一种数控机床床身用耐磨复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种数控机床床身用耐磨复合材料及其制备方法。该耐磨复合材料利用香蕉茎秆纤维精干麻、钢纤维和芳纶纤维混合替代部分金属材料，保证了复合材料的耐磨性能，且所用三种纤维用丝蛋白处理后，所得复合材料的自润滑度高，有效地降低了床身的耐磨性。与现有技术相比，本发明专利技术所得耐磨复合材料的自润滑度高，硬度大，耐磨损性好，提高了机床的使用寿命。另外，香蕉茎秆纤维来源于废弃的生物质，来源丰富，变废为宝，降低了投入成本，保护了生态环境。

Wear resistant composite material for lathe bed of numerical control machine and preparation method thereof

The invention discloses a wear-resistant composite material for a lathe bed of a numerical control machine and a preparation method thereof. The wear-resisting composite material uses banana stem fiber, dry linen, steel fiber and aramid fiber to replace some metal materials, and ensures the wear-resisting property of the composite material. Compared with the prior art, the wear-resistant composite material has the advantages of high self-lubrication, high hardness, good wear resistance and long service life of the machine tool. In addition, banana stem fiber comes from waste biomass, rich sources, waste into treasure, reduce investment costs, and protect the ecological environment.

【技术实现步骤摘要】
一种数控机床床身用耐磨复合材料及其制备方法
本专利技术涉及机床制备领域，具体涉及一种数控机床床身用耐磨复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前，数控机床技术发展迅速，加工效率和加工精度不断提高，会使得机床上产生大量的铁屑或污垢，如果保养不善会大大降低了机床的寿命；刷子可以用于对机床的而清洁，但在清理的时候比较繁琐，且存在潜在危险，容易该清理者带来损害。机床床身是给机械加工元件提供支撑、传动和保证加工精度的挤出，需要具有足够的刚度、良好的抗磨损性、自润滑性和吸震性能。因此，床身本身的材料性质对机床的使用性能和寿命影响很大。现有的机床床身材料在生产中除了碳、硅、锰、磷、硫常规五大元素为基础外，还添加了铜、钼、镍、铬金属元素，是合金化得到的铸铁材料。但是该材料的成本高，做成的材料性能低。申请号2017110564678，名称为一种机床床身材料，为合金化铸铁材料，所含化学成份及重量份为C:2.9-3.1%、Si:1.6-1.9%、Mn:0.8-1.1%、P:0.07-0.1%、S:0.06-0.09%、B:0.03-0.04%、Ca:0.008-0.019%、Sr:0.005-0.01%，余量为Fe。所述材料由如下重量份的原料熔铸而成：原生铁20-30%、回炉料25-35%、废钢35-55%、增碳剂为金属炉料总重的1-1.5%、锰铁合金0.1-0.3%、硅铁合金0.5-0.85%、硼铁合金0.2%、特殊强效孕育剂0.3%。该材料虽然利用废弃的钢材来制备床身材料，但成本依然很高，回路的能耗也是一笔大的开支，因此需要研发新的材料来替代。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种数控机床床身用耐磨复合材料及其制备方法，利用香蕉茎秆纤维为原料替代部分的金属材料，所得耐磨复合材料具有良好的耐磨性，硬度高，成本低，取材广泛。一种数控机床床身用耐磨复合材料，包括以下按重量份数计的组分：香蕉茎秆纤维精干麻5-18份、钢纤维8-20份、芳纶纤维10-18份、丝蛋白12-18份、石英粉1-3份、二硅化钼18-28份、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物1-5份、磷酸苯胺12-18份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1-5份、环氧树脂1-5份、氧化锰20-25份、氧化镁1-12份、氧化钙1-8份、三氧化铋1-5份。作为改进的是，上述数控机床床身用耐磨复合材料，包括以下按重量份数计的组分：香蕉茎秆纤维精干麻15份、钢纤维12份、芳纶纤维15份、丝蛋白16份、石英粉2份、二硅化钼25份、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物2份、磷酸苯胺15份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷3份、环氧树脂4份、氧化锰22份、氧化镁8份、氧化钙6份、三氧化铋4份。作为改进的是，所述聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物中聚乙烯的含量为20-30%。作为改进的是，所述香蕉茎秆纤维精干麻的纤维长支数160-180nm，单纤强度4cN/dtex。上述数控机床床身用耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，以香蕉茎秆纤维精干麻为芯，外部依次用芳纶纤维和钢纤维包裹，采用涡流纺工艺纺织成的包芯纱；步骤3，将包芯纱置于丝蛋白中，-20℃冷冻干燥后，球磨至160-180目得混合物A；步骤4，将石英砂、二硅化钼、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物、磷酸苯胺、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、环氧树脂、氧化锰、氧化镁、氧化钙和三氧化铋混合融化后，加入混合混合物A，搅拌后，投入挤出机中挤出母粒，即可。有益效果：与现有技术相比，本专利技术采用香蕉茎秆纤维精干麻、芳纶纤维和钢纤维为主要成分，制成的包芯纱，代替了部分金属材料，提高了复合材料的耐磨性能。且包芯纱用丝蛋白浸泡，提高了复合材料的自润滑度，减少了床身的磨损，提高了机床的使用寿命。另外，香蕉茎秆纤维来源于废弃的生物质，来源丰富，变废为宝，降低了投入成本，保护了生态环境。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详细介绍。实施例1一种数控机床床身用耐磨复合材料，包括以下按重量份数计的组分：香蕉茎秆纤维精干麻5份、钢纤维8份、芳纶纤维10份、丝蛋白12份、石英粉1份、二硅化钼18份、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物1份、磷酸苯胺12份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1份、环氧树脂1份、氧化锰20份、氧化镁1份、氧化钙1份、三氧化铋1份。所述聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物中聚乙烯的含量为20%。所述香蕉茎秆纤维精干麻的纤维长支数160nm，单纤强度4cN/dtex。上述数控机床床身用耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，以香蕉茎秆纤维精干麻为芯，外部依次用芳纶纤维和钢纤维包裹，采用涡流纺工艺纺织成的包芯纱；步骤3，将包芯纱置于丝蛋白中，-20℃冷冻干燥后，球磨至160目得混合物A；步骤4，将石英砂、二硅化钼、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物、磷酸苯胺、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、环氧树脂、氧化锰、氧化镁、氧化钙和三氧化铋混合融化后，加入混合混合物A，搅拌后，投入挤出机中挤出母粒，即可。对实施例1制备的复合材料进行检测，复合材料的硬度为285HB，抗拉强度为285N，加工性能好，耐磨损率为18%，导热能力强。实施例2一种数控机床床身用耐磨复合材料，包括以下按重量份数计的组分：香蕉茎秆纤维精干麻15份、钢纤维12份、芳纶纤维15份、丝蛋白16份、石英粉2份、二硅化钼25份、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物2份、磷酸苯胺15份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷3份、环氧树脂4份、氧化锰22份、氧化镁8份、氧化钙6份、三氧化铋4份。其中，所述聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物中聚乙烯的含量为25%。所述香蕉茎秆纤维精干麻的纤维长支数170nm，单纤强度4cN/dtex。上述数控机床床身用耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，以香蕉茎秆纤维精干麻为芯，外部依次用芳纶纤维和钢纤维包裹，采用涡流纺工艺纺织成的包芯纱；步骤3，将包芯纱置于丝蛋白中，-20℃冷冻干燥后，球磨至170目得混合物A；步骤4，将石英砂、二硅化钼、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物、磷酸苯胺、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、环氧树脂、氧化锰、氧化镁、氧化钙和三氧化铋混合融化后，加入混合混合物A，搅拌后，投入挤出机中挤出母粒，即可。对实施例2制备的复合材料进行检测，复合材料的硬度为310HB，抗拉强度为280N，加工性能好，耐磨损率为15%，导热能力强。实施例3一种数控机床床身用耐磨复合材料，包括以下按重量份数计的组分：香蕉茎秆纤维精干麻18份、钢纤维20份、芳纶纤维18份、丝蛋白18份、石英粉3份、二硅化钼28份、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物5份、磷酸苯胺18份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷5份、环氧树脂5份、氧化锰25份、氧化镁12份、氧化钙8份、三氧化铋5份。其中，所述聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物中聚乙烯的含量为30%。所述香蕉茎秆纤维精干麻的纤维长支数180nm，单纤强度4cN/dtex。上述数控机床床身用耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，以香蕉茎秆纤维精干麻为芯，外部依次用芳纶纤维和钢纤维包裹，采用涡流纺工艺纺织成的包芯纱；步骤3，将包芯纱置于丝蛋白中，-20℃冷冻干燥后，球磨至180目得混合物A；步骤4，将石英砂、二硅化钼、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物、磷酸苯胺、γ-巯丙基三甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数控机床床身用耐磨复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：香蕉茎秆纤维精干麻5‑18份、钢纤维8‑20份、芳纶纤维10‑18份、丝蛋白12‑18份、石英粉1‑3份、二硅化钼18‑28份、聚乙烯‑邻苯二甲酰胺共聚物1‑5份、磷酸苯胺12‑18份、γ‑巯丙基三甲氧基硅烷1‑5份、环氧树脂1‑5份、氧化锰20‑25份、氧化镁1‑12份、氧化钙1‑8份、三氧化铋1‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种数控机床床身用耐磨复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：香蕉茎秆纤维精干麻5-18份、钢纤维8-20份、芳纶纤维10-18份、丝蛋白12-18份、石英粉1-3份、二硅化钼18-28份、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物1-5份、磷酸苯胺12-18份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1-5份、环氧树脂1-5份、氧化锰20-25份、氧化镁1-12份、氧化钙1-8份、三氧化铋1-5份。2.根据权利要求1所述的一种数控机床床身用耐磨复合材料，其特征在于，包括以下按重量份数计的组分：香蕉茎秆纤维精干麻15份、钢纤维12份、芳纶纤维15份、丝蛋白16份、石英粉2份、二硅化钼25份、聚乙烯-邻苯二甲酰胺共聚物2份、磷酸苯胺15份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷3份、环氧树脂4份、氧化锰22份、氧化镁8份、氧化钙6份、三氧化铋4份。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：时金明，崔斌，
申请(专利权)人：苏州双金实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32