專利名稱：一種磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃加工工具技術(shù)領(lǐng)域和粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法。
背景技術(shù)：
玻璃作為硬脆性材料的一種，其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于具有透光、 透視的特殊性能，不僅在門、窗中得到廣泛應(yīng)用，在需要提高采光度和裝飾效果的墻體、墻面裝飾項(xiàng)目中也常被選用，在建筑方面發(fā)揮著重要的作用，使其成為家庭裝修中常用的裝飾材料之一；另外在機(jī)械、汽車、航空等方面也得到了廣泛的應(yīng)用。在玻璃的應(yīng)用日益廣泛的前提下，人們對(duì)玻璃需求量也日益增加。當(dāng)然，隨著玻璃需求量的增加，必然帶動(dòng)了玻璃等硬脆材料加工設(shè)備和加工工具的發(fā)展。由于切割后玻璃邊緣往往會(huì)有快口，所以需要對(duì)其進(jìn)行磨削，使其邊緣變得光滑，并且經(jīng)過(guò)磨過(guò)邊的玻璃也會(huì)變得更加結(jié)實(shí)。而金剛石磨料由于其所具有的特性(硬度高、抗壓強(qiáng)度高、耐磨性好)，使得金剛石磨具在磨削加工中成為磨削硬脆材料及硬質(zhì)合金的理想工具。目前在玻璃磨削用金剛石磨輪領(lǐng)域，大多采用的是6-6-3青銅合金為胎體材料， 這種胎體材料含有重金屬1 ，而在磨削玻璃過(guò)程中隨著磨輪胎體磨削下來(lái)的1 會(huì)隨著工業(yè)廢水，廢渣排出，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，破壞人類的生存環(huán)境，并且制造工具和使用這種工具的工作人員在工作過(guò)程中，他們的身體健康可能會(huì)受到更為直接的影響，并且1 在液相時(shí)是很容易偏聚的元素，有時(shí)因1 的偏聚，發(fā)生體積膨脹，影響工具的質(zhì)量；另外6-6-3 青銅合金胎體制備的金剛石磨輪燒結(jié)溫度高達(dá)850°C以上，能耗很高，這既不利于環(huán)境的保護(hù)，又提高了產(chǎn)品的成本；6-6-3青銅合金胎體制備的金剛石磨輪對(duì)金剛石的鑲嵌力很小， 金剛石的出露高度很低，很多金剛石都過(guò)早的脫落，這也就在一定程度上造成了資源的浪費(fèi)。在這個(gè)能源緊缺的時(shí)代，隨著人類對(duì)身體健康和保護(hù)環(huán)境意識(shí)的不斷提高，研究節(jié)能環(huán)保的，無(wú)鉛化的金剛石磨輪迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種新型的磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法，以解決上述問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下—種磨削玻璃金剛石磨輪，包括基體和工作層，所述工作層由胎體粉末與鍍膜金剛石顆粒均勻混合，經(jīng)熱壓燒結(jié)成型而制成；所述工作層裝配在所述基體上。所述胎體粉末為預(yù)合金粉末，所述胎體粉末的成分為Cu 75-85wt Sn 15-25wt%，所述胎體粉末的粒度為-320目；所述鍍膜金剛石顆粒為表面鍍金屬的金剛石顆粒，體積百分濃度為20-45%，粒度為70-120目。所述鍍膜金剛石顆粒的表面所鍍金屬為鈦金屬。
一種所述磨削玻璃金剛石磨輪的制備方法，包括如下步驟第一步，采用粉末冶金工藝制備所述工作層；第二步，將所述工作層裝配在所述基體上制成所述磨削玻璃金剛石磨輪。第三步，采用砂輪磨削對(duì)所述磨削玻璃金剛石磨輪進(jìn)行金剛石出刃處理。在所述第一步中具體包括如下步驟A，將胎體粉末與鍍膜金剛石顆?；旌暇鶆蛑瞥晒ぷ鲗臃哿?，將所述工作層粉料裝入模具；B，將裝入模具后的所述工作層粉料熱壓燒結(jié)成型制成所述工作層，其中熱壓燒結(jié)的工藝參數(shù)為燒結(jié)溫度600-700°C，保溫時(shí)間3-5min，壓強(qiáng)18Mpa。在所述第一步中，在步驟B熱壓燒結(jié)成型工藝完成后還對(duì)所述工作層進(jìn)行修邊、 打磨毛刺處理。在所述步驟A中，將所述胎體粉末與所述鍍膜金剛石顆粒采用三維混料機(jī)混合均勻，制成所述工作層粉料。本發(fā)明的有益效果如下1，本發(fā)明在保證金剛石磨輪性能的前提下，取消了重金屬元素1 的使用，可以減少對(duì)環(huán)境的污染，符合國(guó)家環(huán)保政策，取得良好的社會(huì)效益； 2，本發(fā)明的燒結(jié)溫度降低到了 700°C以下，大大降低了能耗和高溫對(duì)模具的氧化， 有利于降低成本和節(jié)約能源，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)減弱高溫?zé)Y(jié)下對(duì)金剛石顆粒的損傷，提高工具的性能。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1一種磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法，磨削玻璃金剛石磨輪包括基體和工作層，其中工作層由胎體粉末和鍍膜金剛石顆粒混合后熱壓燒結(jié)成型，胎體粉末采用含 Cu85wt%, Sn15Wt%的銅錫預(yù)合金粉末，粒度為-320目，鍍膜金剛石顆粒采用表面鍍鈦的金剛石顆粒，體積百分濃度為20%，粒度為70/80目，將預(yù)合金粉末與鍍鈦金剛石顆粒在三維混料機(jī)中混合30分鐘后，將其裝入模具內(nèi)，然后放入熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 700°C，保溫時(shí)間5分鐘，熱壓壓強(qiáng)為18MPa，燒結(jié)結(jié)束后隨模具空冷，得到金剛石磨輪工作層毛坯。將制得的金剛石磨輪工作層毛坯打磨毛刺后與基體裝配成一體，經(jīng)修整，打磨出刃處理后制得成品。使用該磨輪在專用玻璃磨削設(shè)備雙邊直線磨邊機(jī)上磨削12mm厚的玻璃， 在磨輪轉(zhuǎn)速觀40轉(zhuǎn)/分鐘，玻璃進(jìn)給速度4米/秒的工況條件下，有效地磨削長(zhǎng)度為7000 米。同時(shí)將燒結(jié)溫度降低到700°C，燒結(jié)一個(gè)輪子就能節(jié)約至少2°的電能，同時(shí)能觀察到模具的損傷程度明顯下降。實(shí)施例2一種磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法，磨削玻璃金剛石磨輪包括基體和工作層，其中工作層由胎體粉末和鍍膜金剛石顆粒混合后熱壓燒結(jié)成型，胎體粉末采用含Cu80wt%, Sn20Wt%的銅錫預(yù)合金粉末，粒度為-320目，鍍膜金剛石顆粒采用表面鍍鈦的金剛石顆粒，體積百分濃度為20%，粒度為70/80目，將預(yù)合金粉末與鍍鈦金剛石顆粒在三維混料機(jī)中混合30分鐘后，將其裝入模具內(nèi)，然后放入熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 650°C，保溫時(shí)間5分鐘，熱壓壓強(qiáng)為18MPa，燒結(jié)結(jié)束后隨模具空冷，得到金剛石磨輪工作層毛坯。將制得的金剛石磨輪工作層毛坯打磨毛刺后與基體裝配成一體，經(jīng)修整，打磨出刃處理后制得成品。使用該磨輪在專用玻璃磨削設(shè)備雙邊直線磨邊機(jī)上磨削12mm厚的玻璃， 在磨輪轉(zhuǎn)速^40r/min，玻璃進(jìn)給速度4m/s的工況條件下，有效地磨削長(zhǎng)度為7300m。同時(shí)將燒結(jié)溫度降低到650°C，燒結(jié)一個(gè)輪子就能節(jié)約至少2. 3°的電能，同時(shí)能觀察到模具的損傷程度明顯下降。實(shí)施例3一種磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法，磨削玻璃金剛石磨輪包括基體和工作層，其中工作層由胎體粉末和鍍膜金剛石顆?；旌虾鬅釅簾Y(jié)成型，胎體粉末采用含 Cu80wt%, Sn20Wt%的銅錫預(yù)合金粉末，粒度為-320目，鍍膜金剛石顆粒采用表面鍍鈦的金剛石顆粒，體積百分濃度為30%，粒度為80/100目，將預(yù)合金粉末與鍍鈦金剛石顆粒在三維混料機(jī)中混合30分鐘后，將其裝入模具內(nèi)，然后放入熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 650°C，保溫時(shí)間5分鐘，熱壓壓強(qiáng)為18MPa，燒結(jié)結(jié)束后隨模具空冷，得到金剛石磨輪工作層毛坯。將制得的金剛石磨輪工作層毛坯打磨毛刺后與基體裝配成一體，經(jīng)修整，打磨出刃處理后制得成品。使用該磨輪在專用玻璃磨削設(shè)備雙邊直線磨邊機(jī)上磨削12mm厚的玻璃， 在磨輪轉(zhuǎn)速^40r/min，玻璃進(jìn)給速度4m/s的工況條件下，有效地磨削長(zhǎng)度為7400m。同時(shí)將燒結(jié)溫度降低到650°C，燒結(jié)一個(gè)輪子就能節(jié)約至少2. 3°的電能，同時(shí)能觀察到模具的損傷程度明顯下降。實(shí)施例4一種磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法，磨削玻璃金剛石磨輪包括基體和工作層，其中工作層由胎體粉末和鍍膜金剛石顆?；旌虾鬅釅簾Y(jié)成型，胎體粉末采用含 Cu80wt%, Sn20Wt%的銅錫預(yù)合金粉末，粒度為-320目，鍍膜金剛石顆粒采用表面鍍鈦的金剛石顆粒，體積百分濃度為30%，粒度為80/100目，將預(yù)合金粉末與鍍鈦金剛石顆粒在三維混料機(jī)中混合30分鐘后，將其裝入模具內(nèi)，然后放入熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 670°C，保溫時(shí)間3分鐘，熱壓壓強(qiáng)為18MPa，燒結(jié)結(jié)束后隨模具空冷，得到金剛石磨輪工作層毛坯。將制得的金剛石磨輪工作層毛坯打磨毛刺后與基體裝配成一體，經(jīng)修整，打磨出刃處理后制得成品。使用該磨輪在專用玻璃磨削設(shè)備雙邊直線磨邊機(jī)上磨削12mm厚的玻璃， 在磨輪轉(zhuǎn)速^40r/min，玻璃進(jìn)給速度4m/s的工況條件下，有效地磨削長(zhǎng)度為7400m。同時(shí)將燒結(jié)溫度降低到670°C，減少了保溫時(shí)間，燒結(jié)一個(gè)輪子就能節(jié)約至少2. 6°的電能，同時(shí)能觀察到模具的損傷程度明顯下降。實(shí)施例5一種磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法，磨削玻璃金剛石磨輪包括基體和工作層，其中工作層由胎體粉末和鍍膜金剛石顆?；旌虾鬅釅簾Y(jié)成型，胎體粉末采用含 Cu75wt%, Sn25Wt%的銅錫預(yù)合金粉末，粒度為-320目，鍍膜金剛石顆粒采用表面鍍鈦的金剛石顆粒，體積百分濃度為35%，粒度為80/100目，將預(yù)合金粉末與鍍鈦金剛石顆粒在三維混料機(jī)中混合30分鐘后，將其裝入模具內(nèi)，然后放入熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為630°C，保溫時(shí)間5分鐘，熱壓壓強(qiáng)為18MPa，燒結(jié)結(jié)束后隨模具空冷，得到金剛石磨輪工作層毛坯。將制得的金剛石磨輪工作層毛坯打磨毛刺后與基體裝配成一體，經(jīng)修整，打磨出刃處理后制得成品。使用該磨輪在專用玻璃磨削設(shè)備雙邊直線磨邊機(jī)上磨削12mm厚的玻璃， 在磨輪轉(zhuǎn)速^40r/min，玻璃進(jìn)給速度4m/s的工況條件下，有效地磨削長(zhǎng)度為6800m。同時(shí)將燒結(jié)溫度降低到630°C，燒結(jié)一個(gè)輪子就能節(jié)約至少2. 5°的電能，同時(shí)能觀察到模具的損傷程度明顯下降。實(shí)施例6一種磨削玻璃金剛石磨輪及其制備方法，磨削玻璃金剛石磨輪包括基體和工作層，其中工作層由胎體粉末和鍍膜金剛石顆?；旌虾鬅釅簾Y(jié)成型，胎體粉末采用含 Cu75wt%, Sn25Wt%的銅錫預(yù)合金粉末，粒度為-320目，鍍膜金剛石顆粒采用表面鍍鈦的金剛石顆粒，體積百分濃度為45%，粒度為100/120目，將預(yù)合金粉末與鍍鈦金剛石顆粒在三維混料機(jī)中混合30分鐘后，將其裝入模具內(nèi)，然后放入熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 600°C，保溫時(shí)間5分鐘，熱壓壓強(qiáng)為18MPa，燒結(jié)結(jié)束后隨模具空冷，得到金剛石磨輪工作層毛坯。將制得的金剛石磨輪工作層毛坯打磨毛刺后與基體裝配成一體，經(jīng)修整，打磨出刃處理后制得成品。使用該磨輪在專用玻璃磨削設(shè)備雙邊直線磨邊機(jī)上磨削12mm厚的玻璃， 在磨輪轉(zhuǎn)速^40r/min，玻璃進(jìn)給速度4m/s的工況條件下，有效地磨削長(zhǎng)度為6700m。同時(shí)將燒結(jié)溫度降低到600°C，燒結(jié)一個(gè)輪子就能節(jié)約至少2. 5°的電能，同時(shí)能觀察到模具的損傷程度明顯下降。通過(guò)以上實(shí)施例可以看到(1)本發(fā)明所制得的磨削玻璃金剛石磨輪，去除了重金屬元素鉛，實(shí)現(xiàn)了磨輪胎體的無(wú)鉛化，避免了磨輪在制備和使用過(guò)程中對(duì)工作人員身體健康的傷害，同時(shí)減弱了對(duì)環(huán)境的污染；具有可觀的社會(huì)效益。(2)本發(fā)明所制得的磨削玻璃金剛石磨輪，燒結(jié)溫度降低到600-700°C，燒結(jié)溫度的降低，減少了高溫下模具的氧化損傷，提高了模具的使用壽命，同時(shí)制備一個(gè)輪子就能節(jié)約2-2. 6°電能，能耗降低40% _50%，顯著降低成本，為社會(huì)節(jié)約了能源，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。(3)本發(fā)明所制得的磨削玻璃金剛石磨輪，性能優(yōu)異，與同類磨輪相比，在磨削效率相當(dāng)?shù)那疤嵯拢ハ鲏勖_(dá)到6700-7400m，提高了 15%左右。以上通過(guò)具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磨削玻璃金剛石磨輪，包括基體和工作層，其特征在于所述工作層由胎體粉末與鍍膜金剛石顆粒均勻混合，經(jīng)熱壓燒結(jié)成型而制成；所述工作層裝配在所述基體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨削玻璃金剛石磨輪，其特征在于所述胎體粉末為預(yù)合金粉末，所述胎體粉末的成分為Cu 75-85wt%, Sn 15_25wt%，所述胎體粉末的粒度為-320 目；所述鍍膜金剛石顆粒為表面鍍金屬的金剛石顆粒，體積百分濃度為20-45%，粒度為 70-120 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磨削玻璃金剛石磨輪，其特征在于所述鍍膜金剛石顆粒的表面所鍍金屬為鈦金屬。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一所述磨削玻璃金剛石磨輪的制備方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，采用粉末冶金工藝制備所述工作層；第二步，將所述工作層裝配在所述基體上制成所述磨削玻璃金剛石磨輪； 第三步，采用砂輪磨削對(duì)所述磨削玻璃金剛石磨輪進(jìn)行金剛石出刃處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在所述第一步中具體包括如下步驟 A，將胎體粉末與鍍膜金剛石顆?；旌暇鶆蛑瞥晒ぷ鲗臃哿?，將所述工作層粉料裝入模且.Z、 9B，將裝入模具后的所述工作層粉料熱壓燒結(jié)成型制成所述工作層，其中熱壓燒結(jié)的工藝參數(shù)為燒結(jié)溫度600-700°C，保溫時(shí)間3-5min，壓強(qiáng)18Mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在所述第一步中，在步驟B熱壓燒結(jié)成型工藝完成后還對(duì)所述工作層進(jìn)行修邊、打磨毛刺處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟A中，將所述胎體粉末與所述鍍膜金剛石顆粒采用三維混料機(jī)混合均勻，制成所述工作層粉料。
全文摘要
一種磨削玻璃金剛石磨輪，包括基體和工作層，所述工作層由胎體粉末與鍍膜金剛石顆粒均勻混合，經(jīng)熱壓燒結(jié)成型而制成；所述工作層裝配在所述基體上，所述胎體粉末為預(yù)合金粉末，所述胎體粉末的成分為Cu 75-85wt％、Sn 15-25wt％，所述胎體粉末的粒度為-320目；所述鍍膜金剛石顆粒為表面鍍金屬的金剛石顆粒，體積百分濃度為20-45％，粒度為70-120目。本發(fā)明取消了重金屬元素Pb的使用，可以減少對(duì)環(huán)境的污染；本發(fā)明的燒結(jié)溫度降低到了700℃以下，大大降低了能耗和高溫對(duì)模具的氧化，有利于降低成本和節(jié)約能源；同時(shí)減弱高溫?zé)Y(jié)下對(duì)金剛石顆粒的損傷，提高工具的性能。
文檔編號(hào)B22F7/08GK102240992SQ20111015756
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者王長(zhǎng)福 申請(qǐng)人:北京華特科園超硬材料有限公司