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Hiebei bedeuten E den Elastizitätsmodul, p die Dichte und v die Poissonzahl der Scheibe.
T, D, p und v sind in der Praxis praktisch fest vorgegebene Grössen, so dass eine Erhöhung der Stabilität nur über eine Steigerung des Elastizitätsmoduls (kurz E-Modul) möglich ist.
Dieser E-Modul ist aber ebenso wie die mechanische Festigkeit bei den üblichen Korn-Harz-Kombina- tionen praktisch vorgegeben, da die Auswahl (Kornart, Korngrösse, Harzanteil usw.) primärnach schleiftechnischen Gesichtspunkten zu erfolgen hat. Um nun die bei den genannten hohen Umfangsgeschwindigkeiten
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auftretenden Flieh-und Tangentialkräfte aufzunehmen und den Elastizitätsmodul und damit die Steifigkeit und
Stabilität der Scheiben zu steigern, ist es bei den derzeit im technischen Einsatz stehendenSchleifkörpern üblich, eine Faserstoffarmierung vorzusehen.
Vor allem werden nach dem heutigen Stand der Technik Glasfasern verwendet, da gewöhnliche organi- sche Fasern im allgemeinen zu geringe thermische Beständigkeit aufweisen.
Letzteresbeziehtsichsowohlauf das Schleifen als auch auf das Aushärten, was bei organischen Schleif- körperbindungen (Phenol-, Epoxy-Harzen usw. ) im allgemeinen bei Temperaturen von zwischen 150 und
1900C stattfindet.
Der Einsatz der Glasfasern erfolgt dabei a) als Kurzfaser statistisch in der Bindung verteilt b) als Wirrfaservliese c) als Gewebe.
Dabei werden die Vliese und Gewebe mit einer Harzimprägnierung versehen, die im allgemeinen aus
Phenolharzen besteht, damit eine einwandfreie Kraftübertragung von der Schleifmasse auf die Armierung er- folgt, bzw. damitalle Einzelfasern gleichmässig belastet werden ("mittragen"). Im Zuge der technischen Ent- wicklung kam es zu zahlreichen Versuchen, die Wirksamkeit der Glasfasergewebe zu erhöhen, einige dieser
Arbeiten sind auch bereits in der Patentliteratur beschrieben, so z. B. Gewebe mitRovingfäden (keinebzw. geringe Drehung der Einzelfasern im Gewebestrang), spezielle Gewebetypen, wie dreidirektionale Gewebe,
Geweberonden mit vorzugsweise radialer Fadenrichtung und Verbesserungen der Haftung durch spezielle
Oberflächenbehandlung der Glasfaser (z. B. durch Silane).
In der Praxis zeigt es sich aber, dass die erwähnten Fortschritte, die durch die Faserstoffarmierung er- zielt werden können, zu einem beträchtlichen Teil durch die Beschädigung der Fasern bei der Herstellung der Schleifkörper aufgehoben werden. Die scharfen Kanten der Schleifkörper zerschneiden die Fasern bzw. erzeugen Kerben in der Faseroberfläche bereits beim Pressen. Diese Effekte treten umso stärker auf, je splittriger und scharfkantiger das Schleifkorn ist (z. B. Siliciumkarbid, Edelkorund) und je dichter die Schei- benstruktur ist, da bei der Herstellung dieser Scheiben ein hoher Pressdruck erforderlich ist. Zum Beispiel zeigen aus unausgehärteten Scheiben wieder herausgelöste Glasgewebe Rückgänge der Festigkeit zwischen 5 und 90%.
Diese Zerstörung der Fasern bei der Scheibenherstellung stellt auch eine der Hauptschwierigkeiten beim
Einsatz von hochfesten Kohlenstoffasern als Armierung dar.
Abgesehen davon soll noch erwähnt werden, dass, rein technisch gesehen, Glasfaserfäden, insbesondere die hochfesten Typen, verhältnismässig leicht und schnell altern. So kann es besonders bei starker Feuchtig- keit zu einem Rückgang der Festigkeit von bis zu 30% in 100 Tagen kommen. Zu einer weiteren irreversiblen Abnahme der Festigkeit kommt es bei der Glasfaser bereits beim Aushärten, u. zw. beträgtderRück- gang bei einer Aushärtetemperatur von 2000C 10 bis 20%.
Um den Rückgang der Festigkeit der Armierungsfasern durch Zerstörung und Alterung auszuweichen, ist man gezwungen, Sicherheitsreserven in Form höherer Armierungsanteile einzubauen.
Da man die mechanische Festigkeit sowie den E-Modul der üblichen organischen Schleifscheibenbindemittel (Harze) nicht oder nur geringfügig erhöhen konnte, kommt es derzeit bei der Herstellung von Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben zu einem immer höheren Volumsanteil der Armierung in der Scheibe.
Ein derartiges Ansteigen des Volumsanteiles der Armierung bringt jedoch schwerwiegende Nachteile mit sich.
Insbesondere kommt es zwangsweise zu einem Rückgang des schleifaktiven Scheibenanteiles (Korn und aktive Füllstoffe) und damit zu einer Verringerung des Leistungsfaktors. Im Falle der Verwendung einer Glaafaserarmierung wird ferner beim Schleifen eine Neigung zum Verschmieren der Scheibenoberfläche durch geschmolzenes Glas festgestellt, wodurch die Schnittigkeit stark zurückgeht und die Scheibe heisser schleift. Älmliche Effekte treten übrigens auch meist beim Einsatz von thermoplastischen Faserstoffen auf.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Schleifscheibe, insbesondere Trennschleifscheibe, zu schaffen, die beigleichem oder einemgeringeren Armierungsanteilgrossere Umfangsgeschwindigkeiten bei ausreichender Stabilität und kühlem Schliff erlaubt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Armierung mit einem Überzug versehen ist, der auf der Faser gut haftet und mit der Scheibenbindung eine mechanisch ausreichende chemische und/oderphysikalische Verbindung eingeht und von einem Harz oder einer Mischung aus Harzund der im Schleifkörper verwendeten Bindung gebildet wird, wobei die Armierung in eine Schichte Feinkorn oder feinkörnigen, schleifaktiven Füllstoff eingelegt ist.
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Daten der verwendeten Armierungsfasern :
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<tb> Bezeichnung <SEP> genauere <SEP> Kennzeichnung <SEP> E-Modul <SEP> Reissfestigkeit
<tb> GN/m2 <SEP> GN/m2
<tb> Glas <SEP> E-Glas, <SEP> alkaliarm <SEP> 73 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP>
<tb> S-Glas <SEP> 85 <SEP> 4 <SEP> ;
<SEP> 4 <SEP>
<tb> Stahl <SEP> Kohlenstoffstahl <SEP> 200 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> C-Faser <SEP> Kohlenstoffaser <SEP> mittlerer <SEP>
<tb> Festigkeit <SEP> und <SEP> E-Modul <SEP> 300 <SEP> 2 <SEP> ; <SEP> 5 <SEP>
<tb> B-Faser <SEP> Borfilament <SEP> mit
<tb> Wolframseele <SEP> 420 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
Die Imprägnierung der Gewebe und Dichte der Fasern war gleich aufgebaut wie die Bindung der Scheiben aus Phenolharz und feinkörnigem anorganischem Füllstoff. Dabei wurde das Gewebe mit Phenolharzlösung durchtränkt, in den Füllstoff eingelegt und sodann in üblicher Weise so weit vorgetrocknet, dass es die notwendige Verarbeitungskonsistenz aufwies.
Richtrezeptur :
Normalkorund 30 mesh 70 Teile
Phenolresol (flüssig) 10 Teile
Phenolharz/Novolak (pulverförmig) 4 Teile
Kryolith (pulverfor- mig) 14 Teile
Pressdichte (ohne Armierung) = 2, 70.
In die Schleifkörper wurden 2 gekreuzte Gewebe als Innenarmierung eingebaut, u. zw. so, dass die beiden äusseren Schleifmasseschichten jeweils die halbe Stärke der Mittelschicht aufweisen. Die Scheiben wurden in üblicher Weise gepresst und ausgehärtet.
Sodann wurden der E-Modul und die Festigkeiten gemessen und aus dem E-Modul die Resonanzfrequenz berechnet. Diese ist, wie bereits ausgeführt, ein Mass für die Seitensteifigkeit und dynamische Stabilität der Scheibe und damit ein Kriterium für die mögliche Umfangs- (Arbeits-) geschwindigkeit beim Schleifen.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Aufstellung schematisch zusammengefasst. Die Messwertedererfindungsgemässen Schleifkörper mit Glasfasern als Armierung wurden jeweils als Basis (100%) genommen.
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<tb>
<tb>
Werkstoff <SEP> E-Modul <SEP> der <SEP> Resonanzfrequenz <SEP> der <SEP> mögliche <SEP> Umfangsgeschwindigder <SEP> Armierung <SEP> Probekörper <SEP> Probekörper <SEP> keit <SEP> beim <SEP> Schleifen <SEP> in
<tb> in% <SEP> m% <SEP> *) <SEP> %
<tb> Glas <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> Stahl-Feindraht <SEP> 250 <SEP> 150 <SEP> 150
<tb> C-Faser <SEP> 400 <SEP> 200 <SEP> 200
<tb> B-Faser <SEP> 500 <SEP> 220 <SEP> 220
<tb>
*) Aus den gemessenen E-Modul-Werten berechnete Werte der Resonanzfrequenz.
Es zeigte sich eine gute Übereinstimmung zwischen den über die berechneten Resonanzfrequenzen ermit- telten möglichen Umfangsgeschwindigkeiten und dem beim Schleifversuch ermittelten dynamischen Verhalten. Ein weiteres Kriterium ist natürlich die aus den Bruchumfangsgeschwindigkeiten und den Sicherheitsvor-
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schriften fixierte zulässige Geschwindigkeit. Diese wäre z. B. bei der Verwendung von S-Glas um zirka 30% höher als beim E-Glas, doch ist die dynamische Stabilität bei beiden Glastypen annähernd gleich. Es lassen sich also hohe Festigkeiten nur bei Fasern ausnutzen, die auch einen hohen E-Modul besitzen.
Eine weitere Voraussetzung ist die Erhaltung des E-Moduls während des Herstellprozesses der Schleifkörper,
Beim Schleifen mit den Versuchsschleifkörpern wurde ein wesentlich geringeres Belegen der Scheibenoberfläche festgestellt als bei üblichen Scheiben.
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verfahren auftretende Festigkeitsverlust, der, wie schon erwähnt, zwischen 5 und 90% liegt, durch die erfindungsgemässe Einbettung stark verringert werden.
Letzteres bringt also auch bei der Verwendung der üblichen Glasfasern grosse Vorteile.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schleifscheibe, bestehend aus Schleifkorn, einem auf Kunstharzbasis aufgebauten, vorzugsweise duroplastischen Bindemittel und vorzugsweise Füllstoff, mit einer in den Schleifkörper eingebetteten hochfesten Faserarmierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung mit einem Überzug versehen ist, der auf der Faser gut haftet und mit der Scheibenbindung eine mechanisch ausreichende chemische und/ oder physikalische Verbindung eingeht und von einem Harz oder einer Mischung aus Harz und der im Schleif- körper verwendeten Bindung gebildet wird, wobei die Armierung in eine Schichte Feinkorn oder feinkörnigen, schleifaktiven Füllstoff eingelegt ist.