制造金属粘结和玻璃状粘结磨料制品的方法以及磨料制品前体技术

本公开提供了制备玻璃状粘结磨料制品和金属粘结磨料制品的方法。磨料制品预成型件由增材制造子工艺制备，所述增材制造子工艺包括在约束区域中沉积散粉颗粒层并且经由传导或照射选择性加热以热处理散粉颗粒层的区域。所述散粉颗粒包括磨料颗粒和有机化合物颗粒，以及玻璃状粘结前体颗粒或金属颗粒。随后加热由增材制造产生的磨料制品预成型件，以提供玻璃状粘结磨料制品，其包括保留在玻璃状粘结材料中的磨料颗粒，或提供金属粘结磨料制品。另外，所述方法包括通过具有处理器的增材制造设备接收用于指定磨料制品的数据的数字对象，以及用所述制造设备生成所述磨料制品。

Method for manufacturing metal bonded and glassy bonded abrasive products and precursors for abrasive products

The present disclosure provides a method for preparing glassy bonded abrasive products and metal bonded abrasive products. The abrasive product preform is prepared by an additional material manufacturing sub-process, which includes an area in which a powder granular layer is deposited in a restrained area and heated selectively by conduction or irradiation to heat the powder granular layer. The powder particles include abrasive particles and organic compound particles, as well as glassy bonded precursor particles or metal particles. The abrasive preforms produced by the additives are then heated to provide Glass-Bonded abrasive products, including abrasive particles retained in Glass-Bonded materials or metal-bonded abrasive products. In addition, the method includes receiving a digital object of data for a specified abrasive product through an add-on manufacturing device with a processor, and generating the abrasive product with the manufacturing device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造金属粘结和玻璃状粘结磨料制品的方法以及磨料制品前体
本公开广义地涉及制备在金属粘结基质或玻璃状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、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(例如，磨轮、磨料段和磨石)。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。然后添加临时有机粘结剂溶液，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顶出，随后加热直至烧除临时有机粘结剂，并将玻璃状粘结前体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具有长的周转时间；任何设计变化都需要制造新模具；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，该工艺通常为手动的且劳动密集型。在选择性激光烧结中，包含金属粉末和磨料的粉末层在惰性气氛封装件中以均匀的层铺展。在预定区域中，通过激光束将粉末加热，以将金属粉末加热至其烧结温度。传统激光烧结的缺点是需要高功率激光器(例如，在30瓦-150瓦的范围内)，并且需要在整个印刷过程中保持惰性气氛。
技术实现思路
在第一方面中，本公开提供了一种制备玻璃状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，顺序地包括：i)在约束区域中沉积散粉颗粒层；以及ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域。散粉颗粒包括玻璃状粘结前体颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒。散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度。步骤b)包括独立地进行步骤a)多次以生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。在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒。步骤c)包括将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离；以及步骤d)包括加热磨料制品预成型件，以提供包括被保留在玻璃状粘结材料中的磨料颗粒的玻璃状粘结磨料制品。在第二方面，本公开提供玻璃状粘结磨料制品前体，该磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起的磨料颗粒，其中玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一种曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。在第三方面，本公开提供了制备金属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，顺序地包括：i)在约束区域中沉积散粉颗粒层；以及ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域。散粉颗粒包括较高熔点金属颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒。散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度。步骤b)包括独立地进行步骤a)多次以生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。在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒。步骤c)包括将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离。步骤d)包括将熔融的较低熔点金属注入磨料制品预成型件中，其中较高熔点金属颗粒中的至少一些在被熔融的较低熔点金属接触时不完全熔化。步骤e)包括硬化该熔融的较低熔点金属以提供金属粘结磨料制品。在第四方面，本公开提供了制备金属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，顺序地包括：i)在约束区域中沉积散粉颗粒层；以及ii)通过传导或照射选择性地施加热量，以热处理散粉颗粒层的区域。散粉颗粒包括金属颗粒、磨料颗粒和有机化合物颗粒。散粉颗粒层具有基本上均匀的厚度。步骤b)包括独立地进行步骤a)多次以生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，其中磨料颗粒预成型件具有预定形状。在每个步骤a)中，独立地选择散粉颗粒。步骤c)包括将基本上所有剩余散粉颗粒与磨料制品预成型件分离。步骤d)包括加热磨料制品预成型件以提供金属粘结磨料制品。在第五方面，本公开提供了金属粘结磨料制品前体，其包括通过有机化合物材料粘结在一起的金属颗粒和磨料颗粒，其中金属粘结磨料制品前体还包括以下中至少一个：至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；以及至少部分地延伸穿过金属粘结磨料制品前体的至少一个弧形的冷却通道。在第六方面，本公开提供了非暂态机器可读介质，其具有表示玻璃状粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得3D打印机创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。在第七方面，本公开提供了一种方法，该方法包括从(例如，非暂态)机器可读介质检索表示玻璃状粘结磨料制品的3D模型的数据。玻璃状粘结磨料制品预成型件的玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。该方法还包括通过一个或多个处理器来执行3D打印应用程序，该3D打印应用程序使用该数据与制造设备进行接口连接；以及由制造设备生成玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象。在第八方面，本公开提供了一种方法，该方法包括通过具有一个或多个处理器的制造设备接收包括指定玻璃状粘结磨料制品前体的多个层的数据的数字对象。玻璃状粘结磨料制品前体包括由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘合在一起的磨料颗粒。玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地延伸穿过玻璃状粘结磨料制品前体的至少一个弧形冷却通道。该方法还包括利用制造设备通过增材制造工艺生成基于数字对象的玻璃状粘结磨料制品前体。在第九方面，本公开提供了一种系统，其包括：显示器，该显示器显示玻璃状粘结磨料制品的3D模型；和一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非暂态机器可读介质，具有表示玻璃状粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得所述3D打印机创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体，所述玻璃状粘结磨料制品前体包括：磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.30 US 62/315,0441.一种非暂态机器可读介质，具有表示玻璃状粘结磨料制品的三维模型的数据，当由与3D打印机连接的一个或多个处理器访问时，使得所述3D打印机创建玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体，所述玻璃状粘结磨料制品前体包括：磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体。2.一种方法，包括：从非暂态机器可读介质检索表示玻璃状粘结磨料制品的3D模型的数据，玻璃状粘结磨料制品预成型件的玻璃状粘结磨料制品前体包括：磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；通过一个或多个处理器来执行3D打印应用程序，所述3D打印应用程序使用所述数据与制造设备进行接口连接；以及由所述制造设备生成玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象。3.一种玻璃状粘结磨料制品前体，其使用根据权利要求2所述的方法生成。4.一种方法，包括：通过具有一个或多个处理器的制造设备来接收包括数据的数字对象，所述数据指定玻璃状粘结磨料制品前体的多个层，所述玻璃状粘结磨料制品前体包括：磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，所述至少一个弧形冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；以及利用所述制造设备通过增材制造工艺生成基于所述数字对象的玻璃状粘结磨料制品前体。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：将散粉颗粒与所述玻璃状粘结磨料制品前体分离；以及加热所述磨料制品前体，以提供包含被保留在玻璃状粘结材料中的所述磨料颗粒的玻璃状粘结磨料制品。6.根据权利要求5所述的方法，还包括烧除所述有机化合物材料。7.一种系统，包括：显示器，所述显示器显示玻璃状粘结磨料制品的3D模型；以及一个或多个处理器，其响应于用户选择的3D模型，使得3D打印机创建所述玻璃状粘结磨料制品的玻璃状粘结磨料制品前体的物理对象，所述玻璃状粘结磨料制品前体包括：磨料颗粒，所述磨料颗粒由玻璃状粘结前体材料和有机化合物粘结在一起，其中所述玻璃状粘结磨料制品前体还包括以下中的至少一种：至少一个曲折冷却通道，所述至少一个曲折冷却通道至少部分地延伸穿过所述玻璃状粘结磨料制品前体；或者至少一个弧形冷却通道，所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯腾·弗兰克，麦肯·吉沃特，马尔特·科滕，罗伯特·L·W·史密森，布赖恩·D·格斯，尼格斯·B·阿德弗里斯，托马斯·J·安德森，布赖恩·A·舒克拉，迈克尔·C·哈珀，伊丽莎白·Y·普洛特尼科夫，
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