CN112296893A - 一种自动切割用树脂砂轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明主要涉及树脂砂轮的技术领域，具体涉及一种自动切割用树脂砂轮及其制造方法，包括以下重量份的原料制备而成：锆刚玉40‑70份、绿碳化硅10‑20份、黄铁矿20‑40份、酚醛树脂12.0‑16.0份、硫酸钾6.0‑10.0份、黄铁矿微粉4.0‑8.0份、半水石膏粉4‑6份；所述锆刚玉、绿碳化硅、黄铁矿三种料为同一种粒度号，且三种料的总份数保持不变。通过本发明方法制造以上砂轮具有砂轮强度大，性能好，能适应较硬材质材料切割，能满足高速运转切割时的砂轮的性能要求，经久耐用，安全性能高，综合性能优越于现有的砂轮，通过本发明砂轮的制造方法能准确完好的制备本发明的砂轮，本发明砂轮将在现有的砂轮领域应用具有广泛的意义。
Description
技术领域
本发明主要涉及树脂砂轮的技术领域，具体涉及一种高强度的树脂砂轮及其制备方法。
背景技术
随着我国工业的快速发展，如高速公路、高铁、桥梁、隧道、石油化工、船舶、汽车、矿山开发等项目建设均取得举世瞩目的成就。而在建设这些项目过程中采用了很多特殊材质的零部件，此类零部件硬而韧、价格昂贵，其坯体较难加工。由于自动化程度的提升，加工此种特殊材质的零部件坯体的工序多为大功率自动切割机，下刀速度快、下刀力度大、工件较大的特点，普通砂轮切割时易烧伤、易损坏工件、且强度不够、易爆片，存在较大的安全隐患。目前用来加工这种特殊材质的零部件坯体的树脂砂轮，基本被国外圣戈班、诺顿公司产品垄断，价格昂贵，是普通产品的六到八倍的价格。
因此，发明一种可适用于大功率自动切割机切特殊材质的零部件坯体的树脂砂轮，既能高效加工、又能保证使用者的安全，以满足市场需求。打破国外产品垄断，降低制造成本，将拥有良好的市场前景。
发明内容
为了解决上述问题之一，本发明提供了一种自动切割用树脂砂轮，包括以下重量份的原料制备而成：锆刚玉40-70份、绿碳化硅10-20份、黄铁矿20-40份、酚醛树脂12.0-16.0份、硫酸钾6.0-10.0份、黄铁矿微粉4.0-8.0份、半水石膏粉4-6份；所述锆刚玉、绿碳化硅、黄铁矿三种料的总份数保持不变。
优选地，所述锆刚玉的型号为ZA40，所述硫酸钾为500-600目，所述黄铁矿微粉为600-710目，所述半水石膏粉为100-120目，所述酚醛树脂包括液体酚醛树脂和粉状酚醛树脂，所述液体酚醛树脂为3.0-4.0份，所述粉状酚醛树脂9.0-12.0份，所述粉状酚醛树脂粒度为400-425目，所述锆刚玉、绿碳化硅、黄铁矿三种料粒度号均为为22-30目之间的一种，所述锆刚玉、绿碳化硅、黄铁矿三种料的总份数为100份。
优选地，所述液体酚醛树脂中乌洛托品含量12.5-13.5％，所述液体酚醛树脂在25℃下其粘度为1000-1200Pa.s、在25℃其水溶性为35-40％，所述液体酚醛树脂在125℃下其流长为30-40mm。
优选地，22目的锆刚玉40份、22目的绿碳化硅20份、22目的黄铁矿40份、液体酚醛树脂3.0份、所述粉状酚醛树脂9.0份、所述硫酸钾6.0份、400-425目的黄铁矿微粉4.0份、所述半水石膏粉4份。
优选地，24目的锆刚玉50份、24目的绿碳化硅15份、24目的黄铁矿35份、液体酚醛树脂3.5份、所述粉状酚醛树脂10.0份、500-600目的硫酸钾8.0份、600-710目的黄铁矿微粉6.0份、100-120目的半水石膏粉5份。
优选地，30目的锆刚玉70份、30目的绿碳化硅10份、30目的黄铁矿20份、液体酚醛树脂4.0份、400-425目的粉状酚醛树脂12.0份、500-600目的硫酸钾10.0份、600-710目的黄铁矿微粉8.0份、100-120目的半水石膏粉6份。
本发明还提供一种自动切割用树脂砂轮的制作方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将所述各原料按任何一种树脂砂轮技术方案中的配方重量配比称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料；
步骤二：将步骤一中所述粉状酚醛树脂、所述硫酸钾、所述黄铁矿微粉放进搅拌器中搅拌混合均匀，制得混合粉A；
步骤三：将步骤一中所述锆刚玉、所述绿碳化硅、所述黄铁矿放进混料锅上锅中混合均匀，再加入所述液体酚醛树脂，并搅拌均匀，然后加入所述半水石膏粉，并搅拌均匀，制得湿砂B；
步骤四：将步骤二制得的混合粉A加入混料锅下锅中，再加入步骤三制得的湿砂B，并搅拌均匀，制得混合料C；
步骤五：将步骤四制得的混合料C过12-14目筛网，得到均匀松散的筛下物混合料D；
步骤六：将步骤五制得的混合料D置于恒温恒湿的条件下停放4-12小时，每隔4小时过一次12-14目筛网，得到松散均匀的筛下物成型料E；
步骤七：将型料E采用冷压恒压工艺成型，得到自动切割用树脂砂轮的半成品F；
步骤八：将步骤七制得的半成品F用铝垫板和隔网隔开叠装，得到自动切割用树脂砂轮成品。
进一步地，所述步骤七中的恒压工艺为：首先将冷压压机的压力调至170-180MPa，再将一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片置于成型模具内并压平，然后按照自动切割用树脂砂轮设计投料量投步骤六制得的成型料E并刮平，再放入一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片和一张商标及一个孔环，压制成型，并保压2-6s.
进一步地，所述步骤八中的半成品包括用以下方法加工成成品：叠装后并用25-30kg的铁板加压烧制，从室温升到65℃过程不低于8小时，然后每小时升温不高于10℃，在90℃保温2小时左右，在100℃保温3小时左右，在120℃保温4小时左右，在最高温度180-190℃保温8-10小时。
本发明的有益效果体现在：
(1)选择质地坚韧、结构致密、强度高、热震性能好的ZA40锆刚玉搭配硬度高、脆性大的绿碳化硅，既保证了自动切割用树脂砂轮能大进给切割各种合金材料和特殊材料，又保证了自动切割用树脂砂轮的耐用度和锋利度(绿碳化硅具有很好的自锐性)。
(2)黄铁矿既可以提高自动切割用树脂砂轮的强度和刚性，又可以降低成本。
(3)硫酸钾作为硫的供给体，在切割过程提供硫，从而促进金属材料化学键的断裂，提高自动切割用树脂砂轮的切割能力。
(4)黄铁矿微粉可降低切割温度，即在450-475℃之间发生吸收氧气的反应，减少对自动切割用树脂砂轮的氧化和对工件的氧化烧伤，从而延长自动切割用树脂砂轮高温工作寿命；在650℃吸收热量发生分解反应，降低自动切割用树脂砂轮工作温度；在1100℃左右进入熔融状态，成为很好的润滑剂。
(5)半水石膏粉减少烧制时树脂析出易挥发物的数量，避免烧制过程自动切割用树脂砂轮膨胀或发泡，从而提高结合强度，并缩短烧制时间，同时降低成本。
(6)配方采用同一粒度号磨料，提高了自动切割用树脂砂轮的有效切割磨料数量，且各磨料分布更均匀，从而显著提升了自动切割用树脂砂轮的性能。
本发明的制作方法有益效果为：
(1)所述半水石膏粉加入混料锅上锅，且在液体酚醛树脂与磨料混合均匀后加入，使得半水石膏粉能均匀的被包裹在每一颗磨料表面，从而提高树脂与磨料之间的结合强度，并使得各质点间的应力一致，进而保证了自动切割用树脂砂轮的刚性。
(2)将所述粉状酚醛树脂、所述硫酸钾、所述黄铁矿微粉放进搅拌器中搅拌混合均匀，制得混合粉，使得各粉体组分能够均匀的被包裹在磨料表面，从而保证混合料的均匀一致。
(3)所述混合料4置于恒温恒湿的条件下停放4-12小时，每隔4小时过一次12-14目筛网，确保混合料各组分达到稳定状态，并确保混合料的均匀和松散，且具有一定的粘性。
(4)采用外置两张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片，既保证了自动切割用树脂砂轮的强度和刚性，又简化了生产操作流程，且提高了生产效率。
(5)采用冷压恒压工艺成型，压力170-180MPa、保压2-6s，在大压力、足够保压时间的条件下，使得每片自动切割用树脂砂轮半成品的组织、密度稳定、一致。
(6)采用25-30kg的铁板加压烧制，使得自动切割用树脂砂轮半成品在烧制过程整体膨胀、收缩达到一致。
(7)采用从室温升到65℃过程不低于8小时，然后每小时升温不高于10℃，在90℃保温2小时左右，在100℃保温3小时左右，在120℃保温4小时左右，在最高温度180-190℃保温8-10小时的专用曲线。使得自动切割用树脂砂轮半成品在烧制过程各组分反应一致，磨料间树脂的粘结把持力均匀一致，最终确保自动切割用树脂砂轮的锋利、耐用。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，而非对发明的限定。
实施例1：
一种自动切割用树脂砂轮的配方，按重量比计包括：22目的ZA40锆刚玉40份、22目的绿碳化硅20份、22目的黄铁矿40份、液体酚醛树脂3.0份、400-425目的粉状酚醛树脂9.0份、500-600目的硫酸钾6.0份、600-710目的黄铁矿微粉4.0份、100-120目的半水石膏粉4份。其中，所述液体酚醛树脂的粘度为1000-1200Pa.s(25℃)、水溶性为35-40％(25℃)，所述400-425目的粉状酚醛树脂的流长为30-40mm(125℃)、乌洛托品含量12.5-13.5％。
将上述配方按以下步骤制作：
步骤一：将所述各组分按配方的重量配比要求称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料；
步骤二：将所述配方中的所述粉状酚醛树脂、所述硫酸钾、所述黄铁矿微粉放进搅拌器中搅拌混合均匀，制得混合粉1；
步骤三：将所述锆刚玉、所述绿碳化硅、所述黄铁矿放进混料锅上锅中混合均匀，再加入所述液体酚醛树脂，并搅拌均匀，然后加入所述半水石膏粉，并搅拌均匀，制得湿砂2；
步骤四：将步骤二制得的混合粉1加入混料锅下锅中，再加入步骤三制得的湿砂2，并搅拌均匀，制得混合料3；
步骤五：将步骤四制得的混合料3过12-14目筛网，得到均匀松散的筛下物混合料4；
步骤六：将步骤五制得的混合料4置于恒温恒湿的条件下停放4-12小时，每隔4小时过一次12-14目筛网，得到松散均匀的筛下物成型料5；
步骤七：采用冷压恒压工艺成型，具体工艺为：首先将冷压压机的压力调至170-180MPa，再将一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片置于成型模具内并压平，然后按照自动切割用树脂砂轮设计投料量投步骤六制得的成型料5并刮平，再放入一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片和一张商标及一个孔环，压制成型，并保压2-6s，得到自动切割用树脂砂轮的半成品6；
步骤八：将步骤七制得的半成品6用铝垫板和隔网隔开叠装，并用25-30kg的铁板加压烧制，从室温升到65℃过程不低于8小时，然后每小时升温不高于10℃，在90℃保温2小时左右，在100℃保温3小时左右，在120℃保温4小时左右，在最高温度180-190℃保温8-10小时，最后缓慢冷却至室温卸出砂轮即得到自动切割用树脂砂轮成品。
实施例2：
一种自动切割用树脂砂轮的配方，按重量比计包括：24目的ZA40锆刚玉50份、24目的绿碳化硅15份、24目的黄铁矿35份、液体酚醛树脂3.5份、400-425目的粉状酚醛树脂10.0份、500-600目的硫酸钾8.0份、600-710目的黄铁矿微粉6.0份、100-120目的半水石膏粉5份。其中，所述液体酚醛树脂的粘度为1000-1200Pa.s(25℃)、水溶性为35-40％(25℃)，所述400-425目的粉状酚醛树脂的流长为30-40mm(125℃)、乌洛托品含量12.5-13.5％。
将上述配方按以下步骤制作：
步骤一：将所述各组分按配方的重量配比要求称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料；
步骤二：将所述配方中的所述粉状酚醛树脂、所述硫酸钾、所述黄铁矿微粉放进搅拌器中搅拌混合均匀，制得混合粉1；
步骤三：将所述锆刚玉、所述绿碳化硅、所述黄铁矿放进混料锅上锅中混合均匀，再加入所述液体酚醛树脂，并搅拌均匀，然后加入所述半水石膏粉，并搅拌均匀，制得湿砂2；
步骤四：将步骤二制得的混合粉1加入混料锅下锅中，再加入步骤三制得的湿砂2，并搅拌均匀，制得混合料3；
步骤五：将步骤四制得的混合料3过12-14目筛网，得到均匀松散的筛下物混合料4；
步骤六：将步骤五制得的混合料4置于恒温恒湿的条件下停放4-12小时，每隔4小时过一次12-14目筛网，得到松散均匀的筛下物成型料5；
步骤七：采用冷压恒压工艺成型，具体工艺为：首先将冷压压机的压力调至170-180MPa，再将一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片置于成型模具内并压平，然后按照自动切割用树脂砂轮设计投料量投步骤六制得的成型料5并刮平，再放入一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片和一张商标及一个孔环，压制成型，并保压2-6s，得到自动切割用树脂砂轮的半成品6；
步骤八：将步骤七制得的半成品6用铝垫板和隔网隔开叠装，并用25-30kg的铁板加压烧制，从室温升到65℃过程不低于8小时，然后每小时升温不高于10℃，在90℃保温2小时左右，在100℃保温3小时左右，在120℃保温4小时左右，在最高温度180-190℃保温8-10小时，最后缓慢冷却至室温卸出砂轮即得到自动切割用树脂砂轮成品。
实施例3：
一种自动切割用树脂砂轮的配方，按重量比计包括：30目的ZA40锆刚玉70份、30目的绿碳化硅10份、30目的黄铁矿20份、液体酚醛树脂4.0份、400-425目的粉状酚醛树脂12.0份、500-600目的硫酸钾10.0份、600-710目的黄铁矿微粉8.0份、100-120目的半水石膏粉6份。其中，所述液体酚醛树脂的粘度为1000-1200Pa.s(25℃)、水溶性为35-40％(25℃)，所述400-425目的粉状酚醛树脂的流长为30-40mm(125℃)、乌洛托品含量12.5-13.5％。
将上述配方按以下步骤制作：
步骤一：将所述各组分按配方的重量配比要求称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料；
步骤二：将所述配方中的所述粉状酚醛树脂、所述硫酸钾、所述黄铁矿微粉放进搅拌器中搅拌混合均匀，制得混合粉1；
步骤三：将所述锆刚玉、所述绿碳化硅、所述黄铁矿放进混料锅上锅中混合均匀，再加入所述液体酚醛树脂，并搅拌均匀，然后加入所述半水石膏粉，并搅拌均匀，制得湿砂2；
步骤四：将步骤二制得的混合粉1加入混料锅下锅中，再加入步骤三制得的湿砂2，并搅拌均匀，制得混合料3；
步骤五：将步骤四制得的混合料3过12-14目筛网，得到均匀松散的筛下物混合料4；
步骤六：将步骤五制得的混合料4置于恒温恒湿的条件下停放4-12小时，每隔4小时过一次12-14目筛网，得到松散均匀的筛下物成型料5；
步骤七：采用冷压恒压工艺成型，具体工艺为：首先将冷压压机的压力调至170-180MPa，再将一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片置于成型模具内并压平，然后按照自动切割用树脂砂轮设计投料量投步骤六制得的成型料5并刮平，再放入一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片和一张商标及一个孔环，压制成型，并保压2-6s，得到自动切割用树脂砂轮的半成品6；
步骤八：将步骤七制得的半成品6用铝垫板和隔网隔开叠装，并用25-30kg的铁板加压烧制，从室温升到65℃过程不低于8小时，然后每小时升温不高于10℃，在90℃保温2小时左右，在100℃保温3小时左右，在120℃保温4小时左右，在最高温度180-190℃保温8-10小时，最后缓慢冷却至室温卸出砂轮即得到自动切割用树脂砂轮成品。
通过将上述实施例产生的树脂砂轮和现有6种的树脂砂轮作对比，其中对比例1-6为现有技术中的砂轮，每种对比例中至少缺乏一种本发明树脂构成中的原料及其原料配比，详细能体现本发明砂轮性能的实验数据及其不同原料构成的砂轮是性能实验数据比对情况如下表1：
表1实施例1-3、对比例1-n的切割性能数据表
从表1可以看出：
实施例1-3的破裂强度显著高于对比例1-n的破裂强度，而破裂强度的大小直接反映出砂轮的安全指数大小。
实施例1-3的切割比远大于对比例1-n的切割比，即实施例的耐用度明显好于对比例。
实施例1-3无烧伤情况，而对比例1-n都有不同程度的烧伤，甚至出现了重度烧伤情况。
由以上实施例的中砂轮实验数据和不同配料及其现有的砂轮的性能实验结果说明，本发明的砂轮具有强度大，性能好，能适应较硬材质材料切割，能满足高速运转切割时的性能要求，经久耐用，安全性能高，综合性能优越于现有的砂轮，通过本发明砂轮的制造方法能准确完好的制备本发明。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内，上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种自动切割用树脂砂轮，其特征在于，包括以下重量份的原料制备而成：锆刚玉40-70份、绿碳化硅10-20份、黄铁矿20-40份、酚醛树脂12.0-16.0份、硫酸钾6.0-10.0份、黄铁矿微粉4.0-8.0份、半水石膏粉4-6份；所述锆刚玉、绿碳化硅、黄铁矿三种料的总份数保持不变。
2.如权利要求1所述的树脂砂轮，其特征在于，所述锆刚玉的型号为ZA40，所述硫酸钾为500-600目，所述黄铁矿微粉为600-710目，所述半水石膏粉为100-120目，所述酚醛树脂包括液体酚醛树脂和粉状酚醛树脂，所述液体酚醛树脂为3.0-4.0份，所述粉状酚醛树脂9.0-12.0份，所述粉状酚醛树脂粒度为400-425目，所述锆刚玉、绿碳化硅、黄铁矿三种料粒度号均为为22-30目之间的一种，所述锆刚玉、绿碳化硅、黄铁矿三种料的总份数为100份。
3.如权利要求2所述的树脂砂轮，其特征在于，所述液体酚醛树脂中乌洛托品含量12.5-13.5%，所述液体酚醛树脂在25℃下其粘度为1000-1200Pa.s、在25℃其水溶性为35-40%，所述液体酚醛树脂在125℃下其流长为30-40mm。
4.如权利要求3所述的树脂砂轮，其特征在于，22目的锆刚玉40份、22目的绿碳化硅20份、22目的黄铁矿40份、液体酚醛树脂3.0份、所述粉状酚醛树脂9.0份、所述硫酸钾6.0份、400-425目的黄铁矿微粉4.0份、所述半水石膏粉4份。
5.如权利要求3所述的树脂砂轮，其特征在于，24目的锆刚玉50份、24目的绿碳化硅15份、24目的黄铁矿35份、液体酚醛树脂3.5份、所述粉状酚醛树脂10.0份、500-600目的硫酸钾8.0份、600-710目的黄铁矿微粉6.0份、100-120目的半水石膏粉5份。
6.如权利要求3所述的树脂砂轮，其特征在于，30目的锆刚玉70份、30目的绿碳化硅10份、30目的黄铁矿20份、液体酚醛树脂4.0份、400-425目的粉状酚醛树脂12.0份、500-600目的硫酸钾10.0份、600-710目的黄铁矿微粉8.0份、100-120目的半水石膏粉6份。
7.一种自动切割用树脂砂轮的制作方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将所述各原料按权利要求2-7中任何一种方案中的重量配比称好，并分别存放在相对应的容器内进行配料；
步骤二：将步骤一中所述粉状酚醛树脂、所述硫酸钾、所述黄铁矿微粉放进搅拌器中搅拌混合均匀，制得混合粉A；
步骤三：将步骤一中所述锆刚玉、所述绿碳化硅、所述黄铁矿放进混料锅上锅中混合均匀，再加入所述液体酚醛树脂，并搅拌均匀，然后加入所述半水石膏粉，并搅拌均匀，制得湿砂B；
步骤四：将步骤二制得的混合粉A加入混料锅下锅中，再加入步骤三制得的湿砂B，并搅拌均匀，制得混合料C；
步骤五：将步骤四制得的混合料C过12-14目筛网，得到均匀松散的筛下物混合料D；
步骤六：将步骤五制得的混合料D置于恒温恒湿的条件下停放4-12小时，每隔4小时过一次12-14目筛网，得到松散均匀的筛下物成型料E；
步骤七：将型料E采用冷压恒压工艺成型，得到自动切割用树脂砂轮的半成品F；
步骤八：将步骤七制得的半成品F用铝垫板和隔网隔开叠装，得到自动切割用树脂砂轮成品。
8.如权利要求7所述的方法，所述步骤七中的恒压工艺为：首先将冷压压机的压力调至170-180MPa，再将一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片置于成型模具内并压平，然后按照自动切割用树脂砂轮设计投料量投步骤六制得的成型料E并刮平，再放入一张5-8目的260克-330克的无碱玻璃纤维增强网片和一张商标及一个孔环，压制成型，并保压2-6s。
9.如权利要求7所述的方法，所述步骤八中的半成品包括用以下方法加工成成品：叠装后并用25-30kg的铁板加压烧制，从室温升到65℃过程不低于8小时，然后每小时升温不高于10℃，在90℃保温2小时左右，在100℃保温3小时左右，在120℃保温4小时左右，在最高温度180-190℃保温8-10小时。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022229744A1 (en) * | 2021-04-30 | 2022-11-03 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive cut-off wheels and methods of making the same |
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2019
- 2019-10-25 CN CN201911020678.5A patent/CN112296893A/zh active Pending
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