[发明专利]一种珩磨条及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机铸铁缸体用珩磨条。

背景技术

珩磨条是采用磨粒和结合剂等制备获得的条状固结磨具，被镶嵌在珩磨头上对精加工件的表面进行精制加工。可加工圆柱孔的内外表面、平面、球面等。珩磨机上使用的珩磨条的优劣包括以下指标：加工节拍、尺寸公差、粗糙度、刚性和使用寿命等，但是现有的珩磨条在性能上往往不能同时满足优良的刚性、高的磨削精度、长的使用寿命以及同时解决珩磨条的锋利问题与同时带来的缸口划痕问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车发动机铸铁缸体用珩磨条。该珩磨条由坚硬的刚性磨粒、含有常用金属成分以及活性金属成分的结合剂合成。该珩磨条尤其用于对圆柱度及圆度要求高的工件时会表现出优良的磨削效果。活性金属成分添加物在不同的烧结条件下，把磨粒和足够量的烧结结合剂统合成磨粒的强化复合材料。本发明的超硬珩磨条尤其适宜使用铜、锡、钛等主要成分的结合剂烧结而成。该成分的珩磨条刚性好，磨削精度高、磨耗少，从而根本性地解决生产过程中出现的珩磨条锋利问题以及缸体两端口异常划痕问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案来实现：

一种珩磨条，由磨粒和结合剂组成，所述磨粒在珩磨条中的体积百分含量为2.5～50vol％；所述结合剂为含有第一金属成分和活性金属成分的结合剂，所述结合剂的原料组分的重量百分含量为：第一金属成分的重量百分含量为80～95wt％，活性金属成分的重量百分含量为5～20wt％；所述第一金属成分选自铜、锡、银、锑、锰、锌、镍和铁中的至少两种金属；所述活性金属成分选自钛、锆、铪、铬和钽中的至少一种金属。

较佳的，所述磨粒为金刚石或立方氮化硼，所述磨粒的粒径为0.5～100μm；优选的，所述磨粒为金刚石。

较佳的，所述第一金属成分为铜-锡两种金属、铜-锡-铁-镍四种金属、铜-锌-银三种金属、铜-镍-锌三种金属或铜-镍-锑三种金属。

较佳的，所述珩磨条中，磨粒与活性金属成分以及第一金属成分均匀分布。

本发明的结合剂，其原料组分及配比，如可以为：(a)铜的重量百分含量为45～75wt％；(b)锡的重量百分含量为20～35wt％；(c)活性金属成分的重量百分含量为5～20wt％；且第一金属成分中的铜和锡与活性金属成分的重量百分含量合计为100wt％。

本发明的珩磨条，其结合剂会在烧结的时候与磨粒产生化学结合，使用该方法所需的由第一金属成分和活性金属成分组成的结合剂以及相应配比的磨粒所制得的珩磨条，与不含活性金属成分组成的结合剂与磨粒所制得的珩磨条的耐磨性相比，采用本发明配比的磨粒强化的珩磨条的耐磨性至少高出24％。

本发明的珩磨条的制备方法，包括如下步骤：

1)、按照珩磨条中各组分的配比称量磨粒、第一金属成分和活性金属成分，先将第一金属成分和活性金属成分混合，搅拌均匀后获得结合剂，再将磨粒加入结合剂中混合并搅拌均匀，得到原料混合物。

较佳的，所述第一金属成分和活性金属成分混配前先进行过筛处理，如过165目的不锈钢筛子。

较佳的，所述第一金属成分和活性金属成分混合搅拌的时间至少为30分钟。所述磨粒和结合剂的混合搅拌时间至少为1小时。

2)、将原料混合物置于钢制模具中，先冷压成型后，再释放压力，然后进行无压烧结，冷却后获得所述珩磨条；或者，将原料混合物置于石墨模具中，在惰性气体的氛围下先加压至80-100MPa，在加压的同时进行升温至烧结温度即可完成热压烧结，冷却后获得所述珩磨条。

较佳的，所述冷压成型的压力超过300MPa，温度为室温。冷压成型时，如在414MPa(4.22吨/cm2)压力下密化压制10秒钟形成。

较佳的，所述无压烧结的条件为真空条件，且烧结温度为800-900℃。整个无压烧结过程的时间为10-15分钟。

较佳的，所述热压烧结的温度为800-900℃。整个热压烧结过程的时间为10-15分钟。本发明所述的惰性气体如氮气等。

较佳的，所述冷却时，先从800-900℃慢冷冷却至250-400℃，再在急冷条件下冷却至室温。所述慢冷的时间为3分钟；所述急冷条件为将慢冷后的珩磨条放入温度为室温的水中急速冷却，直到冷却至外界温度。本发明上述的外界温度是室温。

本发明的珩磨条在圆度及圆柱度精度要求μm级的汽车发动机铸铁缸体中尤其适合应用，并充分发挥优势。