一种陶瓷砂轮渗蜡工艺的制作方法

本发明属于磨具磨料加工术领域，具体涉及一种陶瓷砂轮渗蜡工艺。

背景技术：

1、陶瓷磨具在磨削加工中往往产生大量的磨削热量，这些热量如果过高，工件表面就会出现烧伤，影响工件的表面质量。目前解决工件烧伤问题常采用大气孔陶瓷砂轮，大气孔陶瓷砂轮虽然能解决工件烧伤问题，但对于成型磨削来说工件形状又难以保持；另外解决工件烧伤问题也常采用渗硫工艺，通过硫磺在磨削时可以带走一部分热量而防止工件烧伤，但在渗硫操作时空气污染较大，对人体有害，是目前属于要淘汰的工艺。

2、蜡是由高分子一元醇与长链脂肪酸形成的酯质。在化学结构上不同于脂肪，也不同于石蜡和人工合成的聚醚蜡，故亦称为酯蜡。高分子一元醇的长链脂肪酸酯称为真蜡，例如蜂蜡的主要组分是长链一元醇(c26～c36)的棕榈酸酯。又如，羊毛蜡是很复杂的混合物，含有酯蜡、醇和脂肪酸，纯化后称为羊毛脂，是羊毛固醇的脂肪酸酯。又如，巴西棕榈蜡是一种重要的植物蜡，为酯蜡的混合物，化学式为ch3(ch2)n+1·coo(ch2)n+1ch3，n＝22～32。

3、在不同的场合下对于“蜡”的定义也有所区别。蜡通常在狭义上是指脂肪酸、一价或二价的脂醇和熔点较高的油状物质。但在广义上，蜡通常是在指植物、动物或者矿物等所产生的某种常温下为固体、加热后容易液化或者气化、容易燃烧、不溶于水、具有一定的润滑作用的物质。蜡按照来源可以分为植物蜡、动物蜡、矿物蜡、合成蜡。常见植物蜡的种类如下：大豆蜡、椰子蜡、木蜡、杨梅蜡、小烛树蜡、堪地里蜡、日本精蜡、棕榈蜡、米糠蜡、荷荷芭油蓖麻蜡等。

4、蜡的凝固点都比较高，约在38～90℃之间，碘值较低，在1～15之间，说明不饱和度低于中性脂肪。从特性来看，蜡是常温下为固体、加热后容易液化或者气化、容易燃烧、不溶于水、且具有一定的润滑作用的物质。

5、对砂轮磨削工件时容易产生大量的磨削热，磨削点的温度有时在1000℃以上，通过冷却液冷却、工件吸热等，能够使磨削区域的温度大大降低。但对于散热不好的难磨工件来说，常出现粘屑和烧伤现象，因此解决烧伤问题仍然需要深入研究。

6、公开号为cn101791786a的中国专利公开了一种渗浸砂轮用渗浸剂，所述渗浸剂由固体润滑剂、表面活性剂、分散剂、抗粘附添加剂和水制成。所述固体润滑剂为二硫化钼和石蜡，所述抗粘附添加剂为钼酸钠和磷酸三丁酯。虽然此种渗浸剂能够用于改善砂轮磨削时的工况，但是此种渗浸剂中包含硫、磷等成分，对环境具有一定的危害。

7、为了达到既环保又能解决烧伤问题的目的，发明人经过试验研究发现，选择适宜的渗蜡材料以及便于操作的渗蜡工艺，能够对砂轮磨削工艺进行改善，从而解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种陶瓷砂轮渗蜡工艺，将流动性较好的蜡液，通过抽真空的方式渗入砂轮孔隙内。由于所制备的砂轮在高速磨削过程中，持续产生的摩擦会积累大量的磨削热，而通过在砂轮气孔中填充蜡后，磨削导致的磨削热会同时作用在工件和蜡上面，通过蜡的融化、气化带走大量磨削热，避免工件烧伤；同时融化的蜡液会作用在磨削区，使得砂轮与工件之间形成一层吸附膜，起到润滑和防锈作用，改善工件磨削质量。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种陶瓷砂轮渗蜡工艺，使用渗蜡装置实现；

4、所述渗蜡装置包括渗蜡锅a、渗蜡锅b，以及能够将渗蜡锅a和渗蜡锅b相连通的渗蜡管路；

5、所述渗蜡锅a顶端设有第一阀门和第二阀门，渗蜡锅b顶端设有第三阀门和第四阀门；渗蜡管路上设有第五阀门；

6、第一阀门和第三阀门分别连接外接的抽真空装置。

7、具体的，第一阀门和第三阀门为抽真空阀门，第二阀门和第四阀门为放真空阀门。

8、具体的，所述渗蜡锅a、渗蜡锅b、渗蜡管路、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门均具有一定的密封性，从而保证渗蜡过程中抽真空时能够达到特定的真空度。

9、具体的，所述渗蜡装置还包括能够将渗蜡锅a、渗蜡锅b、渗蜡管路和第五阀门加热到特定温度的加热装置，具体加热装置采用现有技术中常用的设备，且其结构不是本发明的发明点所在，故不再赘述。

10、具体的，所述陶瓷砂轮渗蜡工艺，包括如下步骤：

11、1)首先关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门，按蜡液组分配比将各组分称重后置于渗蜡锅a，并对渗蜡锅a、渗蜡锅b以及第五阀门分别加热至温度120～150℃进行化蜡；

12、2)将砂轮放入渗蜡锅b预热15～30min，并开启第三阀门抽真空至渗蜡锅b中真空度为-0.10～-0.09mpa，然后关闭第三阀门；

13、3)打开第五阀门，融化的蜡液在负压的作用下，从渗蜡锅a流入至渗蜡锅b中，进行渗蜡，待渗蜡锅a中的蜡液全部流出后关闭第五阀门；

14、4)然后，打开渗蜡锅b的第四阀门，将负压释放为常压，同时开启渗蜡锅a的第一阀门，抽真空至真空度为-0.10～-0.09mpa；打开第五阀门，融化的蜡液在负压的作用下回流到渗蜡锅a，待蜡液全部流出渗蜡锅b后，取出渗蜡后的砂轮成品。

15、进一步的，为了保证充分渗蜡，还可以在步骤3)渗蜡锅b渗蜡后，打开第四阀门放真空，将砂轮取出，并将砂轮置于渗蜡锅a中，关闭第四阀门，开启第一阀门抽真空至渗蜡锅a中真空度为-0.10～-0.09mpa，然后关闭第一阀门；打开第五阀门，融化的蜡液在负压的作用下，从渗蜡锅b流入至渗蜡锅a中，采用和上述工艺相同的渗蜡方式，从渗蜡锅b中至渗蜡锅a中逆向渗蜡；如此反复将融化后的蜡液在负压的作用下在渗蜡锅a和渗蜡锅b之间反复操作，从而实现循环渗蜡，以提高渗蜡效果。

16、具体的，所述砂轮由以下质量分数的原料制备而成：棕刚玉40～45％、白刚玉40～45％和陶瓷结合剂10～15％。

17、进一步优选的，所述陶瓷结合剂的成分(质量百分比)为：粘土粉45～60％、长石粉35～40％、石英粉0～20％。

18、具体的，所述粘土粉为黑粘土粉，规格600目；石英粉为纳米石英粉，规格500纳米；长石粉，规格800目。

19、具体的，步骤1)中最佳的化蜡温度为150℃。

20、具体的，步骤2)和步骤4)中，抽真空至真空度为-0.09mpa或者-0.10mpa。

21、具体的，步骤3)中，渗蜡时的温度应控制在100～150℃，优选为120℃。

22、优选的，步骤3)中渗蜡时间为15～30min。

23、进一步优选的，步骤3)中，为了保证渗蜡均匀，应根据砂轮的大小多少调整渗蜡时间，其中，直径100mm以下的砂轮，渗蜡时间为15～20min，直径100mm以上的砂轮，渗蜡时间在20～30min。

24、优选的，所述的蜡液组成以棕榈蜡为主要成分，再添加辅助蜡和表面活性剂；辅助蜡包括大豆蜡、椰子蜡、木蜡、杨梅蜡、小烛树蜡、堪地里蜡、日本精蜡、米糠蜡、荷芭油蓖麻蜡等植物蜡中的一种，作为次要成分；所述表面活性剂包括乙二胺油酸酯和油酸中的一种或两种。

25、进一步优选的，所述的蜡液的组成中，各组分的质量比为：棕榈蜡50～80％，辅助蜡18～49％，表面活性剂1～2％。

26、进一步优选的，所述表面活性剂为乙二胺油酸酯和油酸，质量比为(0.5～1.0)：1。

27、进一步优选的，所述的蜡液组分为(质量百分比)：棕榈蜡80％，木蜡19％，表面活性剂1％，或者为，棕榈蜡80％，木蜡19.5％，表面活性剂0.5％；其中，所述表面活性剂为乙二胺油酸酯和油酸，质量比为0.8：1或0.5:1。

28、进一步的，基于一个总的发明构思，本发明还提供了通过上述工艺制备得到的渗蜡陶瓷砂轮。

29、进一步的，基于一个总的发明构思，本发明还提供了所述渗蜡陶瓷砂轮在轴承磨削中的应用，具体为轴承内圈沟道的精密切削。

30、进一步的，基于一个总的发明构思，本发明还提供了利用所述渗蜡陶瓷砂轮磨削轴承的方法，磨削时，工件转速120～150rpm，砂轮转速50～60m/s，修整量1～1.5μm，进给速度0.5～1mm/min。

31、具体的，磨削位置为轴承内圈沟道，材料为轴承钢gcr15，材料硬度hrc58-65。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

33、1、本发明中所使用的浸渗材料(蜡液)具有较好的环保性，所采用的蜡多为天然的植物蜡，污染性小。

34、2、本发明所述工艺中采用循环渗蜡的方式，具有较高的效率，两个锅体可以连续进行交替渗蜡，且操作简单。

35、3、通过本发明的工艺所渗的磨具，在加工工件时无烧伤、划伤、振纹等表面质量问题，磨具耐用度、使用寿命可以提高一倍以上。

36、总之，本发明所述的渗蜡工艺具有环保、高效、改善加工质量的三重优势，易于在磨具行业和加工行业中推广应用。