硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中深淺分布的水冷快凝控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明提供一種硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中深淺分布的水冷快凝控制方法，屬于磁粒研磨材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于磁粒研磨光整加工技術(shù)存在諸多優(yōu)點:柔性、自適應性、自銳性、可控性、溫升小和無須進行工具磨損補償、無須修形、效率高等特點，同時，磁粒研磨光整加工還避免了對磨頭結(jié)構(gòu)的復雜要求，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜曲面的研磨光整加工和解決自動化問題，并能降低模具制造的成本，因而在國際上引起了廣泛的研究和產(chǎn)品開發(fā)，并已在平面、外圓面、內(nèi)圓面和成型面研磨光整加工的許多場合得到了應用。
[0003]目前，磁粒研磨光整加工主要存在的問題是磁性磨料壽命低、對金屬的切削能力差、制備困難和成本高。磁性磨料制備技術(shù)研究的落后，已經(jīng)成為制約磁粒研磨光整加工技術(shù)進一步推廣應用(如自由曲面研磨光整加工)的瓶頸問題。為此，本發(fā)明人發(fā)明了“氣霧化快凝磁性磨料制備方法”(ZL20 1010206408.6)、、“氣霧化快凝磁性磨料制備設(shè)備”(Z L 2 O I I I O I 5 6 7 5 3.8 )、“氣霧化快凝法制備磁性磨料的結(jié)構(gòu)形態(tài)控制方法”(ZL201110156741.5)，并在實踐中取得了較好的效果，但還存在一些影響磁性磨料制備質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)問題，如:由于沒有解決熔融態(tài)磁性磨料液滴的冷凝速度控制問題，制備的磁性磨料其硬質(zhì)磨料在金屬基體中的深淺分布一直不夠穩(wěn)定、分布淺、與金屬基體的結(jié)合不牢固，導致研磨性能低、使用壽命縮短，直接影響磁性磨料的研磨能力，廢品率較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中深淺分布的水冷快凝控制方法。其技術(shù)方案為:
1.硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中深淺分布的水冷快凝控制方法，其特征在于:混粉氣霧化快凝磁性磨料制備設(shè)備的霧化冷卻室下部充有循環(huán)的冷卻水，冷卻水在霧化冷卻室的水位高度通過控制進水量的多少進行調(diào)節(jié);通過調(diào)節(jié)冷卻水在霧化冷卻室的水位高度，控制混粉金屬液滴的飛行距離，進而控制混粉金屬液滴的凝固速度、控制硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體的深淺分布;霧化冷卻室中的冷卻水水位越高，硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中的分布越深、分布越均勻;霧化冷卻室中的冷卻水水位越低，硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中的分布越淺、越向表淺層分布;采用水位高度參數(shù)實驗優(yōu)化方法獲得水位高度參數(shù)后，即可進行磁性磨料的批量制備。
[0005]2.權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中深淺分布的水冷快凝控制方法，，其特征在于其水位高度參數(shù)實驗優(yōu)化方法如下:在金屬基體材料、霧化氣噴嘴霧化壓力、熔融金屬過熱度、熔融金屬流量、混粉氣噴嘴壓力和硬質(zhì)磨料流量、硬質(zhì)磨料材料等工藝參數(shù)已設(shè)定的情況下，冷卻水水位在距離氣霧化噴嘴3m~5m之間從低到高進行調(diào)整，最初將冷卻水水位設(shè)定在離氣霧化噴嘴5m的距離做第一次磁性磨料制備實驗、取出制備的磁性磨料，此后調(diào)整冷卻水水位高度，每升高10mm進行一次磁性磨料的制備實驗，并取出制備的磁性磨料，這樣就獲得了一組不同水位高度制備的磁性磨料;將在不同水位下制備的磁性磨料分別制備剖面試樣，通過電子掃描顯微鏡對每一種試樣進行觀測和拍照，對硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層的分布進行分析比較，挑選出硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布相對理想的磁性磨料，其對應的水位高度即為優(yōu)化的水位高度。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
1、解決了硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布的深淺控制問題，能夠控制硬質(zhì)磨料分布于磁性磨料的表淺層，顯著提高了磁性磨料導磁率和研磨能力；
2、大幅度減小了混粉金屬液滴飛行的距離，減小的自由降落霧化冷凝室和設(shè)備的整體高度，降低了設(shè)備制造成本，同時水冷快凝形成的驟冷作用增大了硬質(zhì)磨料和金屬基體的結(jié)合強度。
[0007]3、方法簡單、穩(wěn)定可靠，適于磁性磨料的規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明采用的混粉氣霧化快凝磁性磨料制備設(shè)備示意圖，其中:1-放水閥，
2-濾網(wǎng)，3-磁性磨料，4-壓濾氣閥，5-閘閥，6-冷水閥，7-水封罐體，8-水封用水，9-進水閥，10-進氣閥，11-進氣管，12-排水管，13-高壓氮氣瓶I，14-高壓氮氣瓶2，15-氣閥2，16-氣閥I，17-螺旋送混粉器，18-氣管3，19-氣管I，20-氣壓表I，21-氣壓表2，22-氣管2，23-氣管4，24-螺旋輸送裝置，25-硬質(zhì)磨料罐蓋，26-硬質(zhì)磨料罐，27-硬質(zhì)磨料，28-混粉氣管，29-熔融金屬，30-電爐，31-保溫坩禍，32-金屬液導流管，33-低壓混粉射流噴嘴，34-高壓氣流噴嘴，35-水位計，36-霧化水冷室，37-冷卻水，38-霧化水冷室殼體，39-磁性磨料罐，40-過濾水，41 -雙噴嘴霧化水冷裝置，42-抽氣除塵裝置，43-鼓風機，44-氣站。
【具體實施方式】
[0009]實施例1
磁性磨料的制備采用如下步驟:
1、冷卻水位高度參數(shù)實驗優(yōu)化:確定金屬基體材料、霧化氣噴嘴霧化壓力、熔融金屬過熱度、熔融金屬流量、混粉氣噴嘴壓力和硬質(zhì)磨料流量、硬質(zhì)磨料材料等工藝參數(shù)，在混粉氣霧化快凝磁性磨料制備設(shè)備的霧化冷卻室下部充進循環(huán)冷卻水，調(diào)整冷卻水水位距離氣霧化噴嘴5m，做第一次磁性磨料制備實驗，制備大約2Kg的磁性磨料;此后調(diào)整冷卻水水位高度進行多次實驗，冷卻水水位每升高10mm制備大約2Kg的磁性磨料，在冷卻水水位超過3m時停止實驗，從而獲得一組不同冷卻水位高度下制備的磁性磨料;實驗過程中，對制備的磁性磨料分別裝袋并做標記;實驗完成后，將在不同冷卻水位下制備的磁性磨料分別制備出剖面試樣并做標記，通過電子掃描顯微鏡對每一種試樣進行觀測和拍照，對硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層的分布進行分析比較，挑選出硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布相對理想的磁性磨料，以其對應的冷卻水位高度作為該制備工藝的最佳冷卻水位高度。
[0010]2、磁性磨料的批量制備:混粉氣霧化快凝磁性磨料制備設(shè)備的霧化冷卻室內(nèi)下部充進循環(huán)冷卻水，調(diào)節(jié)冷卻水水位高度到步驟I所獲得的最佳冷卻水位高度，按照步驟I所采用的金屬基體材料、霧化氣噴嘴霧化壓力、熔融金屬過熱度、熔融金屬流量、混粉氣噴嘴壓力和硬質(zhì)磨料流量、硬質(zhì)磨料材料等工藝參數(shù)，進行磁性磨料的批量制備;每次在磁性磨料制備后，將磁性磨料取出、過濾、離心脫水、真空干燥、篩分和裝袋，從而制備出磁性磨料成品。
【主權(quán)項】
1.硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中深淺分布的水冷快凝控制方法，其特征在于:混粉氣霧化快凝磁性磨料制備設(shè)備的霧化冷卻室下部充有循環(huán)的冷卻水，冷卻水在霧化冷卻室的水位高度通過控制進水量的多少進行調(diào)節(jié);通過調(diào)節(jié)冷卻水在霧化冷卻室的水位高度，控制混粉金屬液滴的飛行距離，進而控制混粉金屬液滴的凝固速度、控制硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體的深淺分布;霧化冷卻室中的冷卻水水位越高，硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中的分布越深、分布越均勻;霧化冷卻室中的冷卻水水位越低，硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中的分布越淺、越向表淺層分布;采用水位高度參數(shù)實驗優(yōu)化方法獲得水位高度參數(shù)后，即可進行磁性磨料的批量制備;該方法不僅解決了硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布的深淺控制問題，而且大幅度減小了混粉金屬液滴飛行的距離，減小的霧化冷凝室和設(shè)備的整體高度，降低了設(shè)備制造成本，同時水冷快凝形成的驟冷作用增大了硬質(zhì)磨料和金屬基體的結(jié)合強度。2.權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中深淺分布的水冷快凝控制方法，其特征在于其水位高度參數(shù)實驗優(yōu)化方法如下:在金屬基體材料、霧化氣噴嘴霧化壓力、熔融金屬過熱度、熔融金屬流量、混粉氣噴嘴壓力和硬質(zhì)磨料流量、硬質(zhì)磨料材料等工藝參數(shù)已設(shè)定的情況下，冷卻水水位在距離氣霧化噴嘴lm~3m之間從低到高進行調(diào)整，最初將冷卻水水位設(shè)定在離氣霧化噴嘴3m的距離做第一次磁性磨料制備實驗、取出制備的磁性磨料，此后調(diào)整冷卻水水位高度，每升高10mm進行一次磁性磨料的制備實驗，并取出制備的磁性磨料，這樣就獲得了一組不同水位高度制備的磁性磨料;將在不同水位下制備的磁性磨料分別制備剖面試樣，通過電子掃描顯微鏡對每一種試樣進行觀測和拍照，對硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層的分布進行分析比較，選出硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布相對理想的磁性磨料，其對應的水位高度即為優(yōu)化的水位高度。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體中深淺分布的水冷快凝控制方法，其特征在于：混粉氣霧化快凝磁性磨料制備設(shè)備的霧化冷卻室下部充有冷卻水，冷卻水在霧化冷卻室的水位高度通過控制進水量的多少進行調(diào)節(jié)；通過調(diào)節(jié)冷卻水在霧化冷卻室的水位高度，從而調(diào)節(jié)混粉金屬液滴的飛行距離，進而調(diào)節(jié)混粉金屬液滴的冷卻速度，使得混粉金屬液滴冷卻形成硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布的磁性磨料；該方法不僅解決了硬質(zhì)磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布的深淺控制問題，而且大幅度減小了混粉金屬液滴飛行的距離，減小的霧化冷凝室和設(shè)備的整體高度，降低了設(shè)備制造成本，同時水冷快凝形成的驟冷作用增大了硬質(zhì)磨料和金屬基體的結(jié)合強度。該發(fā)明方法簡單、穩(wěn)定可靠，適用于高性能磁性磨料的規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】B22F9/08
【公開號】CN105665724
【申請?zhí)枴緾N201610043107
【發(fā)明人】趙玉剛, 張桂香
【申請人】山東理工大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月23日