[发明专利]一种具有分割设计的磨轮形貌、其金刚石磨轮及制备工艺

说明书

本发明公开了一种具有分割设计的磨轮形貌、其金刚石磨轮及制备工艺。本发明所述磨轮外圆面的厚度为H，h为合金焊料在磨轮表面发生流淌堆积失效的最大厚度，当Hh时，金刚石磨轮外圆表面圆周方向设置分割带或将磨轮外圆表面的金刚石布料区域均等地分割成若干小块；所述分割带及分割小块边长为空白区域，分割带为连续的分割曲线，分割曲线为三角函数曲线；每个分割小块垂直方向的高度不大于h，所采用的分割小块符合“平面镶嵌”原理的图形。本发明将布料表面创造性地进行分割，有效防止了焊料在金刚石表面的过度流淌；制备的磨轮磨削效率高，散热快，有效延长了磨轮的使用寿命与稳定性；制备工艺中易操作，成本低，具有较高的经济效益。

技术领域

本发明属于超硬磨料工具制造领域，具体涉及一种具有分割设计的磨轮形貌、其金刚石磨轮及制备工艺。

背景技术

钎焊金刚石磨轮为回转型轮状结构，主要利用外圆表面的金刚石磨粒对材料进行加工去除，可以有效应用于打磨铸件材料表面毛刺、飞边以及冒口等形貌，并且在石材加工领域可对大理石、花岗岩等硬脆材料进行仿形磨削、磨边等加工。

钎焊金刚石磨轮是利用含能与金刚石发生化学冶金反应的活性焊料，在高温环境中将金刚石与钢基体焊接制备而成。磨轮一般是外圆面需要布金刚石磨料，然后利用外圆的金刚石对材料进行加工，由于磨轮的规格多种，且厚度不一，一般情况下，当磨轮厚度小于40mm时，活性焊料流淌长度小，能够较好地均匀焊接，磨轮顶端与底部焊料厚度基本一致，但当磨轮厚度较大时，由于焊料在高温环境下有一定的流动性，受重力的作用，会在磨轮外圆表面发生流淌，特别是当金刚石密度低或者保温时间长的条件下，焊料的流淌更为明显，严重时会在磨轮底部聚集成滴或者将底部金刚石全部掩盖，失去加工能力，导致磨轮报废。因此，对磨轮表面焊料层厚度的控制成为了钎焊金刚石磨轮性能发挥的关键前提。

虽然在改进金刚石布料密度、优化钎焊工艺方面亦可达到改善焊料流动性，但上述方式未能从根本上改进焊料的流动性问题。因为在竖直方向上，焊料的流淌不可避免，过长的布料区域必然会造成焊料在底部的堆积。因此，解决此问题，必须从磨粒与焊料在磨轮外圆表面形成的形貌方面研究解决。

发明内容

针对在不同厚度的钎焊金刚石磨轮表面布料时，焊料容易发生堆积，焊料层过厚的问题，本发明提供了一种具有分割设计的磨轮形貌、其金刚石磨轮及制备工艺，通过创造性地提出一种具有分割设计的金刚石排布形貌，颗粒钎焊层厚度均匀，设计的磨轮形貌不仅不影响打磨效率，而且起到防止焊料过度流淌的效果。

本发明创造性地提出了基于磨轮厚度以及焊料对基体的润湿特点对磨轮表面布料形貌进行分割设计，从而制备防止焊料过度流淌的新型钎焊金刚石磨轮的方案。本发明技术方案中基于焊料最大流淌长度，将磨轮外圆表面在垂直方向进行方案设计，并且为保证在磨轮磨削时加工稳定，保证效率，综合设计了磨轮外圆表面圆周方向磨料分布形貌。该发明所得出的磨轮表面形貌，磨削锋利，制备简单，有效地防止了焊料在磨轮表面的不均匀现象，降低了钎焊工艺制备难度，提高了生产效率，具有较高的经济效益。

金刚石磨轮钎焊制备时状态为垂直放置，基体表面的合金焊料会在基体表面发生扩散结合，并与表面的金刚石颗粒发生化学冶金反应，对其进行包埋。由于合金焊料对金刚石的润湿作用，使用合金焊料不至于完全流淌，类似于树木的树根对土壤的固定作用。

虽然金刚石可以对熔化的合金焊料起到较好的固定，但受重力作用影响，焊料仍然会有一定垂直往下的流动，当合金焊料流动量过大时，合金焊料会完全包埋住金刚石，磨轮表面失效。因此，可建立以下模型，焊料受重力垂直流动，整体近似三角形结构，当底边的尺寸大于金刚石的粒径时，磨轮失效。

本发明提供了一种具有分割设计的磨轮形貌，所述磨轮为金刚石磨轮，磨轮外圆面的厚度为H，磨轮能够发挥性能，表面不被合金焊料覆盖的最长厚度为h，h＝d/tanθ；其中θ为合金焊料对钢基体的铺展倾角，h为合金焊料在磨轮表面发生流淌堆积失效的最大厚度，d为金刚石粒径；