專利名稱：一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磨粒工具制作領(lǐng)域，更具體的說涉及一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法。
背景技術(shù)：
磨粒磨具，廣泛用于金屬、陶瓷、玻璃等材料的輪廓成型及表面粗糙度降低的磨削加工場合中。目前，磨粒磨削工具主要是采用電鍍、燒結(jié)和釬焊的工藝制作而成。對于采用電鍍和燒結(jié)方法所制的磨粒磨具工具，由于磨粒與金屬結(jié)合劑之間是機(jī)械包嵌，缺乏對磨粒的足夠把持力，因此在使用時磨粒極易發(fā)生脫落而提前喪失加工能力。釬焊工藝，則是利用活性金屬與磨粒之間的化學(xué)結(jié)合實現(xiàn)連接，將磨粒焊接在基體上，所以采用該方法所制的磨粒磨具具有強(qiáng)把持力特點(diǎn)，同時釬焊工藝也可以實現(xiàn)磨粒的可控排布，為開發(fā)新一代高性能磨具提供參考依據(jù)。但是，在釬焊方法的制作過程中，由于活性金屬在基體上的半液態(tài)微動和對磨粒的潤濕作用極易使釬料層厚度不均勻、磨粒發(fā)生移位或翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致磨粒的朝向及等高性無法控制。因此，釬焊方法所制的磨粒磨具在使用過程中表面上的磨粒極易出現(xiàn)受載不均勻而發(fā)生局部磨粒過載失效，并由此以多米諾骨牌方式引發(fā)其他磨粒迅速失效，從而導(dǎo)致磨具使用壽命提前結(jié)束，不僅無法完全發(fā)揮磨粒的潛能，同時也影響了加工精度和效益。有鑒于此，目前迫切需要尋找一種新的磨具制作工藝，以有效繼承釬焊方法那樣對磨粒即可實現(xiàn)牢固的化學(xué)結(jié)合把持又可以按需排布的優(yōu)點(diǎn)，同時又能最大限度上撇除釬焊工藝的弱點(diǎn)，實現(xiàn)高精度、高性能磨粒磨具的開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中磨粒磨具被加工出來后無法同時具有把持力強(qiáng)、能按需排布以及磨粒朝向和等高性好的問題。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其中，包括如下步驟A、制作所需磨粒磨具的模具；B、將磨粒按預(yù)定排布方式和朝向固定在模具表面的預(yù)定位置上；C、將經(jīng)加熱熔化而呈液態(tài)并能與磨粒發(fā)生化合反應(yīng)的 活性金屬結(jié)合劑注入已經(jīng)固定有磨粒的模具中，并液態(tài)活性金屬結(jié)合劑與磨粒接觸而發(fā)生化合反應(yīng)；D、冷卻后去除模具而獲得磨料磨具成品。進(jìn)一步，該磨粒為金剛石磨粒、立方氮化硼磨?；蚱浠旌衔?。進(jìn)一步，該磨粒的表面預(yù)先經(jīng)過金屬化處理。進(jìn)一步，該活性金屬結(jié)合劑中含有能與磨粒發(fā)生化合反應(yīng)的活性元素，并該活性元素選自鈦、鉻、鎢、鈷、釩、鉬、鋯、或鋁中的一種或多種。
進(jìn)一步，在B步驟中，在對磨粒進(jìn)行排布時，將磨粒部分表面埋入到模具內(nèi)而避免在進(jìn)行C步驟時與處于液態(tài)的活性金屬結(jié)合劑相接觸。進(jìn)一步，在B步驟中，采用粘膠而將磨粒固定在模具表面上。進(jìn)一步，該粘膠為聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙二醇、石蠟、酚醛樹脂、蠟乳化液和丙烯酸樹脂中的一種或者兩種以上的混合物。進(jìn)一步，在B步驟中，該磨粒通過嵌入的方式而固定在模具上。進(jìn)一步，在B步驟中，在將磨粒固定在模具表面上之前，先在模具表面形成有多個大小匹配于相應(yīng)磨粒的沉孔。進(jìn)一步，在A步驟中，該模具采用堿性硅溶膠、鋯英粉按1 3.6混合后制成，該堿性硅溶膠中二氧化硅SiO2含量29-31 %，氧化鈉Na2O含量0. 25-0. 5%,余下為水H2O ；該鋯英粉中氧化鋯&02含量65-70%，二氧化硅SiO2含量30-35% ；并在該模具材料尚未固化之前，在模具表面的預(yù)定位置上嵌入磨粒。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明將磨粒按預(yù)定排布方式和朝向固定在模具表面的預(yù)定位置上，然后將已經(jīng)處于液態(tài)的活性金屬結(jié)合劑注入模具內(nèi)，待冷卻后去除模具即能獲得所要制造的磨粒磨具。本發(fā)明至少具有如下有益效果一、熔化而呈液態(tài)的活性金屬結(jié)合劑注入模具后，液態(tài)活性金屬結(jié)合劑與磨粒相接觸時會在兩者的界面上發(fā)生化合反應(yīng)從而形成牢固的化學(xué)結(jié)合，從而使磨粒具有強(qiáng)把持力的優(yōu)點(diǎn)；二、由于磨粒是按預(yù)定排布方式固定在模具上，在冷卻后去除模具時，磨粒原先埋入模具的部分則裸露在磨具上而形成加工時所需的磨刃，因此，可以通過控制磨粒在模具表面的排布方式及埋入深度來實現(xiàn)對磨粒磨具表面的磨粒出刃高度、等高性和分布方式的控制；三、由于磨粒是固定在模具上，因此磨粒不會因液態(tài)活性金屬結(jié)合劑的作用而發(fā)生移位或翻轉(zhuǎn)，從而能確保制造成型磨粒磨具具有高精度和高性能。


圖1為本發(fā)明涉及一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法第一實施例的制作流程示意圖；圖2為本發(fā)明涉及一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法第二實施例的制作流程示意圖。圖中模具1 沉孔 11磨粒2 粘膠 3活性金屬結(jié)合劑4 鋼芯 具體實施例方式為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下 面通過具體實施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
如圖1至圖2所示，本發(fā)明涉及的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法， 其包括如下步驟A、制作所需磨粒磨具的模具；該模具是根據(jù)當(dāng)前的磨具形狀而制作的，即根據(jù)不同的磨具外形需選用與之相匹配的模具，該模具的制作方法采用本領(lǐng)域公知的技術(shù)即可， 在此不詳述；其中，該磨粒優(yōu)選為金剛石磨粒、立方氮化硼磨?；蚱浠旌衔?，并且進(jìn)一步該磨粒的表面預(yù)先經(jīng)過金屬化處理，從而使得磨粒具有更強(qiáng)的表面硬度； B、將磨粒按預(yù)定排布方式和朝向固定在模具表面的預(yù)定位置上；其中，該預(yù)定排布方式以及預(yù)定位置即根據(jù)實際需要而選擇具體的排布方式和具體的安裝位置，比如可以為有序方式、均勻方式、螺旋方式或者隨機(jī)分布方式；在具體排布時，可以將磨粒的部分表面埋入模具內(nèi)而避免與下述步驟C中的活性金屬結(jié)合劑相接觸，即嵌入的方式，具體部分表面根據(jù)實際需要來設(shè)定，當(dāng)然也不一定要采用埋入的方式，只要能使磨粒的磨刃部分與活性金屬結(jié)合劑相分離即可；為了便于將磨粒固定在模具表面上，可以先在模具表面形成大小匹配于相應(yīng)磨粒的沉孔，其可以通過粘膠來將磨粒固定在模具上；C、將經(jīng)加熱熔化而呈液態(tài)并能與磨粒發(fā)生化合反應(yīng)的活性金屬結(jié)合劑注入已經(jīng)固定有磨粒的模具中；其中，該活性金屬結(jié)合劑中含有能與磨粒發(fā)生化合反應(yīng)的活性元素， 并該活性元素可以選自鈦、鉻、鎢、鈷、釩、鉬、鋯、或鋁中的一種或多種，但不限于上述，具體選用何種，需根據(jù)當(dāng)前磨粒來匹配，只要能實現(xiàn)化合反應(yīng)即可，具體該活性金屬結(jié)合劑選用了具體金屬后，亦可以在其它添加其余金屬而以構(gòu)成合金的形式來形成整個活性金屬結(jié)合齊U，液態(tài)活性金屬結(jié)合劑與磨粒接觸而發(fā)生化合反應(yīng)。D、冷卻后去除模具而獲得磨料磨具成品。這樣，本發(fā)明將磨粒按預(yù)定排布方式和朝向固定在模具表面的預(yù)定位置上，然后將已經(jīng)處于液態(tài)的活性金屬結(jié)合劑注入模具內(nèi)，待冷卻后去除模具即能獲得所要制造的磨粒磨具。由此，本發(fā)明熔化而呈液態(tài)的活性金屬結(jié)合劑注入模具后，液態(tài)活性金屬結(jié)合劑與磨粒相接觸時會在兩者的界面上發(fā)生化合反應(yīng)從而形成牢固的化學(xué)結(jié)合，從而使磨粒具有強(qiáng)把持力的優(yōu)點(diǎn)；同時，本發(fā)明由于磨粒是按預(yù)定排布方式固定在模具上，故在冷卻后去除模具時，磨粒原先埋入模具的部分則裸露在磨具上而形成加工時所需的磨刃，因此本發(fā)明可以通過控制磨粒在模具表面的排布方式及埋入深度來實現(xiàn)對磨粒磨具表面的磨粒出刃高度、等高性和分布方式的控制；另外，本發(fā)明由于磨粒是固定在模具上，因此磨粒不會因液態(tài)活性金屬結(jié)合劑的作用而發(fā)生移位或翻轉(zhuǎn)，從而能確保制造成型磨粒磨具具有高精度和高性能。下面采用具體實施例的方式來對本發(fā)明進(jìn)行更進(jìn)一步的闡述實施例一如圖1所示，采用鎢金屬加工出所要制造超硬材料磨具的模具1，并在模具1表面的預(yù)定位置上，按一定排列方式鉆深度300um、直徑為400um的沉孔11，然后將沉孔11內(nèi)刷入有粘膠3，該粘膠具體可以選為聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙二醇、石蠟、酚醛樹脂、蠟乳化液和丙烯酸樹脂中的一種或者兩種以上的混合物；并放入粒徑為500-575um的金剛石磨粒2。采用Ag-Cu-Ti合金作(熔點(diǎn)約為880°C )為活性金屬結(jié)合劑4并將其加熱熔化成液態(tài)后，注入已經(jīng)預(yù)熱至活性金屬熔點(diǎn)附近(860-900°C)的模具1。最后經(jīng)冷卻后去除模具1，即可獲得把持力強(qiáng)、等高性好、精度高的磨粒2磨具。實施例二
圖2所示，其實施過程與實施例一基本相同，其不同之處在于在注入液態(tài)合金之前，將45號鋼芯5放入模具1內(nèi)，然后再進(jìn)行液態(tài)合金的注入，冷卻后去除模具1，獲得帶有45號鋼芯5的磨粒2磨具。實施例三其實施過程與實施例一基本相同，其不同之處在于模具1是利用堿性硅溶膠(二氧化硅SiO2含量29-31%，氧化鈉Na2O含量大于0. 25-0. 5 %，余下為水)和鋯英粉(氧化鋯&02含量65-70%，二氧化硅SiO2含量30-35% )按1 3. 6混料制成，其是在模具1材料尚未固化之前，在模具1表面的預(yù)定位置上嵌入磨粒2。實施例四其實施過程與實施例一基本相同，其不同之處在于采用Ni-Cr合金作為活性金屬結(jié)合劑4并將其加熱熔化成液態(tài)后，然后將孔內(nèi)刷入粘膠3并放入粒徑為500-575um的金剛石磨粒2。上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權(quán)利要求
1.一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于，包括如下步驟A、制作所需磨粒磨具的模具；B、將磨粒按預(yù)定排布方式和朝向固定在模具表面的預(yù)定位置上；C、將經(jīng)加熱熔化而呈液態(tài)并能與磨粒發(fā)生化合反應(yīng)的活性金屬結(jié)合劑注入已經(jīng)固定有磨粒的模具中，并液態(tài)活性金屬結(jié)合劑與磨粒接觸而發(fā)生化合反應(yīng)；D、冷卻后去除模具而獲得磨料磨具成品。
2.如權(quán)利要求1所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 該磨粒為金剛石磨粒、立方氮化硼磨?；蚱浠旌衔铩?br> 3.如權(quán)利要求1所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 該磨粒的表面預(yù)先經(jīng)過金屬化處理。
4.如權(quán)利要求1所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 該活性金屬結(jié)合劑中含有能與磨粒發(fā)生化合反應(yīng)的活性元素，并該活性元素選自鈦、鉻、 鎢、鈷、釩、鉬、鋯、或鋁中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 在B步驟中，在對磨粒進(jìn)行排布時，將磨粒部分表面埋入到模具內(nèi)而避免在進(jìn)行C步驟時與處于液態(tài)的活性金屬結(jié)合劑相接觸。
6.如權(quán)利要求1所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 在B步驟中，采用粘膠而將磨粒固定在模具表面上。
7.如權(quán)利要求6所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 該粘膠為聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙二醇、石蠟、酚醛樹脂、蠟乳化液和丙烯酸樹脂中的一種或者兩種以上的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 在B步驟中，該磨粒通過嵌入的方式而固定在模具上。
9.如權(quán)利要求1所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 在B步驟中，在將磨粒固定在模具表面上之前，先在模具表面形成有多個大小匹配于相應(yīng)磨粒的沉孔。
10.如權(quán)利要求1所述的一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，其特征在于， 在A步驟中，該模具采用堿性硅溶膠、鋯英粉按1 3. 6混合后制成，該堿性硅溶膠中二氧化硅SW2含量四-31%，氧化鈉Na2O含量0. 25-0. 5%，余下為水H2O ；該鋯英粉中氧化鋯含量65-70%，二氧化硅SiO2含量30-35% ；并在該模具材料尚未固化之前，在模具表面的預(yù)定位置上嵌入磨粒。
全文摘要
本發(fā)明公開一種全液態(tài)活性合金連接制作磨粒磨具的方法，包括如下步驟A、制作所需磨粒磨具的模具；B、將磨粒按預(yù)定排布方式和朝向固定在模具表面的預(yù)定位置上；C、將經(jīng)加熱熔化而呈液態(tài)并能與磨粒發(fā)生化合反應(yīng)的活性金屬結(jié)合劑注入已經(jīng)固定有磨粒的模具中，并液態(tài)活性金屬結(jié)合劑與磨粒接觸而發(fā)生化合反應(yīng)；D、冷卻后去除模具而獲得磨料磨具成品。本發(fā)明能獲得把持力強(qiáng)、等高性好、精度高的磨粒磨具。
文檔編號B24D18/00GK102152250SQ20101061089
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者徐西鵬, 黃國欽 申請人:華僑大學(xué)