[發明專利]一種有序微槽結構超硬砂輪的壓鑄成型方法

有效

• 申請號: 202010691809.9
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111906703B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 毛聰;王佳麗;張德嘉;胡永樂;肖思來;隆鵬;孫鵬程;劉超
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B24D18/00
• 分類號: B24D18/00;B24D3/06;B22D17/00;B22D1/00;B22D19/00
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1.一種有序微槽結構超硬砂輪的壓鑄成型方法，能夠實現磨料分布均勻、砂輪微槽的結構和尺寸一致性好，該成型方法所需的制備裝置由壓板（1）、上模具（3）、下模具（4）、轉臺（6）、軸承（7）、主軸（8）、支撐架（9）、底座（10）、皮帶（11）、電機支座（12）、電機（13）、電熱絲（14）、保溫層（15）組成；所述上模具（3）的內壁設有模具凹槽（21）和模具薄片（22），所述的模具凹槽（21）對應于砂輪（24）的磨料層凸塊（27）的位置；模具薄片（22）對應于磨料層微槽（25）的位置；

其特征在于，制備步驟如下：

步驟一、粉末混合：取體積分數比為25%~35%的超硬磨料（17）和65%~75%的鋁粉（16）進行均勻混合得到復合粉末（18）；

步驟二、粉末注入：將砂輪輪轂（2）進行除銹處理并置于模具（5）內，模具（5）存在大量有序排布的凹槽即模具凹槽（21）；將復合粉末（18）倒入模具（5）內并使其高度與砂輪輪轂（2）的厚度一致；啟動電機（13）使轉臺（6）低速旋轉，復合粉末（18）在離心力作用下會充分填滿模具（5）與砂輪輪轂（2）之間的間隙；

步驟三、熔融鋁滲透：將熔融鋁（20）經注液孔（19）倒入模具（5）內，再驅動電機（13）使轉臺（6）高速旋轉，熔融鋁（20）在離心力作用下克服毛細管力滲透到復合粉末（18）的空隙中，外部熔融鋁（20）滲入到復合粉末（18）中，逐步將復合粉末（18）內的鋁粉（16）熔化，從而超硬磨料（17）會繼續保持在鋁熔液中均勻分布的狀態，并壓實復合粉末（18）；

步驟四、固態鋁熔化：電熱絲（14）加熱模具（5）內的復合粉末（18）并對熔融鋁（20）進行保溫；復合粉末（18）會吸收熔融鋁（20）的熱量，其中的鋁粉（16）因為熔點低而被完全熔化，而高熔點的超硬磨料（17）吸熱之后仍處于固態；鋁的熔點僅為660℃，所以超硬磨料（17）不會受熱損傷；

步驟五、砂輪壓鑄成型：在離心力的作用下，熔融鋁（20）和固態超硬磨料（17）均處于壓鑄狀態；電熱絲（14）斷電，熔融鋁（20）逐步固化形成鋁基結合劑（26），即鋁基結合劑（26）、超硬磨料（17）和砂輪輪轂（2）構成一個整體鑄件；轉臺（6）停止轉動，待模具（5）充分冷卻后，由熱脹冷縮原理，在脫模劑的作用下鑄件脫模，得到大量磨料層凸塊（27）和磨料層微槽（25）呈相間排布的有序微槽結構超硬砂輪（24），其中磨料層（23）包括鋁基結合劑（26）和超硬磨料（17）。

2.根據權利要求1所述的一種有序微槽結構超硬砂輪的壓鑄成型方法，其特征在于，所述的鋁粉（16）粒徑為60~400目，超硬磨料（17）粒徑為40~300目。

3.根據權利要求1所述的一種有序微槽結構超硬砂輪的壓鑄成型方法，其特征在于，所述的模具內徑為Φ20~300 mm，可以鑄造出直徑為Φ20~300 mm的砂輪。

4.根據權利要求1所述的一種有序微槽結構超硬砂輪的壓鑄成型方法，其特征在于，所述轉臺（6）高速旋轉時的電機（13）額定轉速為3000 r/min，轉臺（6）低速旋轉時的轉速由無極調速降為1000 r/min。

5.根據權利要求1所述的一種有序微槽結構超硬砂輪的壓鑄成型方法，其特征在于，所述的模具（5）被電熱絲（14）加熱時其內部溫度控制為600℃~700℃。