用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于模具加工技术领域，具体涉及一种用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮及其制备方法和应用。


背景技术：

2.砂轮又称固结磨具，是由结合剂将普通磨料固结成一定形状(多数为圆形，中央有通孔)，并具有一定强度的固结磨具。其一般由磨料、结合剂和气孔构成，这三部分常称为固结磨具的三要素。按照结合剂的不同分类，常见的有陶瓷(结合剂)砂轮、树脂(结合剂)砂轮、橡胶(结合剂)砂轮。砂轮是磨具中用量最大、使用面最广的一种，使用时高速旋转，可对金属或非金属工件的外圆、内圆、平面和各种型面等进行粗磨、半精磨和精磨以及开槽和切断等。
3.目前结合剂主要分为陶瓷、树脂、橡胶和金属四种，其中树脂结合剂强度高、弹性大、耐冲击，适用于v》50m/s的高速磨削，可制成薄片砂轮，用于磨槽、切割等。用树脂作为结合剂的砂轮称之为树脂砂轮。树脂砂轮按磨料来分一般分为普通树脂砂轮和超硬树脂砂轮。普通树脂砂轮是以白刚玉、棕刚玉、碳化硅等普通磨料为主要磨削成分的砂轮，超硬树脂砂轮是以金刚石或cbn为主要磨削成分的砂轮。树脂砂轮具有磨削力小、磨削温度低、自锐性好、磨削效率高等优点，被广泛应用于硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆性材料的磨削加工中。
4.对钢筋混凝土的切割测试发现，金刚石锯片或合金无齿锯片，在进行钢筋混凝土切割时，对水泥石块的切削较为快速，但对混凝土内部钢筋切割进行切割时速度较慢，摩擦热大量积聚、温度升高，导致锯片变形或者掉齿，发生危险事故，也不利于拆解营救等紧急工作的进行。普通砂轮切割钢筋较为快速，但不能兼顾混凝土的切割。


技术实现要素：

5.本发明的在于提供一种用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮。
6.本发明的再一目的在于提供上述砂轮的制备方法。
7.本发明的再一目的在于提供上述砂轮的应用。
8.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮，其由以下重量份原料制成：白刚玉磨料60～70份、碳化硅磨料30～40份、酚醛树脂15～20份、六弗铝酸钾5～15份、硫酸钙晶须2～5份、偶联剂0.4～0.6份。
9.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮，其由以下重量份原料制成：白刚玉磨料63份、碳化硅磨料37份、酚醛树脂19份、六弗铝酸钾10份、硫酸钙晶须4份，偶联剂0.5份。
10.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮，所述酚醛树脂由酚醛树脂液和酚醛树脂粉组成，所述树脂液与所述树脂粉的重量比为1：1～3，其中，酚醛树脂粉由热固酚醛树脂粉和热塑酚醛树脂粉组成，热固酚醛树脂粉与热塑酚醛树脂粉组成
的重量比为7：3。
11.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮，所述偶联剂为kh550硅烷偶联剂，或者为kh570硅烷偶联剂。
12.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮的制备方法，所述方法包括以下步骤：
13.(1)混料：将白刚玉磨料、碳化硅磨料、酚醛树脂、六弗铝酸钾、硫酸钙晶须和偶联剂混合均匀，得到混合料；
14.(2)成型：将步骤(1)得到的混合料与玻纤网片按顺序投入到模具腔内，用500吨压机，在14兆帕压力进行压制，得到半成品；
15.(3)将半成品进行固化。
16.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮的制备方法，步骤(1)中，将白钢玉磨料进行预处理，预处理步骤为：将白刚玉磨料与硅酸钠水溶液充分混合，加入氧化锆粉(zro2)进行充分混合，在900～950℃温度下烘烤20～40分钟。
17.其中，硅酸钠“na2o
·
nsio
2”的水溶液又称为水玻璃。
18.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮的制备方法，步骤(1)中，硅酸钠用量为白刚玉磨料重量的1-1.5％，氧化锆粉用量为白刚玉磨料重量的0.8-1.2％。
19.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮的制备方法，步骤(2)中，玻纤网片与混合料的投入次序依次为：玻纤网片、混合料、玻纤网片、混合料、玻纤网片；
20.本发明的树脂砂轮的结构为三层网两层成型料，平放产品自上而下分布顺序为，网-成型料-网-成型料-网，具体成型工艺如下：
21.1.放网(将第一层玻纤网片投放至模具腔内)；
22.2.烤网(用红外线加热管进行加热，目的为将玻纤网片加热软化)；
23.3.压网(将软化后的玻纤网片压紧至模具底板，以在旋转摊料时与模具同步转动)；
24.4.投料(将第一层成型料投放之模具腔内)；
25.5.摊料(用旋转摊料方式，模具腔转动，刮刀不转，将成型料均匀摊平)；
26.6.放网(将第二层玻纤网片投放至模具腔内)；
27.7.投料(将第二层成型料投放之模具腔内)；
28.8.摊料(用旋转摊料方式，模具腔转动，刮刀不转，将成型料均匀摊平)；
29.9.放网(将第三层玻纤网片投放至模具腔内)；
30.10.压制(用500吨压机，14兆帕压力进行压制，保压1.5秒)；
31.11.出模(从模具腔内取出压制成型的半成品)。
32.根据本发明具体实施方式的用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮的制备方法，步骤(3)中，半成品的固化时升温曲线为：1区，70℃；2区，72℃；3区，75℃；4区，75℃；5区，80℃；6区，85℃；7区，90℃；10区，100℃；11区，112℃；12区，120℃；13区，128℃；14区，1338℃；15区，148℃；16区，160℃；17区，170℃；18区，180℃；19区，182℃；20区，182℃；21区，182℃；22区，182℃；23区，182℃；24区，182℃；25区，182℃；26区，182℃；27区，175℃，每个温区停
留1小时。
33.本发明使用隧道炉进行砂轮的升温固化，隧道炉中每1.2米为一温区，每温区对应温控加热、风循环。需固化的产品每一小时向前推进一个温区。隧道炉一共36个温区，自28温区直至36温区，为不加热的降温区，可缓慢降温，有效避免因降温过快造成树脂的收缩断裂和砂轮本体变形。
34.本发明还提供上述用于钢筋混凝土切割拆解的树脂砂轮的应用。
35.本发明的有益效果：
36.本发明在钢筋混凝土切割应用方面，相对于传统的金刚石锯片在切割时提升了对于钢筋的切割速度，避免了切削热的堆积导致金刚石锯片温度升高、锯片变形破碎导致的安全问题。同时，相较于传统树脂砂轮应用工况单一，只能对混凝土切割或只能对钢筋切割，本发明综合了传统砂轮的功能性，可进行混凝土切割和钢筋切割，且可进行湿式切割与干式切割。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。以下实施例中，每1重量份相当于1kg。
38.实施例1磨料的预处理
39.将白刚玉磨料100份与硅酸钠水溶液(浓度为50-51
°bé
波美度)1.0-1.5份充分混合，加入氧化锆粉0.8-1.2份进行充分混合，在900～950℃温度下烘烤30分钟。
40.本发明发现，预处理效果不但与配方材料的比例相关，且烘烤温度与时长对于硅酸钠水溶液的硬化尤为重要，可提升白刚玉的表面强度，增强磨料韧性。
41.实施例2制备本发明的树脂砂轮
42.本发明的树脂砂轮，由以下重量份原料制成：
43.白刚玉磨料60份、碳化硅磨料30份、酚醛树脂15份、六弗铝酸钾5份、硫酸钙晶须2份、kh550硅烷偶联剂0.4份，其中，所述树脂液与所述树脂粉的重量比为1：1，其中，酚醛树脂粉由热固酚醛树脂粉和热塑酚醛树脂粉组成，热固酚醛树脂粉与热塑酚醛树脂粉组成的重量比为7：3。
44.本发明的砂轮的制备方法为：
45.(1)混料：
46.(1-1)将所需磨料定量投入至混料机内，混合均匀。
47.(1-2)加入kh550硅烷偶联剂对磨料进行润湿包裹，热风机加热，促进干燥。
48.(1-3)投入所需树脂液，进行充分混合，将磨料充分润湿。
49.(1-4)将提前混合均匀的“树脂粉、六弗铝酸钾、硫酸钙晶须“混合粉，投放入混料机内，与树脂液润湿的磨料充分混合。
50.(1-5)待混合至均匀无粉状态后，下放至成型料盒内，放置24小时，用于醒料，得到混合料；
51.(2)成型:
52.(2-1)将第一层玻纤网片投放至模具腔内；
53.(2-2)烤网：用红外线加热管进行加热；
54.(2-3)压网：将软化后的玻纤网片压紧至模具底板，以在旋转摊料时与模具同步转动；
55.(2-4)投料：将第一层成型料投放之模具腔内；
56.(2-5)摊料：用旋转摊料方式，模具腔转动，刮刀不转，将成型料均匀摊平；
57.(2-6)将第二层玻纤网片投放至模具腔内；
58.(2-7)将第二层成型料投放之模具腔内；
59.(2-8)摊料：用旋转摊料方式，模具腔转动，刮刀不转，将成型料均匀摊平；
60.(2-9)将第三层玻纤网片投放至模具腔内；
61.(2-10)压制：用500吨压机，14兆帕压力进行压制，保压1.5秒；
62.(2-11)从模具腔内取出压制成型的半成品；
63.(3)将半成品进行固化：
64.将出模后的半成品与隔离垫片，按照顺序穿到一起，并加压，送入硬化炉进行固化，固化升温曲线如下：
65.1区，70℃；2区，72℃；3区，75℃；4区，75℃；5区，80℃；6区，85℃；7区，90℃；10区，100℃；11区，112℃；12区，120℃；13区，128℃；14区，1338℃；15区，148℃；16区，160℃；17区，170℃；18区，180℃；19区，182℃；20区，182℃；21区，182℃；22区，182℃；23区，182℃；24区，182℃；25区，182℃；26区，182℃；27区，175℃；每个温区停留1小时。
66.硬化完成后即可出炉。待冷却后拆工装，即为产成品。
67.实施例3制备本发明的树脂砂轮
68.本发明的树脂砂轮，由以下重量份原料制成：
69.白刚玉磨料70份、碳化硅磨料40份、酚醛树脂20份、六弗铝酸钾15份、硫酸钙晶须5份、kh550硅烷偶联剂0.6份，其中，所述树脂液与所述树脂粉的重量比为1：3，其中，酚醛树脂粉由热固酚醛树脂粉和热塑酚醛树脂粉组成，热固酚醛树脂粉与热塑酚醛树脂粉组成的重量比为7：3。
70.实施例4制备本发明的树脂砂轮
71.本发明的树脂砂轮，由以下重量份原料制成：
72.白刚玉磨料63份、碳化硅磨料37份、酚醛树脂19份、六弗铝酸钾10份、硫酸钙晶须4份、kh550硅烷偶联剂0.5份，其中，所述树脂液与所述树脂粉的重量比为7.6：13.4，其中，酚醛树脂粉由热固酚醛树脂粉和热塑酚醛树脂粉组成，热固酚醛树脂粉与热塑酚醛树脂粉组成的重量比为7：3。
73.实施例5验证本发明的树脂砂轮的效果
74.测试用工件：c30混凝土方形柱，截面10
×
10cm，内嵌直径16mm，三级，hrb400e螺纹钢4根；测试用切割机：husqvarna k1250切割机；切割机固定方式：手持/移动。
75.测试用砂轮规格：本发明的实施例4树脂砂轮t41ca-355
×
3.2
×
20mm钢筋混凝土切割专用大切片；
76.对比产品：普通金属用t41a-355
×
3.2
×
20mm，石材用t41c-355
×
3.2
×
20mm，合金锯片-350
×
25.4mm。
77.表1本发明的树脂砂轮与市售品的切割效果(无水干切)
[0078][0079]
根据表1数据显示，对钢筋混凝土进行干式切割时，相对其他三组产品，实施例4产品的切削速度与切削比明显提升，且产品未有明显的切削热堆积、产品组织未被烧伤破坏，说明本发明砂轮的组织自锐性与散热性较好。
[0080]
采用上述产品进行浇水湿切，结果见表2：
[0081]
表2本发明的树脂砂轮与市售品的切割效果(浇水湿切)
[0082][0083][0084]
根据表2数据显示，对钢筋混凝土进行浇水湿式切割时，相对其他三组产品，实施例4产品的切削速度与切削比明显提升，且产品未有明显的切削热堆积、产品组织未被烧伤破坏、手感顺畅，说明本发明产品的组织自锐性与散热性较好。
[0085]
将实施例4中的配方进行调整，省略热塑酚醛树脂粉，酚醛树脂的配比为热固酚醛树脂与酚醛树脂液重量比为7.6：13.4，其他组分比例不变。将上述对照品1与本发明实施例4产品分别进行无水干切和浇水湿切，结果见表3、表4：
[0086]
表3省略热塑酚醛树脂粉前后的切割效果对比(无水干切)
[0087][0088]
根据表3数据显示，实施例4产品，在与对照品1(实施例4去除热塑酚醛树脂后的产品)产品对钢筋混凝土进行干式切割时，寿命基本一致，切削速度明显提升，对照品1自锐性
明显降低，热量积聚增加，产品有烧伤破损。
[0089]
表4省略热塑酚醛树脂粉前后的切割效果对比(浇水湿切)
[0090][0091]
根据表4数据显示，实施例4产品，在与对照品1(实施例4去除热塑酚醛树脂后的产品)产品对钢筋混凝土进行浇水湿式切割时，寿命基本一致，切削速度较干切有所降低，因为砂轮组织气孔阻塞造成。对照品1在进行湿式切割时自锐性有提升，热量积聚情况减小，但产品相较实施例4仍有明显烧伤，但未发生破损。
[0092]
本发明在实施例4基础上调整热固酚醛树脂粉与热塑酚醛树脂粉的比例，其他组分不变，
[0093]
对照品2：热固酚醛树脂粉：热塑酚醛树脂粉＝7.5：2.5；
[0094]
对照品3：热固酚醛树脂粉：热塑酚醛树脂粉＝6.5：3.5。
[0095]
将对照品2、3与实施例4产品进行切割效果比较，结果见表5、表6：
[0096]
表5调整热塑酚醛树脂粉比例的切割效果对比(无水干切)
[0097][0098]
表6调整热塑酚醛树脂粉比例的切割效果对比(浇水湿切)
[0099][0100]
经过热固、热塑酚醛树脂的混合比例进行调整测试后发现，实施例4所采用比例，相较于对照品2、3，在切割时寿命与切割均有优势表现。对照品2因为减少了热塑树脂的用量，造成切削速度慢、热量积聚，导致砂轮烧伤，加速其切割损耗。对照品3因增加了热塑酚醛树脂的用量，在切割时与钢筋混凝土的摩擦撞击，酚醛树脂对磨料的粘结强度降低，也导致了切削力的衰减，所以切割速度并未比实施例4有所提升。
[0101]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。