一种多孔自锐钎焊金刚石砂轮的制备及其磨粒磨损匹配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111775070A(43)申请公布日2020.10.16(21)申请号202010665732.8(22)申请日2020.07.11(71)申请人湖南科技大学地址411201湖南省湘潭市雨湖区石码头2号(72)发明人伍俏平毛国安宋琨侯志泉段良辉(74)专利代理机构湘潭市汇智专利事务所(普通合伙)43108代理人冷玉萍(51)Int.Cl.B24D3/10(2006.01)B24D3/34(2006.01)B24D18/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种多孔自锐钎焊金刚石砂轮的制备及其磨粒磨损匹配方法(57)摘要本发明公开一种多孔自锐钎焊金刚石砂轮的制备及其磨粒磨损匹配方法，首先通过单颗磨粒磨削实验检测破损40％～45％具有切削性能的磨粒、破损50％～55％失去切削能力的磨粒的磨削力和出刃高度，从而获得磨粒的外作用力力矩和弯曲应力。然后将金刚石磨粒、CuSn粉末、TiH2粉末及氧化处理后的TiH2粉末进行均匀混合；并将混合粉末进行模压成形和真空钎焊制备出金刚石节块以制备多孔钎焊砂轮，通过控制氧化处理后TiH2粉末含量，使得磨粒把持强度介于破损50％～55％与破损40％～45％所受到的外作用产生的应力值之间，从而实现锋利的磨粒能充分发挥作用，而磨损严重时又能及时脱落，达到钎焊砂轮磨损匹配的效果。CN111775070ACN111775070A权利要求书1/2页1.一种多孔自锐钎焊金刚石砂轮的制备及其磨粒磨损匹配方法，其特征在于，将CuSn粉末、TiH2粉末、氧化处理后的TiH2粉末混合而成的钎料粉末与金刚石磨粒均匀混合，利用模压成形和真空钎焊制备出金刚石节块，通过控制氧化处理后的TiH2粉末的质量百分比为0.5％～15％最终制备出多孔自锐钎焊金刚石砂轮，使得砂轮基体材料中的单颗磨粒的平均把持强度大于具有切削能力的磨粒即破损40％～45％时的外作用产生的应力，并小于磨损严重磨粒即破损50％～55％时的外作用力产生的应力，实现锋利磨粒充分利用和磨损磨粒及时脱落，实现钎焊砂轮的自锐。2.根据权利要求1所述的多孔自锐钎焊金刚石砂轮的制备及其磨粒磨损匹配方法，其特征在于，单颗磨粒的平均把持强度的分析方法为：利用三点抗弯强度对包含金刚石磨粒和不包含金刚石磨粒的钎焊试件进行抗弯强度测量，得到测量值M抗弯和M’抗弯；利用超景深显微镜对两种钎焊件的断面进行观测得到显微照片，采用数字图像处理技术对其进行边缘检测、轮廓提取，获得钎焊件的有效磨粒数N、两种钎焊件钎料金属的面积S和S’，则单颗磨粒的平均把持强度抗弯强度值与孔隙率大小具有相关性，即改变孔隙率大小，就会改变钎料金属层在钎焊件中的所占面积，从而能通过TiH2粉末含量的控制而调节孔隙率大小，进而调节钎焊件的抗弯强度和单颗磨粒的平均把持强度，使单颗磨粒的平均把持强度介于具有切削能力的磨粒即破损40％～45％所需把持强度和磨损严重磨粒即破损50％～55％所需把持强度之间，达到磨粒磨损匹配的效果。3.根据权利要求1所述的多孔自锐钎焊金刚石砂轮的制备及其磨粒磨损匹配方法，其特征在于，单颗磨粒的平均把持强度通过单颗磨粒磨削实验分析确定；砂轮磨削过程中，工作面上的磨粒会随着磨削加工的持续破碎，当磨粒磨损至50％～55％，磨粒已严重磨损，应及时脱落以避免磨损磨粒对加工表面产生划伤；采用三维视频显微镜在线观测和选取磨粒破损40％～45％、破损50％～55％左右的磨粒进行单颗磨粒磨削实验，并检测其磨削力和出刃高度；磨粒破损40％～45％时，通过三维视频显微镜检测出磨粒的出刃高度为h1,压电晶体测力仪检测出磨粒所受的外作用力F1，磨粒简化为球体处理，则磨粒的截面系数Wz＝πd3/32，其中d为金刚石的粒径，则由此产生的弯曲应力而此时的磨粒仍具有切削能力，钎料层对磨粒的把持强度M把持大于σ1，则能使得磨粒不至于提前脱落；磨粒破损达到50％～55％时，通过三维视频显微镜检测出磨粒的出刃高度为h2,压电晶体测力仪检测出磨粒所受外作用力F2，则由此产生的弯曲应力而此时的磨粒已严重磨损失去切削能力，钎料层对该磨粒的把持强度M把持小于σ2，则能使得磨粒能顺利脱落。4.根据权利要求1至3任一项所述的多孔自锐钎焊金刚石砂轮的制备及其磨粒磨损匹配方法，其特征在于，钎料粉末中，各物质的质量百分比为CuSn粉末75％～85％，TiH2粉末5％～15％，氧化处理后的TiH2粉末0.5％～15％。5.根据权利要求1至3任一项所述的多孔自锐钎焊金刚石砂轮的制备及其磨粒磨损匹配方法，其特征在于，TiH2粉末的氧化处理工艺为：以3～5℃/min的升温速度从室温升至350～400℃保温3～6小时，再以1～3℃/min的升温速度升至3