一种异质异构金刚石砂轮及其制备方法技术

技术编号:42619080 阅读:32 留言:0更新日期:2024-09-03 18:25
本发明专利技术公开了一种异形界面结构的异质金刚石砂轮及其制备方法。本发明专利技术金刚石砂轮工作层为金属基金刚石复合材料,基体为钢材料。本发明专利技术金刚石砂轮的制备方法为:设计方波、锯齿、波浪、层叠等异构模型;通过基于激光粉床熔融方法的同步铺粉‑吸粉的多材料增材制造技术,在同一平面上成形不锈钢砂轮基体和金刚石复合材料砂轮工作层,实现3D打印化成形异质异构金刚石砂轮。本发明专利技术制备的异质异构金刚石砂轮不仅实现了异质材料的同步成形,金刚石复合材料工作层与钢基体具有高强度冶金结合,同时通过异形界面结构对砂轮界面残余应力进行缓释,改善了异质金刚石砂轮界面残余应力高导致结合强度低的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超硬材料,具体是采用多材料增材制造技术,通过引入异构界面结构,制备出一种热残余应力显著降低、结构稳定性显著增强的异质异构金刚石砂轮。


技术介绍

1、磨削是精密/超精密加工的主要方法,使零件具有更高的精度、表面完整性和严格的制造一致性,如陶瓷、微晶玻璃等难加工材料在工业中目前只能采用磨削加工。近年来,随着金刚石、cbn等超硬材料的应用,磨削和磨料加工在机械制造领域占有越来越重要的地位。砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具产品,超硬砂轮的结构分为两部分,外层为磨料环,一般为金刚石或cbn等超硬磨粒通过结合剂粘结成形,磨削过程中有效出刃、削减工件。内层芯部为基体,材料一般为碳钢,起到连接磨料环与机床主轴、将力矩传递到砂轮工作区的作用。

2、因为砂轮磨料环工作层与钢芯基体涉及两种不同体系的材料,传统制造方法一般为分步制造,常用的有两种制造方法。第一种,通过锻造或铸造的方法制备出砂轮钢芯基体,再通过热压烧结等方法成形磨料环,使用胶粘剂将磨料环粘结在基体上;第二种,先制备出砂轮基体,然后直接在钢芯基体上烧结出磨料环。多材料激光选区熔化增材制造技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:所述异质异构金刚石砂轮的结构为方案1或方案2中的一种,所述方案1选自下述子方案中的一种;

2.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:所述金刚石复合材料工作层由结合剂和金刚石微粉组成,所述结合剂以质量百分比计包括下述组分,Cu:89~91wt.%,Sn:9~11wt.%;所述金刚石复合材料工作层中金刚石添加体积百分比为12.5%-25%。

3.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:金刚石微粉平均粒径为40μm-90μm;

4.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:所述异质异构金刚石砂轮的结构为方案1或方案2中的一种,所述方案1选自下述子方案中的一种;

2.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:所述金刚石复合材料工作层由结合剂和金刚石微粉组成,所述结合剂以质量百分比计包括下述组分,cu:89~91wt.%,sn:9~11wt.%;所述金刚石复合材料工作层中金刚石添加体积百分比为12.5%-25%。

3.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:金刚石微粉平均粒径为40μm-90μm;

4.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:方案1中,垂直于金刚石砂轮的直径进行投影,钢芯基体的投影由圆环和圆环外侧的凸起部分组成,凸起部分呈方波形,其中圆环的半径r为15-25mm、优选为18-22mm;金刚石砂轮的投影为半径为r的圆环,r的取值为60-100mm、优选为78-82mm。

5.根据权利要求1所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:方案1中,当垂直于金刚石砂轮的直径进行投影,钢芯基体与金刚石复合材料工作层触界面呈方波形时,方波幅值大小为5mm-20mm,方波波谷+1/2幅值处在圆c上,所述圆c的半径r’=r+d、单位为mm,所述d的取值为2.5~10mm;

6.根据权利要求5所述的一种异质异构金刚石砂轮,其特征在于:当垂直于金刚石砂轮的直径进行投影,钢芯基体与金刚石复合材料工作层触界面呈方波形时,钢芯基...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭英博石雅松晋泰彤王勇
申请(专利权)人:南京农业大学
类型:发明
国别省市:

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