一种镶嵌型树脂金刚石复合磨块及其制作方法 【技术领域】
本发明涉及一种镶嵌型树脂金刚石复合磨块及其制作方法。
背景技术
在陶瓷及石材的抛光加工生产线上，普通碳化硅磨块被广泛使用，普通磨块存在的较多的问题，如使用寿命短，加工效率低，工作强度大、能耗多以及污染物排放量大等问题非常突出。如何采用金刚石磨块来替代普通磨块多年来是国内外所研究的重要课题。目前常见的镶嵌型金刚石磨块多为将金刚石镶嵌在金属基体或陶瓷基体上，但在实际的生产和使用过程中，这种以金属基体或陶瓷基体镶嵌的金刚石的效果极不理想，并且其制作成本也高昂。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种制作方法独特、制作成本低、使用寿命长、加工效率高、污染物少的镶嵌型树脂金刚石复合磨块的制造方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种镶嵌型树脂金刚石复合磨块，其结构特征是金刚石节块镶嵌在由树脂构成的基体内。
上述地金刚石节块为柱状、半环状和环状结构。
一种前述的镶嵌型树脂金刚石复合磨块的制作方法，其特征在于复合磨块的制作包括以下部分：
1)金刚石节块的制作；
2)树脂基体材料的制作；
3)金刚石节块镶嵌在树脂基体内的制作。
上述的树脂基体材料的制作包括配料、混料和过筛；
其中，配料的各组分的重量含量依次为：
酚醛树脂10-30％；缩丁醛树脂10-30％；氧化物填料30-60％；偶联剂5-20％；配料中各组分的误差应＜0.5％；
将上述各料放入混料机中混合均匀，然后再经40-100目数的筛网筛选后备用；
上述的金刚石节块镶嵌在树脂基体内的制作包括加增强网片、投粉料、热压成型和脱模；
1)加增强网片
将金刚石节块胚体摆放在模具内，在节块胚体表面覆盖一层8-16目的玻璃纤维网片，模具四壁也围上一圈网片，且拐角处要连续排布，然后在网片上投一层树脂基体混合粉料，粉料上再铺加一层网片，如此重复3-10层。
2)投料：
确定出每个单件产品所需树脂基体混合粉料的重量，然后按照一定的比例分批投入模具内，然后用压块压实每批份料；
3)热压成型：
把组装好的模具放入热压机内，启动热压机，当上压头压至一定位置时，保温保压处理：温度控制在160℃-200℃之间，压力控制在3-5Mpa之间，保温时间在20min-60min之间；
4)保温保压过程结束后，从热压机内将模具取出冷却，取出产品进行标识。
上述的产品由于压制成型后的尺寸大小不尽相同，且磨块中的金刚石节块没有露出，被树脂结合剂所覆盖，影响使用，须将此产品在外圆磨床上进行磨削开刃加工后，方可使用。
上述的金刚石节块的制作包括金刚石配料和混料、金刚石节块冷压成型和金刚石节块热压成型；
其中：
1)金刚石配料和混料
a)粉料准备：
将各种金属粉末如铜粉，锡粉.铁粉，钴粉、镍粉，钛粉及碳化钨粉等按重量比进行称量：铜粉25-50％，锡粉5-15％，铁粉10-25％，钴粉5-15％，镍粉5-15％，钛粉0-5％，碳化钨粉0-25％，称量误差＜0.5％；然后将以上各称量好的粉料投入三维混料机的混料桶内，进行混料操作，混料时间为2-4小时，过40-80目数的筛后，备用；
b)金刚石料准备：
将浓度为25％，粒度为70/80，晶型为JR3-JR5的金刚石单晶，放入不锈钢容器内，然后加入有机湿润剂：乙醇及液体石蜡≤0.5％(重量比)，混合湿润金刚石后，加入上述已混好的粉料中继续混料0.5-1小时；取出混合好的料拿到制粒机进行制粒，制成20-80目的颗粒料待用；
2)金刚石节块冷压成型
将上述制备好的颗粒料投入冷压钢模模腔中，模腔中颗粒料刮平处理，模腔颗粒料表面放上模具上压头；将此钢模放入油压机中，施加5-15Mpa的压力，加压时间为2-20秒；，然后脱去钢模，将压好的节块胚体放入托盘中待用；
3)金刚石节块热压成型
将上述节块胚体放入石墨模具腔体中，压上石墨上、下压头，然后将整个组合模具放入热压机中进行热压，于720℃-780℃之间保温2min-5min，保温期间施加2-5Mpa压力；热压5-20min后进行冷却、脱模。
本发明以一种新的金属结合剂制作的金刚石节块，配以树脂结合剂制成的镶嵌型金刚石复合磨块，充分将金刚石节块和树脂基体的特点揉合于复合金刚石磨块中，使复合后的金刚石磨块既具有金刚石磨具的高效和长使用寿命，又具有树脂磨块良好的柔韧性，从而在提高工作效率的同时，降低磨块的消耗，减少能源浪费和污染物的排放，最终降低整个抛光生产线的生产成本。
本发明首先通过新配方和新工艺制作出金刚石节块，该金刚石节块的具体形状可根据客户指定或者根据被加工对象的特点来制作；然后制备改性树脂作为基体材料和粘结材料，接着将金刚石节块在模具内、树脂基体所在的范围内进行镶嵌式的排列，最后将与金刚石节块与改性树脂复合热压成型，从而制作出结构巧妙新颖、结合牢固、性能独特的镶嵌型金刚石复合磨块。
利用本发明专利制造的镶嵌型金刚石复合磨块在实际生产使用过程中，加工陶瓷抛光砖时，其产量可提高到原来的50％到100％，其使用寿命是普通磨块的50至100倍，是一种独特的高效抛光加工磨具。
【附图说明】
图1为本发明一实施例结构示意图。
图2为图1的仰视结构示意图。
图3为图1的剖视结构示意图。
图4-5为本发明一实施例仰视和剖视结构示意图。
图6为冷压过程中，钢模具及上下压头的剖视结构示意图。
图7为热压过程中，石墨模具及上下压头的剖视结构示意图。
图8为热压过程中，热压温度与热压时间的曲线关系示意图。
图9为热压过程中，热压压力与热压时间的曲线关系示意图。
图10为金刚石节块在模具内摆放、铺设增强网片以及投粉料的剖视结构示意图。
具体实施方式结构示意图。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-图5，本镶嵌型树脂金刚石复合磨块，金刚石节块镶嵌在由树脂构成的基体1内。金刚石节块2为半环状结构，金刚石节块3为柱状结构，该金刚石节块的具体结构可由客户指定或者根据被加工对象的特点来进行制作。
参见图6-图10，镶嵌型树脂金刚石复合磨块的制作方法，复合磨块的制作包括以下部分：
一、金刚石节块的制作；
二、树脂基体材料的制作；
三、金刚石节块镶嵌在树脂基体内的制作。
一、金刚石节块的制作包括金刚石配料和混料、金刚石节块冷压成型和金刚石节块热压成型；
1)金刚石配料和混料
a)粉料准备：
将各种金属粉末如铜粉，锡粉.铁粉，钴粉、镍粉，钛粉及碳化钨粉等按重量比进行称量：铜粉25-50％，锡粉5-15％，铁粉10-25％，钴粉5-15％，镍粉5-15％，钛粉0-5％，碳化钨粉0-25％，称量误差＜0.5％；然后将以上各称量好的粉料投入三维混料机的混料桶内，进行混料操作，混料时间为2-4小时，过40-80目数的筛后，备用；
b)金刚石料准备：
将浓度为25％，粒度为70/80，晶型为JR3-JR5的金刚石单晶，放入不锈钢容器内，然后加入有机湿润剂：乙醇及液体石蜡≤0.5％(重量比)，混合湿润金刚石后，加入上述已混好的粉料中继续混料0.5-1小时；取出混合好的料拿到制粒机进行制粒，制成20-80目的颗粒料待用；
2)金刚石节块冷压成型
将上述制备好的颗粒料投入冷压钢模模腔中，模腔中颗粒料4刮平处理，模腔颗粒料表面放上模具上压头5；将此钢模放入油压机中，施加5-15Mpa的压力，加压时间为2-20秒，见图6；压制完成后，将模具取出放上脱模架，再放入压机中压制，然后脱去钢模，将压好的节块胚体放入托盘中待用；
由于经过第一次的热压以后，树脂料熔化后固化，与模具粘连在一起，很难用手工的力量将产品从模具中取出，所以用脱模架将模具支撑起来，放到压机中，利用压机的压力将产品从模具中顶出。
3)金刚石节块热压成型
将上述节块胚体7放入石墨模具6腔体中，压上石墨上8、下压头9，然后将整个组合模具放入热压机中进行热压，于720℃-780℃之间保温2min-5min，保温期间施加2-5Mpa压力；热压5-20min后进行冷却、脱模，见图7-图9。
二、树脂基体材料的制作包括配料、混料和过筛；其中，配料的各组分的重量含量依次为：
酚醛树脂10-30％；缩丁醛树脂10-30％；氧化物填料30-60％；偶联剂5-20％；配料中各组分的误差应＜0.5％；
将以上各料放入混料机中混合均匀，然后再经40-100目数的筛网筛选后备用。
三、金刚石节块镶嵌在树脂基体内的制作包括加增强网片、投粉料、热压成型和脱模；
1)加增强网片
将金刚石节块胚体13摆放在模具10内，在节块胚体13表面覆盖一层8-16目的玻璃纤维网片15，模具四壁也围上一圈网片，这时，不能先放网片，因为模具朝下的一面将来是复合磨块的使用面，而且该使用面也有一弧度要求，金刚石节块要按照底板的弧度面进行摆放；且模具拐角处也要连续排布，然后在网片上投一层树脂粉料，粉料上再铺加一层网片，如此重复3-10层，见图10，其中11为树脂基体，12为上压头，14为下压头。
2)投料：
确定出每个单件产品所需树脂基体混合粉料的重量，然后按照一定的比例分批投入模具内，然后用压块压实每批份料；
下面举两个具体的例子来说明一下，
镶嵌型树脂金刚石复合磨块T1型的尺寸为：长140mm，宽62mm，高在28-48mm之间，那么需要填充的树脂基体混合粉料在350-500克之间；由于树脂基体混合粉料密度小，体积大，不能一次性投入模具内，故需分次投入，即可以分作三次，每次1/3总量投入，然后用压块压实每批份料；
镶嵌型树脂金刚石复合磨块T1型的尺寸为：长170mm，宽62mm，高在28-48mm之间，那么需要填充的树脂基体混合粉料在450-600克之间。
以上的长度、宽度和高度可由根据客户需要进行确定。
3)热压成型：
把组装好的模具放入热压机内，启动热压机，当上压头压至一定位置时，保温保压处理：温度控制在160℃-200℃之间，压力控制在3-5Mpa之间，保温时间在20min-60min之间；
4)保温保压过程结束后，从热压机内将模具取出冷却，取出产品进行标识。
上述的产品由于压制成型后的尺寸大小不尽相同，且磨块中的金刚石节块没有露出，被树脂结合剂所覆盖，影响使用，须将此产品在外圆磨床上进行磨削开刃加工后，方可使用。