一种金属丝抛光轮的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及研磨、抛光领域，具体涉及一种金属丝抛光轮。
【背景技术】
[0002] 机械抛光是表面精整方法之一，一般来说作为零件的毛坯件，其表面是粗糙的，如 果使它表面光亮乃至达到镜面要求，就需要用机械加工的方法加以修饰，机械表面抛光是 最常用的修饰方法。经过机械表面抛光后的零件再经电镀、阳极处理、喷涂等涂覆后，不但 外观光亮美观，而且抗蚀性也有很大提高。随着人们生活水平的提高，对美的追求越来越强 烈，机械表面抛光技术应用越来越广泛。机械抛光是将抛光轮装在抛光机上，对零件表面进 行加工的过程，抛光可以降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观，消除零件表面缺陷。抛 光时，涂有抛光膏的抛光轮高速旋转，零件与抛光轮摩擦产生高温，对工件表面产生滚压和 微量切割，使零件塑性提高，在抛光轮的作用下，零件表面产生塑性峦形，突起的部分被压 入并流动，凹进的部分被填平，从而使细微不平的表面进一步得到改善。
[0003] 机械抛光的过程包括粗抛、中抛和精抛，根据抛光物件和所需的抛光效果，需要选 择不同的抛光轮。粗抛一般使用硬轮对经过或未经过磨光的表面进行抛光，对基材有一定 的磨削作用，能除去粗的磨痕；中抛是用较硬的抛光轮对经过粗抛的表面进一步的加工，它 可除去粗抛留下的划痕，产生中等光亮的表面；精抛是抛光的最后工序，用软轮抛光获得镜 面般的光亮表面，它对基材的磨削作用最小。粗抛有钢丝抛光轮、尼龙丝抛光轮、剑麻抛光 轮等，精抛有马毛抛光轮、羊毛抛光轮、布轮抛光轮等。
[0004] 钢丝抛光轮一般是将扭绞的钢丝束固定在抛光轮架上，钢丝束的端部与零件接触 进行抛光，钢丝束的材料至关重要。现有的钢丝抛光轮的结构设计存在这金属丝易脱落，刷 丝不耐磨，散热性不好，使用寿命短等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出了一种结构紧凑坚固、安装使用 方便、散热快、力学性能优良的金属丝抛光轮。
[0006] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种金属丝抛光轮，包括上夹板和下 夹板，上夹板和下夹板的中部均开有通孔，上夹板和下夹板的边缘部分之间安装有多股金 属丝束，金属丝束以上、下夹板的中心线为对称线呈中心对称分布，所述上夹板和下夹板的 通孔之间安装有紧固件，紧固件的中部设有纵向安装孔，纵向安装孔内设有内螺纹，紧固件 分为上段部分、中段部分和下段部分，上段部分位于上夹板的上方且上段部分的外径大于 通孔直径，中段部分位于上夹板和下夹板的通孔内且与通孔相配合，下段部分位于下夹板 的下方且下段部分的外径大于通孔直径，所述金属丝束由多根金属丝扭绞而成，所述金属 丝由铝合金复合材料制成，所述铝合金复合材料包括铝合金基体和激光熔覆在铝合金基体 表面的陶瓷层。
[0007] 本发明中的紧固件将上夹板和下夹板固定在一起，使用时将抛光轮旋进带有外螺 纹的抛光轮安装机构即可，安装相当方便，紧固件的上段部分、中段部分和下段部分可为一 体化设计，制作时紧固件的下段部分由较长的中段部分压制而成，或者中段部分和下段部 分为一体化设计，上段部分再通过焊接或其他方式连接到中段部分和上夹板的上方。
[0008] 本发明中抛光轮的金属丝束由铝合金复合材料制成，铝合金的密度小，所以制成 的金属丝束质量较轻，大大减轻了整个抛光轮的质量，方便使用和更换。但是一般铝合金的 硬度、强度、抗冲击性和耐磨性均不足，而在生产实际中，工件的失效通常是从表面开始的， 因此，本发明激光熔覆的方法在铝合金基体表面生成一层陶瓷层，对金属丝束进行表面改 性强化。陶瓷具有较高的强度、耐磨性和抗压能力，将其复合在铝合金基体的表面，可大大 增加金属丝束的力学性能和机械性能。采用激光熔覆的方法生成陶瓷层，冷却速度快，组织 细小，铝合金基体变形小，陶瓷涂层致密并与铝合金基底呈冶金结合的紧密结合状态，使得 本发明的陶瓷层具有良好的导热性能和力学性能。而且不受工件形状的限制，只要调整激 光束使之能够扫描到所需的部位即可进行熔覆。
[0009] 作为优选，所述铝合金基体包括以下百分比质量的组分，0. 5-0. 8% Si，0. 5-0. 9% Cu, 1. 2-2. 5 % Mg, 0. 2-0. 4% Zn, 0. 2-0. 5 % Ni, 0. 07-0. 13 % Mn, 0. 3-0. 5 % Ti, 0. 05-0. 09 % C，0. 3-0. 5%Bi，0. 05-0. 25%Fe，0. 3-0. 5%Re，3-7%碳纳米管，余量为A1 及不可避免的杂 质。
[0010] 本发明的抛光轮金属丝的基体金属采用改进的铝合金，铝合金的导热性比传统抛 光轮使用的钢丝好，而且质量较轻，便于更换和使用，但是铝合金的质地较软，不能达到抛 光轮金属丝使用的要求。因此，本发明对传统的铝合金进行了改进，优化铝合金中各组分的 配比，并添加了 Re和碳纳米管改进铝合金的力学性能和导热性能。
[0011] 本发明错合金中的Mg能和Cu、A1形成S(Al2CuMg)强化相，和Si可形成Mg 2Si 强化相，和Zn形成n (MgZn2)强化相，和Zn、A1形成T(Al2Mg3Zn3)强化相，Cu和A1形成 Θ (Al2Cu)相，从而增强铝合金的强度，提高强度和区服极限，可明显增加铝合金的抗拉强 度和屈服强度，提高流动性。另外Μη对Mg起补充强化作用，同时降低热裂倾向。Ni和Fe 形成耐热相Al9FeNi，增加铝合金的热承受力。Ti能与A1形成TiAljg，与C形成TiC相， TiAl3相和TiC相在铝合金结晶时成为结晶时的非自发核心，细化合金的晶粒组织，同时使 合金凝固时形成结晶骨架的时间延迟，降低有效的结晶温度，减轻裂纹和缩松倾向，提高合 金的热处理效果和力学性能。本铝合金含有的Bi元素为低熔点金属，有利于晶核颗粒与铝 液间界面张力的降低和临界晶核半径的减小，从而生成更多晶核；同时Bi元素会阻碍液相 的成分过冷，降低共晶组织的生长速度，细化晶核；另外Bi在铝液中的溶解性低，具有自润 滑性，能以高弥散游离态分布于铝合金基体中而提高铝合金的耐磨性；Bi能在凝固过程中 膨胀，有利于补缩。
[0012] 本发明铝合金中各成分配比合理，铝合金中固溶态杂质少，导热性能好。铝合金 中固溶态杂质对其热导率影响较大，过剩的Si、Fe、Mg铝合金中主要的固溶态杂质。Si过 剩较少时刚好与Fe弥散分布于铝基体中，可减少Si、Fe在铝基体中的固溶度；当Si过剩 较多时，过剩的Si不仅固溶于铝基体中，并且与铁的比值适当时极易形成β (Al9Fe2Si2) 粗大相，对铝合金的性能危害很大，并降低其导热能力；Mg过剩时会削弱Mg2Si的强化机 制，同时还会增加自身在铝基体中的固溶度，导致铝合金导热性能的显著下降。本发明铝 合金中Fe含量较少，并且Si的含量适当，没有大量过剩，所以熔体结晶过程中很难形成 β (Al9Fe2Si2)粗大相，有利于保持铝合金良好的导热能力。另外，本发明铝合金基体中添加 的适量Re，能与Fe、Si等杂质生成过渡性化合物ReFe2、ReSi等，很大程度上降低了过剩元 素在铝基体中的固溶分布，所以能提高铝合金的导热性能。但是如Re添加过量会与铝基体 生成Al4Re化合物，且在晶界处易出现Re元素偏聚，使Re本身成为铝合金导热的新障碍， 降低铝合金的导热系数，所以将Re的含量控制在上述范围内。另外，Re在铝合金熔炼过程 中还具有除气和除杂的作用，可改善铝合金的力学性能。
[0013] 本发明铝合金中的碳纳米管具有高导热性和低热膨胀性，能大大提高铝合金的导 热性和散热性，使抛光轮在使用过程中摩擦产生的热量及时散去，提高抛光轮的热疲劳倾 向性和耐用性。碳纳米管还具有较高的硬度、强度、韧性、和抗冲击性，抗拉强度和拉伸弹 性模量甚至远远超过了铝合金，所以碳纳米管的加入大大提高了铝合金承受外力作用的能 力，拉伸强度、弯曲强度等力学性能大幅度提高，弥补了一般铝合金作为抛光轮金属丝强度 不够的缺陷。碳纳米管还具有较强的抗化学腐蚀性，使得抛光轮能在恶劣的环境条件下长 期使用，有利于延长抛光轮的使用寿命。