的圆心延伸，并且所述第二打磨块的长度为所述圆盘状基体半径的1/3～1/5。
其中，所述圆盘状基体的直径为150～350mm，所述第一打磨块和第二打磨块的数量各为6～16个，优选为8～12个。
其中，所述第一打磨块和第二打磨块具有相同的水平投影形状和面积。
其中，所述第二打磨块沿着长度方向自所述圆盘状基体的外缘至所述圆盘状基体的内部具有逐渐变小的高度。
其中，所述圆盘状基体表面的粗糙度≤1.6μm。
本发明还涉及一种上述硬混凝土磨盘的制备方法。
本发明的制备方法包括以下步骤：
(1)加工圆盘状基体；
(2)将硬质磨粒与金属结合剂混匀后通过冷压成型并烧结制备所述第一打磨块和第二打磨块；
(3)将所述第一打磨块和第二打磨块通过高频焊接或激光焊接工艺焊接在所述圆盘状基体的一个主表面上；
(4)对所述第一打磨块和第二打磨块的工作面用砂轮打磨开刃，并进行喷漆，烘干，检测合格后即可得到所述硬混凝土磨盘。
与现有技术相比，本发明的硬混凝土磨盘及其制备方法具有以下有益效果：
本发明的硬混凝土磨盘通过刀头磨削工艺学的研究设计，将刀头进行合理排布，合理配置磨轮外周和内部的磨削，使得刀头与混凝土路面接触的面积可控，保证了磨盘高速旋转打磨的稳定性和打磨精度。本发明的磨盘可应用于机场跑道，桥梁工程，高速公路，特种钢筋混凝土等对混凝土表面打磨平整度、粗糙度要求高的应用场合。
附图说明
图1为本发明的金刚石磨盘的主视图。
图2为本发明一个实施例的磨盘沿着A-A方向的截面结构示意图。
图3为本发明另一个实施例的磨盘沿着A-A方向的截面结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的硬混凝土磨盘及其制备方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
为了解决机场跑道、桥梁工程以及高速公路的表面打磨的粗糙度和平整度要求，减少返工返修的频次，本发明提供了一种用于硬混凝土表面打磨的磨盘，如图1-2所示，其包括圆盘状基体10，所述圆盘状基体10表面设置有第一打磨块20和第二打磨块30。为了保证加工的平顺性和打磨表面质量，所述圆盘状基体表面的粗糙度小于等于1.6μm，圆盘状基体通常为金属材质，例如铸铁或低合金钢等，其可以通过常规的车削加工来使得表面粗糙度满足小于等于1.6μm的水平。在本发明中，第一打磨块20和第二打磨块30均为节块状，且水平投影均为由两个平行的弧边，和位于弧边两端的两个直边构成的形状。两个直边的中点的连线定义为第二打磨块30的长度方向。第一打磨块20的弧边的边缘沿着圆盘状基体10的外缘延伸。第二打磨块30的一个直边靠近圆盘状基体10的外缘设置，另一个直边设置在圆盘状基体的中部位置，并且第二打磨块30的长度方向沿着圆盘状基体10的径向延伸。第二打磨块30的长度方向自所述圆盘状基体的外周沿着圆盘状基体10的径向指向所述圆盘状基体10的圆心，并且第二打磨块30的长度为圆盘状基体10半径的1/3～1/5。如图1所示，第一打磨块20与第二打磨块30间隔设置。作为优选地，所述第一打磨块20和第二打磨块30具有相同的水平投影形状和面积。图1中示出的第一打磨块20和第二打磨块30的数量各为10个，而根据磨盘的设计尺寸(例如圆盘状基体的直径为50～350mm，优选为200～350mm)，所述第一打磨块和第二打磨块的数量可为6～16个不等，优选为8～12个。通用的规格可设计圆盘状基体的直径规格为200mm、250mm以及300mm，另外也可以根据客户的特殊应用需求定制其他规格的尺寸。在本发明中，第二打磨块20弧边上的任一点与圆盘状基体圆心的连线与弧边的夹角小于20°。发明人发现，当夹角大于20°时，即使在保证第二打磨块的长度方向沿着圆盘状基体10的径向延伸时，在对硬混凝土表面进行打磨时也会导致表面粗糙度变差的趋势明显增加，而且经常会使得沿着旋转方向的表面方向出现一致的高度差，从而导致表面平整度难以达到要求。
作为本发明一个改进的实施例，如图3所示，第二打磨块30沿着长度方向自圆盘状基体10的外缘至圆盘状基体10的内部具有逐渐变小的高度。发明人发现在通过设置具有本发明上述结构和布置方式的第一打磨块和第二打磨块的基础上，进一步通过在径向由外而内的方向具有逐渐变小的高度，可以防止打磨加工时出现高度偏差，从而容易满足平整度要求。渐变的高度例如可以为从10mm渐变至5mm，或者10mm渐变至3mm，或者从12mm渐变至5mm等，该渐变的合适高度可通过磨盘的直径、加工对象的性质等通过实验确定。
本发明的硬混凝土磨盘可通过常规的加工方法制备得到，其通常包括以下步骤：
首先，加工圆盘状基体；
第二，将硬质磨粒与金属结合剂混匀后通过冷压成型并烧结制备第一打磨块和第二打磨块；
第三，将第一打磨块和第二打磨块通过高频焊接或激光焊接工艺焊接在圆盘状基体的一个主表面上；
第四，对所述第一打磨块和第二打磨块的工作面用砂轮打磨开刃，并进行喷漆，烘干，检测合格后即可得到所述硬混凝土磨盘。
为了便于比较，以科大博德粉末有限公司生产的Fe44Cu36Sn8Ni12超细合金粉作为金属结合剂，以粒度号为70/80目的金刚石颗粒作为磨料(磨料的添加量为金属结合剂重量的2wt％)制备以下实施例以及比较例的用于硬混凝土磨盘。磨盘采用65Mn钢作为基体，基体的直径为250mm，基体表面的粗糙度为1.6μm。
磨盘S1(本发明的实施例1)
制备如图1～2所示的硬混凝土磨盘，第一打磨头和第二打磨头具有相同的形状，其规格为40mm×10mm×10mm，按照图1所示的排布方式布置第一打磨头和第二打磨头，采用高频焊接方式进行焊接并检测焊接后的剪切强度满足600N/mm2的强度标准，将焊接后干式金刚石磨轮用喷砂机去除焊接造成的基体表面氧化皮，然后用砂轮打磨金刚石刀头的工作面，并使金刚石暴露出来，然后进行表面喷漆，烘干，以防止表面生锈，标记为硬混凝土磨盘S1。磨盘S2(本发明的实施例2)
该磨盘与磨盘S1的区别在于第二打磨头具有如图3所示的渐变的高度，其高度由从10mm渐变至5mm。制备得到的硬混凝土磨盘标记为S2。
磨盘B1
该磨盘的打磨头具有如图1所示的形状，其底边长度为40mm，内边长度为20mm，长度为40mm，高度为10mm，打磨头的个数为12个。制备得到的硬混凝土磨盘标记为B1。
磨盘B2
该磨盘与磨盘S1的区别在于第二打磨头，第二打磨头的规格同样为40mm×10mm×10mm，但第二打磨头弧边上的点与圆盘状基体圆心的连线与弧边的最大夹角大于30°。制备得到的硬混凝土磨盘标记为B2。
磨盘B3
该磨盘与磨盘B2的区别在于其高度由外至内从10mm渐变至5mm。制备得到的硬混凝土磨盘标记为B3。
将上述磨盘安装在打磨机上对强度等级为C55的水泥混凝土路面以干磨方式进行打磨试验(切入式顺磨，切深0.1mm，转速3500r/min)，各随机选择1m×1m的测试路面进行表面粗糙度和平整度测试。在测试路面选定100mm×10mm的中心面测试粗糙度，沿着该中心面的边长以10mm为间距截取10个纵截面，用粗糙度测定的触针沿着第i个纵截面的长度方向行进画出一条凹凸曲线，并通过该截面最高点画一条平行于横截面的水平线，该水平线与凹凸曲线所围的面积为Ai，则第i个纵截面的表面粗糙度即为Ai/100mm，然后取该10个纵截面的表面粗糙度的平均值即为测定的表面粗糙度。而在该1m×1m的测试路面上沿着边长以0.1m的间距截取纵截面，一共取10个纵截面，用触针沿着截取第i个纵截面的长度方向画出一条凹曲曲线，该凹曲曲线的最高点和最低点之间的间距为该第i个纵截面的平整度值，然后取该10个纵截面的平整度的平均值即为测定的平整度值。而上述测试结果如表1所示。
表1
磨盘S1 磨盘S2 磨盘B1 磨盘B2 磨盘B3
表面粗糙度(mm) 0.31 0.30 0.38 0.36 0.33
平整度(mm/m) 1.2 0.9 3.3 3.1 3.7

Claims (10)

1.一种硬混凝土磨盘，包括圆盘状基体，其特征在于：所述圆盘状基体表面设置有第一打磨块和第二打磨块，所述第一打磨块和第二打磨块均为节块状，且水平投影均为由两个平行的弧边，和位于弧边两端的两个直边构成的形状；所述两个直边的中点的连线构成所述第一打磨块和第二打磨块的长度方向；所述第一打磨块的弧边的边缘沿着所述圆盘状基体的外缘延伸；所述第二打磨块的一个直边靠近所述圆盘状基体的外缘设置，并且其长度方向沿着所述圆盘状基体的径向延伸。
2.根据权利要求1所述的硬混凝土磨盘，其特征在于：所述第二打磨块的弧边上的任一点与圆盘状基体的连线与所述弧边的夹角小于20°。
3.根据权利要求1所述的硬混凝土磨盘，其特征在于：所述第一打磨块与所述第二打磨块间隔设置。
4.根据权利要求1所述的硬混凝土磨盘，其特征在于：所述第二打磨块的长度方向自所述圆盘状基体的外周沿着径向向所述圆盘状基体的圆心延伸，并且所述第二打磨块的长度为所述圆盘状基体半径的1/3～1/5。
5.根据权利要求1所述的硬混凝土磨盘，其特征在于：所述圆盘状基体的直径为150～350mm，例如为200～350mm。
6.根据权利要求1所述的硬混凝土磨盘，其特征在于：所述第一打磨块和第二打磨块的数量各为6～16个。
7.根据权利要求1所述的硬混凝土磨盘，其特征在于：所述第一打磨块和第二打磨块具有相同的水平投影形状和面积。
8.根据权利要求1所述的硬混凝土磨盘，其特征在于：所述第二打磨块沿着长度方向自所述圆盘状基体的外缘至所述圆盘状基体的内部具有逐渐变小的高度。
9.根据权利要求1所述的硬混凝土磨盘，其特征在于：所述圆盘状基体表面的粗糙度≤1.6μm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的硬混凝土磨盘的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)加工圆盘状基体；
(2)将硬质磨粒与金属结合剂混匀后通过冷压成型并烧结制备所述第一打磨块和第二打磨块；
(3)将所述第一打磨块和第二打磨块通过高频焊接或激光焊接工艺焊接在所述圆盘状基体的一个主表面上；
(4)对所述第一打磨块和第二打磨块的工作面用砂轮打磨开刃，并进行喷漆，烘干，检测合格后即可得到所述硬混凝土磨盘。
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