金剛石磨料射入金屬液流中，但不對金屬液流進行霧化，上層自由降落噴嘴其作用是對混有金剛石磨料的金屬液流進行霧化，使其霧化成為混有金剛石磨料的金屬液滴，該方法將金屬液流金剛石磨料的射入混合與霧化有效分離，避免了單一噴嘴霧化造成的金剛石磨料飛濺、浪費和磁性磨料顆粒大小不均、金剛石磨料含量不均問題，保證了磁性磨料顆粒大小、磁性磨料金剛石磨料含量的均勻性和可控性。
[0028]2、由于上層自由降落噴嘴不對金屬液流進行霧化因而噴射的金剛石磨料氣流壓力低，有效地解決了含有金剛石磨料對噴嘴的沖蝕磨損的問題。
[0029]3、由于采用了自由降落噴嘴，金屬液導(dǎo)流管位于兩個噴嘴的上方，兩個噴嘴噴出的氣流都不直接作用于金屬導(dǎo)流管的下端部，避免了緊耦合方式噴嘴含有硬質(zhì)磨料的高速氣流對金屬導(dǎo)流管嚴(yán)重的沖蝕磨損，同時也避免了因金屬液流導(dǎo)管沖蝕磨損造成的金屬液回流上噴問題。
[0030]4、在金屬基材料中加入金屬銅，有效提高了磁性磨料中金屬基材料與金剛石磨料顆粒的結(jié)合強度。
[0031]5、采用了水冷快凝的冷卻方式，解決了磁性磨料中金剛石磨料顆粒從金屬基體中游離而出和深淺分布控制的難題，能夠控制金剛石磨料分布于磁性磨料的表淺層，使得制備的磁性磨料導(dǎo)磁率高、研磨能力強，同時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水冷室和設(shè)備的整體高度，降低了成本。
[0032]6、采用了螺旋送混粉器，解決了送混粉裝置難于精確控制氣固兩相流中硬質(zhì)磨料流量的問題，使得磁性磨料中硬質(zhì)磨料的含量穩(wěn)定。
[0033]7、水冷快凝的快速冷卻方式和金屬基材料中硅、鋁、銅的加入，有效防止了金剛石與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致磁性磨料研磨性能喪失的現(xiàn)象發(fā)生，并增大金屬基材料和金剛石磨料之間的結(jié)合強度。
[0034]8、本發(fā)明制備磁性磨料的工藝過程可實現(xiàn)自動化，性能穩(wěn)定可靠，適于高性能金屬基金剛石磁性磨料的規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明采用的自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基金剛石磁性磨料制備設(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-金剛石磨料罐蓋，26-金剛石磨料罐，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(dǎo)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(fēng)機，44-氣站。
【具體實施方式】
[0036]實施例1
金屬基金剛石磁性磨料的制備包括如下步驟:I)在金剛石磨料罐(26)中裝填設(shè)定量的金剛石磨料并旋緊金剛石磨料罐蓋(25)。
[0037]2)金屬基材料按鐵:硅:鋁:銅=83%: 9%: 6%: 2%重量比例，加入電爐加熱到熔融狀態(tài)并達到規(guī)定的過熱度。
[0038]3)打開冷水閥(6)并調(diào)節(jié)霧化水冷室(36)中冷卻水(37)的水位達到規(guī)定的高度。
[0039]4)打開鼓風(fēng)機(12)、抽吸霧化水冷室(36)中的氣體。
[0040]5)打開連接高壓氮氣瓶1(13)與高壓氣流噴嘴(34)之間的氣閥1(16)并調(diào)節(jié)到規(guī)定的氣流壓力，并將霧化水冷室(36)中充滿氮氣，使得將要進行的金屬氣霧化完全置于氮氣的氛圍中。
[0041]6)打開連接高壓氮氣瓶2(14)與低壓混粉射流噴嘴(33)之間的氣閥2(15)并調(diào)節(jié)到規(guī)定的氣流壓力。
[0042]7)啟動螺旋輸送裝置(24)并按工藝要求控制送粉速度。
[0043]8)將電爐(30)中的熔融金屬均勻倒入保溫坩禍(31)中，并保持規(guī)定液面高度，直到電爐(30 )中的熔融金屬倒盡為止。
[0044]9)在保溫坩禍(31)中熔融金屬全部流盡后，按順序關(guān)閉螺旋輸送裝置(24)、氣閥I
(16)、氣閥2(15)、鼓風(fēng)機(12)。
[0045]1 )關(guān)閉閘閥(5 )使得霧化水冷室(36 )和磁性磨料灌(39 )之間封閉，打開放水閥
(I)使得磁性磨料灌(39)中的水外流，打開壓濾氣閥(4)使得高壓氣體進入磁性磨料灌(39)的內(nèi)腔中，濾網(wǎng)(2)將磁性磨料阻擋在磁性磨料灌(39)的上腔中，而其中的水被強制擠出；將磁性磨料灌(39)取下，取出其中的磁性磨料，經(jīng)過真空干燥、篩分和包裝，從而得到不同粒度的磁性磨料。
【主權(quán)項】
1.自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基金剛石磁性磨料制備方法，其特征在于:磁性磨料的硬質(zhì)磨料采用金剛石粉末，金屬基材料為鐵、硅、鋁、銅四種元素組成的合金;噴嘴采用上下雙層自由降落噴嘴，上層自由降落噴嘴為低壓混粉射流噴嘴，其噴出的是含有金剛石磨料的低壓惰性氣體混粉射流，作用是沖破下流過程中金屬液流的表面張力將金剛石磨料射入金屬液流中，但不對金屬液流進行霧化;下層自由降落噴嘴為高壓氣流噴嘴，其噴出的是高速惰性氣流，作用是對混有金剛石磨料的金屬液流進行霧化，使其霧化成為混有金剛石磨料的金屬液滴;冷卻方式為水冷:通過調(diào)節(jié)冷卻水在霧化水冷室的水位高度，從而控制含有金剛石磨料金屬液滴在霧化水冷室中的飛行距離，進而控制含有金剛石磨料金屬液滴的冷卻速度，從而形成金剛石磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布的磁性磨料;送混粉采用了螺旋送混粉器，實現(xiàn)了低壓惰性氣體混粉射流中金剛石磨料流量的精確和方便控制，使得磁性磨料中金剛石磨料的含量穩(wěn)定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基金剛石磁性磨料制備方法，其特征在于:水冷快凝的快速冷卻方式和金屬基材料中硅、鋁、銅的加入，有效防止了金剛石與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致磁性磨料研磨性能喪失的現(xiàn)象發(fā)生，并增大金屬基材料和金剛石磨料之間的結(jié)合強度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基金剛石磁性磨料制備方法，其特征在于:冷卻方式為水冷，通過調(diào)節(jié)冷卻水在霧化水冷室的水位高度，從而控制含有金剛石磨料金屬液滴在霧化水冷室中的飛行距離，進而控制含有金剛石磨料金屬液滴的冷卻速度，從而形成金剛石磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布的磁性磨料，提高磁性磨料的導(dǎo)磁性和研磨能力，減小霧化水冷室的長度和設(shè)備整體高度，降低設(shè)備成本。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基金剛石磁性磨料制備方法，其特征在于金屬基金剛石磁性磨料的制備步驟如下:. 1)在金剛石磨料罐(26)中裝填設(shè)定量的金剛石磨料并旋緊金剛石磨料罐蓋(25); .2)金屬基材料鐵、硅、鋁、銅按規(guī)定比例加入電爐，加熱到熔融狀態(tài)并達到規(guī)定的過熱度； .3)打開冷水閥(6 )并調(diào)節(jié)霧化水冷室(36 )中冷卻水(37 )的水位達到規(guī)定的高度； . 4)打開鼓風(fēng)機(12 )、抽吸霧化水冷室(36 )中的氣體； . 5)打開連接高壓氮氣瓶1(13)與高壓氣流噴嘴(34)之間的氣閥1(16)并調(diào)節(jié)到規(guī)定的氣流壓力，并將霧化水冷室(36)中充滿氮氣，使得將要進行的金屬氣霧化完全置于氮氣的氛圍中； . 6)打開連接高壓氮氣瓶2(14)與低壓混粉射流噴嘴(33)之間的氣閥2(15)并調(diào)節(jié)到規(guī)定的氣流壓力； .7)啟動螺旋輸送裝置(24)并按工藝要求控制送粉速度； .8)將電爐(30)中的熔融金屬均勻倒入保溫坩禍(31)中，并保持規(guī)定液面高度，直到電爐(30)中的熔融金屬倒盡為止； .9)在保溫坩禍(31)中熔融金屬全部流盡后，按順序關(guān)閉螺旋輸送裝置(24)、氣閥I(16)、氣閥2(15)、鼓風(fēng)機(12); .10)關(guān)閉閘閥(5 )使得霧化水冷室(36 )和磁性磨料灌(39 )之間封閉，打開放水閥(1)使得磁性磨料灌(39)中的水外流，打開壓濾氣閥(4)使得高壓氣體進入磁性磨料灌(39)的內(nèi)腔中，濾網(wǎng)(2)將磁性磨料阻擋在磁性磨料灌(39)的上腔中，而其中的水被強制擠出； . 11)將磁性磨料灌(39)取下，取出其中的磁性磨料，經(jīng)過真空干燥、篩分和包裝，從而得到不同粒度的磁性磨料； .12)在上述過程中，按照工藝要求控制熔融金屬的溫度、螺旋輸送裝置(24)的送粉速度、低壓混粉射流噴嘴(33)與高壓氣流噴嘴(34)的噴射壓力、冷卻水(37)在霧化水冷室(36)中的水位，便可生成優(yōu)質(zhì)的磁性磨料。
【專利摘要】一種自由降落雙噴嘴混粉氣霧化水冷快凝金屬基金剛石磁性磨料制備方法，其特征在于：磁性磨料的硬質(zhì)磨料采用金剛石粉末，金屬基材料為鐵、硅、鋁、銅四種元素組成的合金；噴嘴采用上下雙層自由降落噴嘴，上層自由降落噴嘴為低壓混粉射流噴嘴、下層自由降落噴嘴為高壓氣流噴嘴；冷卻方式為水冷，通過調(diào)節(jié)冷卻水在霧化水冷室的水位高度，從而控制含有金剛石磨料金屬液滴的冷卻速度，使形成得金剛石磨料在磁性磨料金屬基體表淺層分布的磁性磨料；送混粉采用螺旋送混粉器，實現(xiàn)了金剛石磨料流量的精確。本發(fā)明制備的金屬基金剛石磁性磨料，金剛石和金屬基體結(jié)合牢固，具有極高的磁力研磨性能，生產(chǎn)工藝過程程序控制，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，適于規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】B22F9/08, B22F1/02
【公開號】CN105665726
【申請?zhí)枴緾N201610043109
【發(fā)明人】趙玉剛, 張桂香
【申請人】山東理工大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月23日