[发明专利]玻璃状粘结磨料制品及其制造方法

说明书

本发明公开了一种使用粉末床喷射来制造玻璃状粘结磨料制品及其前体的方法。通过该方法制备的玻璃状粘结磨料制品包括具有弧形或曲折冷却通道、一体化结构磨盘、磨料段、成型磨料颗粒和磨轮的磨料制品。

技术领域

本公开广义地涉及一种制造在玻璃状粘结基质中具有磨料颗粒的磨料制品的方法及其制造方法。

背景技术

传统上，通过压缩磨料颗粒(例如，金刚石、立方氮化硼、氧化铝、或SiC)、玻璃状粘结前体(例如，玻璃料、陶瓷前体)、任选的孔隙诱导剂(例如，玻璃泡、萘、压碎的椰子或核桃壳、或丙烯酸玻璃、或PMMA)和液体载体中的临时有机粘结剂(例如，酚醛树脂、聚乙烯醇、脲醛树脂或糊精的水溶液)的混合物来制备玻璃状粘结磨料制品。该磨料颗粒、玻璃状粘结前体和常见的孔隙诱导剂通常干混在一起。然后添加临时有机粘结剂溶液，以润湿磨粒混合物。将混杂的混合物置于利用脱模剂处理的硬化钢模具中，并且然后进行加热直到玻璃状粘结前体转化为玻璃状粘结基质(在本领域中也被称为“玻璃状粘合剂”和“玻璃状粘结剂”)。

这种制造方法有许多缺点：每个磨料制品形状需要专门的模具；模具通常昂贵并且具有较长的制造周期；任何设计变化均需要制造新模具；对于可模制的形状有局限性，通常不能模制具有底切或内部结构诸如冷却通道的复杂形状；模具会磨损并且每个模具可制造的件数有限；当模具填充有磨料混合物时，可能发生组分分离，从而导致容易看到的不均匀磨料组分和密度变化。此外，该过程为手动的劳动密集型过程。

粉末床粘结剂喷射为一种加成制造或“3D打印”技术，其中通过喷射的液体粘结剂混合物来将粉末薄层临时粘结在期望的位置处。通常，该粘结剂混合物通过喷射打印头来进行分配，并且由溶解在合适的溶剂或载体溶液中的聚合物组成。在一种方法中，该粘结剂为与其他粉末混合或涂覆在其他粉末上并被干燥的粉末，并且然后将活化液体诸如水或溶剂混合物喷射到粉末上，从而激活选择区域中的粘结剂。

该打印粉末层随后被至少部分地干燥并降低，使得可散布下一个粉末层。可重复粉末散布、粘结和干燥过程，直到形成完整的对象。对象和周围的粉末从打印机中去除并且通常被干燥或固化以赋予附加强度，使得可从周围的粉末提取出现在硬化的对象。

发明内容

在一个方面中，一种制造玻璃状粘结磨料制品的方法，该方法包括顺序步骤：

a)子过程，该子过程依次包括：

i)在限定区域中沉积散粉颗粒层，其中该散粉颗粒包括玻璃状粘结前体颗粒和磨料颗粒，并且其中该散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度；

ii)在散粉颗粒层的预先确定的区域中喷射液体粘结剂前体材料；

iii)将液体粘结剂前体材料转化成临时粘结剂材料，该临时粘结剂材料将预先确定的区域中的散粉颗粒的颗粒粘结在一起，以形成粘结粉末颗粒层；

b)多次独立地执行步骤a)，以形成包含粘结粉末颗粒和剩余散粉颗粒的磨料制品预成型件，其中在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒和液体粘结剂前体材料；

c)从磨料制品预成型件上分离基本上所有剩余的散粉颗粒；

d)加热磨料制品预成型件，以提供玻璃状粘结磨料制品，该磨料制品包含被保留在玻璃状粘结材料中的磨料颗粒。

有利地，根据本公开的方法适于制造大量或短期生产的玻璃状粘结磨料制品。

因此，在另一方面，本公开提供了一种玻璃状粘结磨料制品，该玻璃状粘结磨料制品包含其中保留有磨料颗粒的玻璃状粘结材料，其中该玻璃状粘结磨料制品具有至少部分地延伸穿过其中的至少一个曲折冷却通道。

在另一方面，本公开提供了一种玻璃状粘结磨料制品，该玻璃状粘结磨料制品包含其中保留有磨料颗粒的玻璃状粘结材料，其中该玻璃状粘结磨料制品具有至少部分地延伸穿过其中的至少一个弧形冷却通道。