本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)韌性陶瓷砂輪的制備方法，屬于砂輪制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
砂輪是磨削加工的工具，正確使用砂輪不但可以充分發(fā)揮磨床效能，提高生產(chǎn)率，降低成本，并可保證產(chǎn)品零件的加工質(zhì)量。近幾年來(lái)隨著技術(shù)創(chuàng)新與高科技產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，零件的加工精度與表面完整性要求愈來(lái)愈高。例如，廣泛用于液壓隨動(dòng)系統(tǒng)中精密偶件的閥芯與閥套的配合精度常要求達(dá)到μm 級(jí)，錄像頭、影碟機(jī)等精密零件的加工精度已提高到0.1μm，激光陀螺平面反射鏡的平面度誤差要求小于0.05μm，Ra＜0.001μm。因此，精密和超精密磨削、高生產(chǎn)率磨
削和難加工材料磨削等先進(jìn)磨削工藝在生產(chǎn)中的使用面日益擴(kuò)大?？墒莻鹘y(tǒng)的剛玉砂輪和碳化硅砂輪已難以滿足生產(chǎn)需要，須用各種新型磨料的砂輪。
陶瓷砂輪是由磨料、結(jié)合劑、氣孔組成的，屬于非均質(zhì)材料。陶瓷砂輪具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，加工時(shí)可以采用各種切削液，適用范圍廣泛，也可進(jìn)行干磨。陶瓷砂輪可以廣泛用于平面、內(nèi)外圓的磨削，并適用于各種零部件的成形磨削。
現(xiàn)有的陶瓷砂輪結(jié)構(gòu)脆弱，不適于在惡劣的沖擊或重負(fù)荷條件下工作，容易發(fā)生開(kāi)裂和崩缺問(wèn)題，給磨削加工帶來(lái)了許多困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有的陶瓷砂輪結(jié)構(gòu)脆弱，在惡劣的沖擊或重負(fù)荷條件下工作容易發(fā)生開(kāi)裂和崩缺問(wèn)題，提供一種強(qiáng)韌性陶瓷砂輪的制備方法，該方法首先將廢棄鋁制易拉罐切割成碎片后脫漆處理，再將其與廢棄玻璃碎片混合球磨成粉加熱拉絲處理，隨后將得到的改性玻璃纖維與金剛石粉末、石墨混合球磨成粉，將得到的混合粉末與α-氰基丙烯酸酯放入模具中壓制成坯體，最后將坯體置于激光熔覆裝置下熔覆燒結(jié)，制備得一種強(qiáng)韌性陶瓷砂輪，本發(fā)明制得的陶瓷砂輪具有較強(qiáng)韌性，大大提高了砂輪整體的抗沖擊性能和負(fù)載能力，適合惡劣環(huán)境下的打磨工作，不易發(fā)生開(kāi)裂和崩缺現(xiàn)象，工作穩(wěn)定性更高，使用壽命更長(zhǎng)，具有廣泛的應(yīng)用空間。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
（1）收集廢棄鋁制易拉罐，將其洗凈靜置晾干后，切割至大小為1cm2易拉罐碎片，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量15～20份易拉罐碎片、3～5份質(zhì)量份數(shù)5%硫酸溶液、25～30份N,N-二甲基甲酰胺和25～30份二甲基亞砜置于燒杯中，攪拌混合并置于65～70℃下水浴加熱1～2h，隨后過(guò)濾并收集濾渣，用去離子水洗滌3～5次后，自然晾干制備得脫漆易拉罐碎片；
（2）收集廢棄玻璃，將其洗凈后自然晾干，隨后置于液壓破碎機(jī)中破碎得玻璃碎片，按質(zhì)量比1:3，將上述制備的脫漆易拉罐碎片與玻璃碎片攪拌混合，在250～300r/min下球磨3～5h，待球磨完成后，過(guò)80～90目篩，收集得混合球磨粉末；
（3）將混合球磨粉末置于坩堝中，在250～300℃下預(yù)熱1～2h，隨后按10℃/min升溫至800～900℃，保溫反應(yīng)1～2h后，將其置于單孔拉絲坩堝中，控制噴絲板溫度為780～800℃，拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速為4000～4500r/min，拉絲制備得改性玻璃纖維；
（4）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量45～50份粒度為200μm的金剛石粉末、10～15份石墨、15～20份上述制備的改性玻璃纖維置于球磨機(jī)中，在450～500r/min下球磨3～5h，收集得混合粉末，按質(zhì)量比1：3，將α-氰基丙烯酸酯與混合粉末攪拌混合并置于厚度為10mm的模具中，在100MPa下壓制5～10min，隨后靜置6～8h后，脫模并收集坯體；
（5）將上述制備的坯體置于激光熔覆裝置下，設(shè)置激光功率為1.5～2.0kW，光斑直徑為5mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在激光熔覆裝置中的同軸處通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待熔覆燒結(jié)完成后，即可制備得一種強(qiáng)韌性陶瓷砂輪。
經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的強(qiáng)韌性陶瓷砂輪其抗折強(qiáng)度達(dá)95～98MPa，用本發(fā)明制得的陶瓷砂輪磨削效率是普通砂輪的30～100倍，同時(shí)磨耗僅為普通砂輪的0. 5～0.8%，陶瓷砂輪回轉(zhuǎn)速度為125～150m/s，能在80m/s線速度下使用，大大降低了工人的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明制得的陶瓷砂輪結(jié)構(gòu)牢固，韌性好，耐沖擊效果好，大大提高了負(fù)載能力，能在惡劣條件下穩(wěn)定的開(kāi)展磨削工作；
（2）本發(fā)明制得的強(qiáng)韌性陶瓷砂輪耐磨性能較好，砂輪強(qiáng)度高，工作時(shí)不易出現(xiàn)開(kāi)裂、崩缺現(xiàn)象，擴(kuò)大了陶瓷砂輪的使用范圍。
具體實(shí)施方式
首先收集廢棄鋁制易拉罐，將其洗凈靜置晾干后，切割至大小為1cm2易拉罐碎片，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量15～20份易拉罐碎片、3～5份質(zhì)量份數(shù)5%硫酸溶液、25～30份N,N-二甲基甲酰胺和25～30份二甲基亞砜置于燒杯中，攪拌混合并置于65～70℃下水浴加熱1～2h，隨后過(guò)濾并收集濾渣，用去離子水洗滌3～5次后，自然晾干制備得脫漆易拉罐碎片；隨后收集廢棄玻璃，將其洗凈后自然晾干，隨后置于液壓破碎機(jī)中破碎得玻璃碎片，按質(zhì)量比1:3，將上述制備的脫漆易拉罐碎片與玻璃碎片攪拌混合，在250～300r/min下球磨3～5h，待球磨完成后，過(guò)80～90目篩，收集得混合球磨粉末；再將混合球磨粉末置于坩堝中，在250～300℃下預(yù)熱1～2h，隨后按10℃/min升溫至800～900℃，保溫反應(yīng)1～2h后，將其置于單孔拉絲坩堝中，控制噴絲板溫度為780～800℃，拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速為4000～4500r/min，拉絲制備得改性玻璃纖維；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量45～50份粒度為200μm的金剛石粉末、10～15份石墨、15～20份上述制備的改性玻璃纖維置于球磨機(jī)中，在450～500r/min下球磨3～5h，收集得混合粉末，按質(zhì)量比1：3，將α-氰基丙烯酸酯與混合粉末攪拌混合并置于厚度為10mm的模具中，在100MPa下壓制5～10min，隨后靜置6～8h后，脫模并收集坯體；最后將上述制備的坯體置于激光熔覆裝置下，設(shè)置激光功率為1.5～2.0kW，光斑直徑為5mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在激光熔覆裝置中的同軸處通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待熔覆燒結(jié)完成后，即可制備得一種強(qiáng)韌性陶瓷砂輪。
實(shí)例1
首先收集廢棄鋁制易拉罐，將其洗凈靜置晾干后，切割至大小為1cm2易拉罐碎片，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量15份易拉罐碎片、3份質(zhì)量份數(shù)5%硫酸溶液、25份N,N-二甲基甲酰胺和25份二甲基亞砜置于燒杯中，攪拌混合并置于65℃下水浴加熱1h，隨后過(guò)濾并收集濾渣，用去離子水洗滌3次后，自然晾干制備得脫漆易拉罐碎片；隨后收集廢棄玻璃，將其洗凈后自然晾干，隨后置于液壓破碎機(jī)中破碎得玻璃碎片，按質(zhì)量比1:3，將上述制備的脫漆易拉罐碎片與玻璃碎片攪拌混合，在250r/min下球磨3h，待球磨完成后，過(guò)800目篩，收集得混合球磨粉末；再將混合球磨粉末置于坩堝中，在250℃下預(yù)熱1h，隨后按10℃/min升溫至800℃，保溫反應(yīng)1h后，將其置于單孔拉絲坩堝中，控制噴絲板溫度為780℃，拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min，拉絲制備得改性玻璃纖維；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量45份粒度為200μm的金剛石粉末、10份石墨、15份上述制備的改性玻璃纖維置于球磨機(jī)中，在450r/min下球磨3h，收集得混合粉末，按質(zhì)量比1：3，將α-氰基丙烯酸酯與混合粉末攪拌混合并置于厚度為10mm的模具中，在100MPa下壓制5min，隨后靜置6h后，脫模并收集坯體；最后將上述制備的坯體置于激光熔覆裝置下，設(shè)置激光功率為1.5kW，光斑直徑為5mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在激光熔覆裝置中的同軸處通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待熔覆燒結(jié)完成后，即可制備得一種強(qiáng)韌性陶瓷砂輪。
本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的強(qiáng)韌性陶瓷砂輪其抗折強(qiáng)度達(dá)95MPa，用本發(fā)明制得的陶瓷砂輪磨削效率是普通砂輪的30倍，同時(shí)磨耗僅為普通砂輪的0.5%， 陶瓷砂輪回轉(zhuǎn)速度為125m/s，能在80 m/s線速度下使用，大大降低了工人的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。
實(shí)例2
首先收集廢棄鋁制易拉罐，將其洗凈靜置晾干后，切割至大小為1cm2易拉罐碎片，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量18份易拉罐碎片、4份質(zhì)量份數(shù)5%硫酸溶液、28份N,N-二甲基甲酰胺和28份二甲基亞砜置于燒杯中，攪拌混合并置于68℃下水浴加熱1.5h，隨后過(guò)濾并收集濾渣，用去離子水洗滌4次后，自然晾干制備得脫漆易拉罐碎片；隨后收集廢棄玻璃，將其洗凈后自然晾干，隨后置于液壓破碎機(jī)中破碎得玻璃碎片，按質(zhì)量比1:3，將上述制備的脫漆易拉罐碎片與玻璃碎片攪拌混合，在275r/min下球磨4h，待球磨完成后，過(guò)85目篩，收集得混合球磨粉末；再將混合球磨粉末置于坩堝中，在275℃下預(yù)熱1.5h，隨后按10℃/min升溫至850℃，保溫反應(yīng)1.5h后，將其置于單孔拉絲坩堝中，控制噴絲板溫度為790℃，拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速為4250r/min，拉絲制備得改性玻璃纖維；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量48份粒度為200μm的金剛石粉末、13份石墨、18份上述制備的改性玻璃纖維置于球磨機(jī)中，在475r/min下球磨4h，收集得混合粉末，按質(zhì)量比1：3，將α-氰基丙烯酸酯與混合粉末攪拌混合并置于厚度為10mm的模具中，在100MPa下壓制8min，隨后靜置7h后，脫模并收集坯體；最后將上述制備的坯體置于激光熔覆裝置下，設(shè)置激光功率為1.8kW，光斑直徑為5mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在激光熔覆裝置中的同軸處通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待熔覆燒結(jié)完成后，即可制備得一種強(qiáng)韌性陶瓷砂輪。
本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的強(qiáng)韌性陶瓷砂輪其抗折強(qiáng)度達(dá)97MPa，用本發(fā)明制得的陶瓷砂輪磨削效率是普通砂輪的65倍，同時(shí)磨耗僅為普通砂輪的0.6%， 陶瓷砂輪回轉(zhuǎn)速度為138m/s，能在80 m/s線速度下使用，大大降低了工人的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。
實(shí)例3
首先收集廢棄鋁制易拉罐，將其洗凈靜置晾干后，切割至大小為1cm2易拉罐碎片，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量20份易拉罐碎片、5份質(zhì)量份數(shù)5%硫酸溶液、30份N,N-二甲基甲酰胺和30份二甲基亞砜置于燒杯中，攪拌混合并置于70℃下水浴加熱2h，隨后過(guò)濾并收集濾渣，用去離子水洗滌5次后，自然晾干制備得脫漆易拉罐碎片；隨后收集廢棄玻璃，將其洗凈后自然晾干，隨后置于液壓破碎機(jī)中破碎得玻璃碎片，按質(zhì)量比1:3，將上述制備的脫漆易拉罐碎片與玻璃碎片攪拌混合，在300r/min下球磨5h，待球磨完成后，過(guò)90目篩，收集得混合球磨粉末；再將混合球磨粉末置于坩堝中，在300℃下預(yù)熱2h，隨后按10℃/min升溫至900℃，保溫反應(yīng)2h后，將其置于單孔拉絲坩堝中，控制噴絲板溫度為800℃，拉絲機(jī)轉(zhuǎn)速為4500r/min，拉絲制備得改性玻璃纖維；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱(chēng)量50份粒度為200μm的金剛石粉末、15份石墨、20份上述制備的改性玻璃纖維置于球磨機(jī)中，在500r/min下球磨5h，收集得混合粉末，按質(zhì)量比1：3，將α-氰基丙烯酸酯與混合粉末攪拌混合并置于厚度為10mm的模具中，在100MPa下壓制10min，隨后靜置8h后，脫模并收集坯體；最后將上述制備的坯體置于激光熔覆裝置下，設(shè)置激光功率為2.0kW，光斑直徑為5mm，掃描速度為5mm/s，接搭率為50%，在激光熔覆裝置中的同軸處通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待熔覆燒結(jié)完成后，即可制備得一種強(qiáng)韌性陶瓷砂輪。
本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的強(qiáng)韌性陶瓷砂輪其抗折強(qiáng)度達(dá)98MPa，用本發(fā)明制得的陶瓷砂輪磨削效率是普通砂輪的100倍，同時(shí)磨耗僅為普通砂輪的0.8%， 陶瓷砂輪回轉(zhuǎn)速度為150m/s，能在80 m/s線速度下使用，大大降低了工人的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。