CN1126964A - 磨料砂轮 - Google Patents

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Abstract

一种带有有机粘合剂的磨料砂轮，它包括金属纤维形式的一个加强件。最好，这些纤维为“玻璃状”的金属带条的形式；本发明的砂轮具有更为优越的耐用性及有更高的导热性。

Description

磨料砂轮
本发明涉及磨料砂轮，更严格地说，涉及带有有机粘合剂的磨料砂轮，这种砂轮特别应用于磨削刃，研磨，表面磨削，去毛刺，或更一般地说，用于通常不同类型的机械加工。
已知的磨料砂轮含有嵌入以有机树脂(例如酚醛树脂或聚亚酰胺树脂类)为基础的基体中的磨料颗粒。为了使这些砂轮有良好的机械性能，通常用玻璃纤维使基体增强。在磨削过程中，由于摩擦作用而使砂轮的加热可能造成有机树脂性能降低，有机树脂(至少是表面上的)不再能够把磨料颗粒保持住。因此，磨料砂轮的直径就一点一点地减小，直到砂轮需要更换。
本发明的目的是使带有有机粘合剂的磨料砂轮的寿命得到改善。
本发明的主题是一种包括嵌入有机粘合剂中的磨料颗粒的磨料砂轮，并且该砂轮另外包括金属纤维形式的加强件。
考虑到其稍高的成本，可以与传统的加强纤维(如玻璃纤维)一起使用金属纤维。一方面，金属加强纤维有利地替代玻璃纤维，并使在等价的纤维数量下显著地改善机械性能；另一方面，这种类型的加强件是良好的导热体，这就使得热在整个砂轮的体积上很好地消散，因此减小了有机物质降质的危险。另外更有利的是，金属加强件的导电性质使得可以利用无接触性的传感器对砂轮的磨损进行检查。
金属纤维最好有下面的尺寸特点：其长度为5至30毫米，最好为10至20毫米。最好把它们选择为带条的形式，具体地说，其宽度为0.5至7毫米，特别是由1到5毫米，而厚度为小于0.5毫米，特别是为约0.2至0.3毫米的量级。
最好，把这些金属纤维选择为金属＂玻璃＂。这个词表明其是以玻璃状态固化的金属材料，它可以通过被称为超快骤冷的工艺过程专门地获得。关于这种技术的进一步的细节可以特别是参考法国专利文件第FR-2,486,838号，对应于美国专利文件第US-4,520,859号和第US-4,562,877。事实上，其包括将由一喷射孔出来的熔融金属的射流进行突然冷却，在喷射孔的上面有一条以高速运行的带。在所述带的面的相对着的一个表面，并在与金属或合金或熔融金属相接触的区域附近至少有一个沉箱，它包括用于处于压力下(最好处在低温下)的流体的至少一个喷射孔，这样，在沉箱与带之间产生了一个流体软垫，这使得带在沉箱上没有摩擦。当熔融金属或合金与带接触时，它受到被称之为超快骤冷的作用，并被固化形成处于玻璃状态的金属丝带。
这些玻璃状的金属带条有相当优越的性质：它们有特别专门的可延展性和＂柔软性＂，同时在机械上强度特别大。当然，也可以采用任何其它可以得到这种金属＂玻璃＂的骤冷工艺过程。
在本发明范围内所采用的金属玻璃可以以AxB1-x类型的合金为基础，其中A包括一种或多种过渡金属(铁，铬，镍，锰，钴等)，而B包括一种或多种非金属(磷，碳，硅，硼等)，其中x为A的原子分数，其可以特别地是0.8的量级。金属玻璃也可以是例如玻璃状的生铁。
通常采用的金属纤维或带条的体积比例为所制作的砂轮的总体积的1到4％。机械强度随着所采用的纤维的数量而增加；然而，在把混合物加压成型和使树脂聚合之前，砂轮的体积也会增加，结果造成当纤维或带条超过一定体积时浇铸和脱模操作可能变得非常困难。用大约代表所制作的砂轮的总体积的1.2到4％的纤维或带条体积，且更为平常的，用砂轮总体积的2至3％的量级的纤维或带条能得到非常满意的结果。
制作按照本发明的砂轮所采用的有机粘合剂最好是以酚醛树脂和/或聚亚酰胺树脂为基础的。以已知的方式嵌入这种粘合剂中的磨料颗粒最好由铝型的陶瓷材料制成，它也可以包括少量的杂质或＂掺杂物＂，特别是锌、铁类的金属的痕迹量。
这些磨料颗粒最好相应于砂轮的总体积的40到70％的体积，特别是所述体积的大约50到65％。实际上，颗粒的这一比例可以随着砂轮所要求的研磨性能改变。
类似地，这些磨料颗粒为圆球或小棒形式的颗粒，其平均直径(或长度)为0.1到3毫米，特别是大约1.5毫米。必须根据砂轮的用途(特别是所得到的工件的抛光程度)选定颗粒的尺寸。
本发明的目的、方法、其它细节和有利的特点由下面参考着附图给出的描述看得更清楚，附图示出：
图1是说明按照先有技术的砂轮和按照本发明的砂轮的机械性质的比较曲线；和
图2是按照先有技术的砂轮和按照本发明的砂轮的热传导性的比较曲线。
把磨料的细粒与粘合剂(在现在的情况下为酚醛树脂)和加强用的纤维或带条揉和在一起而得到带有有机粘合剂的磨料砂轮。加强用的纤维的分布应该尽可能地均匀。当把混合物制备好之后，对它称重，并把它倒入加压模具中。随后，在加热加压的条件下获得砂轮，再把它送入烘箱，在烘箱中在高至180℃量级的温度下使树脂聚合，平均聚合时间约为24至36小时。
所采用的加强用的纤维最好是薄的金属玻璃带条，这种带条由在连续运动的冷基底物(通常为一个轮子)上浇铸使其骤冷来获得。在这种情况下，它们是通过超快骤冷获得的无定形的铸铁带条，类似于由上面提到的专利中所描述的过程可以得到的那些带条。它们的长度约为15毫米，宽度约为2至3毫米，厚度为0.2至0.3毫米。
最好以所制作的砂轮的一个可变的体积百分数的比例添加金属带条，此百分数为1％至4％，如下面将详细解释的那样。在固化之前混合物的体积会相当大地膨胀，当充满模具时，在加压操作之前，以及后来在脱模的过程中，这可能出现一些问题。这就是为什么最好把金属带条的体积限制在不多于4％。另外可以注意到的是，纤维的数量越少，制备均匀的混合物越容易。
另外，从本发明的观点看来，此外，强调这样一点是重要的，加压操作和带条呈有足够高的长/宽比的长且平的形状使这些带条有利于在与砂轮的轴线垂直的平面中更好的准直。当砂轮在其切削边缘工作时，这样所造成的加强纤维的径向的排列促使热量朝向砂轮的中心部分的传递，结果使得热量在整个砂轮上耗散。
在现在的情况下，磨料颗粒由铝制成，颗粒的形状为平均直径约为1.5毫米，并且以相应于大约砂轮的总体积的62％的数量结合到粘合剂中。
从其机械性能和其热行为的角度对按照本发明的砂轮进行了测试，把结果与同样尺寸和相同成份(除了加强用的纤维的性质不同，并且，它们的数量可能不同之外)的参考砂轮作比较。这些参考砂轮包括4％体积的所谓加强用的玻璃纤维。
所测试的砂轮的形状为圆环形，其外径为610毫米，内径为203毫米，高度为76毫米。以通常为60与80米/秒之间的边缘速度使用这种类型的砂轮；然而，作为一种安全的标准，希望其高于150米/秒的破裂速度。参考砂轮在5380转/分(即171米/秒)速度下破裂。按照本发明的带有2％的金属纤维的砂轮在5000转/分(即160米/秒)下破裂。按照本发明的带有4％的金属纤维的砂轮承受住了5400转/分的旋转而没有明显的损坏。
按照本发明的砂轮的极好的机械性能也可以由下面的破坏试验非常清楚地看出：把一个直径26毫米，高度20毫米的实心圆柱形砂轮在其切割边缘夹紧在两个钳口之间，把此二钳口夹紧，直到砂轮破坏。所得到的破坏似乎是类似于拉伸破坏的一种破坏，因此，对磨料砂轮的实际性能是非常有意义的。对一系列8个试验件(对每个系列由1到8任意编号)测量的破坏时的压力值示于图1。第一系列对应于参考组份的试件，即带有4％的玻璃纤维的一个加强件。另两个系列(标号为试验No.1或试验No.2)相应于按照本发明的组份，即在试验No.1的情况下为1.41％体积的金属带条，而在试验No.2的情况下为4％体积的金属带条。相对于参考砂轮的平均增大值在试验No.1的情况下为8％。在试验No.2的情况下为24％。
此外，把一第一控制杆(其组份相应于参考砂轮)和一第二控制杆(其组份相应于试验No.1的砂轮)置于加热到大约170℃的两块加压台板之间来检验砂轮的热性能。借助于两个热电偶每分钟测量杆的温度。在图2中示出所测到的值(圆点相应于参考杆的温度，方块相应于试验No.1)。在大约一刻钟的时间之后，在对应于按照本发明的杆的情况下，杆的温度稳定在约55-56℃的值。因此，对应于按照本发明的砂轮的杆明显地比对应于参考砂轮的杆被加热得高，这表明它失去了它的绝热性能的一大部分。另外，有图2可以看出，按照本发明的杆的温度的上升稍微快一些，这更是特别有利的。这样，清楚地证明了带条的金属特性的效果。
还有，在按照本发明的砂轮中金属的数量足够地大，以使得可以靠无接触传感器进行连续监测，这可以使例如系统地检查砂轮的外径的大小，从而检查其磨损的情况。
最后，强调这样一点是重要的，即按照本发明的砂轮不仅在机械上更坚固耐用，而且使得它可以提高所磨削的工件的机械加工质量：按照本发明的砂轮使得热更快地被排除，这防止了被磨削的工件变黑，或由于过度地加热而被＂烧焦＂。

Claims (13)

1.一种包括嵌入到有机粘合剂中的磨料颗粒的磨料砂轮，其特征在于，它也包括金属纤维形式的一个加强件。
2.按照权利要求1所述的砂轮，其特征在于，金属纤维的长度为5至30毫米，最好为10至20毫米。
3.按照权利要求1或2所述的砂轮，其特征在于，金属纤维的形式为带条。
4.按照权利要求3所述的砂轮，其特征在于，金属带条的厚度为小于0.5毫米，特别是在0.2与0.3毫米之间。
5.按照权利要求3或4所述的砂轮，其特征在于，金属带条的宽度为0.5至7毫米之间，特别是由1到5毫米。
6.按照上述权利要求之一所述的砂轮，其特征在于，金属纤维由金属＂玻璃＂制成，这种金属“玻璃”特别是通过把熔融的金属喷射在连续运动的基底物上使之超快骤冷所得到的。
7.按照上述权利要求之一所述的砂轮，其特征在于，金属纤维是以无定形生铁为基础的。
8.按照上述权利要求之一所述的砂轮，其特征在于，以砂轮的总体积的1到4％的体积比例添加金属纤维，特别是以所述体积的2到3％添加。
9.按照上述权利要求之一所述的砂轮，其特征在于，有机粘合剂是以酚醛树脂和/或聚亚酰胺树脂为基础的。
10.按照上述权利要求之一所述的砂轮，其特征在于，磨料颗粒由铝型的陶瓷制成，可以选择性地带有锌、铁类金属的痕迹量。
11.按照上述权利要求之一所述的砂轮，其特征在于，磨料颗粒相应于砂轮的总体积的40到70％的体积，特别是所述体积的大约50到65％。
12.按照上述权利要求之一所述的砂轮，其特征在于，磨料颗粒为圆球或小杆形式的颗粒，其平均直径为0.1到3毫米，特别是大约1.5毫米。
13.按照上述权利要求之一所述的砂轮，其特征在于，加强用的金属纤维最好在垂直于砂轮轴线的平面中准直。
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