一种便携式砂轮及其制备工艺的制作方法

本技术涉及切割砂轮的，尤其是涉及一种便携式砂轮及其制备工艺。

背景技术：

1、砂轮是磨削的主要工具，主要由磨料、填料、结合剂等组分构成的多孔物质，主要用于钢管、钢棒、型管等工件的切割和打磨，被广泛的应用于冶金、建筑、铁路等领域。

2、目前，砂轮的种类包括金属砂轮和树脂砂轮，其中，树脂砂轮使得工件表面更加光滑和质量更加稳定而得到广泛应用，对于加工大型磨削或不稳定工件，具有一定的弹性，耐热性低，自锐性好，制作简便，工艺周期短的特点。传统的树脂砂轮在磨削时切割时，容易导致砂轮磨损，消耗快，进而导致加工效率低。

技术实现思路

1、为了改善传统的树脂砂轮磨损消耗快的问题，本技术提供了一种便携式砂轮及其制备工艺。

2、本技术提供了一种便携式砂轮，采用如下的技术方案：

3、一种便携式砂轮，按重量份计，包括以下原料：磨料65-95份、锰铝尖晶石5-9份、二氧化钼6-10份、改性钛白粉4-8份、氧化钙3-6份、石膏1-3份、固化剂4-7份、黏合剂15-20份；

4、其中，所述磨料是棕刚玉、微晶刚玉和绿碳化硅按照质量比为3-5:2-4:1混合制成；所述黏合剂包括酚醛树脂、改性玻璃纤维和羟甲基纤维素。

5、通过采用上述技术方案，磨料作为砂轮的主要原料，通过与工件接触摩擦实现磨削加工，能够将工件表面的无序粗糙部分削去，使工件变得光滑而平整；磨料中，棕刚玉具有较高的硬度，不仅可以用于非金属材料的研磨，还可以用于金属材料的研磨，微晶刚玉具有高硬度和高耐用性能，可以有效地提高工件的加工精度和表面质量，绿碳化硅更适应于工件的精磨，棕刚玉、微晶刚玉和绿碳化硅按照一定质量比配合，不仅对于工件具有良好的磨削和抛光，而且能够为工件提供良好的切削性能和较低的磨损率。

6、锰铝尖晶石具有良好的高温结构柔韧性，能够降低切割工件的砂轮的脆性，提高砂轮的实用性，二氧化钼起到一定的润滑和保护作用，由于砂轮的高温摩擦和剪切作用，二硫化钼也会发挥一定的抗氧化作用，有效地降低砂轮的热膨胀系数和热变形率；改性钛白粉可使砂轮的结构组织更加致密，同时提高了砂轮的硬度、耐磨性和抗压强度，延长了使用寿命，提高研磨工件的质量和效率；氧化钙可以吸附砂轮中的杂质和水分，使砂轮表面更加的干燥、洁净，降低了砂轮表面的氧化程度，进而延长了砂轮的使用寿命。

7、石膏可以使砂轮的结构硬度大大提高，从而降低砂轮的热裂散率及砂轮的开裂率，固化剂不仅提高砂轮的耐磨性，而且可以使砂轮表面变得更加坚硬和耐磨，从而增强其耐用性；另外，固化剂可以使酚醛树脂在热作用下进行固化反应，形成一种不熔不溶的物质，将砂粒牢固地粘接在一起，提高砂轮的耐用性。

8、黏合剂中，酚醛树脂具有优异的性能，不仅强度高、硬度大，而且能与磨料牢固地结合在一起，使砂轮能够更好地工作，改性玻璃纤维具有较好的耐磨性，与酚醛树脂混合，增加酚醛树脂的耐磨性，能减少砂轮的疲劳度，延长砂轮的使用寿命，当砂轮切割时一旦出现破裂，可以保留破裂砂轮的碎片，让切割作业更安全；羟甲基纤维素具有较高的粘性，可以增强酚醛树脂的柔韧性和强度，同时使得酚醛树脂和改性玻璃纤维粘合更加紧密，酚醛树脂、改性玻璃纤维和羟甲基纤维素配合具有更好的粘性、强度和耐磨性，后续有助于磨料等组分的粘合，使得砂轮具有较好的硬度、耐磨性和耐久性。

9、优选的，所述改性钛白粉的制备方法，包括如下步骤：

10、(1)将钛白粉分散于去离子水中，加入硅烷偶联剂，在温度70-72℃下搅拌30-35min，得到混合液；

11、(2)将改性珍珠粉分散于质量分数为1-2％的醋酸水溶液中，超声，然后加入壳聚糖，继续搅拌3-6min，再加入步骤(1)得到的混合液，继续搅拌，过滤，干燥，得到改性钛白粉。

12、通过采用上述技术方案，钛白粉具有较好的硬度、耐光性、耐高温性、耐磨性和抗压强度，硅烷偶联剂可以改善钛白粉与有机物的相容性，有助于后续组分的混合，提高钛白粉的分散性。

13、改性珍珠粉具有较好的抗氧化性、较高的硬度和耐磨性，改性珍珠粉分散于醋酸水溶液中，醋酸能够对珍珠粉表面形成孔洞，进一步增加了珍珠粉的比表面积，然后加入处理的钛白粉，改性珍珠粉和钛白粉相互吸附，同时壳聚糖和硅烷偶联剂发生交联，进一步增加了改性珍珠粉和钛白粉之间的粘合力，使得改性珍珠粉和钛白粉结合的更紧密，进而改善了钛白粉的力学强度和耐磨性，后续有助于改善砂轮的相应性能。

14、优选的，所述钛白粉、硅烷偶联剂、改性珍珠粉和壳聚糖的质量比为1:0.04-0.08:0.6-0.9:0.1-0.3。

15、通过采用上述技术方案，进一步限定钛白粉、硅烷偶联剂、改性珍珠粉和壳聚糖的质量比在一定范围内，使得改性的钛白粉具有较优的力学强度、硬度和耐磨性，硅烷偶联剂使得钛白粉具有更优的结合性能，改性珍珠粉能够负载在钛白粉的表面，壳聚糖和硅烷偶联剂交联，进一步增加改性珍珠粉和钛白粉之间的粘合力，有助于后续改善钛白粉的综合性能，进而后续改善砂轮的力学强度、硬度和耐磨性。

16、优选的，所述改性珍珠粉的制备方法，包括如下步骤：将珍珠粉粉碎，过筛，然后分散于去离子水中，加入纳米二氧化硅，超声10-15min，在加入乳胶粉，在温度55-60℃下搅拌25-30min，过滤，干燥，得到改性珍珠粉。

17、通过采用上述技术方案，珍珠粉具有较高的硬度和耐磨性以及抗氧化性，纳米二氧化硅具有较高的硬度和耐磨性，能够负载在珍珠粉的孔隙内，增加珍珠粉的硬度和耐磨性，乳胶粉具有较好的粘性，能够包覆珍珠粉，使得珍珠粉和纳米二氧化硅粘结更紧密，进而提高珍珠粉的结构性能稳定性，有助于使得珍珠粉的硬度和耐磨性得到长久稳定。

18、优选的，所述珍珠粉、纳米二氧化硅和乳胶粉的质量比为1:0.4-0.8:0.02-0.05。

19、通过采用上述技术方案，进一步限定珍珠粉、纳米二氧化硅和乳胶粉的质量比在一定范围内，使得改性珍珠粉具有较高的硬度和耐磨性，纳米二氧化硅能够负载在珍珠粉的表面及孔隙内，进而改善珍珠粉的性能，乳胶粉能够增加珍珠粉和纳米二氧化硅之间的粘结性，进而使得纳米二氧化硅牢固的负载在珍珠粉的表面，进而增加了珍珠粉的性能稳定性，有助于后续改善钛白粉的性能。

20、优选的，所述酚醛树脂、改性玻璃纤维和羟甲基纤维素的质量比为4-7:2-3:1。

21、通过采用上述技术方案，进一步限定酚醛树脂、改性玻璃纤维和羟甲基纤维素的质量比在一定范围内，制备的黏合剂具有较高的粘性和强度，酚醛树脂具有较好的粘性、强度和硬度，改性玻璃纤维具有较高的耐磨性，羟甲基纤维素具有一定的粘性，酚醛树脂、改性玻璃纤维和羟甲基纤维素配合具有协同作用，进一步提高黏合剂的粘性，有助于使得磨料等各组分较好的粘合，最终使得砂轮具有较好的硬度、耐磨性和耐久性。

22、优选的，所述改性玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：将玻璃纤维分散于次氯酸溶液中，浸泡10-12min，水洗，然后分散于去离子水中，加入漂珠，在温度80-83℃下搅拌1-2h，然后加入环氧树脂，继续搅拌2-3h。过滤，干燥，得到改性玻璃纤维。

23、通过采用上述技术方案，玻璃纤维具有较好的硬度、刚性和耐热性，次氯酸对玻璃纤维表面进行清理，去除玻璃纤维表面的有机杂质，增加了玻璃纤维的比表面积，漂珠具有较高的强度、耐磨、耐高温和耐火性，漂珠能够负载在玻璃纤维表面及微孔结构内，提高了玻璃纤维的强度和耐磨性，环氧树脂具有优异的粘性，使得漂珠牢固的粘合在玻璃纤维的表面，进而提高了玻璃纤维的结构稳定性，有助于改善玻璃纤维的强度、硬度、耐磨性，后续应用于砂轮中，帮助提高工件的表面光滑度和精度，有助于砂轮的使用耐久性。

24、优选的，所述玻璃纤维、漂珠和环氧树脂的质量比为1:0.6-0.9:0.03-0.05。

25、通过采用上述技术方案，进一步限定玻璃纤维、漂珠和环氧树脂的质量比在一定的范围内，提高了改性玻璃纤维的强度和耐磨性，玻璃纤维、漂珠和环氧树脂之间具有协同作用，漂珠能够负载在玻璃纤维的表面，环氧树脂能够增加漂珠和玻璃纤维之间的粘合性，进而改善玻璃纤维的力学强度和耐磨性，有助于后续改善砂轮的相应性能。

26、第二方面，本技术提供了一种便携式砂轮的制备方法，包括如下步骤：将磨料、锰铝尖晶石、二氧化钼、改性钛白粉、氧化钙、石膏、固化剂和黏合剂在温度60-65℃下搅拌2-3h，得到混合料，将混合料放入模具中刮平，定模冷压，出模制得砂轮胚体，然后干燥、烧结即得便携式砂轮。

27、通过采用上述技术方案，该砂轮的制备方法，操作简单，制备效率高，有助于大规模的生产。

28、优选的，所述烧结的温度为190-200℃，烧结时间为10-12h。

29、通过采用上述技术方案，进一步限定烧结的温度和时间，制得综合性能较优的砂轮，使得砂轮具有较好的硬度和耐磨性。

30、综上所述，本技术具有如下有益效果：

31、1、本技术中磨料中，棕刚玉具有较高的硬度，不仅可以用于非金属材料的研磨，还可以用于金属材料的研磨，微晶刚玉具有高硬度和高耐用性能，可以有效地提高工件的加工精度和表面质量，绿碳化硅更适应于工件的精磨，棕刚玉、微晶刚玉和绿碳化硅按照一定质量比配合，不仅对于工件具有良好的磨削和抛光，而且能够为工件提供良好的切削性能和较低的磨损率。

32、2、本技术中改性钛白粉可使砂轮的结构组织更加致密，同时提高了砂轮的硬度、耐磨性和抗压强度，延长了使用寿命，提高研磨工件的质量和效率；氧化钙可以吸附砂轮中的杂质和水分，使砂轮表面更加的干燥、洁净，降低了砂轮表面的氧化程度，进而延长了砂轮的使用寿命。

33、3、本技术中改性玻璃纤维具有较好的耐磨性，与酚醛树脂混合，增加酚醛树脂的耐磨性，能减少砂轮的疲劳度，延长砂轮的使用寿命，当砂轮切割时一旦出现破裂，可以保留破裂砂轮的碎片，让切割作业更安全；羟甲基纤维素具有较高的粘性，可以增强酚醛树脂的柔韧性和强度，同时使得酚醛树脂和改性玻璃纤维粘合更加紧密，酚醛树脂、改性玻璃纤维和羟甲基纤维素配合具有更好的粘性、强度和耐磨性，后续有助于磨料等组分的粘合，使得砂轮具有较好的硬度、耐磨性和耐久性。