一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法与流程

1.本发明涉及高容器专用砂轮技术领域，尤其涉及一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法。


背景技术：

2.高容器又称压力容器，其是指一种能够承受压力的密闭容器，压力容器的用途极为广泛，它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用，其中以在化学工业与石油化学工业中用最多，仅在石油化学工业中应用的压力容器就占全部压力容器总数的50 %左右，压力容器在化工与石油化工领域,主要用于传热、传质、反应等工艺过程，以及贮存、运输有压力的气体或液化气体;在其他工业与民用领域亦有广泛的应用，如空气压缩机，各类专用压缩机及制冷压缩机的辅机(冷却器、缓冲器、油水分离器、贮气罐、蒸发器、液体冷却剂贮罐等)均属压力容器。
3.高容器在制造过程中，为了降低高容器表面粗糙度，使其表面光亮、平整，通常都会采用由砂轮对高容器表面进行抛光工序，而现有的金刚石砂轮在对高容器表面进行抛光过程中，由于高容器的直径、高度尺寸大，需要对其进行长时间持续抛光工作，现有金刚石砂轮在实际使用过程中还是存在不足之处：一是砂轮在抛光过程中因摩擦而容易引起砂轮表面温度上升的温度大于其散热的速度，从而造成砂轮内部温度积累导致升温，直接影响抛光质量和砂轮的使用时间；二是由于金刚石砂轮具有自锐性，使得砂轮表面容易堵塞，在抛光加工中易造成工件表面烧伤等表面损坏，影响高容器的加工质量，而且修整比较困难，磨粒出刃难，出刃后出露度难以保持。


技术实现要素：

4.基于现有的金刚石砂轮在实际使用过程中还是存在两点不足之处的技术问题，本发明提出了一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法。
5.本发明提出的一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法，包括如下选取的材料，如立方氮化硼，液体酚醛树脂、环氧树脂粘合剂、冰晶石、氧化铝、镧元素、铈元素、石墨烯、金刚石微粉、碳化钨、碳化钛和碳化钽。
6.优选地，各组分的质量百分比含量分别为：立方氮化硼60-70份、液体酚醛树脂2-4份、环氧树脂粘合剂15-20份、冰晶石3-5份、氧化铝10-15份、镧元素1-3份、铈元素1-3份、石墨烯3-6份、金刚石微粉10-15份、碳化钨3-5份、碳化钛0.1-1份和碳化钽0.1-1份。
7.优选地，所述步骤一，按配方比称取原材料，向反应釜中先投入立方氮化硼，搅拌一分钟后，加入液体酚醛树脂、环氧树脂粘合剂和氧化铝，再搅拌五分钟，五分钟后，加入镧元素、铈元素、石墨烯、金刚石微粉、碳化钨、碳化钛、碳化钽和冰晶石后混合十分钟，使之混合形成混合物；步骤二，通过反应釜对步骤一中的混合物所含杂质过滤；
步骤三，使用压力机和模具将步骤二后过滤后的混合物压制成所需要形状的砂轮毛坯；步骤四，将砂轮毛坯送入烧结炉中进行定时升温加热，加热完成后制得砂轮成品；步骤五，通过机械手将步骤四中的砂轮成品吸住，并移动至下一个平台上，在砂轮成品中心处喷热胶水，再拍上第一个产品标签，利用机械手的翻面机构对砂轮成品翻面，并在反面粘上第二个产品标签；步骤六，对砂轮成品的外观、尺寸、硬度、平衡、强度进行严格的检验，使之符合标准的要求，并在合格砂轮成品的任一一个产品标签表面加盖标准要求的印章，以及按批次打印产品合格证；步骤七，对合格的砂轮产品按要求进行包装，入库保管。
8.优选地，所述步骤四中对砂轮毛坯的加热温度为200度，加热时间为二十四小时，所述步骤五中热胶水用量为1-2ml。
9.优选地，所述反应釜包括用于容纳原料的原料桶，且所述原料桶的外表面呈网状，所述原料桶的下方设置有对所述原料桶实现旋转运动的转动机构，通过所述转动机构驱动所述原料桶以及位于所述原料桶内原料转动后，使所述原料桶内原料在所述原料桶内进行离心运动，以实现对原料的混合动作；所述原料桶的轴向方向上设置有对位于所述原料桶内原料实现上下搅动动作的升降机构，所述转动机构在带动所述原料桶以及位于所述原料桶内原料实现离心运动的同时，通过所述升降机构的升降动作对原料上下搅动，以实现对原料的充分混匀动作；所述原料桶的外侧设置有对原料中大块杂质实现过滤动作的离心过滤机构，原料在所述原料桶内混合完成后，通过所述离心过滤机构对混合完成后原料中的大块杂质实现筛选，以实现对原料的过滤动作。
10.优选地，所述转动机构包括安装座，所述安装座的右侧表面固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器固定安装有传动轴，所述传动轴的一端固定套接有主动带轮，所述安装座的上表面固定安装有安装架，所述安装架的外表面通过轴承安装有从动带轮，所述主动带轮与从动带轮之间通过皮带传动连接，所述从动带轮的上表面固定连接有一端与所述原料桶下表面相连接的转动杆，所述驱动电机通过皮带驱动所述从动带轮以及所述从动带轮表面的转动杆转动，带动所述原料桶实现旋转运动。
11.优选地，所述升降机构包括安装在安装座上表面中心处的第一伸缩筒，所述第一伸缩筒的内底壁固定安装有弹簧，所述弹簧的一端固定连接有一端贯穿并延伸至所述第一伸缩筒外部的第一活塞杆，所述第一活塞杆的一端通过销轴铰接有一端贯穿并延伸至安装架上方的升降杆，所述升降杆的一端通过轴承与原料桶的内底壁中心处安装，所述升降杆的一端固定连接有扰动板。
12.优选地，所述第一伸缩筒的进气口固定连通有一端与气泵连通的第一气管，所述第一气管的外表面安装有第一电磁阀，所述第一气管的外表面固定连通有第二气管，所述第二气管的外表面安装有第二电磁阀。
13.优选地，所述离心过滤机构包括呈对称分布的支撑架，所述支撑架的上表面固定连接有对过滤后原料实现收集动作的收集桶，所述支撑架的下表面固定连接有第二伸缩筒，所述第二伸缩筒的进气端与第二气管的出气端连通，所述第二伸缩筒的内壁滑动套接
有一端贯穿并延伸至收集桶内部的第二活塞杆，所述第二活塞杆的一端固定连接有对所述原料桶的过滤孔实现疏通或堵塞动作的堵塞套筒，通过所述第二气管向所述第二伸缩筒内泵入或抽出气体后，驱动所述堵塞套筒沿原料桶的高度方向上升降运动，以实现对所述原料桶过滤孔的疏通或堵塞动作，所述支撑架的正面安装有控制转动机构、升降机构以及离心过滤机构驱动的控制器。
14.优选地，提供一种高容器专用砂轮制备工艺的操作方法，具体操作方法为：s1，由控制器控制驱动电机启动，驱动电机驱动传动轴以及传动轴一端的主动带轮转动，再通过皮带带动从动带轮转动，从动带轮转动后带动转动杆和原料桶实现旋转运动，进而对原料桶内的原料实现混合动作；s2，控制第一电磁阀通电、气泵启动，首先，气泵将压缩气体通过第一气管泵入第一伸缩筒内后，推动第一活塞杆在第一伸缩筒内向上运动，带动升降杆在原料桶内沿原料桶的高度方向向上移动，对原料实现向上的搅动动作，其次，控制气泵停止工作，通过第一气管与外部连通，对第一伸缩筒内实现排气动作，使第一活塞杆在第一伸缩筒内向下运动，同时，利用弹簧的弹性带动升降杆在原料桶内沿原料桶的高度方向向下移动，对原料实现向下的搅动动作，最后，通过向第一伸缩筒内不停地充气和抽气，实现对原料循环式上下搅动动作；s3,对原料搅拌完成后，控制第一电磁阀断电、第二电磁阀通电、气泵再次启动，气泵将压缩气体依次通过第一气管和第二气管泵入第二伸缩筒内，推动第二活塞杆在第二伸缩筒内向上运动，带动第二活塞杆一端连接的堵塞套筒沿原料桶的高度方向向上运动，解除对原料桶过滤孔的堵塞动作，进而通过原料桶的过滤孔对混合完成后原料实现离心过滤动作，设置收集桶对过滤后的混合原料实现收集动作。
15.本发明中的有益效果为：1、通过向本技术砂轮产品的原料中加入镧元素和铈元素后，可以提高金刚石和胎体的结合力、胎体的机械性能、金刚石的出刃高度以及改善金刚石工具的自锐性的作用，且本技术的立方氮化硼砂轮产品较普通磨粒相比，硬度、耐磨、抗压强度更高，导热性更好。
16.2、通过设置转动机构，实现对原料混合搅拌的效果。
17.3、通过设置升降机构，实现对原料充分搅拌，提高原料混合程度的效果，转动机构在带动原料桶以及位于原料桶内原料实现离心运动的同时，通过升降机构既能将原料进行水平方向的搅拌，还使得原料在原料桶内从下侧流动到上侧进行竖直方向上的搅拌，从而实现对原料充分混匀。
18.4、通过设置离心过滤机构，实现对混合完成后的原料进行离心过滤，使得过滤后的混合原料具有质地细腻均匀的效果。
附图说明
19.图1为一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法的示意图；图2为一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法的转动杆结构立体图；图3为一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法的图2中a处结构放大图；图4为一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法的收集桶结构立体图；图5为一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法的驱动电机结构立体图；
图6为一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法的支撑架结构剖视图。
20.图中：1、原料桶；2、安装座；21、驱动电机；22、传动轴；23、主动带轮；24、从动带轮；25、转动杆；26、皮带；27、安装架；3、第一伸缩筒；31、弹簧；32、第一活塞杆；33、升降杆；34、扰动板；35、第一气管；36、第一电磁阀；37、第二气管；38、第二电磁阀；4、支撑架；41、收集桶；42、第二伸缩筒；43、第二活塞杆；44、堵塞套筒；45、控制器。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
22.参照图1-6，一种用于钛合金切割高性能砂轮及其制备方法，包括如下选取的材料，如立方氮化硼，液体酚醛树脂、环氧树脂粘合剂、冰晶石、氧化铝、镧元素、铈元素、石墨烯、金刚石微粉、碳化钨、碳化钛和碳化钽。
23.进一步地，各组分的质量百分比含量分别为：立方氮化硼60-70份、液体酚醛树脂2-4份、环氧树脂粘合剂15-20份、冰晶石3-5份、氧化铝10-15份、镧元素1-3份、铈元素1-3份、石墨烯3-6份、金刚石微粉10-15份、碳化钨3-5份、碳化钛0.1-1份和碳化钽0.1-1份。
24.进一步地，步骤一，按配方比称取原材料，向反应釜中先投入立方氮化硼，立方氮化硼的硬度高于普通磨料，高硬度意味着更锋利和切削能力更强；立方氮化硼有更高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损；保持磨粒形状的能力是立方氮化硼作为高性能磨料的主要特性之一；立方氮化硼的抗压强度很高，这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎；立方氮化硼有很好的导热性，在磨削时可实现冷切削，搅拌一分钟后，加入液体酚醛树脂、环氧树脂粘合剂和氧化铝，再搅拌五分钟，五分钟后，加入镧元素、铈元素、石墨烯、金刚石微粉、碳化钨、碳化钛、碳化钽和冰晶石后混合十分钟，使之混合形成混合物；步骤二，通过反应釜对步骤一中的混合物所含杂质过滤，使得混合物质地细腻均匀；步骤三，使用压力机和模具将步骤二后过滤后的混合物压制成所需要形状的砂轮毛坯；步骤四，将砂轮毛坯送入烧结炉中进行定时升温加热，加热完成后制得砂轮成品；步骤五，通过机械手将步骤四中的砂轮成品吸住，并移动至下一个平台上，在砂轮成品中心处喷热胶水，再拍上第一个产品标签，该产品标签上印有生产商标、砂轮参数、用途以及最高转速，利用机械手的翻面机构对砂轮成品翻面，并在反面粘上第二个产品标签，该产品标签印有安全信息、砂轮的直径；步骤六，对砂轮成品的外观、尺寸、硬度、平衡、强度进行严格的检验，使之符合标准的要求，并在合格砂轮成品的任一一个产品标签表面加盖标准要求的印章，以及按批次打印产品合格证；步骤七，对合格的砂轮产品按要求进行包装，入库保管。
25.进一步地，步骤四中对砂轮毛坯的加热温度为200度，加热时间为二十四小时，步骤五中热胶水用量为1-2ml。
26.通过向本技术砂轮产品的原料中加入镧元素和铈元素后，可以提高金刚石和胎体
的结合力、胎体的机械性能、金刚石的出刃高度以及改善金刚石工具的自锐性的作用，且本技术的立方氮化硼砂轮产品较普通磨粒相比，硬度、耐磨、抗压强度更高，导热性更好。
27.进一步地，为了实现对多种原料的混匀搅拌和过滤，反应釜包括用于容纳原料的原料桶1，且原料桶1的外表面呈网状，该原料桶1不仅能起到对原料的容纳，还能起到对原料中的大块杂质进行过滤的效果，原料桶1的下方设置有对原料桶1实现旋转运动的转动机构，通过转动机构驱动原料桶1以及位于原料桶1内原料转动后，使原料桶1内原料在原料桶1内进行离心运动，以实现对原料的混合动作；原料桶1的轴向方向上设置有对位于原料桶1内原料实现上下搅动动作的升降机构，转动机构在带动原料桶1以及位于原料桶1内原料实现离心运动的同时，通过升降机构的升降动作对原料上下搅动，以实现对原料的充分混匀动作；原料桶1的外侧设置有对原料中大块杂质实现过滤动作的离心过滤机构，原料在原料桶1内混合完成后，通过离心过滤机构对混合完成后原料中的大块杂质实现筛选，以实现对原料的过滤动作。
28.进一步地，为了实现向转动机构提供动力源，转动机构包括安装座2，安装座2的右侧表面固定安装有驱动电机21，通过驱动电机21提供动力，向转动机构提供驱动源，驱动电机21的输出轴通过联轴器固定安装有传动轴22，传动轴22的一端固定套接有主动带轮23，安装座2的上表面固定安装有安装架27，安装架27的外表面通过轴承安装有从动带轮24，主动带轮23与从动带轮24之间通过皮带26传动连接，通过带传动机构驱动从动带轮24与主动带轮23之间实现传动连接，从动带轮24的上表面固定连接有一端与原料桶1下表面相连接的转动杆25，驱动电机21通过皮带26驱动从动带轮24以及从动带轮24表面的转动杆25转动，带动原料桶1实现旋转运动。
29.通过设置转动机构，实现对原料混合搅拌的效果。
30.进一步地，为了提高原料的混合程度，使其搅拌充分，升降机构包括安装在安装座2上表面中心处的第一伸缩筒3，第一伸缩筒3的内底壁固定安装有弹簧31，弹簧31的一端固定连接有一端贯穿并延伸至第一伸缩筒3外部的第一活塞杆32，弹簧31与第一活塞杆32配合使用，利用弹簧31的弹性，使第一活塞杆32具有自复位功能，第一活塞杆32的一端通过销轴铰接有一端贯穿并延伸至安装架27上方的升降杆33，升降杆33的一端通过轴承与原料桶1的内底壁中心处安装，为了防止原料进入轴承内，影响到升降杆33的正常工作，可采用在升降杆33与原料桶1的接触面设置有密封圈实现密封，该密封圈安装在原料桶1的内底壁中心处，升降杆33的一端固定连接有扰动板34，为了使扰动板34更好地对原料实现上下搅动动作，扰动板34两侧的扰动片与扰动板34之间采用通过销轴可活动连接。
31.进一步地，为了向第一伸缩筒3内实现充气或排气动作，第一伸缩筒3的进气口固定连通有一端与气泵连通的第一气管35，为了对第一气管35内实现充气或排气动作，可采用使第一气管35的一端再外接一根由电磁阀控制的y型管，其y型管的其中一个进气端与气泵连通，另一进气端与外部连通，第一气管35的外表面安装有第一电磁阀36，第一气管35的外表面固定连通有第二气管37，第二气管37的外表面安装有第二电磁阀38，设置第一电磁阀36和第二电磁阀38分别对第一气管35和第二气管37的连通状态实现控制。
32.通过设置升降机构，实现对原料充分搅拌，提高原料混合程度的效果，转动机构在带动原料桶1以及位于原料桶1内原料实现离心运动的同时，通过升降机构既能将原料进行
水平方向的搅拌，还使得原料在原料桶1内从下侧流动到上侧进行竖直方向上的搅拌，从而实现对原料充分混匀。
33.进一步地，为了对原料桶1的过滤孔实现疏通或堵塞动作，离心过滤机构包括呈对称分布的支撑架4，支撑架4的上表面固定连接有对过滤后原料实现收集动作的收集桶41，支撑架4的下表面固定连接有第二伸缩筒42，支撑架4与第二伸缩筒42配合使用，对第二伸缩筒42起到安装的效果，第二伸缩筒42的进气端与第二气管37的出气端连通，第二伸缩筒42的内壁滑动套接有一端贯穿并延伸至收集桶41内部的第二活塞杆43，为了防止收集桶41内的原料出现泄漏现象，在第二活塞杆43与收集桶41内壁的接触面设置有密封圈，进而不仅保证了第二活塞杆43的正常工作，还防止了原料出现泄漏，第二活塞杆43的一端固定连接有对原料桶1的过滤孔实现疏通或堵塞动作的堵塞套筒44，通过第二气管37向第二伸缩筒42内泵入或抽出气体后，驱动堵塞套筒44沿原料桶1的高度方向上升降运动，以实现对原料桶1过滤孔的疏通或堵塞动作，支撑架4的正面安装有控制转动机构、升降机构以及离心过滤机构驱动的控制器45。
34.通过设置离心过滤机构，实现对混合完成后的原料进行离心过滤，使得过滤后的混合原料具有质地细腻均匀的效果。
35.工作原理：s1，由控制器45控制驱动电机21启动，驱动电机21驱动传动轴22以及传动轴22一端的主动带轮23转动，再通过皮带26带动从动带轮24转动，从动带轮24转动后带动转动杆25和原料桶1实现旋转运动，进而对原料桶1内的原料实现混合动作；s2，控制第一电磁阀36通电、气泵启动，首先，气泵将压缩气体通过第一气管35泵入第一伸缩筒3内后，推动第一活塞杆32在第一伸缩筒3内向上运动，带动升降杆33在原料桶1内沿原料桶1的高度方向向上移动，对原料实现向上的搅动动作，其次，控制气泵停止工作，通过第一气管35与外部连通，对第一伸缩筒3内实现排气动作，使第一活塞杆32在第一伸缩筒3内向下运动，同时，利用弹簧31的弹性带动升降杆33在原料桶1内沿原料桶1的高度方向向下移动，对原料实现向下的搅动动作，最后，通过向第一伸缩筒3内不停地充气和抽气，实现对原料循环式上下搅动动作；s3,对原料搅拌完成后，控制第一电磁阀36断电、第二电磁阀38通电、气泵再次启动，气泵将压缩气体依次通过第一气管35和第二气管37泵入第二伸缩筒42内，推动第二活塞杆43在第二伸缩筒42内向上运动，带动第二活塞杆43一端连接的堵塞套筒44沿原料桶1的高度方向向上运动，解除对原料桶1过滤孔的堵塞动作，进而通过原料桶1的过滤孔对混合完成后原料实现离心过滤动作，设置收集桶41对过滤后的混合原料实现收集动作。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。