一種具備拋光性能的無磨粒α-Fe基砂輪的製作方法
2023-05-20 03:25:26
一種具備拋光性能的無磨粒α-Fe基砂輪的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具備拋光性能的無磨粒α-Fe基砂輪，主要有砂輪基體、結合劑層塊體、安裝孔等組成，其砂輪主要特徵是不含金剛石磨粒，結合劑配方為：在現有鐵基砂輪配方的基礎上，增加α-鐵粉，其配方成分比例（重量）為：α-鐵粉（60%-80%）、銅粉（10%-30%）錫粉（1%-10%）、鎳粉（1%-10%）、石墨（1%-10%）。首先將結合劑塊體2壓制、燒結完成，然後在1處沿圓周釺焊在砂輪基體3上，組合成一個砂輪整體，如圖所示。主要用於在線電解修銳磨削技術中，砂輪接電解電源陽極，修銳電極接修銳電源陰極，在通電的同時，在陰陽極間澆注電解液，於是砂輪表面結合劑被電解，形成富含α-Fe2O3的氧化膜，α-Fe2O3本身是優異的拋光劑，因此能實現對工件表面的精密拋光。
【專利說明】一種具備拋光性能的無磨粒Cl -Fe基砂輪
【技術領域】
[0001]本發明屬於磨削加工【技術領域】，尤其涉及到在線電解修銳(ElectrolyticIn-process Dressing, ELID)技術中應用的砂輪。
【背景技術】
[0002]現有ELID磨削技術能夠實現砂輪鈍化後的在線電解修銳，修銳使砂輪表面結合劑電解，形成氧化膜，並塗覆在砂輪表面。最新的研究表明，該氧化膜主要成分是鐵的各種氧化物，其中有少量的a -Fe2O3，該氧化膜中的a -Fe2O3是一種優良的研磨劑，在磨削的同時，能夠對已加工表面起到輔助拋光作用。但是由於氧化膜中C1-Fe2O3的含量較少，拋光性能較低。
[0003]針對現有ELID磨削技術砂輪表面氧化膜a -Fe2O3含量少，拋光能力低的問題，現在已有的幾種砂輪如下:
(I)現有的砂輪有鐵基砂輪、鑄鐵纖維基砂輪，採用配方的主要成分是鐵粉(鑄鐵粉)、銅粉，附加的添加劑有錫粉、鎳粉、石墨等，按一定比例機械混合後，在一定壓力下壓製成毛坯，在燒結爐內按一定的燒結工藝進行燒結，使毛坯結構進一步緻密化，達到砂輪所需的強度、硬度等性能要求。
[0004](2)多孔鐵基砂輪、銅基砂輪以及樹脂-鐵基砂輪等。多孔基砂輪的在砂輪配方中加入造孔劑，燒結時造孔劑氣化在結合劑內形成孔洞，能夠起到容納切屑、避免砂輪堵塞的作用，提高切削性能。銅基砂輪是砂輪配方的主要成分是銅，該砂輪也能被電解，是ELID磨削應用的砂輪之一。樹脂-鐵基砂輪是在砂輪結合劑配方中添加樹脂成分，電解時鐵基結合劑被電解，而樹脂則起到承託、把持磨粒的作用，由於磨削時結合劑有樹脂，因而該砂輪硬度降低，能夠避免磨削時結合劑劃傷工件已加工表面。
[0005](3)奧氏體高強度鐵基砂輪。該砂輪採用鐵粉熔化後澆注的方式獲得。其結合劑主要成分是處於奧氏體相的鐵碳合金。
[0006]無論是鐵基、鑄鐵纖維基、多孔鐵基砂輪，還是銅基砂輪機樹脂_鐵基砂輪，都無法在砂輪電解後形成的氧化膜中提高a -Fe2O3的含量，因此並沒有從根本上提高砂輪的拋光性能。而奧氏體高強度鐵基砂輪，其結合劑成分主要是Y-Fe和碳的固溶體，該砂輪在電解時能形成氧化膜，該氧化膜在一定條件下能夠轉化成ct-Fe2O3,提高氧化膜中Ct-Fe2OdA含量，但是由於砂輪結合劑鑲嵌有磨粒，因此該砂輪是以磨削為主，拋光為輔。
【發明內容】
[0007]由於上述幾種砂輪不能提供拋光性能，或拋光性能較弱，針對增加砂輪拋光性能的問題，本發明提供了一種新的砂輪形式，即α-鐵基無磨粒拋光砂輪。該砂輪結合劑中不含有磨粒，只有α-鐵、銅、添加劑等成分，電解時形成氧化膜中富含C1-Fe2O3成分，因此能對磨削表面進行拋光加工，進一步改善ELID磨削精度。
[0008]本發明在現有鐵基砂輪配方的基礎上，增加α-鐵粉，去除金剛石磨粒，其配方成分比例(重量)為:α -鐵粉(60%-80%)、銅粉(10%-30%)錫粉(1%_10%)、鎳粉(1%_10%)、石墨(1%-10%)。銅粉的加入是為了改善砂輪機械性能，錫粉和鎳粉則可以在燒結時預先熔化成液相，分散於鐵粉、銅粉之間，改善燒結效果。石墨的加入一方面能夠補償燒結造成的碳損失，另一方面石墨分散於結合劑內部，能起到潤滑作用。
[0009]為便於壓制毛坯和燒結，將砂輪結合劑層沿圓周分成若干等分，每一等分的結合劑層可以單獨進行壓制、燒結，然後用釺焊的方法將每個結合劑層釺焊在砂輪基體上，組合成砂輪。每一等分的結合劑層塊體示意圖如圖1所示，砂輪組合體如圖2所示。
[0010]本發明是這樣實現的，其基本步驟是:1、塊體的製備。按一定比例將上述配方混合後，在SOOMPa壓力機上壓製成型，製成預燒結毛坯。然後在進行烘乾機上對預燒結毛坯進行烘乾。最後在碳保護條件下，按預定燒結工藝進行燒結。其燒結工藝如圖3所示，快速升溫到250°C，保溫2-5分鐘，再升溫至500°C，保溫3_6分鐘，再升溫至720°C，保溫3_5分鐘，最後升溫至810°C，保溫5-10分鐘，隨爐冷卻至室溫。
[0011]2、塊體組合成砂輪。將得到的塊體以釺焊的形式，釺焊在砂輪基體上，組合成砂輪。如圖2所示。
[0012]3、整形。組合後的砂輪塊體在基體上分布高度不一致，需要用電火花整形的方式蝕除高點，使砂輪的圓柱度、圓度滿足使用要求。
[0013]4、電解。在整形結束後將砂輪接入ELID修銳電源，在陰陽極間通入電解液、接通電源後對砂輪進行電解，同時進行磨削拋光，在磨削高溫的作用下，此時砂輪表面生成氧化膜的主要成分發生轉化，主要以C1-Fe2O3為主，因此達到了增加砂輪表面氧化膜中C1-Fe2O3的含量、提高砂輪拋光效率、增加拋光精度的效果。
[0014]進一步，本發明所用燒結方法有很多種，比如熱壓燒結、真空燒結、等離子體活化燒結等，用別的燒結手段也能夠達到，應視為本專利保護的領域之一。
[0015]進一步，採用整體燒結的方式得到整體式砂輪，和本發明採用的分塊式燒結、再組合的方式雖然外表形式不同，但效果是相同的，只是整體式砂輪燒結工藝更加嚴格，因此應視為本專利保護的領域之一。
[0016]進一步，本發明為不含磨粒的，只有結合劑成分的拋光用砂輪。
[0017]進一步，本發明砂輪配方是在原有配方基礎上添加α -鐵粉，調整各組分的比例，使之適合於生成無磨粒α-鐵基砂輪。其配方成分比例(重量)為:α-鐵粉(60%_80%)、銅粉(10%-30%)錫粉(1%_10%)、鎳粉(1%-10%)、石墨(1%-10%)。
[0018]進一步，本發明的燒結工藝是對燒結工藝進行更新，燒結後生成無磨粒α-鐵基砂輪。其燒結工藝為:快速升溫到250°C，保溫2-5分鐘，再升溫至500°C，保溫3-6分鐘，再升溫至720°C，保溫3-5分鐘，最後升溫至810°C，保溫5_10分鐘，隨爐冷卻至室溫。
[0019]進一步，本發明採用分塊壓制、燒結，整體組合成砂輪的形式，便於壓制毛坯、燒結及組合修整。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是砂輪結合劑塊體圖。
[0021 ] 圖2是組合體砂輪圖。
[0022]圖3是α -鐵基無磨粒砂輪燒結工藝圖。
【權利要求】
1.一種無磨粒α-鐵基砂輪，其特徵在於，砂輪不含有磨粒，其拋光性能的形成依賴於砂輪結合劑中α -鐵電解和高溫反應生成的a -Fe203。
2.根據權利要求1所提出的無磨粒α-鐵基砂輪，其特徵在於採用獨特的砂輪結合劑配方，即在原有的配方基礎上添加α-鐵粉，並改善砂輪各組分的配比，其配方成分比例(重量)為:α -鐵粉(60%-80%)、銅粉(10%-30%)錫粉(1%_10%)、鎳粉(1%_10%)、石墨(1%-10%)。
3.根據權利要求1所提出的無磨粒α-鐵基砂輪，其特徵在於採用碳保護燒結工藝，其燒結工藝如圖3所示，快速升溫到250°C，保溫2-5分鐘，再升溫至500°C，保溫3_6分鐘，再升溫至720°C，保溫3-5分鐘，最後升溫至810°C，保溫5_10分鐘，隨爐冷卻至室溫。
4.根據權利要求1所提出的無磨粒α-鐵基砂輪，其特徵在於結合劑層使用分塊式壓制毛坯、分塊燒結、最後和基體組裝成砂輪整體的形式。
5.根據權利要求1所提出的無磨粒α-鐵基砂輪，其特徵在於每塊結合劑層均採用釺焊的方式和砂輪基體連接。
【文檔編號】C22C38/16GK104275650SQ201310288325
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優先權日:2013年7月10日
【發明者】鄶吉才, 羅威 申請人:河南理工大學