包括取向磨料颗粒的粘结磨料制品及其制备方法技术

技术编号:21372365 阅读:24 留言:0更新日期:2019-06-15 11:53
本公开提供了粘结磨料制品,该粘结磨料制品包括保留在粘结剂中的磨料颗粒。所述磨料颗粒相对于所述粘结磨料制品的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向。如使用放大下的显微镜图像分析所测量的,50%或更多的所述磨料颗粒取向在高于或低于所述角度15度以内。本公开还提供了一种制备粘结磨料制品的方法,所述方法包括顺序步骤。所述步骤包括(a)子工艺,所述子工艺顺序地包括:i)在限定区域中沉积散粉颗粒层,其中所述散粉颗粒包含基质颗粒和磨料颗粒;ii)用撒布棒或撒布辊撒布所述散粉颗粒层,以提供基本上均匀的厚度,其中所述撒布棒或撒布辊与所述限定区域的基准面之间的间隙被选择为短于所述磨料颗粒的平均长度;以及iii)选择性地处理所述散粉颗粒层的区域,以将粉末颗粒粘结在一起。步骤b)包括独立地实施步骤a)多次,以生成包含所粘结的粉末颗粒和剩余散粉颗粒的粘结磨料制品预成形件。步骤c)包括将剩余散粉颗粒从所述粘结磨料制品预成形件分离。步骤d)包括加热所述粘结磨料制品预成形件以提供所述粘结磨料制品。本发明专利技术还提供了方法,所述方法包括由具有一个或多个处理器的制造设备接收数字对象,所述数字对象包括指定粘结磨料制品的数据;以及利用所述制造设备通过增材制造工艺基于所述数字对象生成粘结磨料制品预成形件。本发明专利技术还提供了一种系统,所述系统包括显示器,所述显示器显示粘结磨料制品的3D模型;和一个或多个处理器,其响应于用户选择的所述3D模型,使得3D打印机创建粘结磨料制品预成形件的物理对象。

Bonded abrasive products including oriented abrasive particles and their preparation methods

The present disclosure provides a bonded abrasive product comprising abrasive particles retained in the binder. The abrasive particles are oriented at a predetermined angle greater than 0 degrees and less than 90 degrees relative to the longitudinal axis of the bonded abrasive product. If measured using magnified microscopic image analysis, the orientation of 50% or more of the abrasive particles is within 15 degrees above or below the said angle. The present disclosure also provides a method for preparing bonded abrasive products, which includes sequential steps. The steps include (a) a sub-process, which sequentially includes: (i) depositing a layer of powder particles in a defined area, where the powder particles contain matrix particles and abrasive particles; and (ii) spreading the powder particle layer with a spraying rod or a spraying roll to provide a substantially uniform thickness, where the gap between the spraying rod or the spraying roll and the reference plane of the defined area is defined. The average length of the abrasive particle is selected to be shorter than that of the abrasive particle; and iii) the area of the powder particle layer is selectively treated to bond the powder particles together. Step b) includes independently implementing step a) multiple times to generate a bonded abrasive product preform containing bonded powder particles and residual powder particles. Step c) includes separating the remaining powder particles from the preform of the bonded abrasive product. Step d) includes heating the preform of the bonded abrasive product to provide the bonded abrasive product. The invention also provides a method for receiving a digital object by a manufacturing device having one or more processors, the digital object comprising data of a specified bonded abrasive product, and generating a bonded abrasive product preform based on the said digital object by using the manufacturing equipment through an additional material manufacturing process. The invention also provides a system comprising a display displaying a 3D model of a bonded abrasive product and one or more processors that enable a 3D printer to create a physical object of a bonded abrasive product preform in response to the 3D model selected by the user.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括取向磨料颗粒的粘结磨料制品及其制备方法
本公开广义地涉及粘结磨料制品及制备在金属粘结基质、玻璃状粘结基质或树脂粘结基质中具有磨料颗粒的磨料制品的方法。
技术介绍
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,玻璃料和陶瓷前体)、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(例如,酚醛树脂、聚乙烯醇、脲醛树脂或糊精的水溶液)中的临时树脂粘结剂的混合物来制备玻璃状粘结磨料制品(例如,砂轮、砂瓦和磨石)。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。然后添加临时树脂粘结溶液,以润湿磨粒混合物。然后将共混的混合物置于用脱模剂处理的硬化钢模具中。然后将填充的模具在压机中压缩以形成模制生坯。然后将生坯从模具中脱出,随后加热直至临时树脂粘结剂被烧尽并且玻璃状粘结前体被转化为玻璃状粘结基质(在本领域中也称为“玻璃状粘结”和“玻璃状粘结剂”)。传统上,金属粘结磨料制品通过混合磨料诸如金刚石、立方氮化硼(cBN)或其它磨粒与非熔融金属粉末(例如,钨、不锈钢或其它)、熔融金属粉末(例如,青铜或铜)或它们的组合而制成。可添加孔隙诱导剂、临时粘结剂和其它添加剂。然后将混合物引入已涂覆有脱模剂的模具中。然后将填充的模具在压机中压缩以形成模制生坯。然后将生坯从模具中顶出,随后在加热炉中于高温下加热以熔化金属组合物的一部分,或者向生坯中注入熔融金属。加热通常在惰性或还原气体(例如,氮气、氩气、氢气)或在真空下的合适受控气氛下完成。这些制造方法存在许多缺点:每个磨料制品形状都需要特殊的模具;模具通常是昂贵的并且生产周期长;任何设计变化都需要制造新模具;磨粒在磨料制品中是无规取向的;对于可模制的形状存在限制,具有底切或诸如冷却通道的内部结构的复杂形状通常是不可能的;模具磨损,并且每个模具具有可制造有限数量的单元;当模具填充有磨料混合物时,可能发生组分的分离,从而导致不均匀的磨料组分和密度变化,这易于看见并且可能使性能变化。此外,该工艺通常为手动且劳动密集型的。
技术实现思路
在第一方面,本公开提供了一种粘结磨料制品。该粘结磨料制品包括保留在粘结剂中的磨料颗粒,其中磨料颗粒相对于粘结磨料制品的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向。如使用在10到1,000倍的放大率的显微镜图像分析所测量的,50%或更多的磨料颗粒取向在高于或低于该角度15度以内。在第二方面,本公开提供了另一种粘结磨料制品。该粘结磨料制品包括保留在粘结剂中的多个磨料颗粒,其中多个磨料颗粒的第一部分相对于粘结磨料制品的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定第一角度取向。多个磨料颗粒的第二部分以不同于第一角度的预定第二角度取向。如使用在10到1,000倍的放大率的显微镜图像分析所测量的,第一部分和第二部分中每一者的50%或更多的磨料颗粒分别取向在高于或低于第一角度和第二角度15度以内。在第三方面,本公开提供了一种制备粘结磨料制品的方法,该方法包括顺序步骤。步骤a)包括子工艺,该子工艺顺序地包括:i)在限定区域中沉积散粉颗粒层,其中散粉颗粒包含基质颗粒和磨料颗粒;ii)用撒布棒或撒布辊撒布散粉颗粒层,以提供基本上均匀的厚度,其中撒布棒或撒布辊和该限定区域的基准面之间的间隙被选择为短于磨料颗粒的平均长度;以及iii)选择性地处理散粉颗粒层的区域,以将粉末颗粒粘结在一起。步骤b)包括独立地实施步骤a)多次,以生成包括所粘结的粉末颗粒和剩余散粉颗粒的粘结磨料制品预成形件。在每个步骤a)中,独立地选择散粉颗粒。步骤c)包括将基本上所有的剩余散粉颗粒从磨料制品预成形件分离。步骤d)包括加热粘结磨料制品预成形件,以提供包括保留在基质材料中的磨料颗粒的粘结磨料制品。在第四方面,本公开提供了一种非暂态机器可读介质。该非暂态机器可读介质具有表示粘结磨料制品的三维模型的数据,当由与3D打印机相接的一个或多个处理器访问时,使得3D打印机创建粘结磨料制品的粘结磨料制品预成形件。该粘结磨料制品预成形件包括保留在粘结剂中的磨料颗粒。磨料颗粒a)相对于粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向,其中50%或更多的磨料颗粒取向在高于或低于该角度15度以内;或b)多个磨料颗粒的第一部分相对于粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定第一角度取向,并且多个磨料颗粒的第二部分以不同于第一角度的预定角度取向,其中第一部分和第二部分中每一者的50%或更多的磨料颗粒分别取向在高于或低于第一角度和第二角度15度以内。在a)或b)中,角度如使用在10到1,000倍的放大率的显微镜图像分析所测量的。在第五方面,本公开提供了一种方法。该方法包括从非暂态机器可读介质检索表示粘结磨料制品的3D模型的数据;通过一个或多个处理器来执行使用数据与制造设备相接的3D打印应用程序;以及由制造设备生成粘结磨料制品的粘结磨料制品预成形件的物理对象。该粘结磨料制品预成形件包括保留在粘结剂中的磨料颗粒。磨料颗粒a)相对于粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向,其中50%或更多的磨料颗粒取向在高于或低于该角度15度以内;或b)多个磨料颗粒的第一部分相对于粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定第一角度取向,并且多个磨料颗粒的第二部分以不同于第一角度的预定角度取向,其中第一部分和第二部分中每一者的50%或更多的磨料颗粒分别取向在高于或低于第一角度和第二角度15度以内。在a)或b)中,角度如使用在10到1,000倍的放大率的显微镜图像分析所测量的。在第六方面,本公开提供了另一种方法。该方法包括由具有一个或多个处理器的制造设备接收数字对象,该数字对象包括指定粘结磨料制品的多个层的数据。以及利用该制造设备通过增材制造工艺基于该数字对象生成粘结磨料制品的粘结磨料制品预成形件。该粘结磨料制品预成形件包括保留在粘结剂中的磨料颗粒。磨料颗粒a)相对于粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向,其中50%或更多的磨料颗粒取向在高于或低于该角度15度以内;或b)多个磨料颗粒的第一部分相对于粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定第一角度取向,并且多个磨料颗粒的第二部分以不同于第一角度的预定角度取向,其中第一部分和第二部分中每一者的50%或更多的磨料颗粒分别取向在高于或低于第一角度和第二角度15度以内。在a)或b)中,角度如使用在10到1,000倍的放大率的显微镜图像分析所测量的。在第七方面,本公开提供了一种系统。该系统包括显示器,该显示器显示粘结磨料制品的3D模型;和一个或多个处理器,其响应于用户选择的3D模型,使得3D打印机创建粘结磨料制品的粘结磨料制品预成形件的物理对象。该粘结磨料制品预成形件包括保留在粘结剂中的磨料颗粒。磨料颗粒a)相对于粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向,其中50%或更多的磨料颗粒取向在高于或低于该角度15度以内;或b)多个磨料颗粒的第一部分相对于粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定第一角度取向,并且多个磨料颗粒的第二部分以不同于第一角度的预定角度取本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种粘结磨料制品,包括保留在粘结剂中的磨料颗粒,其中所述磨料颗粒相对于所述粘结磨料制品的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向,其中如使用在10到1,000倍放大率的图像分析所测量的,50%或更多的所述磨料颗粒取向在高于或低于所述角度15度以内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.25 US 62/412,366;2017.08.25 US 62/550,1261.一种粘结磨料制品,包括保留在粘结剂中的磨料颗粒,其中所述磨料颗粒相对于所述粘结磨料制品的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向,其中如使用在10到1,000倍放大率的图像分析所测量的,50%或更多的所述磨料颗粒取向在高于或低于所述角度15度以内。2.根据权利要求1所述的粘结磨料制品,进一步包括玻璃状粘结材料。3.根据权利要求1所述的粘结磨料制品,进一步包括金属粘结材料。4.根据权利要求1所述的粘结磨料制品,进一步包括树脂粘结材料。5.根据权利要求1至4中任一项所述的粘结磨料制品,其中所述角度为45度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的粘结磨料制品,其中所述磨料颗粒的平均长度与平均厚度的纵横比为1.5以上。7.根据权利要求1至6中任一项所述的粘结磨料制品,其中所述磨料颗粒的平均长度与平均厚度的纵横比为4.0以上。8.根据权利要求1至7中任一项所述的粘结磨料制品,其中所述磨料颗粒包括成形磨料颗粒、精确成形磨料颗粒、磨料片、磨料棒、磨料颗粒的成形团聚物、或它们的组合。9.根据权利要求1至7中任一项所述的粘结磨料制品,其中所述磨料颗粒包括粉碎磨料颗粒、磨料颗粒的团聚物、或它们的组合。10.根据权利要求1至9中任一项所述的粘结磨料制品,进一步包括保留在所述粘结剂中并且相对于所述粘结磨料制品的纵向轴线无规取向的多个磨料颗粒。11.根据权利要求1至10中任一项所述的粘结磨料制品,其中所述磨料制品选自磨料研磨钻头、砂瓦、磨轮、磨料垫和砂轮。12.一种粘结磨料制品,包括保留在粘结剂中的多个磨料颗粒,其中所述多个磨料颗粒的第一部分相对于所述粘结磨料制品的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定第一角度取向,并且所述多个磨料颗粒的第二部分以不同于所述第一角度的预定第二角度取向,其中如使用在10到1,000倍放大率的显微镜图像分析所测量的,所述第一部分和所述第二部分中每一者的50%或更多的所述磨料颗粒分别取向在高于或低于所述第一角度和所述第二角度15度以内。13.一种制备粘结磨料制品的方法,所述方法包括顺序步骤:a)子工艺,所述子工艺顺序地包括:i)在限定区域中沉积散粉颗粒层,其中所述散粉颗粒包含基质颗粒和磨料颗粒;ii)用撒布棒或撒布辊撒布所述散粉颗粒层,以提供基本上均匀的厚度,其中所述撒布棒或撒布辊与所述限定区域的基准面之间的间隙被选择为短于所述磨料颗粒的平均长度;以及iii)选择性地处理所述散粉颗粒层的区域,以将粉末颗粒粘结在一起;b)独立地实施步骤a)多次,以生成包含所粘结的粉末颗粒和剩余散粉颗粒的粘结磨料制品预成形件,其中在每个步骤a)中,独立地选择所述散粉颗粒;c)将基本上所有的剩余散粉颗粒从所述粘结磨料制品预成形件分离;以及d)加热所述粘结磨料制品预成形件,以提供包括保留在基质材料中的磨料颗粒的所述粘结磨料制品。14.根据权利要求13所述的方法,其中所述撒布棒或撒布辊与所述限定区域的基准面之间的所述间隙的长度与所述磨料颗粒的平均长度之比在2:1至0.5:1的范围内,包括端值。15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法,其中所述撒布棒或撒布辊与所述限定区域的基准面之间的所述间隙的长度与所述基质颗粒的平均长度之比为5:1以上。16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其中所述磨料颗粒相对于所述粘结磨料制品的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向,其中如使用在10到1,000倍放大率的显微镜图像分析所测量的,50%或更多的所述磨料颗粒取向在高于或低于所述角度15度以内。17.一种非暂态机器可读介质,其具有表示粘结磨料制品的三维模型的数据,当由与3D打印机相接的一个或多个处理器访问时,使得所述3D打印机创建所述粘结磨料制品的粘结磨料制品预成形件,所述粘结磨料制品预成形件包括:a)保留在粘结剂中的磨料颗粒,其中所述磨料颗粒相对于所述粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的预定角度取向,其中如使用在10到1,000倍放大率的图像分析所测量的,50%或更多的所述磨料颗粒取向在高于或低于所述角度15度以内;或b)保留在粘结剂中的多个磨料颗粒,其中所述多个磨料颗粒的第一部分相对于所述粘结磨料制品预成形件的纵向轴线以大于0度且小于90度的...

【专利技术属性】
技术研发人员:尼格斯·B·阿德弗里斯卡斯腾·弗兰克罗伯特·L·W·史密森布赖恩·D·格斯玛利亚·塞莱斯特·卡斯蒂略麦肯·吉沃特
申请(专利权)人:三M创新有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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