CN113400209B - 一种烧结砂轮成孔方法 - Google Patents

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Abstract

本申请具体涉及一种烧结砂轮成孔方法，属于砂轮烧结技术领域；本申请提供的一种烧结砂轮成孔方法，将磨料、粘结剂和砷混合，放入模具中，压制成砂轮毛坯并烘干；然后放入烧结炉中，加热至500～600℃，惰性气氛下预烧结1‑1.5h，接着700～800℃下烧结1.5‑2h，得到成孔砂轮；然后620～660℃下高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮；最后停止加热所述热烧结炉，降至常温后静置4h。通过使用砷作为成孔剂，并配合砷的熔沸点进行温度控制，使得在成孔时，砷能够从砂轮中升华出，以进行下一次使用。

Description

一种烧结砂轮成孔方法
技术领域
本发明属于磨具领域，具体涉及一种烧结砂轮成孔方法。
背景技术
砂轮在磨损而变钝后，或者圆钝的磨粒从砂轮表面脱落，露出一层新鲜锋利的磨粒，继续进行对工件的切削加工。砂轮的这种自行推陈出新，以保持自己锋锐的性能叫做“自锐性”。现有新型的金属陶瓷砂轮，其烧结过程中的结合剂包括了金属结合剂和陶瓷结合剂，金属陶瓷砂轮在磨削锋利、耐磨性和形状保持性上都得到了一定的提高。对于金属陶瓷砂轮，可以通过造气孔来实现自锐。常用的造孔剂有碳粒、三氧化二铝空心球、无机铵盐、塑料球等等，但此类的造孔剂均为一次性造孔剂，通过氧化和分解来对砂轮进行造孔，从而使磨粒在气孔逐渐暴露的过程中逐渐失去支撑从而自行脱落。也可以通过碳化硼、碳化硅、氮化硼等填料，通过其与粘结剂结合较差，磨削时易脱落来达到自锐的目的。但是这种造孔剂和填料均为一次性使用，造孔成本高。
发明内容
本申请提供了一种烧结砂轮成孔方法，解决现有技术手段中造孔剂均为一次性使用，造孔成本高的技术问题。
一种烧结砂轮成孔方法，包括步骤：
将磨料、粘结剂和成孔剂混合为混合料；
将所述混合料放入模具中，压制成砂轮毛坯；
80～100℃下烘干所述砂轮毛坯，得到干燥坯料；
将所述干燥坯料放入烧结炉中，加热所述烧结炉至500～600℃，惰性气氛下对所述干燥坯料预烧结1-1.5h，得到预烧结坯料；
加热所述烧结炉至700～800℃，对所述预烧结坯料成孔烧结1.5-2h，得到成孔砂轮；
将所述烧结炉控制在620～660℃，对所述成孔砂轮高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮；
停止加热所述热烧结炉，所述烧结炉降至常温后静置4h；
其中，所述成孔剂为砷。
可选的，所述停止加热所述烧结炉，所述烧结炉降至常温后静置4h之后，还包括步骤：
将所述预脱毒砂轮从所述烧结炉中取出，置入60℃的FeCl3-Ca(OH)2溶液中，下反应1h，得到砂轮成品。
可选的，所述将所述预脱毒砂轮从所述烧结炉中取出，置入60℃的FeCl3-Ca(OH)2溶液中，反应1h，得到砂轮成品包括步骤：
将FeCl3-Ca(OH)2溶液加热至60℃；
将所述预脱毒砂轮从所述烧结炉中取出，置入所述FeCl3-Ca(OH)2溶液中，搅拌所述FeCl3-Ca(OH)2溶液1h；
用清水清洗所述预脱毒砂轮，干燥，得到砂轮成品。
可选的，所述将磨料、粘结剂和成孔剂混合为混合料之前，还包括步骤：
将成孔剂研磨成粒度在80～90目的大小。
可选的，所述80～100℃下烘干所述砂轮毛坯，得到干燥坯料包括步骤：
将所述砂轮毛坯放入真空干燥炉中；
加热真空干燥炉至80～100℃；
0.5个标准大气压下干燥1h。
可选的，所述将所述干燥坯料放入烧结炉中，加热所述烧结炉至500～600℃，惰性气氛下对所述干燥坯料预烧结1-1.5h，得到预烧结坯料包括步骤：
将所述干燥坯料放入烧结炉中，将所述烧结炉中的气体抽出，通入惰性气体；
将所述烧结炉以15℃/min的升温速度升温35～40min；
停止升温，将所述烧结炉的温度维持在500～600℃，继续烧结20～55min。
可选的，所述加热所述烧结炉至700～800℃，对所述预烧结坯料成孔烧结1.5-2h，得到成孔砂轮，包括步骤：
将所述烧结炉以4℃/min的升温速度升温50min；
停止升温，将所述烧结炉的温度维持在700～800℃，
对所述预烧结坯料成孔烧结40～70min。
可选的，所述将所述烧结炉控制在620～660℃，对所述成孔砂轮高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮，包括步骤：
停止加热所述烧结炉，当烧结炉温度降至660℃时重新加热；
将所述加热炉的温度控制在620～660℃，对所述成孔砂轮高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮。
可选的，所述磨料为金刚石。
可选的，所述粘结剂为金属陶瓷结合剂，包括：
陶瓷结合剂，其质量分数为68～76％；
金属结合剂，其质量分数为24～32％。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请提供的一种烧结砂轮成孔方法，通过使用砷作为成孔剂，并配合砷的熔沸点进行温度控制，使得在成孔时，砷能够从砂轮中升华出，以进行下一次使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种烧结砂轮成孔方法的流程示意图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
如图1，在本申请实施例中，本发明提供了一种烧结砂轮成孔方法，包括步骤：
S1、将成孔剂研磨成粒度在80～90目的大小；
S2、将磨料、粘结剂和成孔剂混合为混合料；
S3、将所述混合料放入模具中，压制成砂轮毛坯；
S4、80～100℃下烘干所述砂轮毛坯，得到干燥坯料；
S5、将所述干燥坯料放入烧结炉中，加热所述烧结炉至500～600℃，惰性气氛下对所述干燥坯料预烧结1-1.5h，得到预烧结坯料；
S6、加热所述烧结炉至700～800℃，对所述预烧结坯料成孔烧结1.5-2h，得到成孔砂轮；
S7、将所述烧结炉控制在620～660℃，对所述成孔砂轮高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮；
S8、停止加热所述热烧结炉，所述烧结炉降至常温后静置4h；
S9、将所述预脱毒砂轮从所述烧结炉中取出，置入60℃的FeCl3-Ca(OH)2溶液中，下反应1h，得到砂轮成品。
在本实施例的基础上，所述步骤S9包括以下步骤：
S91、将FeCl3-Ca(OH)2溶液加热至60℃；
S92、将所述预脱毒砂轮从所述烧结炉中取出，置入所述FeCl3-Ca(OH)2溶液中，搅拌所述FeCl3-Ca(OH)2溶液1h；
S93、用清水清洗所述预脱毒砂轮，干燥，得到砂轮成品。
在本实施例的基础上，所述步骤S4包括以下步骤：
S41、将所述砂轮毛坯放入真空干燥炉中；
S42、加热真空干燥炉至80～100℃；
S43、0.5个标准大气压下干燥1h。
在本实施例的基础上，所述步骤S5包括以下步骤：
S51、将所述干燥坯料放入烧结炉中，将所述烧结炉中的气体抽出，通入惰性气体；
S52、将所述烧结炉以15℃/min的升温速度升温35～40min；
S53、停止升温，将所述烧结炉的温度维持在500～600℃，继续烧结20～55min。
在本实施例的基础上，所述步骤S6包括以下步骤：
S61、将所述烧结炉以4℃/min的升温速度升温50min；
S62、停止升温，将所述烧结炉的温度维持在700～800℃，
S63、对所述预烧结坯料成孔烧结40～70min。
在本实施例的基础上，所述步骤S7包括以下步骤：
S71、停止加热所述烧结炉，当烧结炉温度降至660℃时重新加热；
S72、将所述加热炉的温度控制在620～660℃，对所述成孔砂轮高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮。
其中，所述成孔剂为砷，所述磨料为金刚石，所述粘结剂为所述粘结剂为金属陶瓷结合剂，其中陶瓷结合剂的质量分数为68～76％；金属结合剂的质量分数为24～32％。在本实施例中，砷为灰砷，其熔点为817℃，沸点为613℃，当其温度大于613℃小于817℃时，其可直接升华，通过使用砷作为成孔剂，并配合砷的熔沸点进行温度控制，使得在成孔时，砷能够从砂轮中升华出，以进行下一次使用。
在砂轮烧结过程中，为了保证砂轮内的孔的稳定，先将干燥胚料在低于灰砷的沸点的温度下进行预烧结，在烧结1-1.5h后，其中的陶瓷结合剂初步固化，胚料成型成预烧结胚料，具备一定的结构强度，预烧结胚料初步定型。
此时再进行升温，将温度升至灰砷的沸点与熔点之间，保证灰砷能够升华，将砂轮中的砷变成气体从微孔中排出，但是不会液化在微孔之间向下移动，将胚料成孔，金属结合剂熔化，提升金属结合剂与磨料的结合程度，此前初步定固化的陶瓷结合剂维持气孔形状。同时进一步提高温度进行烧结进一步增强了胚料的结构强度。
然后将预烧结胚料的温度保持在砷的沸点附近，进一步将残余砷升华，脱除预烧结胚料中的残余砷，金属结合剂凝固，使微孔完全成型，得到预脱毒砂轮。
再停止加热，烧结炉的外壁最先冷却，使砷气体单质凝华在烧结炉的内壁上。接着将预脱毒砂轮取出，置入FeCl3-Ca(OH)2溶液中，在60℃下反应，通过化学法脱砷，铁离子将砷单质氧化使其溶于水中，然后与铁离子络合，同时还可与钙离子生成砷酸钙沉淀，使预脱毒砂轮中的残余砷几乎被完全清除，得到微孔均匀的砂轮成品，同时，对于凝华在烧结炉内壁的砷单质，可以将其刮下重复使用，也可以将其再加热升华，然后将炉内气体送走，使其重新凝结在下一反应器，方便使用。
在本实施例中，在高于砷的沸点低于砷的熔点之间同时由于灰砷的层与层之间的结合力弱，故脆而硬，易被捣成粉末因此能够更好地与磨料和粘结剂混匀。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种烧结砂轮成孔方法，其特征在于，包括步骤：
将磨料、粘结剂和成孔剂混合为混合料；
将所述混合料放入模具中，压制成砂轮毛坯；
80~100℃下烘干所述砂轮毛坯，得到干燥坯料；
将所述干燥坯料放入烧结炉中，加热所述烧结炉至500~600℃，惰性气氛下对所述干燥坯料预烧结1-1.5h，得到预烧结坯料；
加热所述烧结炉至700~800℃，对所述预烧结坯料成孔烧结1.5-2h，得到成孔砂轮；
将所述烧结炉控制在620~660℃，对所述成孔砂轮高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮；
停止加热所述烧结炉，所述烧结炉降至常温后静置4h，将所述预脱毒砂轮从所述烧结炉中取出，置入60℃的FeCl3-Ca(OH)2溶液中，反应1h，得到砂轮成品；
其中，所述成孔剂为砷；所述粘结剂为金属陶瓷结合剂，包括：
陶瓷结合剂，其质量分数为68~76%；
金属结合剂，其质量分数为24~32%。
2.根据权利要求1所述的烧结砂轮成孔方法，其特征在于，所述将所述预脱毒砂轮从所述烧结炉中取出，置入60℃的FeCl3-Ca(OH)2溶液中，反应1h，得到砂轮成品包括步骤：
将FeCl3-Ca(OH)2溶液加热至60℃；
将所述预脱毒砂轮从所述烧结炉中取出，置入所述FeCl3-Ca(OH)2溶液中，搅拌所述FeCl3-Ca(OH)2溶液1h；
用清水清洗所述预脱毒砂轮，干燥，得到砂轮成品。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的烧结砂轮成孔方法，其特征在于，所述将磨料、粘结剂和成孔剂混合为混合料之前，还包括步骤：
将成孔剂研磨成粒度在80~90目的大小。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的烧结砂轮成孔方法，其特征在于，所述80~100℃下烘干所述砂轮毛坯，得到干燥坯料包括步骤：
将所述砂轮毛坯放入真空干燥炉中；
加热真空干燥炉至80~100℃；
0.5个标准大气压下干燥1h。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的烧结砂轮成孔方法，其特征在于，所述将所述干燥坯料放入烧结炉中，加热所述烧结炉至500~600℃，惰性气氛下对所述干燥坯料预烧结1-1.5h，得到预烧结坯料包括步骤：
将所述干燥坯料放入烧结炉中，将所述烧结炉中的气体抽出，通入惰性气体；
将所述烧结炉以15℃/min的升温速度升温35~40min；
停止升温，将所述烧结炉的温度维持在500~600℃，继续烧结20~55min。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的烧结砂轮成孔方法，其特征在于，所述加热所述烧结炉至700~800℃，对所述预烧结坯料成孔烧结1.5-2h，得到成孔砂轮，包括步骤：
将所述烧结炉以4℃/min的升温速度升温50min；
停止升温，将所述烧结炉的温度维持在700~800℃，
对所述预烧结坯料成孔烧结40~70min。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的烧结砂轮成孔方法，其特征在于，所述将所述烧结炉控制在620~660℃，对所述成孔砂轮高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮，包括步骤：
停止加热所述烧结炉，当烧结炉温度降至660℃时重新加热；
将所述烧结炉的温度控制在620~660℃，对所述成孔砂轮高温预脱毒4h，得到预脱毒砂轮。
8.根据权利要求1所述的烧结砂轮成孔方法，其特征在于，所述磨料为金刚石。
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