CN103465180A - 一种薄片树脂砂轮及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄片树脂砂轮及其制备方法，属于磨具领域。它解决了现有的薄片树脂砂轮易发生脆裂损坏，使用寿命短，且硬度、自锐性不够理想等问题。本发明的薄片树脂砂轮包括磨削体和置于所述磨削体内部、以及增强所述磨削体回转强度的加强片，所述磨削体的原料及其重量配比为白刚玉30-40份、微晶刚玉65-75份、绿碳化硅5-20份、酚醛树脂液5-10份、酚醛树脂粉10-20份、冰晶石粉8-15份、黄铁矿粉10-20份。本发明还提供上述薄片树脂砂轮的制备方法。本发明的薄片树脂砂轮具有生产成本低，硬度大且自锐性好，寿命长的优点。

Description

一种薄片树脂砂轮及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种薄片树脂砂轮及其制备方法，属于磨具领域。

背景技术

许多工件在铸造、焊接、加工和维修等工艺完成后，常常需要用砂轮进行打磨修整。砂轮是由磨料和结合剂构成的多孔物体。而磨料、结合剂和孔隙是砂轮的三个基本组成要素。由于磨料较硬，磨料之间的粘结层十分微薄，导致磨料间的接触几乎是刚性接触，因此砂轮具有较高的刚度、磨削能力和磨削效率，但是这种砂轮使得被磨工件的表面易产生划痕，难以获得较好的表面加工质量。随着磨料、结合剂及砂轮制造工艺等的不同，砂轮特性可能差别很大，对磨削加工的精度、粗糙度和生产效率有着重要的影响。因此，必须根据具体条件选用合适的砂轮。

树脂砂轮即结合剂为树脂的砂轮，具有磨削力小、磨削温度低、自锐性好、磨削效率高等优点，被广泛用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。而薄片树脂砂轮是实现不锈钢板切割的优选砂轮之一，它主要配套手动切割设备，应用市场十分广泛。薄片砂轮切割不锈钢板实质是一个磨削过程，磨削必然产生切削热，切削热过高除烧伤工件外，也会造成砂轮的损伤，所以降低切削热是提高切割质量的关键问题。现有技术条件下，除切割工艺可调控切削热发生量，薄片砂轮的组分和组织对切削热的影响也很大。现有技术制造有薄片砂轮主要有两大类产品，一类是组织在2.4g/cm³以下的低成型密度产品，另一种是组织在2.4g/cm³以上的高成型密度产品。采用低成型密度的薄片砂轮因组织疏松，气孔率高，散热性能好，切割效率高，并且能够做到切口无毛刺，不烧伤工件，但是，低成型密度的薄片砂轮在切割时自身消耗大，切削比小，使用寿命短，切割过程中频繁更换薄片砂轮必然降低劳动效率。反之，高成密度薄片砂轮因组织致密、硬度值大，切割作业时尽管薄片砂轮自身损耗少，但切割效率低，产生的切削热确较高，工件切口断面留有烧蚀痕迹和毛刺，同时也造成薄片砂轮的树脂类结合剂被碳化，导致薄片砂轮易发生脆裂损坏。

现有技术中有关薄片砂轮的文献有中国发明专利(公开号：CN102001057A)，它公开了一种橡胶薄片砂轮，所述的橡胶薄片砂轮包括如下重量份数的原料：天然橡胶乳：4-6份、氧化锌0.5-1.5份、硫磺4-6份、环氧树脂0.5-2.5份、防老化剂0.4-0.6份、促进剂0.3-0.7份、碳化硅6-8份、白刚玉2-4份、铬刚玉2-4份、树脂粉1-3份、树脂液0.5-1.5份和凝固剂3-5份。该橡胶薄片砂轮的组分成分较多，增大了生产成本。该橡胶薄片砂轮自身损耗少，但切割效率低，产生的切削热确较高，工件切口断面留有烧蚀痕迹和毛刺，同时也造成薄片砂轮的树脂类结合剂被碳化，导致薄片砂轮易发生脆裂损坏，使用寿命短，且硬度、自锐性不够理想。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种生产成本低，硬度大且自锐性好，寿命长的薄片树脂砂轮。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：提供一种薄片树脂砂轮，薄片树脂砂轮包括磨削体和置于所述磨削体内部、以增强所述磨削体回转强度的加强片，所述磨削体的原料及其重量配比为：白刚玉30-40份、微晶刚玉65-75份、绿碳化硅5-20份、酚醛树脂液5-10份、酚醛树脂粉10-20份、冰晶石粉8-15份、黄铁矿粉10-20份。

相较于现有技术，本发明薄片树脂砂轮选用白刚玉、微晶刚玉为主要磨料，组成成分简单，但制备得到的薄片砂轮强度高，耐磨性、自锐性好，使用寿命长。在金属材料切割加工中心，本发明制得的薄片树脂砂轮切割速度快，切割尺寸精度高，切割表面平滑，磨具使用过程中，自锐性好，不需要修整。本发明选用酚醛树脂作粘结剂，这类粘结剂强度大并富有弹性，不怕冲击，能在高速下工作，起摩擦抛光作用，适用于V＞50m/s的高速磨削，但耐热性较差、易堵塞，因此，本发明加入填料冰晶石粉、黄铁矿粉，用于适当弥补树脂粘结剂耐热性较差、易堵塞的不足之处，还提高了薄片树脂砂轮的强度、自锐性、散热排屑能力和硬化速度等。

白刚玉的主要成分为Al₂O₃，含量在98.5％以上，其化学稳定性好，白刚玉颗粒状物料的粒度为F45～F60，硬度为HV＝2200～2300kg/cm³，在磨削时磨粒容易破碎，自锐性较好，发热量较小，磨削能力强，效率高。

微晶刚玉是棕刚玉的派生品种，其原料和冶炼工艺与棕刚玉类同，化学成分与棕刚玉基本一致，色泽较棕刚玉深，磨粒的自锐性能比棕刚玉好。微晶刚玉是通过电弧炉冶炼好的刚玉溶液，采用急速冷却，使刚玉晶体尺寸较小，得到50-280μm的晶体。磨粒由微细结晶聚合而成，韧性好，其强度较棕刚玉高，而且磨粒的自锐性能良好。

表1微晶刚玉化学成分(JB/T7987-1999)

绿碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦、木屑、食盐为原料通过电阻炉高温冶炼而成，其化学成分主要为SiC大于99％，其余为杂质，绿碳化硅的硬度很高，为HV＝3200～3400kg/cm³。

天然冰晶石和黄铁矿的混合物做填料，不需要金属润滑剂就可制备出高强度薄片树脂砂轮，且使砂轮运转过程中使钢熔化或至少软化，从而使切割过程更容易进行。

作为优选，在上述的薄片树脂砂轮中，所述磨削体的原料及其重量配比为：白刚玉30-35份、微晶刚玉65-70份、绿碳化硅5-15份、酚醛树脂液6-9份、酚醛树脂粉10-18份、冰晶石粉10-15份、黄铁矿粉10-15份。

本发明的另一个目的还在于提供一种上述薄片树脂砂轮的制备方法，包括如下步骤：

S1、配料：根据磨削体的原料及其重量配比称取原料，白刚玉30-40份、微晶刚玉65-75份、绿碳化硅5-20份、酚醛树脂液5-10份、酚醛树脂粉10-20份、冰晶石粉8-15份、黄铁矿粉10-20份；

S2、混料：将白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅放入酚醛树脂液中浸润，然后将酚醛树脂粉、冰晶石粉、黄铁矿粉与浸润后的白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅均匀混合；

S3、过筛：将混料得到的原料颗粒通过筛子筛选出粒度为8～12目的颗粒作为用于成型的成型料；

S4、成型：称取合适重量的成型料，将其放入成型模具中摊平，并在成型料中放入加强片使所述加强片水平地完全埋入所述成型料中，压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形成磨削体；

S5、硬化：将所述砂轮坯在烘箱中烘干，且烘箱内的温度自室温梯度升温至180～190℃后保温4～5小时然后冷却至室温，即得到薄片树脂砂轮成品。

采用本发明的薄片树脂砂轮及其制备方法，一方面，在薄片树脂砂轮的原料中，白刚玉致密、硬度高，通过酚醛树脂来粘接从而具有磨削力强的优点，砂轮在切割金属的过程中放出大量的热量，若不及时散发就会容易发生烧片现象；而冰晶石熔点低，通过配比一定比例的冰晶石恰好能起到降低切削温度，提高薄片树脂砂轮的硬度，增强自锐性，防止砂轮堵塞，提高砂轮强度等作用。另外，本发明利用黄铁矿的润滑作用，来减少砂轮在工作中的磨损，从而提高薄片树脂砂轮的硬度，增加它的自锐性。

在上述薄片树脂砂轮的制备方法中，步骤S4成型中所述的加强片为玻璃纤维片，所述玻璃纤维片是由玻璃纤维布两面涂覆酚醛树脂后放入烘箱中在110～130℃温度下烘烤1～10分钟制得的。

在上述薄片树脂砂轮的制备方法中，步骤S4成型中所述成型料的重量为多个树脂砂轮所需成型料的重量，用于成型一个树脂砂轮的成型料铺满摊平后盖上隔网，再放入成型另一个树脂砂轮的成型料，从而依靠隔网将不同树脂砂轮的成型料完全隔开，每个树脂砂轮的成型料中都埋入有加强片。

在上述薄片树脂砂轮的制备方法中，所述薄片树脂砂轮为平行砂轮、钹形砂轮、双凹面砂轮、双斜边砂轮、筒形砂轮、碟形砂轮、碗形砂轮。

在上述薄片树脂砂轮的制备方法中，步骤S5烘干过程中所述梯度升温是自室温升至80℃时每提高10℃保温2～3小时，100℃升至110℃后保温3～4小时，120℃升至180～190℃时每提高10℃保温2～3小时。酚醛树脂制品硬化温度一般在185℃左右，升温过程中安排2～4小时的保温时间，以利于挥发物排出，固结成具有一定强度、硬度和耐热性的磨具。

本发明具有以下优点：

1.本发明采用合理配比白刚玉、微晶刚玉、冰晶石粉，根据配比的选择合适的制备方法，使得本发明薄片树脂砂轮生产成本低，但硬度高，强度高，耐磨性、自锐性较好，可以在高速运转的条件下工作，并能够磨削硬度较高的材料。

2.本发明的薄片树脂砂轮含有白刚玉、微晶刚玉，使得本发明的薄片树脂砂轮具有良好的导热性，不易在被磨工件上形成烧伤或氧化层面，即可用于普通的磨、削、切，也可以用于加水后的磨、削、切，且其被磨工件不发生变异。

3.本发明的薄片树脂砂轮切割速度快，在切割金属材料时，切割砂轮的切割速度是其他切削方法(如锯、车切)的10倍以上；切割尺寸精度高，切口宽度和切割面的平整度比金工锯切要好；切割表面平滑，薄片树脂砂轮切割后其表面不须进行精加工，而锯切后的切断面很明显；本发明的薄片树脂砂轮可用于硬脂材料的切割加工，在磨具使用过程中，自锐性好，不需要修整。

附图说明

图1是本发明的薄片树脂砂轮的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1所示，首先称取白刚玉33份，微晶刚玉68份，绿碳化硅10份，酚醛树脂液7份，酚醛树脂粉20份，冰晶石粉10份，黄铁矿粉12份。

然后将白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅放入酚醛树脂液中浸润，然后将酚醛树脂粉、冰晶石粉、黄铁矿粉与浸润后的白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅均匀混合。

将混合得到的原料颗粒通过筛子筛选出粒度为8～12目的颗粒作为用于成型的成型料。

取制作三个薄片树脂砂轮所需的成型料，也可以每填铺完一个再称取另一个薄片树脂砂轮所需的成型料。先将半个薄片树脂砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上玻璃纤维加强片，再放入另外半个薄片树脂砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个薄片树脂砂轮所需的所有原材料均放置完成。在这个已完成的薄片树脂砂轮原材料上盖上模板，最后将整个模具送入成型机内采用低温热压成型压制，低温热压温度控制在80℃，压紧压平后即将模具倒置于玻璃板上进行脱模压制成薄片树脂砂轮坯。

将这些独立的薄片树脂砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，至80℃时，每提高10℃保温2小时，100℃升至110℃后保温3小时，120℃升至180℃时每提高10℃保温2小时，至180℃后保温4小时，然后空冷至室温。取出，即得到平行薄片树脂砂轮成品。检验合格的薄片树脂砂轮成品进行包装、入库。

实施例2：

如图1所示，首先称取白刚玉30份，微晶刚玉70份，绿碳化硅15份，酚醛树脂液8份，酚醛树脂粉19份，冰晶石粉15份，黄铁矿粉10份。

然后将白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅放入酚醛树脂液中浸润，然后将酚醛树脂粉、冰晶石粉、黄铁矿粉与浸润后的白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅均匀混合。

将混合得到的原料颗粒通过筛子筛选出粒度为8～12目的颗粒作为用于成型的成型料。

取制作三个薄片树脂砂轮所需的成型料，也可以每填铺完一个再称取另一个砂轮所需的成型料。先将半个薄片树脂砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上玻璃纤维加强片，再放入另外半个薄片树脂砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个薄片树脂砂轮所需的所有原材料均放置完成。在这个已完成的薄片树脂砂轮原材料上盖上模板，最后将整个模具送入成型机内采用低温热压成型压制，低温热压温度控制在85℃，压紧压平后即将模具倒置于玻璃板上进行脱模压制成薄片树脂砂轮坯。

将薄片树脂砂轮坯用同薄片树脂砂轮坯相同形状的铝板隔开，铝板的上、下表面具有与双凹面砂轮的下、上表面相同的曲面形状，将这些独立的薄片树脂砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，至80℃时，每提高10℃保温2.5小时，100℃升至110℃后保温3.5小时，120℃升至185℃时每提高10℃保温2.5小时，至185℃后保温4.5小时，然后空冷至室温。取出，即得到双凹面薄片树脂砂轮成品。检验合格的薄片树脂砂轮成品进行包装、入库。

实施例3：

如图1所示，首先称取白刚玉35份，微晶刚玉65份，绿碳化硅5份，酚醛树脂液7份，酚醛树脂粉22份，冰晶石粉12份，黄铁矿粉15份。

然后将白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅放入酚醛树脂液中浸润，然后将酚醛树脂粉、冰晶石粉、黄铁矿粉与浸润后的白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅均匀混合。

将混合得到的原料颗粒通过筛子筛选出粒度为8～12目的颗粒作为用于成型的成型料。

称取制作三个薄片树脂砂轮所需的成型料，也可以每填铺完一个再称取另一个薄片树脂砂轮所需的成型料。先将半个薄片树脂砂轮所需的成型料倒入成型机的成型模具中，摊开并用刮尺等工具刮平，随后在成型料上盖上玻璃纤维加强片，再放入另外半个薄片树脂砂轮所需的成型料，同样摊开刮平，这样一个薄片树脂砂轮所需的所有原材料均放置完成。在这个已完成的薄片树脂砂轮原材料上盖上模板，最后将整个模具送入成型机内采用低温热压成型压制，低温热压温度控制在90℃，压紧压平后即将模具倒置于玻璃板上进行脱模压制成薄片树脂砂轮坯。

将薄片树脂砂轮坯体用同薄片树脂砂轮坯体相同形状的铝板隔开，铝板的上、下表面具有与钹型砂轮的下、上表面相同的曲面形状，将这些独立的薄片树脂砂轮坯用隔网和铝板隔开，送入烘箱中硬化，烘箱内的温度自室温梯度上升，至80℃时，每提高10℃保温3小时，100℃升至110℃后保温4小时，120℃升至190℃时每提高10℃保温3小时，至190℃后保温5小时，然后空冷至室温。取出，即得到钹型薄片树脂砂轮成品。检验合格的薄片树脂砂轮成品进行包装、入库。

本发明实施例1～3薄片树脂砂轮切割性能对比表

综上所述，本发明的薄片树脂砂轮通过最佳搭配的组分和简单的配置与成型工艺制得生产成本低，硬度大且自锐性好的薄片树脂砂轮。本发明的薄片树脂砂轮寿命长，单刀切割时间短，切割速度快，切割尺寸精度高，切割表面平滑，可用于硬脂材料的切割加工，在磨具使用过程中，自锐性好，不需要修整，且具有良好的导热性，不易在被磨工件上形成烧伤或氧化层面，即可用于普通的磨、削、切，也可以用于加水后的磨、削、切，且其被磨工件不发生变异。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了砂轮、隔网、加强片、铝板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种薄片树脂砂轮，其特征在于，所述薄片树脂砂轮包括磨削体和置于所述磨削体内部、以及增强所述磨削体回转强度的加强片，其中，所述磨削体的原料及其重量配比为

白刚玉30-40份

微晶刚玉65-75份

绿碳化硅5-20份

酚醛树脂液5-10份

酚醛树脂粉10-20份

冰晶石粉8-15份

黄铁矿粉10-20份。

2.根据权利要求1所述的薄片树脂砂轮，其特征在于，所述磨削体的原料及其重量配比为

白刚玉30-35份

微晶刚玉65-70份

绿碳化硅5-15份

酚醛树脂液6-9份

酚醛树脂粉10-18份

冰晶石粉10-15份

黄铁矿粉10-15份。

3.一种依据权利要求1或2所述的薄片树脂砂轮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、配料：根据磨削体的原料及其重量配比称取原料，白刚玉30-40份、微晶刚玉65-75份、绿碳化硅5-20份、酚醛树脂液5-10份、酚醛树脂粉10-20份、冰晶石粉8-15份、黄铁矿粉10-20份；

S2、混料：将白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅放入酚醛树脂液中浸润，然后将酚醛树脂粉、冰晶石粉、黄铁矿粉与浸润后的白刚玉、微晶刚玉、绿碳化硅均匀混合；

S3、过筛：将混料得到的原料颗粒通过筛子筛选出粒度为8～12目的颗粒作为用于成型的成型料；

S4、成型：称取合适重量的成型料，将其放入成型模具中摊平，并在成型料中放入加强片使所述加强片水平地完全埋入所述成型料中，压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形成磨削体；

S5、硬化：将所述砂轮坯在烘箱中烘干，且烘箱内的温度自室温梯度升温至180～190℃后保温4～5小时然后冷却至室温，即得到薄片树脂砂轮成品。

4.根据权利要求3所述的薄片树脂砂轮的制备方法，其特征在于，步骤S4成型中所述的加强片为玻璃纤维片、碳纤维片、竹纤维片中的一种或多种，所述加强片是由加强布两面涂覆酚醛树脂后以7～8m/min速度送入120～130℃烘箱中烘烤1～10分钟制得的。

5.根据权利要求3所述的薄片树脂砂轮的制备方法，其特征在于，步骤S4成型中所述的成型料的重量为多个树脂砂轮所需成型料的重量，用于成型一个树脂砂轮的成型料铺满摊平后盖上隔网，再放入成型另一个树脂砂轮的成型料，从而依靠隔网将不同树脂砂轮的成型料完全隔开，每个树脂砂轮的成型料中都埋入有加强片。

6.根据权利要求5所述的薄片树脂砂轮的制备方法，其特征在于，所述薄片树脂砂轮为平行砂轮、钹形砂轮、双凹面砂轮、双斜边砂轮。

7.根据权利要求3所述的薄片树脂砂轮的制备方法，其特征在于，步骤S5烘干过程中所述梯度升温是自室温升至80℃时每提高10℃保温2～3小时，100℃升至110℃后保温3～4小时，120℃升至180～190℃时每提高10℃保温2～3小时。