专利名称：一种高速树脂重负荷磨削砂轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速树脂重负荷磨削砂轮及其制备方法。
背景技术：
目前，钢材企业钢坯修磨作业使用的一般为普通砂轮，工人的劳动强度大，操作环境条件恶劣，影响工人的人身健康等，砂轮硬度均勻性、几何尺寸、精度差，很难达到80米/ 秒以上，不能适应自动化磨削和定时定量磨削，砂轮修整次数多，工序复杂。消耗大，其质量远远不能满足高端特钢企业需求，也不能适应钢铁行业等钢坯、钢材的磨削，国内部分厂家也做了一些改进，但效果不明显。
发明内容
本发明采用一种高速树脂重负荷磨削砂轮。解决了钢坯修磨的机械化和磨削效率问题，新型砂轮磨削负荷大，便于实现机械化和自动化操作，因而磨削效率大大提高，每小时磨除金属量可高达500 800Kg，新型砂轮采用一种以高聚合高性能大型结构复合材料改性树脂结合剂与专用高端磨削材料复合，再在特定的工艺采用冷热压成型固化反应，实现高强度聚合物基结合剂双相增强新型复合结构的高速树脂重负荷磨削砂轮。技术参数或者指标1)使用线速度90-100m/s，2)静平衡系数彡0. 32，3)压力:800-1000kgf,4)同轴度彡0. 5mm, 5)硬度均勻性彡0. 3h，(H为相差值，6)磨削效率 55。在重负荷下，抗拉抗折强度大，磨削范围要求适应性广，在干磨或湿磨条件下，适应多种材质的磨削，磨削率要求高，线速度快，一次磨削率达Icm厚度，磨削钢坯成本会大大降低，为原来的五分之一。它与普通磨削相比，可以提高生效率3-6倍；由于磨削速度的提高，工件表面在磨粒犁耕后所形成的隆起高度减小，因而使磨削的表面粗糙度减小；砂轮的寿命提高1倍左右；磨削力提高50%，加工的精度相应也提高。本项目技术具有以下优点一是在使用常规方法和设备的情况下，工艺简单，容易实现批量生产。二是材料综合力学性能优良，其材料抗拉强度保持在较高水平上；同时采用高端磨料和工程高性能聚合物结构，延伸率保持在较高的水平上，解决了现有技术中虽提高抗拉强度，但延伸率降低之难点。适应我国钢铁工业的现代化生产满足我国钢铁工业日益发展的需要。本发明要解决的技术问题是，高速树脂重负荷磨削砂轮由边际磨削区、芯部区、铸铁镶孔、局部加强钢环所组成，具有如下特点A、采用磨削层、芯部料、孔芯不同的组织结构双重复合工艺设计，制成于不同于普通砂轮结构的高速树脂钢坯修磨砂轮，提高结合强度使用线速度提高到90-100m/s，提高磨削比，磨削比彡1 55。B、低成本高性能聚合物基复合材料复合与成型加工技术加强了磨料和结合剂之间的把持力及内部结构，气孔率适宜、自锐性好，不烧伤工件，同时提高了磨具内部的硬度均勻性等项指标。
C、综合应用了高强度和高性能高聚合物树脂结构、砂轮内部不同组织结构的复合技术。再在特定的工艺采用大吨位成型机组冷热压成型固化反应，实现高强度聚合物基结合剂双相增强新型复合材料。一是在使用常规方法和设备的情况下，工艺简单，容易实现批量生产。二是材料综合力学性能优良，其材料抗拉强度保持在较高水平上；同时采用高端磨料和工程高性能聚合物结构，强度、硬度、硬度的均勻性、线速度，磨削范围、磨削比大幅度优于现有市场产品，延伸率保持在较高的水平上，特别便于用户自动化，解决了现有技术中虽提高抗拉强度，但磨削比延伸率降低之难点。本发明的技术方案之一，具备优越抗拉抗折强度，高结合度砂轮的新型的的高性能高聚合物基改性酚醛树脂砂轮专用结合剂和外层磨削层、芯部料和孔芯三部分系统不同功能结构部分的配方设计及其制备方法。1，材料选用(1)专用结合剂主材料一高聚合物基改性酚醛树脂制备方法含乌洛托品的酚醛树脂90 %，新酚树脂6 %，聚砜树脂4%，酚醛树脂的技术要求游离酚含量彡5 %，乌洛托品含量7. 5% _9%，流长 35-55mm,软化点冬季 100°C _105°C 夏季 100°C -108°C,180# 筛余物 < 0. 2%，含水量 (2% .新酚树脂技术要求游离酚含量彡3 %，乌洛托品含量7. 5% -9%，软化点 IOO0C _105°C夏季 IOO0C _108°C，密度 1. 65g/cm3,180# 筛余物< 0. 2%聚砜树脂技术要求略带琥珀色的线型聚合物。相对密度1.24，吸水性 (24h)0. 22%,成型收缩率0.7%，熔融温度190°C，玻璃化温度150°C，热变形温度 (1. 82MPa) 174°C，拉伸强度71. 54MPa。弯曲强度105. 8MPa，压缩强度95. IMPa,拉伸模量 2. 56Pa，缺口冲击强度 6. 9-7. 8kJ/m2，体积电阻率 10θ15Ω ？ cm。180# 筛余物<0. 2%将上述原材料按比例分别称量，置钟形混料机均勻混合60min.过80#筛后，备用。高聚合物基改性酚醛树脂大幅度提高了结合剂的耐用度和强度，而且热稳定性好耐热性高，化学稳定性好，制品尺寸稳定，强度提高40 60%，耐热性提高20 %，抗拉抗折提高 40%以上。(2)磨削材料选用与预处理设计选用的磨削材料需经过预处理，高速树脂重负荷磨钢坯砂轮磨削材料的选用和预处理方法。氧化锆刚玉磨料(ZA)和经过整理的烧结刚玉磨料组成磨削粒，烧结刚玉磨料是将微细棕刚玉磨粒经特殊制粒技术，制成规定规格的圆柱形体磨削粒再经过煅烧烧结，使其煅烧后的磨料不变形，热膨胀变形小，增强了磨粒和结合剂的结合强度，同时大颗粒磨粒更加适应于成品钢材加工过程的粗磨修磨，由于烧结刚玉磨料是由诺干个微细磨料烧结而成，磨削时形成一个个锋利的磨削刃，大幅度增强了磨具的磨削效率，和磨具的抗烧伤能力，和高强度把持力高聚合物酚醛树脂结合剂复合工艺技术，为高速重负荷磨削砂轮技术指标的实现奠定立了基础。原材料磨料、纤维、钢环均用偶联剂KH550处理，其予处理工艺原理是将一种增强材料均勻地复膜与高档磨料、纤维、钢环上，以增强和结合剂之间的结合强度和复合性能。分别将原材料磨料，补强材料纤维，置逆流混料机中，开动搅拌机，加入1 3比例的偶联剂KH550与工业乙醇的混合溶液75ml，搅拌5min后，出锅，置干燥箱以120°C干燥Ih后，所处理的材料表面形成偶联剂KH550复膜即可，备用。2、配方制备砂轮使用的重量百分比原料有表2-1边际结合剂料配方
材料V%体积百分比比重重量W%重量百分比29-310树脂粉(含乌)551.270.698531.5黄铁矿174.960.843238.0SiC (400#)10.53.170.332915.0石灰53.250.16257.3缩丁醛(代莎冉)111.100.1215.5硫酸锌1.25 (其一)3.540.04432 (二者其一)硫化锌4.10.0513二盐基亚磷酸铅0.256.10.01530.7理论r2.22合计100100
表2-2芯部结合剂料配方
材料v%体积百分比比重重量w%重量百分比29-310树脂粉(含乌)650.825536.1黄铁矿24.81.230153.8.缩丁醛(代莎冉)4.850.05342.3石灰5.20.1697.4二盐基亚磷酸铅0.150.00920.4理论r2.29合计100100砂轮配方表2-3边际料配方
材料V%体积百分比W%重量百分比ΖΑ #50%56718#25%10#25%结合剂4429糠醛2.6ml/kg 干料2.6ml/kg 干料二丁酯3.6 ml/kg 干料3.6 ml/kg 干料纤维(处理)1%干料1%干料理论r成3.27g/cm33.27g/cm3表2-4芯部料配方
权利要求
1. 一种高速树脂重负荷磨削砂轮及其制备方法，由边际磨削区、芯部区、铸铁镶孔、局部加强钢环所组成，其特征在于该砂轮加工方法为(1)按外层磨削层、芯部料和孔芯三部分系统分别设计专用配方，制备制备砂轮使用的百分比或体积百分比原料有A，高性能改性高聚合物基酚醛树脂重量百分比原料有含乌洛托品的酚醛树脂90%， 新酚树脂6%，聚砜树脂4% ； B，边际料配方边际料结合剂配方边际料成型料配方原料体积S分比重量百分比原料体积百分比重量百分比29-310树脂粉(含乌)5531. 5ZA6#50%5671黄铁矿1738.08#25%SiC (400 )10. 515. 010#25%石灰57. 3结合剂4429缩丁醛(代莎冉)115. 5糠醛2. 6ml/kg 干料硫酸锌1.25 (二者其一)2 (二者其一)二丁酯3.6 ral/kg 干料硫化锌纤维(处理)议干料二盐基亚磷酸铅0. 250. 7理论r成3. 27g/cm3C，芯部料配方芯部料结合剂配方芯部料成型料配方原料 .体积百分比軍量百分比原料体积百分比重量百分比29-310树脂粉(含乌)6536. 1黑 sic30#25%6269. 3黄铁矿24.853. 8.36#25%缩丁醛(代莎冉)4. 852. 346tt25%石灰5. 27.460tt25%二盐基亚磷酸铅0. 150.4结合剂3830. 7理论r糠醛+煤焦油0. 8ral/kg 干料合计100100二丁酯3. 8 ml/kg 干料纤维(处理)1%干料理论r成2. 74g/cm3D，砂轮内部镶孔为铸铁材料，在其外圆要对表面拉毛处理，以加强和芯部料的结合强度。(2)制备工艺步骤A，混配料按上述配方表分别配制结合剂用改性增强酚醛树脂，称取上述配制好的改性增强酚醛树脂按上述配方表分别配制边际料结合剂和芯部料结合剂，配制好结合剂后， 即可进行砂轮成型料的配制。B，成型在500吨砂轮成型压机上用冷压成型，安置好成型模具后装好砂轮铸件镶孔， 按以下基础成型单重分别称料依次投入芯部料和成型料，抽去芯部料和成型料之间的隔膜，分两次施压，成型压力17. 5Mpa，第一次为总压力的1/4-1/3，然后去掉磨具垫铁，按总压力施压，并保持1分钟。连同整套磨具通过传送系统送至3000吨砂轮压机上热压固化，压强40 50Mpa，分两次施压，至规定温度后完成磨具的初步固化，热压温度温度160士5°C， 成型时间40分钟。脱模，转下道工序。成型单重:
全文摘要
一种用高速树脂重负荷磨削砂轮及其制备方法，方法是以酚醛树脂、新酚树脂、聚砜树脂脂制备的高性能改性高聚合物基酚醛树脂砂轮专用结合剂、与磨削材料锆刚玉、氧化铝烧结刚玉、黑碳化硅；填充料黄铁矿、冰晶石、碳酸钙(石灰)，补强材料混合细粒度磨料、纤维、钢环(局部补强)等四部分材料，按外层磨削层、芯部料和孔芯三部分系统分别设计专用配方，采用双相增强复合技术和结构制备成的高速树脂重负荷磨削砂轮。大幅度提高砂轮的抗拉抗折强度和磨削率，在重负荷下，磨削范围条件适应性广，线速度快，一次磨削率达1cm厚度，较好的解决了现有砂轮不能适应钢坯、钢材的重负荷磨削之难点，满足钢铁工业日益发展的需要。
文档编号B24D3/28GK102161183SQ201010517018
公开日2011年8月24日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者万隆, 包东风, 徐会铭, 王友堂, 葛宗荣, 陈瑞和 申请人:江苏华东砂轮有限公司