一种金刚石砂轮及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石砂轮及其制备方法。该金刚石砂轮，包括砂轮基体和附着在砂轮基体上的磨料层，所述磨料层由以下体积百分比的组分组成：金刚石磨料20～30％，酚醛树脂40～50％，羰基铁5～15％，冰晶石5～15％，石墨10～20％。通过合理选取金刚石、结合剂和功能填料，各组分科学配比，使该砂轮块磨削锋利，在用于磨削碳化硅陶瓷材料时，具有较高的磨削效率；在应用于碳化硅密封环倒角加工时，倒角表面光洁度能够达到Ra0.1，R倒角≤0.05mm。采用特定圆锥体形结构的砂轮，能够安装在普通磨床上对碳化硅密封环的倒角直接进行磨削成型加工，加工效率高，不用调节磨床角度，且加工的倒角一致性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械加工中的超硬材料及制品领域，具体设及一种应用于碳化娃陶瓷 材料密封环倒角磨削用金刚石砂轮及其制备方法。
技术介绍
碳化娃(SiC)陶瓷是一种具有优良的机械性能、热学性能和化学性能的新型陶瓷 材料。由于其具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高溫等性能，被大量应用于石油化工、冶金机 械、航空航天、汽车、钢铁等领域，尤其在热机工程及机械密封行业中显示了其良好的应用 性能和开发潜力。烧结碳化娃(SiC)陶瓷材料密封环具有高强度、高初性、低蠕变性的特点， 另外还具有良好的耐腐蚀、耐磨损、抗氧化性W及低的热膨胀系数。目前，工业生产所用的 机械密封材料中有近一半采用碳化娃(SiC)陶瓷材料。 碳化娃(SiC)密封环能够在极高的溫度下保持良好的尺寸，且具有自润滑性和摩 擦系数小(仅为硬质合金材料的一半）的特点，其材料烧结硬度在70-10(KHRA)之间，体积密 度为3.0-3. Ig/cm3，抗弯强度为2500kg/cm3-3200kg/cm3，弹性模量为3.2 X IO6，碳化娃密封 环端面平面度要求低于0.Olmm,倒角处光洁度要求Ra<0.1WI1。目前针对该材料的加工主要 包括:外圆加工、平面加工、内圆加工W及倒角加工，上述加工全部为磨削加工。碳化娃密封 环的特性对磨具的磨削效率和加工精度提出了很高的要求。 CN103923607A公开了一种金刚石树脂磨具及制备方法，该磨具由W下质量百分比 的组分组成：固体酪醒树脂粉25~45%，铜粉或铁粉30~50%，氧化锋、=氧化二铭或=氧 化二铁5~10%，石墨3~5%，冰晶石3~5%，金刚石5~15%。该磨具主要解决了如何减少 磨具内部缺陷，保证磨具组织均匀性的问题，并没有进一步研究其磨削效率和加工精度。在 对碳化娃陶瓷材料密封环进行倒角加工时，金刚石、结合剂及功能填料的选取或搭配不当， 往往会造成磨削效率下降，加工精度难W满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金刚石砂轮，从而解决现有技术中，对碳化娃陶瓷材料 密封环进行倒角加工时，磨削效率和加工精度难W兼顾的问题。 本专利技术的第二个目的是提供一种上述金刚石砂轮的制备方法。 为了实现W上目的，本专利技术所采取的技术方案是：[000引一种金刚石砂轮，包括砂轮基体和附着在砂轮基体上的磨料层，所述磨料层由W 下体积百分比的组分组成:金刚石磨料20~30%，酪醒树脂40~50%，幾基铁5~15%，冰晶 石5~15%，石墨10~20 %。本专利技术所提供的金刚石砂轮，通过合理选取金刚石、结合剂和功能填料，各组分科 学配比，使该砂轮块磨削锋利，在用于磨削碳化娃陶瓷材料时，具有较高的磨削效率。W酪 醒树脂为结合剂，对金刚石磨料和幾基铁粉、冰晶石、石墨粉组成的功能填料具有良好的润 湿和粘结能力;石墨粉具有润滑和抛光作用，使各组分易于混料均匀，其抛光作用能够提高 密封环倒角的表面光洁度;幾基铁粉能够对砂轮结构进行增强，且导热效果好，增加了结合 剂本身的强度和硬度，使砂轮强度高，耐磨性好，寿命长;冰晶石具有散热作用，冰晶石和石 墨的添加，能够增加热传导速率，且增加了砂轮层内部结构中的孔隙率，使砂轮内部组织结 构具有一定的疏松空间，增加容屑和排屑空间，使砂轮在磨削加工时，能够很好的排屑，不 易烧伤工件，磨削锋利。上述各组分协同作用，使该砂轮块具有较高的磨削效率，加工出的 角度无划痕，无崩边，表面光洁度好，能够使碳化娃密封环达到很好的密封效果。所述金刚石磨料为锻儀金刚石或多晶金刚石。应用于粗磨加工时，金刚石磨料优 选为锻儀金刚石磨料，该种磨料能够增加结合剂对于金刚石的把持力，增加金刚石寿命，且 磨削锋利。应用于精磨加工时，金刚石磨料优选为多晶金刚石，其自锐性好，磨削锋利，在对 粗磨后的工件进行精磨加工时，容易得到倒角表面光洁度高，无崩口的碳化娃密封环。多晶 金刚石磨料为现有技术，可选择河南飞孟金刚石工业有限公司生产的PDG3型多晶金刚石。 优选的，所述砂轮基体为铸侣基体。进一步优选的，铸侣的抗拉强度M50Mpa。W 铸侣为基体的金刚石砂轮，具有一定的强度和硬度，能够保证砂轮的安装精度，并能够配合 磨床的刚性，便于对碳化娃密封环进行高效加工。 上述金刚石砂轮，通过对磨料层和砂轮基体结构的合理设计，能够安装在普通磨 床上对碳化娃密封环的倒角直接进行磨削成型加工，具有加工效率高，不同调节磨床角度， 且加工的倒角一致性好的特点。 上述金刚石砂轮，所述砂轮基体包括磨削部，所述磨削部为圆锥体形凸起或倒圆 锥体形凹槽，所述磨料层附着在磨削部表面。磨料层附着在圆锥体形凸起的外表面或倒圆 锥体形凹槽的内表面上形成磨削部。 采用磨削部为圆锥体形凸起结构的砂轮，通过磨料层可W对碳化娃密封环的内倒 角方便加工，避免了传统内倒角的加工需要不断的对内圆磨砂轮进行角度修整，导致内圆 磨砂轮消耗一致性不好，大大降低密封环的加工效率和加工精度的问题。 采用磨削部为倒圆锥体形凹槽结构的砂轮，通过磨料层可W对碳化娃密封环的外 倒角方便加工，避免了现有技术在加工碳化娃密封环的外倒角时，需要调整角度，砂轮形状 保持性不好的问题。 采用上述结构的金刚石砂轮，可方便对碳化娃密封环的内外倒角进行加工，加工 过程无需繁杂的砂轮角度修整过程，大大提高加工效率，同时砂轮形状保持性好，使用寿命 长，加工的倒角精度高，加工的R角含0.05mm，加工工件无崩边，无划痕，表面光洁度达到 RaO. 1，能够使密封环达到很好的密封效果。 上述结构中，磨料层厚度为3~10mm。磨削部的高度为50~200mm，磨削部的外径为 50~250mm。磨削部的高度为圆锥体形凸起的高度或倒圆锥体形凹槽的深度。 上述的金刚石砂轮的制备方法，包括:将金刚石磨料、酪醒树脂粉、幾基铁粉、冰晶 石粉、石墨粉混合均匀，与砂轮基体组合后热压成型，固化，即得。 金刚石磨料的粒度为120#~400#;酪醒树脂粉的粒径为30~60皿;幾基铁粉的粒 度为300#~400#;冰晶石粉的粒度为150#~400#;石墨粉的粒度为600#。 本专利技术提供的金刚石砂轮，金刚石磨料选择锻儀金刚石磨料，粒度选择120#~ 200#，可用于制作粗磨用金刚石砂轮；金刚石磨料选择多晶金刚石磨料，粒度选择200#~ 400#，可用于制作精磨磨用金刚石砂轮。 热压成型的溫度为140~150°C，压力为2~lOMpa，时间为40~60min。所述固化是 在80~100 °C下保溫4~化，后在140~160 °C下保溫4~化，再在170~190 °C下保溫4~化。优 选的，所述固化是在100 °C下保溫化，后在150°C下保溫4h，后在180°C下保溫化。 本专利技术提供的金刚石砂轮的制备方法，通过热压工艺即可方便的制备金刚石砂轮 块;通过金刚石类型和粒度的选择，可W根据需要制备出不同规格的粗磨砂轮和精磨砂轮； 磨料层和基体一体成型，可通过与砂轮形状相配合的模具制作上述具有圆锥体磨削面的倒 角砂轮，实现对碳化娃密封环倒角高效精确的加工;该方法制备工艺简单，磨料层与基体的 结合力好，适于大规模的推广应用。【附图说明】 图1为本专利技术应用于碳化娃密封环内倒角加工的砂轮示意图； 图2为本专利技术应用于碳化娃密封环外倒角加工的砂轮示意图； 图3为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石砂轮，其特征在于，包括砂轮基体和附着在砂轮基体上的磨料层，所述磨料层由以下体积百分比的组分组成：金刚石磨料20～30％，酚醛树脂40～50％，羰基铁5～15％，冰晶石5～15％，石墨10～20％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶腾飞，李少杰，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41