CN102179775B - 一种硬质合金用树脂磨具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬质合金用树脂磨具，包括增强层和研磨层，其特征在于：所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比90-160:30-40:3-15:1-2制备而成，其中所述磨料由单晶刚玉和电镀氮化硼空心球形复合磨料混合而成。本发明的硬质合金用树脂磨具在具备超硬磨具的切削性能的同时成本大大降低，并且满足现有树脂磨具工艺，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂磨具，尤其涉及一种硬质合金用树脂磨具，本发明还涉及该硬质合金用树脂磨具的制备方法。
背景技术
树脂磨具号称工业牙齿，应用领域非常广泛，硬质合金的硬度很高，普通树脂磨具一般对硬质合金材料难以切割，不仅切不动，而且磨耗非常大，一般采用超硬磨具来加工。目前的超硬磨具的磨料大多采用金刚石或立方氮化硼（CBN），这两种材料的价格相对比较昂贵，应用成本高，同时由于这两种材料对磨床和修整装置有较高要求，这样使得该种超硬磨具的广泛推广使用有很大限制。因此有必要开发一种加工效果相同并且成本较低、易于推广使用的新型树脂磨具。
空心球形复合磨料是一种新型磨料，其具有Hermes空心球磨料和SG磨料的优点，该种磨料几何形状特殊，比重小，自然堆积密度仅为普通磨料的1/2-1/3。采用该中磨料制成的磨具不仅磨削强度大，使用寿命长，磨具密度小。同时由于空心球形复合磨料耐高温、变形小、自身无挥发，它还是一种高效环保的磨料。但目前对于该种磨料的开发和利用还处于起步阶段，其在磨具行业的工业应用鲜有报道，有待进一步的开发研究。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种硬质合金用树脂磨具及其制备方法，该种树脂磨具在具备超硬磨具的切削性能的同时成本大大降低，并且满足现有树脂磨具工艺，易于推广使用。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种硬质合金用树脂磨具，包括增强层和研磨层，其特征在于：所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比90-160:30-40:3-15:1-2制备而成，其中所述磨料由单晶刚玉和电镀氮化硼空心球形复合磨料混合而成。
进一步，所述电镀氮化硼空心球形复合磨料和单晶刚玉的重量比为10-40:80-120。
进一步，所述单晶刚玉的粒度范围为46#-60#。
进一步，所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:1.5-2.5。
进一步，所述填料为冰晶石、碳酸钙、重晶石、硅灰石、石膏中的至少一种。
该硬质合金用树脂磨具的制备方法，包括以下步骤：
a) 混料：将磨料与酚醛树脂液在混料锅A中混合均匀，将填料颜料和酚醛树脂粉在混料锅B中混合均匀，再将混料锅A中混匀的混合物倒入混料锅B中与B中的混合物混合均匀，将混匀后的物料过20目筛筛分；
b) 成型：采用两次摊料、模压成型工艺，在模具中先摊1/3料，再放入玻纤网布，再摊入剩余2/3料，摊料完成后压制成型；
c) 固化：将压制成型的坯体放入窑炉干燥、固化。
进一步，所述成型压力为4-8Mpa。
进一步，所述成型温度为50-60℃。
进一步，所述成型压制时间为3-5秒。
进一步，所述干燥温度为105℃，时间为2.5小时。
进一步，所述固化过程为三段固化，所述固化温度从105℃逐段升温至185-190℃，固化总时间为20小时。其中三段固化段分别为：第一固化段，设定温度为135℃，温度从105℃升至135℃，保温4小时；第二固化段，设定温度为150℃，温度从135℃升至150℃，保温6小时，第三固化段，设定温度为185-190℃之间的任一温度，温度从150℃升至设定温度，保温10小时。
进一步，上述制备过程中，使用的玻纤网布为磨具的增强层，其规格为10目，103mm*17mm，50克。
采用本发明的制备方法制备出的复合型多用途树脂磨具的密度为2.3g/cm3，成型的坯体厚度为1.2±0.05mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
由于本发明的磨具磨料中添加了电镀氮化硼空心球形复合磨料，大大提高了磨具的锋利度和自锐性，使得加工成型的树脂磨具具备超硬磨具的切削性能，切削性能好，使用寿命长。同时由于其磨料是单晶刚玉和电镀氮化硼空心球形复合磨料的混合料，并且该种混合磨料满足现有树脂磨具加工工艺，其用于磨具的制备方法简单易行，不需要特殊的磨床及其它装置，大大降低了成本，易于推广使用。
具体实施方式
为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例 1
将电镀氮化硼空心球形复合磨料10份、单晶刚玉（46#）80份混匀后，放入混料锅A中，加入6份酚醛树脂液，搅拌混合均匀；将冰晶石5份、硅灰石1.5份、炭黑1份、酚醛树脂粉13份放入混料锅B中搅拌混匀；将A中混匀的混合料倒入B中，搅拌混匀；将混匀后的物料过20目筛筛分；将筛分后的混合料放入模具中进行摊料，在模具中先摊1/3料，再放入玻纤网布，再摊入剩余2/3料，摊料完成后，将模具在50℃、4Mpa下用压模机压制5秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入窑炉，在105℃下进行干燥，再按照三段固化过程固化坯体，制得本发明产品。
实施例 2
将电镀氮化硼空心球形复合磨料20份、单晶刚玉（46#）90份混匀后，放入混料锅A中，加入5份酚醛树脂液，搅拌混合均匀；将重晶石2份、石膏1份、炭黑1份、酚醛树脂粉10份放入混料锅B中搅拌混匀；将A中混匀的混合料倒入B中，搅拌混匀；将混匀后的物料过20目筛筛分；将筛分后的混合料放入模具中进行摊料，在模具中先摊1/3料，再放入玻纤网布，再摊入剩余2/3料，摊料完成后，将模具在50℃、4Mpa下用压模机压制5秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入窑炉，在105℃下进行干燥，再按照三段固化过程固化坯体，制得本发明产品。
实施例 3
将电镀氮化硼空心球形复合磨料25份、单晶刚玉（54#）100份混匀后，放入混料锅A中，加入6份酚醛树脂液，搅拌混合均匀；将冰晶石6份、重晶石2份、硅灰石1份、铬绿2份、酚醛树脂粉15份放入混料锅B中搅拌混匀；将A中混匀的混合料倒入B中，搅拌混匀；将混匀后的物料过20目筛筛分；将筛分后的混合料放入模具中进行摊料，在模具中先摊1/3料，再放入玻纤网布，再摊入剩余2/3料，摊料完成后，将模具在50℃、5Mpa下用压模机压制3秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入窑炉，在105℃下进行干燥，再按照三段固化过程固化坯体，制得本发明产品。
实施例 4
将电镀氮化硼空心球形复合磨料30份、单晶刚玉（54#）90份混匀后，放入混料锅A中，加入8份酚醛树脂液，搅拌混合均匀；将冰晶石5份、碳酸钙2份、硅灰石2份、石膏3份、炭黑1份、酚醛树脂粉15份放入混料锅B中搅拌混匀；将A中混匀的混合料倒入B中，搅拌混匀；将混匀后的物料过20目筛筛分；将筛分后的混合料放入模具中进行摊料，在模具中先摊1/3料，再放入玻纤网布，再摊入剩余2/3料，摊料完成后，将模具在55℃、6Mpa下用压模机压制5秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入窑炉，在105℃下进行干燥，再按照三段固化过程固化坯体，制得本发明产品。
实施例 5
将电镀氮化硼空心球形复合磨料35份、单晶刚玉（60#）115份混匀后，放入混料锅A中，加入9份酚醛树脂液，搅拌混合均匀；将碳酸钙3份、重晶石5份、石膏2份、铁红2份、酚醛树脂粉17份放入混料锅B中搅拌混匀；将A中混匀的混合料倒入B中，搅拌混匀；将混匀后的物料过20目筛筛分；将筛分后的混合料放入模具中进行摊料，在模具中先摊1/3料，再放入玻纤网布，再摊入剩余2/3料，摊料完成后，将模具在55℃、6Mpa下用压模机压制4秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入窑炉，在105℃下进行干燥，再按照三段固化过程固化坯体，制得本发明产品。
实施例 6
将电镀氮化硼空心球形复合磨料40份、单晶刚玉（60#）120份混匀后，放入混料锅A中，加入10份酚醛树脂液，搅拌混合均匀；将冰晶石8份、碳酸钙2份、重晶石3份、硅灰石1份、石膏1份、炭黑2份、酚醛树脂粉20份放入混料锅B中搅拌混匀；将A中混匀的混合料倒入B中，搅拌混匀；将混匀后的物料过20目筛筛分；将筛分后的混合料放入模具中进行摊料，在模具中先摊1/3料，再放入玻纤网布，再摊入剩余2/3料，摊料完成后，将模具在60℃、8Mpa下用压模机压制5秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入窑炉，在105℃下进行干燥，再按照三段固化过程固化坯体，制得本发明产品。
上述实施例中制备出的产品性能测试如下表1所示：
表1 切割性能测试
| 重量/g | 厚度/mm | 试验材料 | 切割次数/次 | 时间/s | 余值/mm | |
| 1 | 23.6 | 1.2 | 硬质合金 | 10 | 172 | 60.5 |
| 实施例3 | 22.8 | 1.2 | 硬质合金 | 10 | 140 | 62.0 |
| 实施例5 | 23.5 | 1.2 | 硬质合金 | 10 | 168 | 67.0 |
从表1中的试验数据可见采用本发明的技术方案制备出的磨具在用于硬质合金的切割时具有良好的切割性能，是良好的硬质合金用树脂磨具。
Claims (2)
1.一种硬质合金用树脂磨具，包括增强层和研磨层，其特征在于：所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比90-160:30-40:3-15:1-2制备而成，其中所述磨料由单晶刚玉和电镀氮化硼空心球形复合磨料混合而成，其中所述填料为冰晶石、碳酸钙、硅灰石中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种硬质合金用树脂磨具，其中电镀氮化硼空心球形复合磨料和单晶刚玉的重量比为10-40:80-120。
3.根据权利要求1所述的一种硬质合金用树脂磨具，其中所述单晶刚玉的粒度范围为46#-60#。
4.根据权利要求1所述的一种硬质合金用树脂磨具，其中所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:1.5-2.5。
5.一种制备权利要求1所述的硬质合金用树脂磨具的方法，包括以下步骤：
a) 混料：将磨料与酚醛树脂液在混料锅A中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B中混合均匀，再将混料锅A中混匀的混合物倒入混料锅B中与B中的混合物混合均匀，将混匀后的物料过20目筛筛分；
b) 成型：采用两次摊料、模压成型工艺，在模具中先摊1/3料，再放入玻纤网布，再摊入剩余2/3料，摊料完成后压制成型；
c) 固化：将压制成型的坯体放入窑炉干燥、固化。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述成型压力为4-8Mpa。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述成型温度为50-60℃。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述干燥温度为105℃，时间为2.5小时。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述固化过程为三段固化，所述固化温度从105℃逐段升温至185-190℃，固化总时间为20小时。
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