一种用于制造道岔打磨砂轮的组合物及其制备方法和用途
【专利摘要】本发明提供一种用于制造道岔打磨砂轮的组合物，按重量份数计，所述组合物包含硼酚醛树脂10～20份、锆刚玉50～65份、空心氧化铝粉3～7份、热塑性液体酚醛树脂2～10份、碳化硅粉1～5份、煅烧铝矾土3～9份、环氧树脂粉1～5份、钾冰晶石3～7份；采用本发明所述组合物制备的砂轮具有强度高，自锐性好，配方简单，工艺稳定性好，操作简便，成本低等特点；同时，打磨精度及质量高，可以精确对道岔尖顶部位及其它不易打磨部位进行打磨，在高速旋转时不发生破碎。
【专利说明】一种用于制造道岔打磨砂轮的组合物及其制备方法和用途
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制造打磨砂轮的组合物，具体涉及一种制造用于轨道交通的 道岔打磨砂轮的组合物及采用其制得的道岔打磨砂轮。
【背景技术】
[0002] 道岔打磨技术是近年来在国内外兴起的一项道岔修理及维护技术，其通过砂轮的 高速旋转对道岔进行打磨。在轨道交通线路开通前对道岔进行打磨，可以消除因为施工造 成的道岔表面伤损及变形，在运营过程中通过特定的打磨控制方式对道岔进行打磨可以修 整道岔形状，恢复道岔各部位的设计形状，改善列车在通过道岔时的性能，延长道岔使用寿 命，提尚道岔的安全性能。
[0003] 道岔打磨砂轮主要应用于轨道交通行业，在轨道交通行业打磨砂轮主要分为道岔 打磨砂轮及线路钢轨打磨砂轮。打磨道岔使用的砂轮与打磨线路钢轨的砂轮不同，其在工 作时砂轮旋转速度最高达到6000r/min，工作速度从3600r/min到6000r/min，而打磨线路 钢轨砂轮的速度为3600r/min。进行道岔打磨时，打磨列车速度较慢，来回对道岔进行打磨， 在道岔尖顶位置时速度更慢，打磨量逐渐减小，同时对于打磨精度的要求提高，在打磨过程 中对道岔的打磨量主要通过设定打磨电机的功率来进行控制，不同的类型的道岔砂轮设定 打磨功率不同。不同型号的道岔结构不一样，道岔不同部位的打磨角度和打磨量也不同，因 此道岔打磨砂轮的形状及结构出现多样化，这就对砂轮的性能提出了新的要求。而砂轮性 能的好坏关系着道岔的打磨质量，良好的砂轮质量可以降低道岔在打磨时损坏的风险，提 高打磨时的安全性。
[0004] 目前的相关文献报道及专利主要涉及到线路钢轨打磨砂轮，而没有专门针对道岔 打磨砂轮进行的研宄及开发，相关的文献报导和专利情况如下。
[0005] 1、中国专利CN100363153C公开了一种砂轮组成，其由重量13-17%的碳化硅、 5-7 %的树脂粉、12-15 %的黄铁矿粉，5-8 %的冰晶石和2-5 %的石灰及锆钢玉组成。该砂轮 使用过程中存在打磨功率压力变化大、打磨压力高，打磨时温度高，容易烧伤钢轨，同时砂 轮耐磨性差等问题，在道岔打磨中应用较少，主要用于线路钢轨打磨。
[0006] 2、中国专利201010177630. 8公开了一种钢轨打磨砂轮的制作配方及其制作方 法，其砂轮组成由锆刚玉70?100份、硫化铁粉5?8份、冰晶石4?8份、碳酸钙1?3 份、石膏粉1?4份、酚醛树脂7?10份组成，该发明主要涉及线路钢轨打磨。
[0007] 打磨砂轮的现有技术中均是主要针对线路钢轨的打磨特点，而道岔打磨砂轮的旋 转速度达到6000r/min左右，其直径从150mm到280mm不等；而线路钢轨砂轮打磨时旋转速 度为3600r/min，其直径是260mm。
[0008] 目前使用的道岔砂轮主要以国外产品为主，而国内砂轮均普遍存在品种种类少、 耐磨性差、打磨质量不稳定、回转强度低、损坏打磨电机概率大的问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种制造可用于轨道交通道岔打磨的砂轮的组合物及采用 其制得的砂轮，该砂轮具有强度高，自锐性好，配方简单，工艺稳定性好，操作简便，成本低 等特点；同时，打磨精度及质量高，可以精确对道岔尖顶部位及其它不易打磨部位进行打 磨，在高速旋转时不发生破碎。
[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0011] 本发明提供一种用于制造道岔打磨砂轮的组合物，其特征在于，所述组合物包含 硼酚醛树脂、锆刚玉、空心氧化铝粉、热塑性液体酚醛树脂、碳化硅粉、煅烧铝矾土、环氧树 脂粉和钾冰晶石。
[0012] 按重量份数计，所述组合物包含硼酚醛树脂10?20份、锆刚玉50?65份、空心 氧化铝粉3?7份、热塑性液体酚醛树脂2?10份、碳化硅粉1?5份、煅烧铝矾土 3?9 份、环氧树脂粉1?5份、钾冰晶石3?7份；
[0013] 优选地，按重量份数计，所述组合物包含硼酚醛树脂15份、锆刚玉60份、空心氧化 铝粉4份、热塑性液体酚醛树脂6份、碳化硅粉2份、煅烧铝矾土 7份、环氧树脂粉2份、钾 冰晶石4份；
[0014] 优选地，所述煅烧铝矾土的细度为800?1200目；
[0015] 优选地，所述碳化硅粉的细度为300?500目。
[0016] 所述组合物由所述硼酚醛树脂、锆刚玉、空心氧化铝粉、热塑性液体酚醛树脂、碳 化硅粉、煅烧铝矾土、环氧树脂粉和钾冰晶石组成。
[0017] 本发明还提供一种所述组合物在制备道岔打磨砂轮中的用途。
[0018] 本发明还提供一种道岔打磨砂轮，所述打磨砂轮由本发明所述组合物制成。
[0019] 本发明还提供一种道岔打磨砂轮，所述打磨砂轮由包括以下步骤的制备方法制 得：将所述组合物的各组分均匀混合后，搅拌、热压成型、高温烧结。
[0020] 本发明还提供一种道岔打磨砂轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以 下步骤：
[0021] (1)将锆刚玉、环氧树脂粉和热塑性液体酚醛树脂混合均匀；
[0022] (2)将硼酚醛树脂、空心氧化铝粉、碳化硅粉、煅烧铝钒土及钾冰晶石混合均匀；
[0023] (3)将步骤（1)得到的混料和步骤（2)得到的混料混合均匀，保持5?20min;优 选保持l〇min;
[0024] (4)将步骤（3)得到的混料热压成型，然后高温烧结；
[0025] 优选地，所述步骤⑷中所述压力为20?30MPa，优选25Mpa，保持压力时间为 30 ?50min，优选为 40min;
[0026] 优选地，所述步骤（4)中，保持压力过程中，在前lOmin内将压力减小至0进行放 气，然后迅速恢复压力，重复2?3次；
[0027] 优选地，所述步骤（4)中所述热压温度为150?170°C;优选160°C;
[0028] 优选地，所述步骤（4)中所述烧结温度为150?250°C;优选200°C;
[0029] 优选地，所述步骤⑷中所述烧结时间为8?12h;优选10h。
[0030] 本发明采用三锅混料工艺制备所述道岔打磨砂轮，所述制备方法包括以下步骤：
[0031] (1)首先在1号混料锅内将锆刚玉、环氧树脂粉和热塑性液体酚醛树脂混合均匀；
[0032] (2)同时在2号混料锅内将硼酚醛树脂、空心氧化铝粉、碳化硅粉、煅烧铝钒土及 钾冰晶石混合均匀；
[0033] (3)当上述两锅都混合均匀后，将上述两锅得到的混料同时进入3号混料锅内混 合均匀，保持5?20min后，优选保持lOmin;
[0034] (4)将步骤（3)得到的混料热压成型，形成模压料，热压成型，然后高温烧结。
[0035] 其中，采用的热压条件为压力20?30MPa，温度为150?170°C;在压制过程中，前 十分钟放气2?3次，总共保压30?50分钟，在热压完成后继续进行热处理烧结，而后继 续进行高温烧结，条件为在150?250°C烧结炉中烧结8?12h小时。
[0036] 本发明采用的三锅混料工艺可以解决大粒度的磨料与细粒度的填料更好的混合， 避免细粒度填料出现结块等现象。保证在混料压制过程中混合均匀，保证制成品的静平衡 性能，减少对打磨设备的损坏。
[0037] 采用本发明所述组合物制造道岔打磨砂轮时，采用组合物中的热塑性液体酚醛树 脂及环氧树脂作为润湿剂，可以保证高温时的热性能，有利于充分与磨料的混合，可以有效 地改善磨料在混合过程中对粘合剂环氧树脂的包覆性，同时在打磨过程中保持一定的自锐 性，不产生对钢轨的烧伤；使用空心氧化铝粉及煅烧铝矾土，在打磨时保证了砂轮在高温时 的热性能，同在高温磨耗时可以及时带走热量，避免烧伤钢轨及保持砂轮的自锐性。
[0038] 采用本发明所述组合物制造的道岔打磨砂轮强度大，其砂轮直径从150mm? 280mm不等，在实际工作中速度达到6000r/min，因此对回转强度要求高，而本发明所述用 于制备道岔打磨砂轮的组合物从三个方面来提高其砂轮的回转强度：组合物中，采用耐高 温性能良好的硼酚醛树脂，有效地提高了砂轮的耐热性，提高了其软化点温度；采用了环氧 树脂，其可以作为改性剂与硼酚醛树脂发生反应，提高其高温强度；采用超细的煅烧铝矾 土，其高温时的耐磨性较好；而空心氧化铝粉的使用在高速打磨时可以带走大量的热量，避 免对道岔的烧伤。
[0039] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明所述组合物制得的砂轮具有 以下优势：砂轮韧性好，强度高，自锐性好，配方简单，工艺稳定性好，操作简便，成本低，强 度低；原料配方质量稳定，砂轮性能不容易受制备工艺及原材料性能影响，在生产中可以较 好的控制质量；适应性好，适合不同直径及转速的道岔打磨砂轮，在使用中不出现对道岔的 热损坏及发蓝现象，同时打磨精度高，砂轮耐磨性好；制造工艺简单，稳定性好，成本低；砂 轮强度高，使用转速高，磨除道岔效率高，打磨精度高，可以在较少的打磨次数下达到打磨 效果；对道岔打磨不出现对道岔的热损伤，其自锐性及热稳定性好，可以广泛适用于轨道交 通的各项类型道岔打磨。
【具体实施方式】
[0040] 以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅 用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
[0041] 下述实施例的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原 料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
[0042] 在以下实施例中，各个性能参数测定方法所依据的标准为：中国铁路总公司企业 标准Q/CR1-2014钢轨打磨砂轮订货技术条件原料：
[0043] 硼酚醛树脂，东莞富豪化工有限公司；
[0044] 空心氧化铝粉，湖北大冶锦硼摩擦材料有限公司；
[0045] 煅烧铝矾土、钾冰晶石，河南神舟华夏贸易公司；
[0046] 热塑性液体酚醛树脂，济南圣泉化工有限公司；
[0047] 环氧树脂，上海华谊树脂有限公司；
[0048] 碳化硅粉，300?500目，河北高富氮化硅材料有限公司。
[0049] 制备方法包括以下步骤：
[0050] (1)首先在1号锅内将锆刚玉、环氧树脂粉和热塑性液体酚醛树脂混合均匀；
[0051] (2)同时在2号锅内将硼酚醛树脂、空心氧化铝粉、碳化硅粉、煅烧铝钒土及钾冰 晶石混合均匀；
[0052] (3)将步骤（1)得到的混料和步骤（2)得到的混料进入第3号混料锅混合均匀，保 持 5 ?20min;
[0053] (4)将步骤（3)得到的混料热压成型，高温烧结；
[0054] 实施例1
[0055] 本发明所述打磨砂轮的制备工艺如下：
[0056] (1)将锆刚玉55份、环氧树脂粉3份和热塑性液体酚醛树脂10份混合均匀；
[0057] (2)将硼酚醛树脂10份、空心氧化铝粉5份、碳化硅粉（细度300目）3份、煅烧铝 钒土（细度800目）9份及钾冰晶石5份混合均匀；
[0058] (3)将步骤（1)得到的混料和步骤（2)得到的混料进入第3号混料锅混合均匀，保 持lOmin;
[0059] (4)将步骤（3)得到的混料热压成型，压力为25Mpa，保持压力时间为40min，热压 温度为160°C，其中，保持压力过程中，在前lOmin内将压力减小至0进行放气，然后迅速恢 复压力，重复3次；高温烧结，烧结温度为200 °C，烧结时间为10h。
[0060] 实施例2
[0061] 本发明所述打磨砂轮的制备工艺如下：
[0062] (1)将锆刚玉50份、环氧树脂粉5份和热塑性液体酚醛树脂8份混合均匀；
[0063] (2)将硼酚醛树脂13份、空心氧化铝粉6份、碳化硅粉（细度500目）5份、煅烧铝 钒土（细度1200目）6份及钾冰晶石7份混合均匀；
[0064] (3)将步骤（1)得到的混料和步骤（2)得到的混料同时进入第3号混料锅混合均 勾，保持5min;
[0065] (4)将步骤（3)得到的混料热压成型，压力为20Mpa，保持压力时间为30min，热压 温度为150°C，其中，保持压力过程中，在前lOmin内将压力减小至0进行放气，然后迅速恢 复压力，重复2次；高温烧结，烧结温度为150°C，烧结时间为8h。
[0066] 实施例3
[0067] 本发明所述打磨砂轮的制备工艺如下：
[0068] (1)将锆刚玉59份、环氧树脂粉4份和热塑性液体酚醛树脂5份混合均匀；
[0069] (2)将硼酚醛树脂17份、空心氧化铝粉7份、碳化硅粉（细度400目）2份、煅烧铝 钒土（细度1000目）3份及钾冰晶石3份混合均匀；
[0070] (3)将步骤（1)得到的混料和步骤（2)得到的混料同时进入第3号混料锅混合均 匀，保持20min;
[0071] (4)将步骤（3)得到的混料热压成型，压力为30Mpa，保持压力时间为50min，热压 温度为170°C，其中，保持压力过程中，在前lOmin内将压力减小至0进行放气，然后迅速恢 复压力，重复3次；高温烧结，烧结温度为250°C，烧结时间为12h。
[0072] 实施例4
[0073] 本发明所述打磨砂轮的制备工艺如下：
[0074] (1)将锆刚玉65份、环氧树脂粉1份和热塑性液体酚醛树脂2份混合均匀；
[0075] (2)将硼酚醛树脂20份、空心氧化铝粉3份、碳化硅粉（细度350目）1份、煅烧铝 钒土（细度900目）5份及钾冰晶石3份混合均匀；
[0076] (3)将步骤（1)得到的混料和步骤（2)得到的混料同时进入第3号混料锅混合均 勾，保持lOmin;
[0077] (4)将步骤（3)得到的混料热压成型，压力为30Mpa，保持压力时间为45min，热压 温度为160°C，其中，保持压力过程中，在前lOmin内将压力减小至0进行放气，然后迅速恢 复压力，重复3次；高温烧结，烧结温度为200 °C，烧结时间为10h。
[0078] 实施例5
[0079] 本发明所述打磨砂轮的制备工艺如下：
[0080] (1)将锆刚玉60份、环氧树脂粉2份和热塑性液体酚醛树脂6份混合均匀；
[0081] (2)将硼酚醛树脂15份、空心氧化铝粉4份、碳化硅粉（细度450目）2份、煅烧铝 钒土（细度900目）7份及钾冰晶石4份混合均匀；
[0082] (3)将步骤（1)得到的混料和步骤（2)得到的混料同时进入第3号混料锅内混合 均匀，保持15min;
[0083] (4)将步骤（3)得到的混料热压成型，压力为25Mpa，保持压力时间为40min，热压 温度为160°C，其中，保持压力过程中，在前lOmin内将压力减小至0进行放气，然后迅速恢 复压力，重复2次；高温烧结，烧结温度为200 °C，烧结时间为10h。
[0084] 本发明中不同组分制备的打磨砂轮性能对比见表1 :
[0085] 表1 :本发明实施例和对比例中不同组分制备的打磨砂轮性能对比
[0086]
【权利要求】
1. 一种用于制造道岔打磨砂轮的组合物，其特征在于，所述组合物包含硼酚醛树脂、锆 刚玉、空心氧化铝粉、热塑性酚醛树脂、碳化硅粉、煅烧铝矾土、环氧树脂粉和钾冰晶石。
2. 根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含硼酚醛树脂10?20 份、锆刚玉50?65份、空心氧化铝粉3?7份、热塑性液体酚醛树脂2?10份、碳化硅粉 1?5份、煅烧铝矾土 3?9份、环氧树脂粉1?5份、钾冰晶石3?7份； 优选地，按重量份数计，所述组合物包含硼酚醛树脂15份、锆刚玉60份、空心氧化铝粉 4份、热塑性液体酚醛树脂6份、碳化硅粉2份、煅烧铝矾土 7份、环氧树脂粉2份、钾冰晶石 4份； 优选地，所述煅烧铝矾土的细度为800?1200目； 优选地，所述碳化硅粉的细度为300?500目。
3. 根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述组合物由所述硼酚醛树脂、 锆刚玉、空心氧化铝粉、热塑性酚醛树脂、碳化硅粉、煅烧铝矾土、环氧树脂粉和钾冰晶石组 成。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的组合物在制备道岔打磨砂轮中的用途。
5. -种道岔打磨砂轮，其特征在于，所述打磨砂轮由如权利要求1至3中任一项所述的 组合物制成。
6. 根据权利要求5所述的打磨砂轮，其特征在于，所述打磨砂轮由包括以下步骤的制 备方法制得：将如权利要求1至3中任一项所述组合物的各组分按比例均匀混合后，搅拌、 热压成型、高温烧结。
7. -种道岔打磨砂轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤： (1) 将锆刚玉、环氧树脂粉和热塑性液体酚醛树脂混合均匀； (2) 将硼酚醛树脂、空心氧化铝粉、碳化硅粉、煅烧铝钒土及钾冰晶石混合均匀； (3) 将步骤（1)得到的混料和步骤（2)得到的混料混合均匀，保持5?20min ;优选保 持 lOmin ; (4) 将步骤（3)得到的混料热压成型，然后高温烧结； 优选地，所述步骤（4)中所述压力为20?30MPa，优选25Mpa，保持压力时间为30? 50min，优选为 40min ; 优选地，所述步骤（4)中，保持压力过程中，在前lOmin内将压力减小至0进行放气，然 后迅速恢复压力，重复2?3次； 优选地，所述步骤（4)中所述热压温度为150?170°C ;优选160°C ; 优选地，所述步骤（4)中所述高温烧结温度为150?250°C ;优选200°C ; 优选地，所述步骤（4)中所述烧结时间为8?12h ;优选10h。
【文档编号】B24D3/28GK104440609SQ201410730105
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】裴顶峰, 贺春江, 张国文, 党佳, 张恒 申请人:中国铁道科学研究院, 中国铁道科学研究院金属及化学研究所