CN206578721U - 一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘 - Google Patents
一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘 Download PDFInfo
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Abstract
一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，包括超硬磨料、焊接衬层和支撑层；支撑层为圆盘状结构，支撑层上设有与打磨设备相连接的安装孔；焊接衬层设在支撑层的圆盘面上；焊接衬层由金属丝与非金属耐高温纤维混合编织形成；金属丝与非金属耐高温纤维的耐高温度均不低于550°，其中，金属丝能与钎焊用合金焊料发生化学冶金结合，非金属耐高温纤维不与钎焊用合金焊料发生化学冶金反应；超硬磨料单颗或簇状单层均布在焊接衬层的表面，并通过合金焊料钎焊固定。采用上述结构后，能用于打磨金属、非金属和复合材料，能对多种型面与角度进行打磨，打磨时振动小，噪音小，手感轻，并能达到磨削锋利，寿命长，火花小，粉尘小等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及超硬磨料工具制备领域，特别是一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘。
背景技术
钎焊超硬磨料磨盘是利用钎焊工艺将超硬磨料焊接在钢基体上而形成。而由于超硬磨料钎焊后直接出露，因此与材料直接接触，刚性打磨，噪音大，且存在较大的振动性。刚性磨盘对打磨对象有一定的限制，对于一些边角，凹槽等无法较好打磨。而且由于磨盘刚性大，对于一些要求精密打磨、抛光场合，传统超硬磨料工具较难以胜任，反而使得以百页轮、抛光垫等产品更具有优势 ，但其使用寿命短，亦存在一定的局限性。因此在柔性磨削领域，目前尚未有理想的钎焊超硬磨料工具出现，以替代传统的树脂砂轮片、百页轮、千页轮、抛光垫等产品。
由于存在以上问题，部分技术方案亦尝试解决，主要是从减振与降噪两方面，对磨盘增加减振垫，或者改为三明治结构，减少振动，并提高磨盘的弹性。但磨盘的本质特点未有改变，在一些粗放式打磨领域可以应用，对于精密磨削或多型面磨削，具有一定局限。此外，钎焊超硬磨料磨盘重量较重，对设备的功率具有一定的影响，降低磨盘的重量利于发挥设备的功率效能。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，该具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘能用于打磨金属、非金属和复合材料，并且可以对多种型面与角度进行打磨，打磨时振动小，噪音小，手感轻，在此基础上还能发挥钎焊超硬磨料工艺的优势，达到磨削锋利，寿命长，火花小，粉尘小等特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，包括超硬磨料、焊接衬层和支撑层。
支撑层为圆盘状结构，支撑层上设置有与打磨设备相连接的安装孔。
焊接衬层固定设置在支撑层的圆盘面上；焊接衬层由金属丝与非金属耐高温纤维混合编织形成；金属丝与非金属耐高温纤维的耐高温度均不低于550°，其中，金属丝能与钎焊用合金焊料发生化学冶金结合，非金属耐高温纤维不能与钎焊用合金焊料发生化学冶金反应。
超硬磨料单颗或簇状单层均布在焊接衬层的表面，并通过合金焊料进行钎焊固定。
所述焊接衬层中金属丝与非金属耐高温纤维的体积比值范围为3:1~1:8。
所述焊接衬层中的金属丝为不锈钢丝、镍丝、铁丝或钢丝中的一种或多种。
所述焊接衬层中的非金属耐高温纤维为氧化铝丝或玻璃纤维丝。
所述焊接衬层的厚度为0.5~5mm。
所述支撑层的材料为金属、非金属或金属与非金属的混合。
所述支撑层与焊接衬层的固定方式为粘结剂粘合或树脂固化连接，其中，粘结剂的失效温度不低于90°，树脂熔点不低于160°。
超硬磨料的粒度范围为0.02~3.5mm；当超硬磨料单颗单层均布在焊接衬层表面时，相邻两颗超硬磨料颗粒的间距不低于单颗超硬磨料粒径的1.5倍；当超硬磨料簇状单层均布在焊接衬层表面时，相邻两个超硬磨料簇之间的间距不低于超硬磨料簇直径的1.2倍。
通过合金焊料钎焊固定超硬磨料时，采用模板法进行合金焊料的铺展；具体操作方法为：先采用弹性材料制备孔状的模板，并将制作的模板铺展于焊接衬层表面，然后涂覆膏状合金焊料，接着撤去模板，布洒超硬磨料，钎焊加热即可。
本实用新型采用上述结构后，超硬磨料与焊接衬层之间采用合金焊料焊接，合金焊料能够将超硬磨料牢固焊接，并能和焊接衬层中的金属丝冶金反应，形成牢固的统一体，而由于非金属耐高温纤维丝不与合金焊料反应，合金焊料熔化后仅渗入至非金属纤维丝内部，达到机械结构的效果。并且由于超硬磨料在焊接衬层表面的分布非完全密排，仅在有超硬磨料之处存在合金焊接，无超硬磨料之处无合金焊接，此方式保证了焊接衬层具有一定的柔性。因此，本实用新型的具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘能用于打磨金属、非金属、复合材料，并且可以对多种型面与角度进行打磨，打磨时振动小，噪音小，手感轻，在此基础上可以发挥钎焊超硬磨料工艺的优势，达到磨削锋利，寿命长，火花小，粉尘小等特点。能应用于对金属包括铸铁、铸钢、一般强度钢、高强度钢、有色金属等以及非金属材料包括大理石、花岗岩、陶瓷、单晶硅、多晶硅、塑料、尼龙、木材等以及复合材料等的磨削、抛光工序。
附图说明
图1是本实用新型一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘的结构示意图。
其中有：1.超硬磨料；2.焊接合金层；3.焊接衬层；4.支撑层。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，包括超硬磨料1、焊接衬层3和支撑层4。
支撑层为圆盘状结构，支撑层的外径范围为80mm~250mm。支撑层上设置有与打磨设备相连接的安装孔，该安装孔的尺寸为15mm~50mm。安装孔处优选呈凹坑状，支撑层上用于支撑磨削的区域为平面状或弧面状，或平面与弧面的结合状态。
支撑层一般用于支撑焊接衬层，并提供一定的磨削强度。由于柔性磨削应用的场合变化较大，因此支撑层的材料、结构、厚度等均有较大变化 。
支撑层的材料为金属、非金属或金属与非金属的混合。
当支撑层为金属时，金属可以为钢材、铝材和铜材中的一种或多种，且金属支撑层的厚度优选不超过1.5mm。
当支撑层为非金属时，非金属为塑料、硬质橡胶、尼龙、碳纤维和复合碳纤维等中一种或多种，且非金属的密度不高于3.5g/cm3的材料，厚度范围优选为0.8~5.5mm。
焊接衬层固定设置在支撑层的圆盘面上。支撑层与焊接衬层的固定方式可以为粘结剂粘合连接，也可以为树脂固化连接等。其中，粘结剂的失效温度不低于90°，树脂熔点不低于160°。树脂固化可施加一定压力，保证固化效果。
焊接衬层由金属丝与非金属耐高温纤维混合编织形成。金属丝与非金属耐高温纤维的编织可以是有序编织的，亦可以是无序混纺的。金属丝与非金属耐高温纤维的体积比值优选范围为3:1~1:8。
金属丝与非金属耐高温纤维的耐高温度均不低于550°，其中，金属丝能与钎焊用合金焊料发生化学冶金结合，非金属耐高温纤维不能与钎焊用合金焊料发生化学冶金反应。
上述金属丝优选为不锈钢丝、镍丝、铁丝或钢丝等中的一种或多种。
上述非金属耐高温纤维优选为氧化铝丝或玻璃纤维丝等。
超硬磨料与焊接衬层的结合是磨盘制备的关键，焊接衬层的厚度、衬层中金属丝与非金属丝的比例、编织方式等均影响钎焊强度与焊接柔韧性。为平衡超硬磨料焊接强度与磨盘柔韧性的统一，焊接衬层一般取0.5mm~5mm。
超硬磨料单颗或簇状单层均布在焊接衬层的表面，并通过合金焊料进行钎焊固定。
上述超硬磨料的粒度范围优为0.02~3.5mm，即磨料可以取一个较大的粒度范围区间。
超硬磨料的排布可以为单一品种的磨料，亦可以为多种磨料的混合。
超硬磨料包括但不局限于人造金刚石、立方氮化硼、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼、硬质合金颗粒。
超硬磨料地貌可以为单颗磨料均布、亦可以是成簇状均布。单颗磨料均布状态下，相邻两颗超硬磨料颗粒的间距不低于单颗超硬磨料粒径的1.5倍。当超硬磨料簇状单层均布在焊接衬层表面时，相邻两个超硬磨料簇之间的间距不低于超硬磨料簇直径的1.2倍。
上述合金焊料包括但不局限于镍基合金焊料、铜基合金焊料、银基合金焊料。均含有能与超硬磨料发生化学反应的元素。
超硬磨料与焊接衬层之间采用合金焊料焊接，合金焊料能够将超硬磨料牢固焊接，并可以和焊接衬层中的金属丝冶金结构，形成牢固的统一体，而由于非金属耐高温纤维丝不与合金焊料反应，合金焊料熔化后仅渗入至非金属纤维丝内部，达到机械结构的效果。
此方式下，超硬磨料与焊接衬层牢固结合起来，并且由于超硬磨料在焊接衬层表面的分布非完全密排，仅在有超硬磨料之处存在合金焊接，无超硬磨料之处无合金焊接，此方式保证了焊接衬层具有一定的柔性。
钎焊加热时，只需要对焊接衬层以及排布其表面的超硬磨料与合金焊料进行加热。支撑层不需要加热。
由于需要保证一定的柔韧性，因此焊料合金的排布具有一定的要求。在制备工艺上具有一定的变化。
若柔韧性要求低，仅为平面磨抛或低弧度弯曲，则制备超硬磨料磨盘时，首先在焊接衬层表面涂覆一层粘结剂，然后布洒超硬磨料与合金焊料颗粒即可钎焊加热。或者将合金焊料调配成膏状涂覆于焊接衬层表面，然后将超硬磨料布洒。两种方式条件下，焊料熔化后均形成一层的合金覆盖于焊接衬层，并渗透焊接衬层。由于应用场合多为平面磨抛，磨盘表面形状变化较小，因此此方案亦可以实施。
若对表面磨抛有较高要求，且磨盘在磨抛时变形幅度较大，则上述方案不尽适合，需要对焊料的铺展进行一定的控制。本实用新型优选采用模板法进行制备。
首先，选用弹性材料制备孔状的模板，并将制作的模板铺展于焊接衬层表面，然后涂覆膏状合金焊料，接着撤去模板，布洒超硬磨料，钎焊加热即可。
另一种方式是铺模板，然后布洒超硬磨料，撤去模板后，然后布洒合金焊料，亦可得到相似效果。
本实用新型所制备的钎焊超硬磨料磨盘质量轻，具有一定的弹性与柔性，可弯曲，磨抛时噪音低，振动小，手感 舒适。
磨盘表面超硬磨料排布合理，磨料锋利且高出露，焊接强度高，使得磨盘磨削效率高，寿命长，火花小，污染少，达到了绿色加工的要求。有利于我国工业生产装备升级与更新换代。
制备工艺简单可控，易于自动化生产作业，相比于传统超硬磨料磨盘制备工艺以及复合结构、减振结构磨盘，性能价，成本低，是理想的表面磨抛加工工具。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，其特征在于：包括超硬磨料、焊接衬层和支撑层；
支撑层为圆盘状结构，支撑层上设置有与打磨设备相连接的安装孔；
焊接衬层固定设置在支撑层的圆盘面上；焊接衬层由金属丝与非金属耐高温纤维混合编织形成；金属丝与非金属耐高温纤维的耐高温度均不低于550°，其中，金属丝能与钎焊用合金焊料发生化学冶金结合，非金属耐高温纤维不能与钎焊用合金焊料发生化学冶金反应；
超硬磨料单颗或簇状单层均布在焊接衬层的表面，并通过合金焊料进行钎焊固定。
2.根据权利要求1所述的一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，其特征在于：所述焊接衬层中的金属丝为不锈钢丝、镍丝、铁丝或钢丝中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，其特征在于：所述焊接衬层中的非金属耐高温纤维为氧化铝丝或玻璃纤维丝。
4.根据权利要求1所述的一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，其特征在于：所述焊接衬层的厚度为0.5~5mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，其特征在于：所述支撑层与焊接衬层的固定方式为粘结剂粘合或树脂固化连接，其中，粘结剂的失效温度不低于90°，树脂熔点不低于160°。
6.根据权利要求1所述的一种具有焊接衬层的柔性磨削用钎焊超硬磨料磨盘，其特征在于：超硬磨料的粒度范围为0.02~3.5mm；当超硬磨料单颗单层均布在焊接衬层表面时，相邻两颗超硬磨料颗粒的间距不低于单颗超硬磨料粒径的1.5倍；当超硬磨料簇状单层均布在焊接衬层表面时，相邻两个超硬磨料簇之间的间距不低于超硬磨料簇直径的1.2倍。
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