[发明专利]磨料工具的液态铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磨料工具的制造方法，特别是涉及一种磨料工具的液态铸造方法。

背景技术

磨料工具在工程应用中广泛应用于精密加工、材料的锯切、钻探等工程领域，而磨料工具主要有以下两种制备方法：烧结和电镀。

第一种烧结方法中，通过烧结使结合剂与磨料颗粒形成机械钳合、化学键合或二者混合的联结方式。大量研究认为，结合剂与磨料之间产生化学键合时，磨料颗粒才能被牢固把持，不易脱落，磨具才具有较高的磨削效率和使用寿命；但考虑到磨料的热稳定性，烧结温度一般较低，胎体难于形成真正的合金状态，与磨料颗粒无法充分形成化学结合。

第二种电镀方法中，电镀磨料工具中磨料颗粒只是被机械包埋在镀层金属中，把持力小，磨料颗粒在负荷较重的高效磨削中易脱落，或镀层成片剥落而导致整体失效；而采用增加镀层厚度以增加把持力，会使磨料颗粒的裸露高度和容屑空间减小，容易发生堵塞，散热效果差，工件表面容易发生烧伤。这些弊端大大限制了电镀磨料工具在高效磨削中的应用，因而电镀磨料工具一般用于磨削负荷较小的场合。

为了开发更好的磨料工具，人们一直在探索生产制造磨料工具的新方法和技术，以便提高磨料工具的加工效率和使用寿命，同时降低其生产周期和成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制造成本低且磨料颗粒不易脱落的磨料工具的液态铸造方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种磨料工具的液态铸造方法，通过以下步骤实现：A、制备铸造磨料工具的成型模具；B、在该成型模具的内腔中排布多个磨料颗粒；C、将胎体材料熔炼成熔融的液态胎体材料；D、将液态的该胎体材料浇入该成型模具中，并控制该胎体材料的冷却温度；E、待该胎体材料在该成型模具中冷却成型后，去掉该成型模具并取出含有该磨料颗粒的铸件，便制成磨料工具。

所述步骤B中，用粘结剂将所述磨料颗粒粘结在所述成型模具的内腔中，或在所述成型模具的内腔中排布多个凹坑，在该凹坑内设置所述磨料颗粒，或用固定板排布所述磨料颗粒；或在所述步骤D的铸造过程中，通过喷射或溅射的方式加入所述磨料颗粒。

所述步骤C和D在空气中、真空环境或惰性气体中进行。

所述胎体材料使用铝基、铁基、铜基、钴基和镍基合金中的一种或多种。

所述胎体材料使用陶瓷材料或橡胶材料。

所述胎体材料中添加钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(Zr)、钼(Mo)、钨(W)和镍(Ni)元素中的一种或多种。

所述步骤D中，通过模具温度控制系统控制所述胎体材料的冷却温度，该模具温度控制系统的冷却介质使用空气、水、液态氨、液态氮和液态惰性气体中的一种或多种。

所述磨料颗粒使用金刚石和立方氮化硼(CBN)中的一种或多种。

所述磨料颗粒使用碳化硅和刚玉中的一种或多种。

所述成型模具的型腔对应成型单层的磨料工具或多层的磨料工具；或者所述成型模具的型腔对应成型磨具、锯切工具或钻探工具。

采用上述方法后，本发明磨料工具的液态铸造方法具有以下有益效果：

一、将胎体材料熔炼成熔融的液态金属，浇注入事先设计制造好的成型模具中，使胎体材料冷却而制成磨料工具，通过铸造的方法，将液态金属作为液态结合剂而与成型模具的内腔中的磨料颗粒结合，增加胎体材料对磨料颗粒的把持力，提高磨料工具的加工效率和使用寿命，同时降低其生产周期和成本；

二、通过模具温度控制系统控制胎体材料的冷却温度，进一步提高了冷却温度的控制精度，使温度的波动范围更小，更稳定。

附图说明

图1为磨料颗粒的固定示意图；

图2为模具温度控制系统的原理图。

图中：

成型模具 1    胎体材料 2

磨料颗粒 3    粘结剂   4

固定板   5

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

实施例一

磨料工具的液态铸造方法通过以下步骤实现：

A、根据待制备金刚石工具单层砂轮的形状和特点制备合适的铸造成型模具及模具温度控制系统；