一種用于制造道岔打磨砂輪的組合物及其制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于制造道岔打磨砂輪的組合物，按重量份數(shù)計，所述組合物包含硼酚醛樹脂10～20份、鋯剛玉50～65份、空心氧化鋁粉3～7份、熱塑性液體酚醛樹脂2～10份、碳化硅粉1～5份、煅燒鋁礬土3～9份、環(huán)氧樹脂粉1～5份、鉀冰晶石3～7份；采用本發(fā)明所述組合物制備的砂輪具有強(qiáng)度高，自銳性好，配方簡單，工藝穩(wěn)定性好，操作簡便，成本低等特點；同時，打磨精度及質(zhì)量高，可以精確對道岔尖頂部位及其它不易打磨部位進(jìn)行打磨，在高速旋轉(zhuǎn)時不發(fā)生破碎。
【專利說明】一種用于制造道岔打磨砂輪的組合物及其制備方法和用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制造打磨砂輪的組合物，具體涉及一種制造用于軌道交通的 道岔打磨砂輪的組合物及采用其制得的道岔打磨砂輪。

【背景技術(shù)】
[0002] 道岔打磨技術(shù)是近年來在國內(nèi)外興起的一項道岔修理及維護(hù)技術(shù)，其通過砂輪的 高速旋轉(zhuǎn)對道岔進(jìn)行打磨。在軌道交通線路開通前對道岔進(jìn)行打磨，可以消除因為施工造 成的道岔表面?zhèn)麚p及變形，在運營過程中通過特定的打磨控制方式對道岔進(jìn)行打磨可以修 整道岔形狀，恢復(fù)道岔各部位的設(shè)計形狀，改善列車在通過道岔時的性能，延長道岔使用壽 命，提尚道岔的安全性能。
[0003] 道岔打磨砂輪主要應(yīng)用于軌道交通行業(yè)，在軌道交通行業(yè)打磨砂輪主要分為道岔 打磨砂輪及線路鋼軌打磨砂輪。打磨道岔使用的砂輪與打磨線路鋼軌的砂輪不同，其在工 作時砂輪旋轉(zhuǎn)速度最高達(dá)到6000r/min，工作速度從3600r/min到6000r/min，而打磨線路 鋼軌砂輪的速度為3600r/min。進(jìn)行道岔打磨時，打磨列車速度較慢，來回對道岔進(jìn)行打磨， 在道岔尖頂位置時速度更慢，打磨量逐漸減小，同時對于打磨精度的要求提高，在打磨過程 中對道岔的打磨量主要通過設(shè)定打磨電機(jī)的功率來進(jìn)行控制，不同的類型的道岔砂輪設(shè)定 打磨功率不同。不同型號的道岔結(jié)構(gòu)不一樣，道岔不同部位的打磨角度和打磨量也不同，因 此道岔打磨砂輪的形狀及結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多樣化，這就對砂輪的性能提出了新的要求。而砂輪性 能的好壞關(guān)系著道岔的打磨質(zhì)量，良好的砂輪質(zhì)量可以降低道岔在打磨時損壞的風(fēng)險，提 高打磨時的安全性。
[0004] 目前的相關(guān)文獻(xiàn)報道及專利主要涉及到線路鋼軌打磨砂輪，而沒有專門針對道岔 打磨砂輪進(jìn)行的研宄及開發(fā)，相關(guān)的文獻(xiàn)報導(dǎo)和專利情況如下。
[0005] 1、中國專利CN100363153C公開了一種砂輪組成，其由重量13-17%的碳化硅、 5-7 %的樹脂粉、12-15 %的黃鐵礦粉，5-8 %的冰晶石和2-5 %的石灰及鋯鋼玉組成。該砂輪 使用過程中存在打磨功率壓力變化大、打磨壓力高，打磨時溫度高，容易燒傷鋼軌，同時砂 輪耐磨性差等問題，在道岔打磨中應(yīng)用較少，主要用于線路鋼軌打磨。
[0006] 2、中國專利201010177630. 8公開了一種鋼軌打磨砂輪的制作配方及其制作方 法，其砂輪組成由鋯剛玉70?100份、硫化鐵粉5?8份、冰晶石4?8份、碳酸鈣1?3 份、石膏粉1?4份、酚醛樹脂7?10份組成，該發(fā)明主要涉及線路鋼軌打磨。
[0007] 打磨砂輪的現(xiàn)有技術(shù)中均是主要針對線路鋼軌的打磨特點，而道岔打磨砂輪的旋 轉(zhuǎn)速度達(dá)到6000r/min左右，其直徑從150mm到280mm不等；而線路鋼軌砂輪打磨時旋轉(zhuǎn)速 度為3600r/min，其直徑是260mm。
[0008] 目前使用的道岔砂輪主要以國外產(chǎn)品為主，而國內(nèi)砂輪均普遍存在品種種類少、 耐磨性差、打磨質(zhì)量不穩(wěn)定、回轉(zhuǎn)強(qiáng)度低、損壞打磨電機(jī)概率大的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種制造可用于軌道交通道岔打磨的砂輪的組合物及采用 其制得的砂輪，該砂輪具有強(qiáng)度高，自銳性好，配方簡單，工藝穩(wěn)定性好，操作簡便，成本低 等特點；同時，打磨精度及質(zhì)量高，可以精確對道岔尖頂部位及其它不易打磨部位進(jìn)行打 磨，在高速旋轉(zhuǎn)時不發(fā)生破碎。
[0010] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0011] 本發(fā)明提供一種用于制造道岔打磨砂輪的組合物，其特征在于，所述組合物包含 硼酚醛樹脂、鋯剛玉、空心氧化鋁粉、熱塑性液體酚醛樹脂、碳化硅粉、煅燒鋁礬土、環(huán)氧樹 脂粉和鉀冰晶石。
[0012] 按重量份數(shù)計，所述組合物包含硼酚醛樹脂10?20份、鋯剛玉50?65份、空心 氧化鋁粉3?7份、熱塑性液體酚醛樹脂2?10份、碳化硅粉1?5份、煅燒鋁礬土 3?9 份、環(huán)氧樹脂粉1?5份、鉀冰晶石3?7份；
[0013] 優(yōu)選地，按重量份數(shù)計，所述組合物包含硼酚醛樹脂15份、鋯剛玉60份、空心氧化 鋁粉4份、熱塑性液體酚醛樹脂6份、碳化硅粉2份、煅燒鋁礬土 7份、環(huán)氧樹脂粉2份、鉀 冰晶石4份；
[0014] 優(yōu)選地，所述煅燒鋁礬土的細(xì)度為800?1200目；
[0015] 優(yōu)選地，所述碳化硅粉的細(xì)度為300?500目。
[0016] 所述組合物由所述硼酚醛樹脂、鋯剛玉、空心氧化鋁粉、熱塑性液體酚醛樹脂、碳 化硅粉、煅燒鋁礬土、環(huán)氧樹脂粉和鉀冰晶石組成。
[0017] 本發(fā)明還提供一種所述組合物在制備道岔打磨砂輪中的用途。
[0018] 本發(fā)明還提供一種道岔打磨砂輪，所述打磨砂輪由本發(fā)明所述組合物制成。
[0019] 本發(fā)明還提供一種道岔打磨砂輪，所述打磨砂輪由包括以下步驟的制備方法制 得：將所述組合物的各組分均勻混合后，攪拌、熱壓成型、高溫?zé)Y(jié)。
[0020] 本發(fā)明還提供一種道岔打磨砂輪的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以 下步驟：
[0021] (1)將鋯剛玉、環(huán)氧樹脂粉和熱塑性液體酚醛樹脂混合均勻；
[0022] (2)將硼酚醛樹脂、空心氧化鋁粉、碳化硅粉、煅燒鋁釩土及鉀冰晶石混合均勻；
[0023] (3)將步驟（1)得到的混料和步驟（2)得到的混料混合均勻，保持5?20min;優(yōu) 選保持l〇min;
[0024] (4)將步驟（3)得到的混料熱壓成型，然后高溫?zé)Y(jié)；
[0025] 優(yōu)選地，所述步驟⑷中所述壓力為20?30MPa，優(yōu)選25Mpa，保持壓力時間為 30 ?50min，優(yōu)選為 40min;
[0026] 優(yōu)選地，所述步驟（4)中，保持壓力過程中，在前l(fā)Omin內(nèi)將壓力減小至0進(jìn)行放 氣，然后迅速恢復(fù)壓力，重復(fù)2?3次；
[0027] 優(yōu)選地，所述步驟（4)中所述熱壓溫度為150?170°C;優(yōu)選160°C;
[0028] 優(yōu)選地，所述步驟（4)中所述燒結(jié)溫度為150?250°C;優(yōu)選200°C;
[0029] 優(yōu)選地，所述步驟⑷中所述燒結(jié)時間為8?12h;優(yōu)選10h。
[0030] 本發(fā)明采用三鍋混料工藝制備所述道岔打磨砂輪，所述制備方法包括以下步驟：
[0031] (1)首先在1號混料鍋內(nèi)將鋯剛玉、環(huán)氧樹脂粉和熱塑性液體酚醛樹脂混合均勻；
[0032] (2)同時在2號混料鍋內(nèi)將硼酚醛樹脂、空心氧化鋁粉、碳化硅粉、煅燒鋁釩土及 鉀冰晶石混合均勻；
[0033] (3)當(dāng)上述兩鍋都混合均勻后，將上述兩鍋得到的混料同時進(jìn)入3號混料鍋內(nèi)混 合均勻，保持5?20min后，優(yōu)選保持lOmin;
[0034] (4)將步驟（3)得到的混料熱壓成型，形成模壓料，熱壓成型，然后高溫?zé)Y(jié)。
[0035] 其中，采用的熱壓條件為壓力20?30MPa，溫度為150?170°C;在壓制過程中，前 十分鐘放氣2?3次，總共保壓30?50分鐘，在熱壓完成后繼續(xù)進(jìn)行熱處理燒結(jié)，而后繼 續(xù)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，條件為在150?250°C燒結(jié)爐中燒結(jié)8?12h小時。
[0036] 本發(fā)明采用的三鍋混料工藝可以解決大粒度的磨料與細(xì)粒度的填料更好的混合， 避免細(xì)粒度填料出現(xiàn)結(jié)塊等現(xiàn)象。保證在混料壓制過程中混合均勻，保證制成品的靜平衡 性能，減少對打磨設(shè)備的損壞。
[0037] 采用本發(fā)明所述組合物制造道岔打磨砂輪時，采用組合物中的熱塑性液體酚醛樹 脂及環(huán)氧樹脂作為潤濕劑，可以保證高溫時的熱性能，有利于充分與磨料的混合，可以有效 地改善磨料在混合過程中對粘合劑環(huán)氧樹脂的包覆性，同時在打磨過程中保持一定的自銳 性，不產(chǎn)生對鋼軌的燒傷；使用空心氧化鋁粉及煅燒鋁礬土，在打磨時保證了砂輪在高溫時 的熱性能，同在高溫磨耗時可以及時帶走熱量，避免燒傷鋼軌及保持砂輪的自銳性。
[0038] 采用本發(fā)明所述組合物制造的道岔打磨砂輪強(qiáng)度大，其砂輪直徑從150mm? 280mm不等，在實際工作中速度達(dá)到6000r/min，因此對回轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求高，而本發(fā)明所述用 于制備道岔打磨砂輪的組合物從三個方面來提高其砂輪的回轉(zhuǎn)強(qiáng)度：組合物中，采用耐高 溫性能良好的硼酚醛樹脂，有效地提高了砂輪的耐熱性，提高了其軟化點溫度；采用了環(huán)氧 樹脂，其可以作為改性劑與硼酚醛樹脂發(fā)生反應(yīng)，提高其高溫強(qiáng)度；采用超細(xì)的煅燒鋁礬 土，其高溫時的耐磨性較好；而空心氧化鋁粉的使用在高速打磨時可以帶走大量的熱量，避 免對道岔的燒傷。
[0039] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所述組合物制得的砂輪具有 以下優(yōu)勢：砂輪韌性好，強(qiáng)度高，自銳性好，配方簡單，工藝穩(wěn)定性好，操作簡便，成本低，強(qiáng) 度低；原料配方質(zhì)量穩(wěn)定，砂輪性能不容易受制備工藝及原材料性能影響，在生產(chǎn)中可以較 好的控制質(zhì)量；適應(yīng)性好，適合不同直徑及轉(zhuǎn)速的道岔打磨砂輪，在使用中不出現(xiàn)對道岔的 熱損壞及發(fā)藍(lán)現(xiàn)象，同時打磨精度高，砂輪耐磨性好；制造工藝簡單，穩(wěn)定性好，成本低；砂 輪強(qiáng)度高，使用轉(zhuǎn)速高，磨除道岔效率高，打磨精度高，可以在較少的打磨次數(shù)下達(dá)到打磨 效果；對道岔打磨不出現(xiàn)對道岔的熱損傷，其自銳性及熱穩(wěn)定性好，可以廣泛適用于軌道交 通的各項類型道岔打磨。

【具體實施方式】
[0040] 以下參照具體的實施例來說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實施例僅 用于說明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0041] 下述實施例的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的原 料、試劑材料等，如無特殊說明，均為市售購買產(chǎn)品。
[0042] 在以下實施例中，各個性能參數(shù)測定方法所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為：中國鐵路總公司企業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)Q/CR1-2014鋼軌打磨砂輪訂貨技術(shù)條件原料：
[0043] 硼酚醛樹脂，東莞富豪化工有限公司；
[0044] 空心氧化鋁粉，湖北大冶錦硼摩擦材料有限公司；
[0045] 煅燒鋁礬土、鉀冰晶石，河南神舟華夏貿(mào)易公司；
[0046] 熱塑性液體酚醛樹脂，濟(jì)南圣泉化工有限公司；
[0047] 環(huán)氧樹脂，上海華誼樹脂有限公司；
[0048] 碳化硅粉，300?500目，河北高富氮化硅材料有限公司。
[0049] 制備方法包括以下步驟：
[0050] (1)首先在1號鍋內(nèi)將鋯剛玉、環(huán)氧樹脂粉和熱塑性液體酚醛樹脂混合均勻；
[0051] (2)同時在2號鍋內(nèi)將硼酚醛樹脂、空心氧化鋁粉、碳化硅粉、煅燒鋁釩土及鉀冰 晶石混合均勻；
[0052] (3)將步驟（1)得到的混料和步驟（2)得到的混料進(jìn)入第3號混料鍋混合均勻，保 持 5 ?20min;
[0053] (4)將步驟（3)得到的混料熱壓成型，高溫?zé)Y(jié)；
[0054] 實施例1
[0055] 本發(fā)明所述打磨砂輪的制備工藝如下：
[0056] (1)將鋯剛玉55份、環(huán)氧樹脂粉3份和熱塑性液體酚醛樹脂10份混合均勻；
[0057] (2)將硼酚醛樹脂10份、空心氧化鋁粉5份、碳化硅粉（細(xì)度300目）3份、煅燒鋁 釩土（細(xì)度800目）9份及鉀冰晶石5份混合均勻；
[0058] (3)將步驟（1)得到的混料和步驟（2)得到的混料進(jìn)入第3號混料鍋混合均勻，保 持lOmin;
[0059] (4)將步驟（3)得到的混料熱壓成型，壓力為25Mpa，保持壓力時間為40min，熱壓 溫度為160°C，其中，保持壓力過程中，在前l(fā)Omin內(nèi)將壓力減小至0進(jìn)行放氣，然后迅速恢 復(fù)壓力，重復(fù)3次；高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為200 °C，燒結(jié)時間為10h。
[0060] 實施例2
[0061] 本發(fā)明所述打磨砂輪的制備工藝如下：
[0062] (1)將鋯剛玉50份、環(huán)氧樹脂粉5份和熱塑性液體酚醛樹脂8份混合均勻；
[0063] (2)將硼酚醛樹脂13份、空心氧化鋁粉6份、碳化硅粉（細(xì)度500目）5份、煅燒鋁 釩土（細(xì)度1200目）6份及鉀冰晶石7份混合均勻；
[0064] (3)將步驟（1)得到的混料和步驟（2)得到的混料同時進(jìn)入第3號混料鍋混合均 勾，保持5min;
[0065] (4)將步驟（3)得到的混料熱壓成型，壓力為20Mpa，保持壓力時間為30min，熱壓 溫度為150°C，其中，保持壓力過程中，在前l(fā)Omin內(nèi)將壓力減小至0進(jìn)行放氣，然后迅速恢 復(fù)壓力，重復(fù)2次；高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為150°C，燒結(jié)時間為8h。
[0066] 實施例3
[0067] 本發(fā)明所述打磨砂輪的制備工藝如下：
[0068] (1)將鋯剛玉59份、環(huán)氧樹脂粉4份和熱塑性液體酚醛樹脂5份混合均勻；
[0069] (2)將硼酚醛樹脂17份、空心氧化鋁粉7份、碳化硅粉（細(xì)度400目）2份、煅燒鋁 釩土（細(xì)度1000目）3份及鉀冰晶石3份混合均勻；
[0070] (3)將步驟（1)得到的混料和步驟（2)得到的混料同時進(jìn)入第3號混料鍋混合均 勻，保持20min;
[0071] (4)將步驟（3)得到的混料熱壓成型，壓力為30Mpa，保持壓力時間為50min，熱壓 溫度為170°C，其中，保持壓力過程中，在前l(fā)Omin內(nèi)將壓力減小至0進(jìn)行放氣，然后迅速恢 復(fù)壓力，重復(fù)3次；高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為250°C，燒結(jié)時間為12h。
[0072] 實施例4
[0073] 本發(fā)明所述打磨砂輪的制備工藝如下：
[0074] (1)將鋯剛玉65份、環(huán)氧樹脂粉1份和熱塑性液體酚醛樹脂2份混合均勻；
[0075] (2)將硼酚醛樹脂20份、空心氧化鋁粉3份、碳化硅粉（細(xì)度350目）1份、煅燒鋁 釩土（細(xì)度900目）5份及鉀冰晶石3份混合均勻；
[0076] (3)將步驟（1)得到的混料和步驟（2)得到的混料同時進(jìn)入第3號混料鍋混合均 勾，保持lOmin;
[0077] (4)將步驟（3)得到的混料熱壓成型，壓力為30Mpa，保持壓力時間為45min，熱壓 溫度為160°C，其中，保持壓力過程中，在前l(fā)Omin內(nèi)將壓力減小至0進(jìn)行放氣，然后迅速恢 復(fù)壓力，重復(fù)3次；高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為200 °C，燒結(jié)時間為10h。
[0078] 實施例5
[0079] 本發(fā)明所述打磨砂輪的制備工藝如下：
[0080] (1)將鋯剛玉60份、環(huán)氧樹脂粉2份和熱塑性液體酚醛樹脂6份混合均勻；
[0081] (2)將硼酚醛樹脂15份、空心氧化鋁粉4份、碳化硅粉（細(xì)度450目）2份、煅燒鋁 釩土（細(xì)度900目）7份及鉀冰晶石4份混合均勻；
[0082] (3)將步驟（1)得到的混料和步驟（2)得到的混料同時進(jìn)入第3號混料鍋內(nèi)混合 均勻，保持15min;
[0083] (4)將步驟（3)得到的混料熱壓成型，壓力為25Mpa，保持壓力時間為40min，熱壓 溫度為160°C，其中，保持壓力過程中，在前l(fā)Omin內(nèi)將壓力減小至0進(jìn)行放氣，然后迅速恢 復(fù)壓力，重復(fù)2次；高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為200 °C，燒結(jié)時間為10h。
[0084] 本發(fā)明中不同組分制備的打磨砂輪性能對比見表1 :
[0085] 表1 :本發(fā)明實施例和對比例中不同組分制備的打磨砂輪性能對比
[0086]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造道岔打磨砂輪的組合物，其特征在于，所述組合物包含硼酚醛樹脂、鋯 剛玉、空心氧化鋁粉、熱塑性酚醛樹脂、碳化硅粉、煅燒鋁礬土、環(huán)氧樹脂粉和鉀冰晶石。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物包含硼酚醛樹脂10?20 份、鋯剛玉50?65份、空心氧化鋁粉3?7份、熱塑性液體酚醛樹脂2?10份、碳化硅粉 1?5份、煅燒鋁礬土 3?9份、環(huán)氧樹脂粉1?5份、鉀冰晶石3?7份； 優(yōu)選地，按重量份數(shù)計，所述組合物包含硼酚醛樹脂15份、鋯剛玉60份、空心氧化鋁粉 4份、熱塑性液體酚醛樹脂6份、碳化硅粉2份、煅燒鋁礬土 7份、環(huán)氧樹脂粉2份、鉀冰晶石 4份； 優(yōu)選地，所述煅燒鋁礬土的細(xì)度為800?1200目； 優(yōu)選地，所述碳化硅粉的細(xì)度為300?500目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，所述組合物由所述硼酚醛樹脂、 鋯剛玉、空心氧化鋁粉、熱塑性酚醛樹脂、碳化硅粉、煅燒鋁礬土、環(huán)氧樹脂粉和鉀冰晶石組 成。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的組合物在制備道岔打磨砂輪中的用途。
5. -種道岔打磨砂輪，其特征在于，所述打磨砂輪由如權(quán)利要求1至3中任一項所述的 組合物制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的打磨砂輪，其特征在于，所述打磨砂輪由包括以下步驟的制 備方法制得：將如權(quán)利要求1至3中任一項所述組合物的各組分按比例均勻混合后，攪拌、 熱壓成型、高溫?zé)Y(jié)。
7. -種道岔打磨砂輪的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟： (1) 將鋯剛玉、環(huán)氧樹脂粉和熱塑性液體酚醛樹脂混合均勻； (2) 將硼酚醛樹脂、空心氧化鋁粉、碳化硅粉、煅燒鋁釩土及鉀冰晶石混合均勻； (3) 將步驟（1)得到的混料和步驟（2)得到的混料混合均勻，保持5?20min ;優(yōu)選保 持 lOmin ; (4) 將步驟（3)得到的混料熱壓成型，然后高溫?zé)Y(jié)； 優(yōu)選地，所述步驟（4)中所述壓力為20?30MPa，優(yōu)選25Mpa，保持壓力時間為30? 50min，優(yōu)選為 40min ; 優(yōu)選地，所述步驟（4)中，保持壓力過程中，在前l(fā)Omin內(nèi)將壓力減小至0進(jìn)行放氣，然 后迅速恢復(fù)壓力，重復(fù)2?3次； 優(yōu)選地，所述步驟（4)中所述熱壓溫度為150?170°C ;優(yōu)選160°C ; 優(yōu)選地，所述步驟（4)中所述高溫?zé)Y(jié)溫度為150?250°C ;優(yōu)選200°C ; 優(yōu)選地，所述步驟（4)中所述燒結(jié)時間為8?12h ;優(yōu)選10h。
【文檔編號】B24D3/28GK104440609SQ201410730105
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】裴頂峰, 賀春江, 張國文, 黨佳, 張恒 申請人:中國鐵道科學(xué)研究院, 中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所