硬质磨料在磁性磨料金属基体中深浅分布的水冷快凝控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明提供一种硬质磨料在磁性磨料金属基体中深浅分布的水冷快凝控制方法，属于磁粒研磨材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]由于磁粒研磨光整加工技术存在诸多优点:柔性、自适应性、自锐性、可控性、温升小和无须进行工具磨损补偿、无须修形、效率高等特点，同时，磁粒研磨光整加工还避免了对磨头结构的复杂要求，能够实现复杂曲面的研磨光整加工和解决自动化问题，并能降低模具制造的成本，因而在国际上引起了广泛的研究和产品开发，并已在平面、外圆面、内圆面和成型面研磨光整加工的许多场合得到了应用。
[0003]目前，磁粒研磨光整加工主要存在的问题是磁性磨料寿命低、对金属的切削能力差、制备困难和成本高。磁性磨料制备技术研究的落后，已经成为制约磁粒研磨光整加工技术进一步推广应用(如自由曲面研磨光整加工)的瓶颈问题。为此，本发明人发明了“气雾化快凝磁性磨料制备方法”(ZL20 1010206408.6)、、“气雾化快凝磁性磨料制备设备”(Z L 2 O I I I O I 5 6 7 5 3.8 )、“气雾化快凝法制备磁性磨料的结构形态控制方法”(ZL201110156741.5)，并在实践中取得了较好的效果，但还存在一些影响磁性磨料制备质量的关键技术问题，如:由于没有解决熔融态磁性磨料液滴的冷凝速度控制问题，制备的磁性磨料其硬质磨料在金属基体中的深浅分布一直不够稳定、分布浅、与金属基体的结合不牢固，导致研磨性能低、使用寿命缩短，直接影响磁性磨料的研磨能力，废品率较高。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种硬质磨料在磁性磨料金属基体中深浅分布的水冷快凝控制方法。其技术方案为:
1.硬质磨料在磁性磨料金属基体中深浅分布的水冷快凝控制方法，其特征在于:混粉气雾化快凝磁性磨料制备设备的雾化冷却室下部充有循环的冷却水，冷却水在雾化冷却室的水位高度通过控制进水量的多少进行调节;通过调节冷却水在雾化冷却室的水位高度，控制混粉金属液滴的飞行距离，进而控制混粉金属液滴的凝固速度、控制硬质磨料在磁性磨料金属基体的深浅分布;雾化冷却室中的冷却水水位越高，硬质磨料在磁性磨料金属基体中的分布越深、分布越均匀;雾化冷却室中的冷却水水位越低，硬质磨料在磁性磨料金属基体中的分布越浅、越向表浅层分布;采用水位高度参数实验优化方法获得水位高度参数后，即可进行磁性磨料的批量制备。
[0005]2.权利要求1所述的硬质磨料在磁性磨料金属基体中深浅分布的水冷快凝控制方法，，其特征在于其水位高度参数实验优化方法如下:在金属基体材料、雾化气喷嘴雾化压力、熔融金属过热度、熔融金属流量、混粉气喷嘴压力和硬质磨料流量、硬质磨料材料等工艺参数已设定的情况下，冷却水水位在距离气雾化喷嘴3m~5m之间从低到高进行调整，最初将冷却水水位设定在离气雾化喷嘴5m的距离做第一次磁性磨料制备实验、取出制备的磁性磨料，此后调整冷却水水位高度，每升高10mm进行一次磁性磨料的制备实验，并取出制备的磁性磨料，这样就获得了一组不同水位高度制备的磁性磨料;将在不同水位下制备的磁性磨料分别制备剖面试样，通过电子扫描显微镜对每一种试样进行观测和拍照，对硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层的分布进行分析比较，挑选出硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层分布相对理想的磁性磨料，其对应的水位高度即为优化的水位高度。
[0006]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
1、解决了硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层分布的深浅控制问题，能够控制硬质磨料分布于磁性磨料的表浅层，显著提高了磁性磨料导磁率和研磨能力；
2、大幅度减小了混粉金属液滴飞行的距离，减小的自由降落雾化冷凝室和设备的整体高度，降低了设备制造成本，同时水冷快凝形成的骤冷作用增大了硬质磨料和金属基体的结合强度。
[0007]3、方法简单、稳定可靠，适于磁性磨料的规模生产。
【附图说明】
[0008]图1是本发明采用的混粉气雾化快凝磁性磨料制备设备示意图，其中:1-放水阀，
2-滤网，3-磁性磨料，4-压滤气阀，5-闸阀，6-冷水阀，7-水封罐体，8-水封用水，9-进水阀，10-进气阀，11-进气管，12-排水管，13-高压氮气瓶I，14-高压氮气瓶2，15-气阀2，16-气阀I，17-螺旋送混粉器，18-气管3，19-气管I，20-气压表I，21-气压表2，22-气管2，23-气管4，24-螺旋输送装置，25-硬质磨料罐盖，26-硬质磨料罐，27-硬质磨料，28-混粉气管，29-熔融金属，30-电炉，31-保温坩祸，32-金属液导流管，33-低压混粉射流喷嘴，34-高压气流喷嘴，35-水位计，36-雾化水冷室，37-冷却水，38-雾化水冷室壳体，39-磁性磨料罐，40-过滤水，41 -双喷嘴雾化水冷装置，42-抽气除尘装置，43-鼓风机，44-气站。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
磁性磨料的制备采用如下步骤:
1、冷却水位高度参数实验优化:确定金属基体材料、雾化气喷嘴雾化压力、熔融金属过热度、熔融金属流量、混粉气喷嘴压力和硬质磨料流量、硬质磨料材料等工艺参数，在混粉气雾化快凝磁性磨料制备设备的雾化冷却室下部充进循环冷却水，调整冷却水水位距离气雾化喷嘴5m，做第一次磁性磨料制备实验，制备大约2Kg的磁性磨料;此后调整冷却水水位高度进行多次实验，冷却水水位每升高10mm制备大约2Kg的磁性磨料，在冷却水水位超过3m时停止实验，从而获得一组不同冷却水位高度下制备的磁性磨料;实验过程中，对制备的磁性磨料分别装袋并做标记;实验完成后，将在不同冷却水位下制备的磁性磨料分别制备出剖面试样并做标记，通过电子扫描显微镜对每一种试样进行观测和拍照，对硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层的分布进行分析比较，挑选出硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层分布相对理想的磁性磨料，以其对应的冷却水位高度作为该制备工艺的最佳冷却水位高度。
[0010]2、磁性磨料的批量制备:混粉气雾化快凝磁性磨料制备设备的雾化冷却室内下部充进循环冷却水，调节冷却水水位高度到步骤I所获得的最佳冷却水位高度，按照步骤I所采用的金属基体材料、雾化气喷嘴雾化压力、熔融金属过热度、熔融金属流量、混粉气喷嘴压力和硬质磨料流量、硬质磨料材料等工艺参数，进行磁性磨料的批量制备;每次在磁性磨料制备后，将磁性磨料取出、过滤、离心脱水、真空干燥、筛分和装袋，从而制备出磁性磨料成品。
【主权项】
1.硬质磨料在磁性磨料金属基体中深浅分布的水冷快凝控制方法，其特征在于:混粉气雾化快凝磁性磨料制备设备的雾化冷却室下部充有循环的冷却水，冷却水在雾化冷却室的水位高度通过控制进水量的多少进行调节;通过调节冷却水在雾化冷却室的水位高度，控制混粉金属液滴的飞行距离，进而控制混粉金属液滴的凝固速度、控制硬质磨料在磁性磨料金属基体的深浅分布;雾化冷却室中的冷却水水位越高，硬质磨料在磁性磨料金属基体中的分布越深、分布越均匀;雾化冷却室中的冷却水水位越低，硬质磨料在磁性磨料金属基体中的分布越浅、越向表浅层分布;采用水位高度参数实验优化方法获得水位高度参数后，即可进行磁性磨料的批量制备;该方法不仅解决了硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层分布的深浅控制问题，而且大幅度减小了混粉金属液滴飞行的距离，减小的雾化冷凝室和设备的整体高度，降低了设备制造成本，同时水冷快凝形成的骤冷作用增大了硬质磨料和金属基体的结合强度。2.权利要求1所述的硬质磨料在磁性磨料金属基体中深浅分布的水冷快凝控制方法，其特征在于其水位高度参数实验优化方法如下:在金属基体材料、雾化气喷嘴雾化压力、熔融金属过热度、熔融金属流量、混粉气喷嘴压力和硬质磨料流量、硬质磨料材料等工艺参数已设定的情况下，冷却水水位在距离气雾化喷嘴lm~3m之间从低到高进行调整，最初将冷却水水位设定在离气雾化喷嘴3m的距离做第一次磁性磨料制备实验、取出制备的磁性磨料，此后调整冷却水水位高度，每升高10mm进行一次磁性磨料的制备实验，并取出制备的磁性磨料，这样就获得了一组不同水位高度制备的磁性磨料;将在不同水位下制备的磁性磨料分别制备剖面试样，通过电子扫描显微镜对每一种试样进行观测和拍照，对硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层的分布进行分析比较，选出硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层分布相对理想的磁性磨料，其对应的水位高度即为优化的水位高度。
【专利摘要】本发明提出了一种硬质磨料在磁性磨料金属基体中深浅分布的水冷快凝控制方法，其特征在于：混粉气雾化快凝磁性磨料制备设备的雾化冷却室下部充有冷却水，冷却水在雾化冷却室的水位高度通过控制进水量的多少进行调节；通过调节冷却水在雾化冷却室的水位高度，从而调节混粉金属液滴的飞行距离，进而调节混粉金属液滴的冷却速度，使得混粉金属液滴冷却形成硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层分布的磁性磨料；该方法不仅解决了硬质磨料在磁性磨料金属基体表浅层分布的深浅控制问题，而且大幅度减小了混粉金属液滴飞行的距离，减小的雾化冷凝室和设备的整体高度，降低了设备制造成本，同时水冷快凝形成的骤冷作用增大了硬质磨料和金属基体的结合强度。该发明方法简单、稳定可靠，适用于高性能磁性磨料的规模生产。
【IPC分类】B22F9/08
【公开号】CN105665724
【申请号】CN201610043107
【发明人】赵玉刚, 张桂香
【申请人】山东理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月23日