一种高速重负荷切割树脂砂轮及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速重负荷切割树脂砂轮及其制备方法，涉及磨具技术领域，本发明的高速重负荷切割树脂砂轮，由磨料浆料和2个玻璃纤维网布组成，所述磨料浆料由以下物质组成：环氧树脂粉末、酚醛树脂乳液、氧化铝晶须、短切纤维、碳化硅晶须、硫酸钙晶须、石墨烯悬浮液，本发明的高速重负荷切割树脂砂轮具备强度高、韧性好、耐热性好、切割锋利、导热、散热性好的特点，适合于高速重负荷下切割的脆性材料。
【专利说明】
一种高速重负荷切割树脂砂轮及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及工业加工过程中使用的磨具技术领域，具体涉及一种高速重负荷切割 树脂砂轮及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 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，是实现不锈钢 板切割的优选砂轮。薄片砂轮在磨削过程中必然产生切削热，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。现有技术制造有砂轮主 要有低成型密度产品和高成型密度产品两大类产品，采用低成型密度的砂轮因组织疏松， 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，它在切 割时自身消耗大，切削比小，使用寿命短;高成密度砂轮的自身损耗少，但切割效率低，产生 的切削热确较高。
[0003] 高速切割砂轮是指直径在1000-1800mm之间，厚度为10-16mm，工作速度为80-120m/s的玻璃纤维网布增强树脂切割砂轮，它应具备强度高、韧性好、耐热性好、切割锋利、 导热、散热性好的特点。目前国内的高速切割砂轮主要以锆刚玉、棕刚玉、单晶刚玉、碳化硅 等以磨料，酚醛树脂作为粘结剂，以硫化亚铁、石膏、冰晶石等作为填料，经压制、固化成型， 但是酚醛树脂的耐热性差，容易在高温下分解，因此在切割成型时，容易产生热烧蚀，导致 磨粒脱落、严重影响了磨轮的使用寿命。
[0004] 中国发明专利CN102001057A公开了一种橡胶薄片砂轮，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】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于高速切割的树脂砂轮，它还能在 重负荷下磨削脆性材料，具有强度高、韧性好、耐热性好、切割锋利、导热、散热性好的特点， 且使用寿命长。
[0006] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
[0007] -种高速重负荷切割树脂砂轮，由磨料浆料和2个玻璃纤维网布组成，所述磨料浆 料由以下重量份的物质组成：环氧树脂粉末10-20份、酚醛树脂乳液10-40份、氧化铝晶须 80-100份、短切纤维12-25份、碳化硅晶须30-50份、硫酸钙晶须30-50份、石墨烯悬浮液ΙΟ-? 5份。
[0008] 优选的，所述磨料浆料由以下重量份的物质组成:环氧树脂粉末15-18份、酚醛树 脂乳液15-36份、氧化铝晶须85-95份、短切纤维15-18份、碳化硅晶须38-45份、硫酸钙晶须 32_42份、石墨稀悬浮液12_15份。
[0009]优选的，所述环氧树脂粉末和酚醛树脂乳液的重量比为1:1~2。
[0010] 优选的，所述短切纤维为玻璃纤维、碳纤维中一种或两种。
[0011] 优选的，所述短切纤维的长度为200-300微米，直径为10-30微米。
[0012] 优选的，所述石墨烯悬浮液为石墨烯乙醇悬浮液，其中石墨烯的浓度为8-10g/L。
[0013] -种高速重负荷切割树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤：
[0014] (1)将氧化铝晶须在800-1000°C下，氮气氛围下煅烧2-3小时，控制升温速率为10-12°C/min；
[0015] (2)将煅烧后的氧化铝晶须与碳化硅晶须、硫酸钙晶须、石墨烯悬浮液、加入酚醛 树脂溶液中浸润，搅拌均匀后，60°C真空干燥30min，然后加入环氧树脂粉末、短切纤维，球 磨混合30-45min，混合均匀后，得到成型磨料；
[0016] (3)将1/3的成型磨料放入成型模具中摊平，然后平铺一个玻璃纤维网布，将1/3的 成型磨料放在加强片上摊平，再放入另一个玻璃纤维网布，然后将剩余的成型磨料在加强 片上摊平，然后将其放入震实台中震动3-5min，最后压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形 成磨削体；
[0017] (4)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160~180°C 后保温3~4小时然后冷却至室温，即得到高速重负荷切割树脂砂轮。
[0018] 本发明的有益效果:本发明以环氧树脂和酚醛树脂的混合物作为粘结剂，环氧树 脂可降低砂轮的变形程度，提高生产效率，降低作业疲劳强度，提高磨削工件的光洁度;酚 醛树脂富有弹性，抗冲击，能在高速下工作，起摩擦抛光作用;氧化铝和碳化硅在煅烧过程 中，表面发生部分还原，含有少量的铝单质，既提高了砂轮的强度，又提高其切削性能;碳化 硅晶须和硫酸钙晶须具有良好的导热散热性，还能提高砂轮的强度;石墨烯为二维层状结 构，可以提高砂轮的强度和韧性。本发明的高速重负荷切割树脂砂轮具备强度高、韧性好、 耐热性好、切割锋利、导热、散热性好的特点，适合于高速重负荷下切割的脆性材料。
【具体实施方式】
[0019] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出 创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 实施例1:
[0021 ] -种高速重负荷切割树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤：
[0022] (1)将氧化铝晶须在1000°C下，氮气氛围下煅烧2小时，控制升温速率为10°C/min;
[0023] (2)将80份煅烧后的氧化铝晶须与38份碳化硅晶须、30份硫酸钙晶须、10份10g/L 的石墨烯乙醇悬浮液、加入40份酚醛树脂溶液中浸润，搅拌均匀后，60 °C真空干燥30min，然 后加入20份环氧树脂粉末、15份玻璃纤维、10份碳纤维，球磨混合30-45min，混合均匀后，得 到成型磨料；
[0024] (3)将1/3的成型磨料放入成型模具中摊平，然后平铺一个玻璃纤维网布，将1/3的 成型磨料放在加强片上摊平，再放入另一个玻璃纤维网布，然后将剩余的成型磨料在加强 片上摊平，然后将其放入震实台中震动3-5min，最后压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形 成磨削体；
[0025] (4)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160~180°C 后保温3~4小时然后冷却至室温，即得到高速重负荷切割树脂砂轮。
[0026] 实施例2:
[0027] -种高速重负荷切割树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤：
[0028] (1)将氧化铝晶须在1000°C下，氮气氛围下煅烧2小时，控制升温速率为10°C/min;
[0029] (2)将85份煅烧后的氧化铝晶须和30份碳化硅晶须、42份硫酸钙晶须、12份10g/L 的石墨烯乙醇悬浮液、加入10份酚醛树脂溶液中浸润，搅拌均匀后，60 °C真空干燥30min，然 后加入10份环氧树脂粉末、10份玻璃纤维、8份碳纤维，球磨混合30-45min，混合均匀后，得 到成型磨料；
[0030] (3)将1/3的成型磨料放入成型模具中摊平，然后平铺一个玻璃纤维网布，将1/3的 成型磨料放在加强片上摊平，再放入另一个玻璃纤维网布，然后将剩余的成型磨料在加强 片上摊平，然后将其放入震实台中震动3-5min，最后压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形 成磨削体；
[0031] (4)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160~180°C 后保温3~4小时然后冷却至室温，即得到高速重负荷切割树脂砂轮。
[0032] 实施例3:
[0033] -种高速重负荷切割树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤：
[0034] (1)将氧化铝晶须在800°C下，氮气氛围下煅烧2.5小时，控制升温速率为10°(：/ min；
[0035] (2)将90份煅烧后的氧化铝晶须与50份碳化硅晶须、50份硫酸钙晶须、12份8g/L的 石墨烯乙醇悬浮液、加入20份酚醛树脂溶液中浸润，搅拌均匀后，60 °C真空干燥30min，然后 加入15份环氧树脂粉末、15份玻璃纤维，球磨混合30-45min，混合均匀后，得到成型磨料；
[0036] (3)将1/3的成型磨料放入成型模具中摊平，然后平铺一个玻璃纤维网布，将1/3的 成型磨料放在加强片上摊平，再放入另一个玻璃纤维网布，然后将剩余的成型磨料在加强 片上摊平，然后将其放入震实台中震动3-5min，最后压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形 成磨削体；
[0037] (4)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160~180°C 后保温3~4小时然后冷却至室温，即得到高速重负荷切割树脂砂轮。
[0038] 实施例4:
[0039] -种高速重负荷切割树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤：
[0040] (1)将氧化铝晶须在1000 °C下，氮气氛围下煅烧2.5小时，控制升温速率为12 °C/ min；
[0041] (2)将95份煅烧后的氧化铝晶须与45份碳化硅晶须、38份硫酸钙晶须、15份8g/L的 石墨烯乙醇悬浮液、加入36份酚醛树脂溶液中浸润，搅拌均匀后，60 °C真空干燥30min，然后 加入18份环氧树脂粉末、12份碳纤维，球磨混合30-45min，混合均匀后，得到成型磨料；
[0042] (3)将1/3的成型磨料放入成型模具中摊平，然后平铺一个玻璃纤维网布，将1/3的 成型磨料放在加强片上摊平，再放入另一个玻璃纤维网布，然后将剩余的成型磨料在加强 片上摊平，然后将其放入震实台中震动3-5min，最后压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形 成磨削体；
[0043] (4)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160~180°C 后保温3~4小时然后冷却至室温，即得到高速重负荷切割树脂砂轮。
[0044] 实施例5:
[0045] -种高速重负荷切割树脂砂轮的制备方法，包括以下步骤：
[0046] (1)将氧化铝晶须在800°C下，氮气氛围下煅烧3小时，控制升温速率为12°C/min;
[0047] (2)将100份煅烧后的氧化铝晶须与40份碳化硅晶须、32份硫酸钙晶须、15份8g/L 的石墨烯乙醇悬浮液、加入30份酚醛树脂溶液中浸润，搅拌均匀后，60 °C真空干燥30min，然 后加入25份环氧树脂粉末、15份碳纤维，球磨混合30-45min，混合均匀后，得到成型磨料；
[0048] (3)将1/3的成型磨料放入成型模具中摊平，然后平铺一个玻璃纤维网布，将1/3的 成型磨料放在加强片上摊平，再放入另一个玻璃纤维网布，然后将剩余的成型磨料在加强 片上摊平，然后将其放入震实台中震动3-5min，最后压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形 成磨削体；
[0049] (4)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160~180°C 后保温3~4小时然后冷却至室温，即得到高速重负荷切割树脂砂轮。
[0050] 表1:实施例1~5中个砂轮的性能参数
[0052]综上，本发明实施例具有如下有益效果:本发明的高速重负荷切割树脂砂轮具备 强度高、韧性好、耐热性好、切割锋利、导热、散热性好的特点，适合于高速重负荷下切割的 脆性材料。
[0053]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。
[0054]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例 对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者 替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种高速重负荷切割树脂砂轮，其特征在于，由磨料浆料和2个玻璃纤维网布组成， 所述磨料浆料由以下重量份的物质组成:环氧树脂粉末10-20份、酚醛树脂乳液10-40份、氧 化铝晶须80-100份、短切纤维12-25份、碳化硅晶须30-50份、硫酸钙晶须30-50份、石墨烯悬 浮液10-15份。2. 如权利要求1所述的高速重负荷切割树脂砂轮，其特征在于，所述磨料浆料由以下重 量份的物质组成:环氧树脂粉末15-18份、酚醛树脂乳液15-36份、氧化铝晶须85-95份、短切 纤维15-18份、碳化硅晶须38-45份、硫酸钙晶须32-42份、石墨烯悬浮液12-15份。3. 如权利要求2所述的高速重负荷切割树脂砂轮，其特征在于，所述环氧树脂粉末和酚 醛树脂乳液的重量比为1:1~2。4. 如权利要求3所述的高速重负荷切割树脂砂轮，其特征在于，所述短切纤维为玻璃纤 维、碳纤维中一种或两种。5. 如权利要求4所述的高速重负荷切割树脂砂轮，其特征在于，所述短切纤维的长度为 200-300微米，直径为10-30微米。6. 如权利要求5所述的高速重负荷切割树脂砂轮，其特征在于，所述石墨烯悬浮液为石 墨稀乙醇悬浮液，其中石墨稀的浓度为8-10g/L。7. -种如权利要求1-6任一所述的高速重负荷切割树脂砂轮的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： (1) 将氧化铝晶须在800-1000 °C下，氮气氛围下煅烧2-3小时，控制升温速率为10-12 °C/min； (2) 将煅烧后的氧化铝晶须和碳化硅晶须、硫酸钙晶须、石墨烯悬浮液、加入酚醛树脂 溶液中浸润，搅拌均匀后，60°C真空干燥30min，然后加入环氧树脂粉末、短切纤维，球磨混 合30-45min，混合均勾后，得到成型磨料； (3) 将1/3的成型磨料放入成型模具中摊平，然后平铺一个玻璃纤维网布，将1/3的成型 磨料放在加强片上摊平，再放入另一个玻璃纤维网布，然后将剩余的成型磨料在加强片上 摊平，然后将其放入震实台中震动3_5min，最后压制成型得到砂轮坯，成型料即固化形成磨 削体； (4) 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160~180°C后保 温3~4小时然后冷却至室温，即得到高速重负荷切割树脂砂轮。
【文档编号】B24D18/00GK105834924SQ201610388980
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】高铁军
【申请人】安徽砥钻砂轮有限公司