CN104625978B - 一种大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮 - Google Patents

Abstract

一种大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮其制备方法是：以酚醛树脂、新酚树脂、缩丁醛树脂、黄铁矿、冰晶石、轻质氧化镁、重晶石、400#碳化硅、碳酸钙，制备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、黑碳化硅与糠醛、二丁酯、纤维、钢环等材料，按磨削层、芯部层分别设计专用配方，采用双相增强复合技术和结构制备而成，线速度≥90‑120m/s，最大直径925mm，厚度125mm，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。

Description

一种大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮

技术领域

本发明涉及一种大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮及其制备方法。

背景技术

钢材特备是特种钢材制造，是国民经济战略性基础产业，为适应高端机械设备，航空航天，汽车，发动机，造船工业的持续转型升级，提高钢铁工业制造水平，钢坯修磨为钢铁工业特别是特钢生产的关键工序，通过修磨，鉴别钢材钢板质量，加工到规定的使用规格，为解决钢坯修磨的机械化问题、磨削效率问题，采用高速重负荷磨削工艺，使用大马力的修磨机，磨削负荷大，便于实现机械化和自动化，因而磨削效率大大提高，每小时磨除金属量可高达500～800Kg。这种工艺是国际最先进的磨削工艺，对砂轮提出了更高的要求选用重负荷砂轮，它主要用于钢铁工业中对钢锭、钢坯、钢板的修磨以及各种铸件的表面清理等。故又把这种砂轮称之为荒磨砂轮或磨钢坯砂轮，砂轮用磨料要采用特殊磨料(粗粒度)，要能够承受高的磨削压力，砂轮使用速度要达到80米/秒以上，硬度要达到超硬级，才能满足重负荷磨削工艺的苛刻要求。

国内现有钢坯修磨作业使用的现有普通砂轮，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，砂轮硬度均匀性、几何尺寸、精度差，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，从而影响磨削效果和效率。由于砂轮磨削时受到较大的冲击力，并需要高速旋转，强度是保障安全和有效使用的前提，经常出现砂轮爆片、掉边、开裂等现象，无法保障安全生产，由于制造技术难度，大型特钢企业磨削大规格钢板、钢坯使用的最大规格要求外径925mm，厚度≥125mm，实现使用线速度≥90-120m/s，磨削压力达到1000-1500Kg的大规格高速重负荷磨削砂轮更是难以实现，不能适应我国钢铁工业的现代化生产钢坯、钢材的磨削，不能满足我国钢铁工业日益发展的需要。国内部分厂家也做了一些改进，但效果不明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，为了开发大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮，提出一种高速树脂重负荷磨钢坯砂轮及其制备方法，制备改性高聚合物基酚醛树脂砂轮专用的结合剂、高性能磨料、湿润剂、增强材料，外层磨削层、芯部料二部分结构组成低成本高性能聚合物基复合材料复合与成型加工技术复合创新，生产新一代的大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮。

本发明的技术方案为：一种大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮，砂轮与磨床或砂轮机固定的芯部区，砂轮实现磨削功能的区域，由各自不同的磨削材料和结合剂、湿润剂、增强材料组成，芯部区由不同于磨削区的细粒度磨削材料和结合剂、湿润剂、增强材料组成，是砂轮实现固定到机床上的区域，芯部要求比磨削区有较强的抗拉抗折强度，有较高的结合度，内孔保持较高的精度。通过改变砂轮的组织结构调整砂轮的抗拉抗折强度，通过磨削区核心部料的不同设计实现砂轮的设计要求并具备优越的性价比。

以高端专用磨削材料(锆刚玉、氧化铝烧结刚玉、碳化硅)和酚醛树脂、新酚树脂、缩丁醛树脂、硫铁矿、冰晶石、重晶石、400#黑碳化硅、碳酸钙(石灰)，基础结合剂，与糠醛、二丁酯、纤维、钢环(局部补强材料)，按外层磨削层、芯部料二部分系统分别设计的专用配方和复合技术的结构设计，创新发明的高强度双相增强复合材料复合技术，分次投料一次冷热压成型，砂轮坯体二种结构800吨成型机组冷压一次成型，3000吨大吨位成型机组上高压低温热固，保证砂轮具有较高的组织密度和均匀性，低温固化制备方法制备成的一种大规格高强度高效高速树脂重负荷磨钢坯砂轮，较好的解决了大规格高速高效重负荷磨削的行业技术难题，满足了国内钢铁工业对此类砂轮的需求。

1，组成砂轮外层磨削层、芯部料的不同功能结构，具备优越抗拉抗折强度，高结合度高性能高聚合物基改性酚醛树脂专用结合剂和成型料配方：

1)，边际料结合剂配方：

2)，芯部料结合剂配方：

3)边际成型料配方：

材料 W％重量百分比

磨料 72

粒度组成：6#50％、8#25％、10#25％

结合剂 28

合计(干料) 100

外加湿润剂及补强材料：

糠醛 2.6ml/kg干料

二丁酯 3.6ml/kg干料

纤维 1％干料

注：1，上述配方中干料为磨料+结合剂

2，磨料为：锆刚玉、烧结刚玉。

4)，芯部成型料配方：

材料 W％重量百分比

黑碳化硅 69.3

粒度组成：30#25％、36#25％、46#25％、60#25％

结合剂 30.7

合计(干料) 100

外加湿润剂及补强材料：

糠醛 0.8ml/kg干料

二丁酯 3.8ml/kg干料

纤维 1％干料

注：上述配方中干料为黑碳化硅+结合剂

2，高速树脂重负荷磨钢坯砂轮工艺过程如下：

1)，首先按设计选用合适的原材料，

2)，分别按边际磨削层和芯部层制备砂轮专用结合剂，

3)，分别按边际磨削层和芯部层制备砂轮砂轮成型料，

4)，分次投料，一次冷压成型，

5)，热压成型，初步固化，

6)，固化，

7)，精加工，

8)，检验，入库。

3，制备砂轮的复合成型工艺：

1)，专用结合剂制备：

按配方分别制备边际料结合剂和芯部料结合剂，所用设备：150L钟形混料机。

边际料结合剂制备方法：按配方称取原材料，边际料结合剂加料顺序为：酚醛树脂，新酚树脂，缩丁醛，开动搅拌机混合3-5min，黄铁矿，轻质氧化镁，冰晶石，黑碳化硅(400#)，石灰，缩丁醛，置于钟形混料机，开动搅拌机混合3-5min，依次加入硫酸锌，二盐基亚磷酸铅搅拌3-5min，即可备用。

芯部料结合剂制备方法：按配方称取原材料，芯部料加料顺序为：改性酚醛树脂，新酚树脂，缩丁醛，开动搅拌机混合3-5min，黄铁矿，轻质氧化镁，重晶石，石灰，置于钟形混料机，开动搅拌机混合3-5min，加入二盐基亚磷酸铅搅拌3-5min，过80#筛，即可备用。

2)，砂轮成型料制备方法：

按配方配制边际料结合剂和芯部料结合剂，混料设备：上下双锅逆流混料机。

边际料成型料制备方法：按配方称取磨削材料，倒入上锅，开动搅拌机，加入糠醛，二丁酯树脂，搅拌3-5min，倒入下锅，开动搅拌机，加入边际料结合剂，纤维，搅拌3-5min即可转入下道成型工序。

芯部成型料制备方法：加料顺序为：按配方称取黑碳化硅材料，倒入上锅，开动搅拌机，加入糠醛，二丁酯搅拌3-5min，倒入下锅，开动搅拌机，加入芯部料结合剂，纤维(处理)，搅拌3-5min即可转入下道成型工序。

3)砂轮成型：(冷压成型→热压成型)

成型工序是用粉状聚合物改性酚醛树脂磨具成型初步固化的过程，按照本发明规定的程序和方法，将混合均匀的成型料按照一定的单重，用定模法压制成型，冷、热压制成各种规格的高速树脂重负荷磨钢坯砂轮半成品，磨具毛坯的质量应符合磨具半成品技术条件的规定。

(1)，投料，按照所制备砂轮具体规格计算称取应投料量，在砂轮成型机组上定模压制成型，投料采用计算机控制投料速度，投料量与成型机组上带动磨具转动的投料转盘装置同步，实现均匀投料；成型机组的砂轮成型机摊料转盘采用摩擦传动方式，避免采用齿轮传动或其他方式传动，以消除传动抖动，使成型料产生组织密度不均匀，使成型料在摸具内均匀分布；投料完成后连同砂轮成型模具进压机压制成型上下两面均匀受压，达到磨具毛坯密度均匀，符合质量要求。

本发明的砂轮成型采用安装于砂轮成型机组上的专用冷热压装置经冷热压定模成型，即在规定的压力之下，压制到成型模具的规定高度，首先在冷压状态下初步压制成规定质量的砂轮坯体，再在加热状态下高压低温热压成具备最终成品一致的组织密度的砂轮半成品坯料。

(2)，满足砂轮的符合成型的成型装置(参见图2)：砂轮专用冷热压成型装置由压头、适应冷热压控制的两层结构的模套和模芯组成，两层结构的模套和模芯通过在接口处车加工一凹凸端面连接，冷压成型部分占整个高度的三分之一，与砂轮接触的下端面一侧带密封橡胶水囊结构的冷压上模板、热压上模板、下模板组成，其特征在于：模套安装于成型机组的操作台上，下模板位于模套底部，模芯位于模套中心，模芯与模套中间为砂轮成型料，上模板置于模套上部；冷压时一侧由水囊密封橡胶结构的端面上模板上模板与砂轮成型料中间，上模板上部为压头，压头与压机连接。

(3)，砂轮成型：首先按照上述过程在成型机组操作台上安装上述装置，投料；分别投入边际磨削层砂轮成型料和芯部料成型料及放置补强钢环，冷压成型，在800吨砂轮成型压机上用冷压成型，成型压力：18.5Mpa，分两次施压，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。冷压成型后，卸去冷压成型的上模板、模环，模芯部分，再次开动操作台转盘，用刀口尺刮去下半部热压模具中，砂轮坯料上端面由于组织密度不均匀通过水囊弹性结构冷压上模板留下的凹凸部分，盖上热压上模板连同成型装置的下半部砂轮成型模具进3000吨热压砂轮压机，热压成型固化。

热压成型固化：砂轮半成品坯体在3000吨砂轮压机上保压加热热压固化过程中分两次施压，热压温度160±5℃，压强40～50Mpa，成型时间40分钟。至规定温度后完成砂轮的初步固化，卸模，置托板上，经检查符合成型料技术条件后，趁热转入下道工序进固化炉硬化、固化。

4)，固结硬化

本工艺是砂轮毛坯的固结硬化的最终过程，按本工艺规定的程序和方法，对砂轮毛坯在脱模后加热处理，实现最终完全固化，使之有一定硬度强度和耐热性能，符合质量要求，硬化时间24小时左右。固化温度：120-183℃。硬化曲线选用最高温度183℃升温曲线24小时硬化曲线。

5)，精加工及检验

对硬化完成后的砂轮进行机械加工使之达到标准规定的尺寸和行位公差，使用的设备包括：金加工车床，砂轮平面磨床，多功能砂轮车床等，合格的制品还需按国家规定标准检查。

以下对本发明做出进一步说明。

本发明以高性能改性高聚合物基酚醛树脂、硫铁矿、轻质氧化镁，冰晶石、重晶石，400#黑碳化硅、碳酸钙(石灰)组成砂轮专用改性高聚合物基，酚醛树脂结合剂、与磨削材料(锆刚玉、氧化铝烧结刚玉、黑碳化硅)，补强材料：纤维、钢环(局部补强材料)，按外层磨削层、芯部层二部分系统分别设计的专用配方，采用高强度双相增强复合，创新发明材料制备方法制备成的一种大规格高强度高效高速重负荷磨钢坯砂轮。本发明综合应用了高强度和高性能高聚合物树脂结构、优良的磨削机理，砂轮内部不同组织结构的复合技术。冷热压成型固化反应工艺，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。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，提高了磨具内部的硬度均匀性等项指标。1)使用线速度由≥90-120m/s，砂轮最大规格要求外径925mm，厚度达到125mm，2)静平衡系数：≤0.25，3)压力：800-1500kg，4)同轴度≤0.5mm，5)硬度均匀性：由≤1.2h，提高到，≤0.3h，(H为相差值，6)磨削效率：由磨削比≥1∶36提高到≥1∶85。磨削效率即金属磨除量每小时达到1000～1500Kg，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1cm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，可以提高效率3-6倍；砂轮的寿命提高3倍左右，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。

本发明具有如下特点：

A、技术创新，研制的特殊的高性能大型结构复合材料用树脂(改性酚醛树脂)制备技术，低成本高性能聚合物基复合材料复合与成型加工技术，其特征是：由酚醛树脂、新酚树脂、缩丁醛树脂组成改性高聚合物基，酚醛树脂、硫铁矿、轻质氧化镁，冰晶石、重晶石，400#黑碳化硅，碳酸钙(石灰)组成砂轮专用改性高聚合物基，酚醛树脂结合剂大幅度提高材料的抗拉抗折强度，结合剂中硫铁矿、轻质氧化镁，冰晶石、重晶石材料在高速重负荷条件下，磨削时，工件与砂轮接触的周边空间内，由于高速磨削，发热过程中，材料释放出硫化物气体，混合气体发生电离，使工件磨削接触部位金属表面化学键断裂，同时使冰晶石等物质氟化盐分解，吸收磨削产生大量的热量。轻质氧化镁在磨削过程中具有优良的润滑性能，抗工件烧伤能力，大幅度提高工件磨削的速度、光洁度，高速重负荷磨削条件下始终处于优良的磨削状态。提高磨削比，磨削比≥1∶85，使大规格砂轮设计得以实现。

B、结构创新、应用创新，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匀性等各项指标。新酚树脂、缩丁醛树脂组成改性高聚合物基酚醛树脂，具备优越的高强度，延伸率，缩丁醛树脂在固化后在砂轮的磨削材料上会形成包膜，大幅度提高结合剂与磨料的把持力，与硫铁矿、轻质氧化镁、重晶石参与组织复合成核，加强材料致密的硬度和强度满足砂轮设计要求，根据采用磨削层、芯部料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，使线速度提高到90-120m/s，磨削压力≥800-1500kg。

C、工艺创新：综合应用了高强度和高性能高聚合物树脂结构，分次投料，一次成型，两次固化，砂轮内部不同组织结构的复合技术。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，采用高端磨料和高性能聚合物结构，强度、硬度、硬度的均匀性、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，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，解决了大规格砂轮高速重负荷磨削的行业难题，实现了高效磨削，特别便于用户磨削大型高厚度特钢板材并实现自动化。

D、环保：利用大型砂轮制造上冷热压成型固化反应工艺，低温固化技术，与传统砂轮制造相比，节能减排减少了对环境污染和废气的排放。

附图说明

图1是砂轮的纵面构造图，图中：

(1)、边际磨削区显微结构图；

(2)、芯部区显微结构图；

(3)、局部加强钢环。

图2是砂轮的专用成型装置示意图，图中：

(1)、上部为与压机连接的成型压压头；

(2)带高弹性橡胶水囊结构结构的冷压上模板；

(3)、(5)、两层结构的模芯；

(4)、不同组织结构的磨削层和芯部层成型料；

(6)、(7)、两层结构的模环；

(8)、局部加强钢环；

(9)、下模板。

具体实施方式

下面结合附图说明，大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮由改性高性能改性高聚合物基酚醛树脂砂轮专用结合剂高性能磨料、填充料、湿润剂、增强材料的复合技术和结构创新研发，由外层磨削层、芯部料二部分系统组成。

1，选料，本发明中所述100#，180#，240#，350#，400#等，在本行业中具有明确的含义，即指材料的粒度。

1)，原材料：锆刚玉、氧化铝烧结刚玉、棕刚玉、黑碳化硅按国家及行业标准规定的技术条件。

2)，酚醛树脂的技术要求：游离酚含量≤5％，乌洛托品含量7.5％-9％，流长35-55mm，软化点：冬季100℃-105℃，夏季100℃-108℃，180#筛余物＜0.2％，含水量≤2％。

3)，新酚树脂技术要求：新酚树脂是由苯酚和对苯二甲醇、对苯二甲醚、或者对二氯甲苯在催化剂的作用下，缩聚而成的一种线性树脂。

游离酚含量≤3％，乌洛托品含量7.5％-9％，软化点冬季100℃-105℃，夏季100℃-108℃，密度1.65g/cm3，180#筛余物＜0.2％。

4)，缩丁醛，工业品级，类型：热塑性树脂，密度1.07g/cm3，折射率1.488(20℃)，吸水率不大于4％，软化温度60-65℃，玻璃化温度66-84度。

5)，二盐基亚磷酸铅：工业品级，【分子式】2PbO·PbHPO3·1/2H2O【分子量】742.66，为白色或微黄粉末、铅含量(以PbO计)89.5-91.5％，亚磷酸(H3PO3)9.0-12.0％，加热减量≤0.60，筛余物(75μm)≤0.80％。

6)，冰晶石：主要成分为六氟铝酸钠(Na3AlF6)，白色单斜晶系(109摄氏度)，微溶于水，180#筛余物＜0.2％，组成％：Al≥12，F≥52，Na≤33，CaO≤0.15、P205≤0.02，So4 2-≤0.6，Fe2O3≤0.05，SiO2≤0.25，湿存水≤0.20，烧减量≤2.0。

7)，轻质氧化镁：比重为3.58(25)，熔点为2852℃，沸点3600℃，微溶于纯水及有机溶剂，能溶于酸或盐溶液，分子式MgO，分子量40.31。为白色轻质疏松无定型粉末。240#筛余物＜0.2％，无臭无味，无毒。暴露在空气中极易吸收水分和二氧化碳，不溶于水和醇，能溶于稀酸中生成相应的镁盐溶液。

8)，重晶石：分子式BaSO4，重晶石的硬度为3～3.5(莫氏)，比重为4.2～4.7，BaSO4≥95％，SiO2≤3％烧减量≤2.0％，180#筛余物＜0.2％。

9)，二丁脂：工业品级，化学名称：邻苯二甲酸二丁脂。外观：透明油状液体，色泽(APHA)≤60，酸度(以苯二甲酸计)％≤0.030，酯含量％≥99.0，加热减量(125℃，3小时)％≤0.7，比重0.044-0.048。

10)，糠醛：工业品级，分子式C5H4O2，又称2-呋喃甲醛，无色液体，具有与苯甲醛类似的气味，熔点-38.7℃，沸点161.7℃，相对密度1.1594(20/4℃)。

11)，黄铁矿粉：工业品级，二硫化亚铁：FeS2，含硫量(S≥47％)含铁量(Fe≥50％)以上，粒度350#，比重4.9-5.2。

12)，纤维：采用玻璃纤维，玻璃纤维的使用长度一般为0.5～10mm。

13)，钢环：局部加强用，由市售的￠12mm碳素钢圆钢线材经卷曲成环，焊接而成，焊接采用市售的碰焊机焊接，以保证节点质量，钢环的直径规格：砂轮￠203的孔径mm，钢环的直径270mm，砂轮￠305的孔径mm，钢环的直径370mm。

2，砂轮制备实施实例；

以下介绍成品规格(砂轮外径×厚度×孔径)610×75×203、760×75×203、760×125×305、915×125×305(mm)四种规格砂轮的制备实例，磨削不锈钢材质，边际料配方中磨料选用：锆刚玉或氧化铝烧结刚玉材质。

下表为按本发明所涉及的上述四种常用规格砂轮设计内部不同组织范围和投料单重：

1)混配料工艺

分别按照配方工艺将磨料、结合剂、湿润剂、填充剂按规定的数量和程序通过机械搅拌，均匀的沾涂在磨料上使之成为具有良好成型性能的合格成型性能的合格成型料。由外层磨削成型料和内心成型料组成，按配方分别配制结合剂、成型料混料。

2)成型工艺

根据所需砂轮成品规格，正确选用和组装好模具。

在模具的工作面均匀涂抹一层脱模剂以利卸模，

为了使模具内成型料两面受压使坯体上下组织均匀，在成型时都使用垫铁成型。

称料和投料：

按上述成品规格选用称好相应的芯部和边际成型料，选用合适模具，并将其组装到砂轮成型机组的操作台上，在组装好的砂轮模具内，模具内与模芯间砂轮内外两层的接触部位，放置一个用镀锌铁皮制备的与芯部区外圆直径相同、高度与整个两层模环高度一致的圆筒，成型投料时，将磨削区和芯部层隔开，实现不同组织结构芯部区和磨削层两次分次投料后的复合结构，将称好的磨削部边际成型料、孔芯部成型料和芯部区局部补强钢环分次投入模具内。

芯部区局部补强钢环的放置方法：芯部料分三次投入，每次三分之一，第一次投入并摊料刮平后，放入第一个加强钢环，摊料及刮平，为了得到组织均匀，性能良好的磨具，成型料在模具内分布均匀极为重要，为次要进行摊料及刮平，成型料投入模具内后在转盘的带动下，用搅料叉搅松，均匀分布用刮板刮平。

再进行第二次投入芯部料的三分之一并摊料刮平后，放入第二个钢环，依次投入第三次三分之一芯部料、摊料及刮平，与此同时将磨削部成型料一次投入，摊料及刮平，投料结束，抽去镀锌铁皮隔离圆筒，即可实现分次投料，开动成型机组一次冷压压制成型。

冷压完成后，卸去上半部的冷压成型模板，模环和模芯，用与砂轮上端面半径相同的刀口尺，开动成型机组转盘，刮去位于磨具内砂轮上端面组织不均匀留下的凹凸部分，盖上和下模板相同规格的热压上模板，加上定压压头，送3000吨热压成型机组热压成型并完成初步固化。

3)硬化工艺(固化工艺)：

(1)根据磨具毛坯的规格数量及硬化的目的选用合适的硬化设备，硬化炉选用电加热式热风循环硬化炉。

(2)检查硬化炉设备的热鼓风循环系统是否正常，温度仪表指示是否与炉内吻合，炉内温差是否符合要求。

(3)检查程序智能调节器，将硬化曲线输入仪表后，炉温是否能按预先设定的升温曲线按程序自动控制温度，检测其测温精度，抗干扰能力和灵敏度、可靠性。

(4)选用合适的硬化垫板和盖板。

(5)装炉硬化

输入固化曲线：

①，室温→120℃3小时；②，120℃保温1小时，

③，120℃→150℃3小时，④，150℃保温1小时，

⑤，150℃→183℃4小时，⑥，183℃保温12小时，冷却，出炉。

(6)装出炉注意事项：

装炉时毛坯用垫板托住一起搬运轻拿轻放。

装炉时同一批次同一规格的砂轮半成品同装一炉，如需将两种硬化曲线相近的砂轮装在一炉时，则采用较长的曲线硬化。

砂轮在最高温度保温时间达到后，硬化过程即告结束，经冷却出炉，在冷却过程中鼓风机还应维持一段时间，避免局部过热使上部砂轮硬化过头。

炉温冷却到100-120℃开炉门，继续冷却到60-80℃出炉。

按半成品技术条件检查起层起泡裂纹，将半成品码放整齐，转入下道工序。

4)精加工工艺：

工艺过程包括：砂轮毛坯→孔径加工→平面加工→外圆加工。

5)检验工艺

检验工艺过程：外观、回转强度→外径、厚度、形位公差→孔径、硬度。

外观检验：砂轮外观应无裂纹，气泡，起层和色泽不均匀，及硬化不完全，工序流水代码钢印不清。

回转强度检验：应在智能回转试验机上进行，回转强度检验分为破坏性试验和安全性试验，破坏性试验是标示使用线速度两倍，安全性试验是标示使用线速度1.5倍，维持一定的时间，破坏性试验按工艺规程抽检，安全性试验全数检验。

外径厚度形位公差检验用直尺、卡尺、刀口尺、砂轮圆跳动仪、静平衡仪检查。

孔径：用A类孔径塞规检查。

硬度：粗粒度磨具一般不做硬度检查，细粒度砂轮按照GB/T2490固结磨具硬度检查规定的方法检查。

Claims (1)

1.一种大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮，其特征在于：所述砂轮由外层磨削层和芯部料二部分结构组成，构成所述外层磨削层、芯部料结构的专用结合剂和成型料配方分别为：

边际料结合剂配方：

芯部料结合剂配方：

边际成型料配方：

材料 W％重量百分比

磨料 72

粒度组成：6#50％、8#25％、10#25％

结合剂 28

干料合计 100

外加湿润剂及补强材料：

糠醛 2.6ml/kg干料

二丁酯 3.6ml/kg干料

纤维 1％干料

所述干料为磨料和结合剂，所述磨料为锆刚玉、烧结刚玉；

芯部成型料配方：

材料 W％重量百分比

黑碳化硅 69.3

粒度组成：30#25％、36#25％、46#25％、60#25％

结合剂 30.7

干料合计 100

外加湿润剂及补强材料：

糠醛 0.8ml/kg干料

二丁酯 3.8ml/kg干料

纤维 1％干料

所述干料为黑碳化硅和结合剂；

所述砂轮的成品规格为下述1)或2)：

1)砂轮外径×厚度×孔径为760mm×125mm×305mm、芯部范围直径为510mm、芯部成型料43.4kg、边际成型料99.69kg、合计投料单重143.09kg；

2)砂轮外径×厚度×孔径为915mm×125mm×305mm、芯部范围直径为510mm、芯部成型料43.4kg、边际成型料181kg、合计投料单重224.4kg；

所述专用结合剂的制备方法为：

按配方分别制备边际料结合剂和芯部料结合剂，所用设备：150L钟形混料机，边际料结合剂制备方法为：按配方称取原材料，边际料结合剂加料顺序为：酚醛树脂，新酚树脂，缩丁醛，开动搅拌机混合3-5min，黄铁矿，轻质氧化镁，冰晶石，黑碳化硅400#，石灰，缩丁醛，置于钟形混料机，开动搅拌机混合3-5min，依次加入硫酸锌，二盐基亚磷酸铅搅拌3-5min，即可备用；

芯部料结合剂制备方法为：按配方称取原材料，芯部料加料顺序为：改性酚醛树脂，新酚树脂，缩丁醛，开动搅拌机混合3-5min，黄铁矿，轻质氧化镁，重晶石，碳酸钙，置于钟形混料机，开动搅拌机混合3-5min，加入二盐基亚磷酸铅搅拌3-5min，过80#筛，即可备用；

所述成型料制备方法为：

按配方配制边际成型料和芯部成型料，混料设备：上下双锅逆流混料机，

边际成型料制备方法：按配方称取磨削材料，倒入上锅，开动搅拌机，加入糠醛，二丁酯树脂，搅拌3-5min，倒入下锅，开动搅拌机，加入边际料结合剂，纤维，搅拌3-5min即可转入下道成型工序；

芯部成型料制备方法：加料顺序为：按配方称取黑碳化硅，倒入上锅，开动搅拌机，加入糠醛，二丁酯搅拌3-5min，倒入下锅，开动搅拌机，加入芯部料结合剂，纤维，搅拌3-5min即可转入下道成型工序；

所述砂轮的制备方法为：

1)投料，按照所制备砂轮的成品规格称好相应的芯部和边际成型料，选用合适模具，并将所述模具组装到砂轮成型机组的操作台上，在组装好的砂轮模具内，模具内与模芯间砂轮内外两层的接触部位，放置一个用镀锌铁皮制备的与芯部区外圆直径相同、高度与整个两层模环高度一致的圆筒，成型投料时，将磨削区和芯部层隔开，实现不同组织结构芯部区和磨削层两次分次投料后的复合结构，将称好的磨削部边际成型料、孔芯部成型料和芯部区局部补强钢环分次投入模具内；芯部区局部补强钢环的放置方法：芯部料分三次投入，每次三分之一，第一次投入并摊料刮平后，放入第一个加强钢环；再进行第二次投入芯部料的三分之一并摊料刮平后，放入第二个钢环，依次投入第三次三分之一芯部料、摊料及刮平，与此同时将磨削部成型料一次投入，摊料及刮平，投料结束，抽去镀锌铁皮隔离圆筒，即可实现分次投料；投料采用计算机控制投料速度，投料量与成型机组上带动磨具转动的投料转盘装置同步，实现均匀投料；成型机组的砂轮成型机摊料转盘采用摩擦传动方式；

2)砂轮的成型装置：砂轮专用冷热压成型装置由压头、适应冷热压控制的两层结构的模套和模芯、两层结构的模套和模芯通过在接口处车加工一凹凸端面连接，冷压成型部分占整个高度的三分之一，与砂轮接触的下端面一侧带密封橡胶水囊结构的冷压上模板、热压上模板、下模板组成，模套安装于成型机组的操作台上，下模板位于模套底部，模芯位于模套中心，模芯与模套中间为砂轮成型料，上模板置于模套上部；投料结束后，盖上上模板，上模板水囊密封橡胶结构的端面向下与砂轮成型料接触，上模板上部加定压压头，压头与压机连接；

3)砂轮成型：首先按照上述过程在成型机组操作台上安装上述装置，投料；分别投入边际磨削层砂轮成型料和芯部料成型料及放置补强钢环，冷压成型，在800吨砂轮成型压机上用冷压成型，成型压力：18.5Mpa，分两次施压，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，冷压成型后，卸去冷压成型的上模板、模环，模芯部分，用刀口尺刮去下半部热压模具中，砂轮坯料上端面由于组织密度不均匀通过水囊弹性结构冷压上模板留下的凹凸部分，盖上热压上模板连同成型装置的下半部砂轮成型模具进3000吨热压砂轮压机，热压成型固化；所述补强钢环的直径规格为：孔径203mm的砂轮，钢环的直径为270mm；孔径305mm的砂轮，钢环的直径370mm；

4)热压成型固化：砂轮半成品坯体在3000吨砂轮压机上保压加热热压固化过程中分两次施压，热压温度160±5℃，压强40～50Mpa，成型时间40分钟；至规定温度后完成砂轮的初步固化，卸模，置托板上，经检查符合成型料技术条件后，趁热转入下道工序进固化炉硬化、固化；

5)砂轮的固结硬化、固化及升温曲线：

对砂轮毛坯在脱模后加热处理，使之变成有固定形状，有一定硬度强度和耐热性能，符合质量要求，固化温度：120-183℃，选用最高温度183℃，升温曲线24小时硬化曲线，

1)室温→120℃3小时；2)120℃保温1小时，

3)120℃→150℃3小时，4)150℃保温1小时，

5)150℃→183℃4小时，6)183℃保温12小时，冷却，出炉。