电工陶瓷用非均匀性磨损高强度金刚石成型磨片

摘要

电工陶瓷用非均匀性磨损高强度金刚石成型磨片，把磨片的工作层从进击点A依次往后两侧均匀地分为1-1，2-2，3-3，......，10-10十个区段，从1-1区到10-10区相应配置从DMD、SMD40、SMD35、SMD30、SMD25、SMD、MBD12、MBD8、MBD6到MBD4级强度的金刚石，并对每个区段的金刚石浓度进行非均匀性分布，再分别加入不同的结合剂，经装料，压制成型，精加工后制得；本发明的磨片在非均匀性磨削过程中，能持久保持初始形状，磨轮不易变形，使用寿命长。

权利要求

1.电工陶瓷用非均匀性磨损高强度金刚石成型磨片，其特征在于：把磨片的工作层从进击点A依次往后均匀地分为1-1，2-2，3-3，……，10-10十个区段，从1-1区到10-10区相应配置从DMD、SMD40、SMD35、SMD30、SMD25、SMD、 MBD12、MBD8、MBD6到MBD4级强度的金刚石，并对每个区段的金刚石浓度进行非均匀性分布，即每个区段的金刚石重量百分浓度分布从1-1区段的125%依次递减5%至10-10区段的80%，再分别加入不同的结合剂，经装料，压制成型，精加工后制得。

2.根据权利要求1所述的电工陶瓷用非均匀性磨损高强度金刚石成型磨片，其特征在于所述各区段的结合剂组成及用量（w/w）如下：

1-1区段依次为Cu50% 、Ni30% 、Sn20%；

2-2区段依次为Cu70% 、Ni15% 、Sn15%；

3-3区段依次为Cu80% 、Sn20%；

4-4区段依次为Cu90% 、Ni10% ；

5-5区段依次为Cu80% 、Sn20%；

6-6区段依次为Cu80% 、Ni15% 、Sn5%；

7-7区段依次为Cu80% 、Ni10% 、Sn10%；

8-8区段依次为Cu23% 、Ni5% 、Ag72% ；

9-9区段依次为Cu90% 、Sn10%；

10-10区段依次为Cu28% 、Ag72%。

说明书

电工陶瓷用非均匀性磨损高强度金刚石成型磨片

[0001] (一)技术领域：本发明涉及一种金刚石成型磨片，具体是电工陶瓷用非均匀性磨损高强度金刚石成型磨片。

[0002] (二)现有技术：人造金刚石是一种新型超硬材料，将其做成各种加工工具应用于电工陶瓷、建筑陶瓷、工程陶瓷、精密陶瓷等的加工。在高压输变电中，绝缘性能、耐高压等级与电瓷套管高低成正比，而2米以上电瓷几乎无法一次成型，要想一次成型5米乃至10米以上瓷套更是无法想象。这除了窑炉高度普遍不够、加热困难、浪费燃气电能等原因外，更重要的是陶瓷属脆性物质，烧结时因热胀，产品会自动扭曲炸裂，因而必须采取分段制造、后续粘结。在粘结的方法上：一是有机粘结。先分段造出毛坏，经过切磨后，涂环氧树脂粘结。这种粘结方法简单、实用、效率高，但树脂易老化，产品使用周期短。二是无机粘结。切磨后用釉料作为粘结剂，再二次烧成，这种粘接强度高，可形成一体、不老化，但工艺复杂要求高。

[0003] 以上不管哪种粘结，都必须磨削上下接口，使其成为有规则的几何形状。现有加工主要采取两种技术：其一是先倒模烧制出一定的几何形状，再打磨修整，这种加工的缺陷是工作效率较低，特别是由于不是一次成型，带来形状不够规则，粘结的吻合程度不够严密，影响产品质量；其二是用带有完整几何形状且均匀性磨损的普通砂轮直接车磨接口成一定几何形状，这种加工能一次成形、效率也较高，但其缺陷是在车磨过程中，一方面，砂轮各点的加工量是非均性的，即加工余量沿进击方向从外到内逐渐减少，而砂轮又是均匀性磨损的，即加工量越大的部位磨损也越快，这样带来砂轮的磨损度不一，使用一段时间砂轮就改变了形状，要想保证产品制作过程的工艺尺寸非常困难，必须反复测量、反复修正砂轮，这既影响工作效率，又增加了生产成本。

[0004] (三)发明内容：本发明的目的就是提供一种电工陶瓷用非均匀性磨损高强度金刚石成型磨片；该磨片在非均性磨削过程中，能持久保持初始形状，磨轮不易变形，使用寿命长。

[0005] 本发明的电工陶瓷用非均匀性磨损高强度金刚石成型磨片，其特征在于：把磨片的工作层从进击点A依次往后均匀地分为1-1，2-2，3-3，......，10-10十个区段，从1-1区到10-10区相应配置从DMD、SMD40、SMD35、SMD30、SMD25、SMD、MBD12、MBD8、MBD6到MBD4级强度的金刚石，并对每个区段的金刚石浓度进行非均匀性分布，再分别加入不同的结合剂，经装料，压制成型，精加工后制得。

[0006] 所述每个区段的金刚石重量百分浓度分布从1-1区段的125％依次递减5％至10-10区段的80％。

[0007] 所述各区段的结合剂组成及用量(w/w)如下：

[0008] 1-1区段依次为Cu50％、Ni30％、Sn20％；

[0009] 2-2区段依次为Cu70％、Ni15％、Sn15％；

[0010] 3-3区段依次为Cu80％、Sn20％；

[0011] 4-4区段依次为Cu90％、Ni10％；

[0012] 5-5区段依次为Cu80％、Sn20％；

[0013] 6-6区段依次为Cu80％、Ni15％、Sn5％；

[0014] 7-7区段依次为Cu80％、Ni10％、Sn10％；

[0015] 8-8区段依次为Cu23％、Ni5％、Ag72％；

[0016] 9-9区段依次为Cu90％、Sn10％；

[0017] 10-10区段依次为Cu28％、Ag72％。

[0018] 本发明的原理可参见图1，从磨片1来讲，其A点是工作层体积最小点，工作层体积分布由A点到EF逐渐增大，即磨轮的体积分布沿进击方向是不均匀分布的；从被加工瓷件2来讲，磨削余量由B到C逐渐减少，与磨轮体积是反向不均匀分布，砂轮最小体积点A点，自接触瓷件B点起，到磨削结束C点止，自始至终一直参与磨削，也就是说砂轮A点要以最少的工作层体积加工最多的单位磨瓷余量，而E、F段却以最多的工作层体积磨削最小的加工余量。因为磨削量不均布，如果均匀分布磨削力量，那么砂轮的磨损速度会不一样，几何形状就会很快改变，沿A到EF方向逐渐减少，A点的磨损量最大，很快就会由尖角变成圆弧，在非均匀磨损的过程中为了保持砂轮完好的几何形状，必须做出相应的非均性磨损的砂轮。为此，我们对砂轮做了以下三个方面创造性的设计：

[0019] 1、对金刚石硬度进行非均匀性分布

[0020] 在电瓷加工中，磨粒的硬度是一个主要参数，它直接影响加工的效率和磨具的损耗，同时决定了砂轮形状改变的速度和加工成本的高低。我国工业用人造金刚石等级按强度高低依次分为DMD、SMD40、SMD35、SMD30、SMD25、SMD、MBD12、MBD8、MBD6、MBD4、RVD等11级，从DMD到RVD强度依次降低，其中RVD常用于精磨用树脂砂轮。我们把磨片的工作层沿进击点A往后两侧到EF方向各均匀地分为10个区段(见图2)，从1-1区到10-10区相应配置从DMD级到MBD4级强度的金刚石。

[0021] 2、对结合剂硬度进行非均匀性选择

[0022] 结合剂选择应以其磨粒刃峰的磨耗速度和结合剂的磨损速度保持平衡为原则，即既要容易出刃(暴露金刚石)，又要能把持住金刚石，故而高强度金刚石需辅以高硬度的结合剂，目前结合剂分为四大类，即：金属结合剂、树脂结合剂、陶瓷结合剂、电镀结合剂。每一类结合剂根据产品需求不同，又可设计出不同配方以得到不同硬度的结合剂。总体原则是高强度辅以高硬度结合剂，低强度辅以低硬度结合剂，本发明使用的结合剂配方及硬度分配表如下表所示：

[0023] 结合剂配方及硬度分配表

[0024]

[0025] 3、对金刚石浓度进行非均匀性分布浓度是金刚石磨具的重要参数之一，是直接影响磨削效率和经济成本的重要因素。从技术 角度来说，它直接影响着磨具磨损的速度，浓度高则磨损慢，浓度低则磨损相对较快。针对电瓷材料的加工，我们选用了如下的浓度分布：从125％到80％，依次递减。在本专业中规定每单位立方厘米的体积中含金刚石4.4克拉为100％浓度。本发明的金刚石浓度及强度分配表如下表所示：

[0026] 金刚石浓度及强度分配表

[0027]区段 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5 6-6 7-7 8-8 9-9 10-10
浓度(％) 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80
金刚石强度 DMD SMD40 SMD25 SMD30 SMD25 SMD MBD12 MBD8 MBD6 MBD4[0028] 实践证明，由于对本发明磨片工作层的金刚石含量及结合剂配方进行了非均匀设计，因此在非均性磨削过程中，磨片能持久保持初始形状，磨轮不易变形，使用寿命长；彻底解决了高压电瓷产品在生产中的接口成型问题，保证了产品的几何尺寸精度，从而提高了产品的质量可靠性和绝缘等级，确保了电网的安全运行，创造了巨大的社会效益。 (四)附图说明

[0029] 图1是本发明磨削原理结构示意图；

[0030] 图2是本发明磨片工作层十个区段的分区结构示意图。

[0031] 图中，1-磨片，2-被加工瓷件，3-工作层。(四)具体实施方式：

[0032] 实施例1

[0033] 第一步按常规操作将基体设备清洗，活化处理后装入模具中；

[0034] 第二步把磨片1的工作层3从进击点A依次往后至E、F段均匀地分为1-1，2-2，3-3，......，10-10十个区段，从1-1区到10-10区相应配置从DMD、SMD40、SMD35、SMD30、SMD25、SMD、MBD12、MBD8、MBD6、MBD4到MBD4级强度的金刚石，并对每个区段的金刚石浓度进行非均匀性分布，即每个区段的金刚石重量百分浓度分布从1-1区段的125％依次递减
5％至10-10区段的80％，再分别加入不同的结合剂，各区段的结合剂组成及用量(w/w)如下：

[0035] 1-1区段依次为Cu50％、Ni30％、Sn20％；

[0036] 2-2区段依次为Cu70％、Ni15％、Sn15％；

[0037] 3-3区段依次为Cu80％、Sn20％；

[0038] 4-4区段依次为Cu90％、Ni10％；

[0039] 5-5区段依次为Cu80％、Sn20％；

[0040] 6-6区段依次为Cu80％、Ni15％、Sn5％；

[0041] 7-7区段依次为Cu80％、Ni10％、Sn10％；

[0042] 8-8区段依次为Cu23％、Ni5％、Ag72％；

[0043] 9-9区段依次为Cu90％、Sn10％；

[0044] 10-10区段依次为Cu28％、Ag72％；

[0045] 3、按上述分区结合所制备的磨片体积大小，对应的金刚石浓度分布，分别计算出金刚石用量和结合剂的用量，分区配料，混合后，分层装料至上述第一步的模具中，冷压成型后，脱模，再装入热压模，烧结，脱模，精加工后制得。