AT405496B - Schleifwerkzeug, insbesondere trennschleifwerkzeug und verfahren zur herstellung eines solchen werkzeugs - Google Patents

Description

AT 405 496 B

Die Erfindung betrifft ein Trennschleifwerkzeug mit einem Stahlträgerkörper und einem unmittelbar daran durch Sintern befestigten, bevorzugt Diamant als Schleifkörner in einer Sinterbindung enthaltenden, segmentierten oder nicht segmentierten Schleifbelag, wobei die Sinterbindung aus einem oder mehreren hochschmelzenden Metallen wie Kobalt, Eisen oder dergleichen besteht. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung eines Trennschleifwerkzeuges.

Trennschleifwerkzeuge zum Bearbeiten von Natur- und Kunststein bestehen im allgemeinen aus einem segmentierten oder nicht segmentierten, Hochleistungsschleifmittel wie Diamant enthaltenden, sintermetalli-sehen Schneidbelag und einem Stahlträgerkörper, wobei die Verbindung von Schneidbelag und Trägerkörper nach folgenden Methoden erfolgen kann: a) Löten; b) Schweiöen, vornehmlich Schweißen mit Laserstrahl; c) direktes Versintern von Schleifbelag und Stahlträgerkörper.

Trennschleifen mit derartigen Werkzeugen mit händisch geführten Maschinen wird sehr oft bei 80 m/s Umfangsgeschwindigkeit des Werkzeuges und im Trockenschnitt durchgeführt. Die Anforderungen an die Verbindung des diamanthaltigen Schleifbelages mit dem Stahlträgerkörper sind dabei so hoch, daß Löten aus Gründen der Arbeitssicherheit aufgrund zu geringer erreichbarer Warmfestigkeit nicht mehr ausreichend ist. Dagegen ist die dauerhafte Verbindung von Schleifbelag und Stahlträgerkörper durch Laserstrahlschweißen gut eingeführt. Die hohe Energiebündelung auf die eng begrenzte Schweißzone im Laserstrahl ermöglicht dabei eine Schweißbarkeit von Trägerkörperstählen bis maximal etwa 0,25 Gewichtsprozent Kohlenstoff, ohne Beeinträchtigung des im Vormaterial festgelegten Festigkeitsniveaus durch Neuhärtungs-bzw, Anlaßvorgänge.

Die Laserstrahlschweißtechnologie hat sich insbesondere im mittleren Durchmesserbereich der handgeführten Trennschleifeinsätze auf Natur- und Kunststein bewährt. Charakteristische Nenndurchmesser des mittleren Arbeitsbereiches sind zwischen 180 und 300 mm Durchmesser. Dabei hat die durch Laserstrahlschweißen ermöglichte Ausnützung der dynamischen Festigkeit von kalt- oder warmverfestigten Trägerkörperstahlwerkstoffen mit bis zu 0,25 Gewichtsprozent Kohlenstoff eine günstige Wirkung auf die Anwendbarkeit dieser Werkzeuge beim Hochleistungs-Trockentrennschleifen von Gesteinswerkstoffen.

Im Anwendungsbereich des Trockentrennschleifens von Gesteinswerkstoffen mit kleinem Nenndurchmesser der Werkzeuge bis 150 mm werden im allgemeinen unlegierte Kohlenstoffstähle mit Glühfestigkeiten von 450 bis 700 N/mm2 entsprechend 20 HRC (Härte Rockwell C) aufgrund der geringen dynamischen Belastung anwendbar. Da durch wird weiters gemeinsames Versintern von Schneidbelag und Trägerkörper in diesem Durchmesserbereich nach dem Stand der Technik anwendbar aufgrund des geometrisch günstigen Verhältnisses von Nenndurchmesser des Werkzeuges zu Stärke des Trägerkörpers.

Die Schwierigkeiten bei der dauerhaften Verbindung von Schleifbelägen und Stahlträgerkörpern für hochbeanspruchte abrasive Diamantbearbeitungswerkzeuge für Kunst- und Naturstein wurden für die Methode des Schweißens und des Lötens erkannt und zu lösen versucht, Die JP 61-257777 A (Osaka Diamond) schlägt Eisen als Bindungsstoff bzw. eine Eisenzwischenschicht zwischen Schneidbelag und Stahlträgerkörper vor. Zumindest sollen Bindungsgemische auf Eisenbasis die Schweißbarkeit erhöhen. Auch das Verlöten derart ausgebildeter Schneidsegmente mit dem Stahlträgerkörper soll nach dieser Veröffentlichung verbessert werden.

Diese Veröffentlichung beschreibt weitem den allgemeinen Stand der Technik betreffend den Aufbau von Zwischenschichten gleichen Bindungsmaterials, jedoch ohne Gehalt an Diamantschleifkömern zwischen dem eigentlichen Schneidbelag und dem Stahlträgerkörper. Demnach wirkt sich Diamant störend in der Kontaktfiäche zwischen Schneidbelag und Trägerkörper aus. Weitem wird auf Störungsmöglichkeiten beim Schweißen von Bindungen eingegangen, welche niedrigschmelzende, flüssigphasenbildende Bestandteile aufweisen.

Dieser Stand der Technik kann bei schwierigen Anwendungsfällen, auf welche die gegenständliche Erfindung zielt, außer Betracht gelassen werden, da die darin vorgeschlagenen Maßnahmen beispielsweise für das Hochleistungs-Trockentrennschleifen mit 80 m/s Umfangsgeschwindigkeit bei erhöhten Werkzeug-durchmessern nicht ausreichen.

Bemerkenswert ist bei dieser Veröffentlichung zum Stand der Technik die ausdrückliche Beschränkung der Anwendung auf die kleineren Durchmesser bei händischem bzw. handgeführtem Trennschleifen.

Laserstrahischweißen als Stand der Technik bezüglich der dauerhaften Verbindung von sintermetallgebundenen Schneidbelägen, welche mit einer neutralen Zwischenschicht gegenüber dem Stahlträgerkörper versehen sind, zeigt auch die CA 1214984 A (Norton Co).

Die US 4624237 A zeigt einige Ausführungsbeispiele von Trennschleifwerkzeugen, welche eine dauerhafte Verbindung des Schleifbelags mit dem Stahlträgerkörper durch direktes Aufsintern aufweisen. Die verschiedenen Ausführungsformen von Schleifbelägen darin beabsichtigen eine verbesserte Luftzirkulation 2

AT 405 496 B und damit verbesserte Schleifstaubentfernung durch seitliche Ausnehmungen in Belag und Trägerkörper. Dabei können sich die Ausnehmungen im Schleifbelag im Trägerkörper fortsetzen, was zusätzlich den Vorteil einer Versteifung ergeben soll. Eine Versteifung ist jedoch nur möglich, wenn eine höhere Blattstärke vorgesehen werden könnte, welche das Widerstandsmoment gegen Biegung erhöht und nicht durch Wegnahme von Material in den Rillen der Seitenflächen des Trägerkörpers bei gegebener Blattstärke. Trennschleifwerkzeuge dieser Bauart werden nach dieser Veröffentlichung im mittleren Durchmesserbereich bis 300 mm vorgesehen. Für daruberhinausgehende Durchmesser wird ein segmentierter Belag und Lötung nach dem Stand der Technik vorgeschlagen.

Die DE 8017100 U1 gibt als Trägerkörper für Steintrennscheiben einen hochlegierten Spezialstahi an, ohne eine weitere Lehre aus dieser Angabe zu vermitteln.

Die US 3 081 161 A erwähnt eine Preßmethode für das integrale Kaltvorpressen von Schleifbelagsmischungen auf Basis von Kunstharz-, Keramik- oder Metallpulvern mit einem Träger auf Basis von Metallpulvern. Die Grünlinge werden danach in einem Ofen gesintert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Trennschleifwerkzeuge der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß mit verhältnismäßig geringem fertigungstechnischen Aufwand, einer Verringerung der Fertigungszeit und damit einer Verringerung der Fertigungskosten hochdauerstandfeste Trennschleifwerkzeuge zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere bezieht sich die Verbesserung auf den Verschleißwider-stand im schleifbelagsnahen Rand des Trägerkörpers gegenüber den Abspanprodukten, auf die Biegewechselfestigkeit des Trägerkörpers und auf die Sicherheit der dauerhaften Verbindung zwischen Schleifteil und Trägerkörper, insbesondere im Nenndurchmesser-Bereich der Werkzeuge von größer als 125 mm.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die erfindungsgegenständlichen Trennschleifwerkzeuge einfach und kostengünstig hergestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Trennschleifwerkzeug mit folgenden Merkmalen vorgesehen:

Der Trägerkörper besteht aus einem lufthärtenden, hochanlaßbeständigen Vergütungsstahlblech; der Trägerkörper weist eine schleifbelagseitige, äußere Härtungszone mit einer Breite von 3-60 mm. bzw. mit einer Breite, welche die größte radiale Tiefe der vorgesehenen Entspannungsöffnungen im Trägerkörper überdeckt und eine aufnahmebohrungsseitige, thermisch weitgehend unbeeinflußte, innere Zone mit dem Vergütungsgefüge des Vormaterials auf, wobei diese Zonen Im Metallgefüge unterscheidbar sind; die äußere, schleifbelagseitige Zone des Trägerkörpers ist durch Hartung aus der Sinterhitze mit nachfolgendem Anlassen vergütet; die aufnahmebohrungsseitige, innere Zone des Trägerkörpers, die durch den Sintervorgang und durch die nachfolgende Anlaßbehandlung des Trennschleifwerkzeugs weitgehend unbeeinflußt bleibt, besitzt eine Härte entsprechend der Ausgangshärte des Trägerkörpervormaterials und der Schleifbelag ist mit Rücksicht auf eine Härtung der schleifbelagseitigen Zone des Trägerkörpers bei Austenitisierungstemperatur des verwendeten Stahls des Trägerkörpers wie an sich bekannt druckgesintert und dauerhaft mit dem Trägerkörper verbunden.

Es versteht sich, daß bei einem erfindungsgemäßen Trennschleifwerkzeug die Auswahl des Stahlvorma-terials eine entscheidende Rolle spielt, und zwar bezüglich der Annahme der vorgesehenen Härte in den unterschiedlichen Zonen des Trägerkörpers. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Härtesteigerung in der schleifbelagsnahen Zone und eine Erhöhung der dynamischen Biegewechselfestigkeit des Werkzeuges bei der Anwendung In erster Linie durch eine Steigerung des Kohlenstoffgehaltes erreicht werden muß. Eine solche Steigerung des Kohlenstoffgehaltes schließt jedoch ein Schweiß verfahren zur Verbindung mit dem Schleifbelag aus. Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Verdichten der Schleifbelagsbindung durch Drucksintern, das dauerhafte Befestigen des Schleifbelages am Stahlträgerkörper durch Drucksintern und das Härten des Stahls des Trägerkörpers aus der Temperatur des Drucksin-terns in einem Arbeitsgang erfolgt.

Die Steigerung des Kohlenstoffgehaltes allein ist jedoch nicht ausreichend zur Härtesteigerung in der schleifbelagsnahen Trägerkörperzone, wo durch Härtesteigerung dem verstärkten Angriff durch Schleifabrieb begegnet werden soll. Gerade diese Zone ist aber durch die Sintertemperatur erheblich beeinflußt und geschädigt, wenn nicht geeignete Legierungsmaßnahmen leichte Härtbarkeit und hohe Anlaßbeständigkeit herbeiführen, wie dies mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung laut Unteransprüchen erfolgt.

Namentlich die nickeflegierten Vergütungsstähle ermöglichen die Merkmale des Erfindungsgegenstandes. Es können aber auch Vergütungsstähle mit einer Kombination von 2 oder mehreren der die Durchvergütung und Anlaßbeständigkeit erhöhenden Legierungselemente wie Chrom, Nickel, Molybdän und Vanadium erfindungsgemäß vorgesehen werden. Wichtig ist dabei, daß die günstigen Eigenschaften dieser Legierungelemente auf die Durchvergütbarkeit und Anlaßbeständigkeit, wie sie von großdimensionierten, 3

AT 405 496 B dynamisch beanspruchten Bauteilen im vergüteten Zustand bekannt sind, auf die extrem dünnwandigen Bauteile, wie sie Trägerkörper für Trennschleifwerkzeuge darstellen, übertragbar werden.

Die Erfindung hat erkannt, daß die hochwertigen Vergütungsstähle, welche üblicherweise in weit entfernt liegenden Anwendungsgebieten, beispielsweise im Maschinenbau, eingesetzt werden, als Stahl-5 blechvormaterial für die Erzeugung von Trennschleifwerkzeugen mit ihrem charakteristischen extremen Verhältnis von Durchmesser zu Stärke besser geeignet sind, wenn ein geeignetes Hersteliverfahren gefunden werden kann.

Dementsprechend ist Gegenstand der Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Trennschleifwerkzeuges, welches gekennzeichnet ist durch die folgenden Verfahrensschritte: io aus einem auf eine Härte von HRC (Härte Rockwell C) = 30-45 vergüteten Bandstahl wird durch Laserstrahltrennen, Stanzen und/oder Formschleifen ein Trägerkörper hergestellt; der Trägerkörper wird mit dem kaitvorgepreßten Schleifbelagsgrünling in eine radial zweiteilige Drucksinterform mit einer um die Werkzeugachse konzentrisch angeordneten Preßzone für den Schleifbelagsgrünling, einer schleifbelagseiti'gen Erhitzungszone und einer bohrungsseitigen Kühlzone zwischen einem T5 Preßring und einem Zentrierdorn eingelegt; das Schließen der radial zweiteiligen Drucksinterform erfolgt bevorzugt getrennt bezüglich der die Kühlzone des Trägerkörpers umfassenden Preßplatten und bezüglich der die Preßzone des Schleifbelags und die Erhitzungszone des Trägerkörpers umfassenden Preßstempel, wobei die Preßplatten am Trägerkörper und die Preßstempel am Schleifbelagsgrünling axial zur Anlage kommen; 20 die Preßzone des Schleifbelags und die Erhitzungszone des Stahlträgerkörpers innerhalb der Preßstempel werden induktiv durch eine Induktorspule auf eine Temperatur erhitzt, welche die Austenitisierungstemperatur (AC3) des verwendeten Trägerkörperstahls um 5 bis 100* C, vorzugsweise um 20 bis 30 *C übersteigt, wodurch der Schleifbelagsgrünling bis zum Anliegen der Preßstempel in der Erhitzungszone des Trägerkörpers druckgesintert und gleichzeitig mit dem Trägerkörper verbunden wird; 25 durch Luftabkühlung der Preßstempel samt dem in der Preßzone des Schleifbelags und in der Erhitzungszone für den Trägerkörper befindlichen Trennschleifwerkzeug wird der Trägerkörper im Bereich der Erhitzungszone aus der Sinterhitze gehärtet; mehrere nach diesen Verfahrensschritten hergestellte Trennschleifwerkzeuge werden zu einem Paket gespannt und einer Anlaßbehandlung bei einer Temperatur von 550 bis 620 * C unterzogen, wodurch die 30 Härte des Trägerkörpers radial annähernd gleich verlaufend eingestellt wird und wodurch mögliche härteverzugsbedingte Formfehler der Trägerkörper beseitigt werden.

Das Verfahren kann ergänzend so geführt werden, daß zwecks Kühlung des bohrungsseitigen Bereichs des Trägerkörpers zur Unterstützung und Vergleichmäßigung der Produktion eine Kühlmitteldurchströmung der Preßplatten vorgesehen ist. Die Erfindung lehrt, daß auch die langsame, kontinuierliche Abkühlung, wie 35 sie in einem dickwandigen Bauteil vorkommt, für die Neuhärtung der schleifbelagsseitigen Zone des Trägerkörpers herange2ogen werden kann. Dabei genügt die Luftvergütungseigenschaft der erfindungsgemäßen Trägerkörperstähle zur Härteannahme bei Luft- bzw. Preßluftkühlung der Sinterpreßform, welche das fertiggepreßte Trennschleifwerkzeug nach Abschaltung der induktiven Wärmequelle noch enthält. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, daß die Preßstempel zur Vergleichmäßigung und Beschleunigung 40 der Produktion unterztützend durch Kühlmittelkanäle innengekühlt werden.

Im einzelnen sind im Rahmen der Erfindung maschinenmäßige und vorrichtungsmäßige Ergänzungen bzw. Ausgestaltungen möglich. Das gilt insbesondere für Werkstückzu- und -abtransport und konstruktive Details der Preß- und Spannwerkzeuge der einzelnen Verfahrensschritte.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei lediglich ein mögliches 45 Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Längsschnitt durch eine Preßform vor Beginn des Sinterpressens, wobei die Darstellung auch noch die Anordnung der Zonen zeigt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem so Längsschnitt durch eine Sinterpreßform wie in Fig. 1 gegen Ende des Sinterpressens,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Längsschnitt durch eine Preßform mit Innenkühlung,

Fig. 4 den Temperaturverlauf und den Härteverlauf über dem Werkzeugdurchmesser eines erfindungsgemäßen Beispiels. 55 Die in der Fig. 1 dargestellte Sinterpreßform ist der Hauptbestandteil einer Drucksinterpresse. Die Hauptbestandteile der Sinterpreßform sind dabei ein Preßring (15) zur Formung der Umfangskontur des Schleifbelags (5), ein oberer Preßstempel (17) und ein unterer Preßstempel (19) zur Drucksinterung des Schleifbelages (6) bis zum Anschlag am Trägerkörper (4) in einer Zone (2). Belm Drucksinterprozeß wird 4

AT 405 496 B gleichzeitig der Trägerkörper (4) im Bereich der Zone (2) und der SchleifbeLag Jß) im Bereich der Zone (1) auf annähernd die gleiche Temperatur gebracht. Die inneren Preßplatten (16.18) kommen sofort bei Beginn des Drucksinterprozesses zur Anlage in der Zone (3) des Trägerkörpers (4), betätigt durch die inneren Preßklöt2e (1f und 13). Dadurch wird der vorgefertigte Rohling des Trennschleifwerkzeuges, bestehend aus dem Trägerkörper (4) und dem Grünling (6) in der Sinterpreßform positioniert. Die Betätigung der Sinterpreßform erfolgt getrennt durch die äußeren Preßklötze (12, 14) gegenüber den inneren Preßklötzen (11. 13). ____________________ ___________ ln Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Herstellmethode berücksichtigt mit der Möglichkeit zur getrennten, jeweils gezielten Wärmebehandlung in den Zonen (2) und (3) des Trägerkörpers (4) und für die gleichzeitige Drucksinterung des Grünlings (6) in Zone (1). Der Herstellvorgang beginnt mit dem bezüglich der Werkzeugachse (7) konzentrischen Einlegen über den Dom (8) eines nach dem Stand der Technik hergestellten Rohlings des Trennschleifwerkzeuges, bestehend aus einem Stählträgerkörper und einem mit den üblichen temporären Bindern versehenen, kalt vorgepreßten Schleifbelagsgrünling (6). wobei wie meist üblich, am Außenumfang des Trägerkörpers (4) eine Verzahnung oder ähnliches ganz oder teilweise die radiale Ausdehnung des Schleifbelagsgrünlings (6) durchragen kann. _________________________

In der Fig. 2 erkennt man das erfindungsgemäße Trennschleifwerkzeug im Stadium gegen Ende des Drucksinterpressens und gleichzeitigen Erhitzens auf Austenitisierungstemperatur in der schleifbelagsnahen Zone (2) des Trägerkörpers (4). Die Induktorspule (22) erwärmt die Preßstempel (17^19), den Preßring (15) und vor allem die schleifbelagsnahe Zone (2) des Trägerkörpers (4) und den Schleifbelag (5) auf ein annähernd gleiches Temperatumiveau, wodurch die genannten Bauteile etwa eine thermische Einheit bilden und gegenüber der zweiten thermischen Einheit, bestehend aus den beiden Preßplatten (16, 18) mit dazwischen in enger Anlage befindlichen Zone (3) des Trägerkörpers (4), entkoppelt sind.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Zone (2) des Trägerkörpers (4) durch kontinuierliche Kühlung an Luft bzw. mit Preßluftunterstützung aus der Sinterbzw. Austenitisierungstemperatur gehärtet wird. Erfindungsgemäß muß dabei ein Stahl als Trägerkörpermaterial gewählt werden, der sich durch eine hohe Härtbarkeit auszeichnet, welche bei einer Abkühlgeschwindigkeit von weniger als 200 *C pro Minute im Bereich zwischen Austenitisierungstemperatur und 250 *C gegeben sein muß. Dies entspricht einer kontinuierlichen Kühlzeit von mehr als 3 Minuten.

Bei der Verwirklichung des erfindungsgemäßen Pro2eßgedankens kann die radiale Verteilung der Zonen (1, 2) im Trägerkörper (4) in Abhängigkeit des Anwendungsfalls verändert werden. Solche Veränderungen bzw. Anpassungen können beispielsweise in Abhängigkeit des Nenndurchmessers des Werkzeuges erfolgen, aber auch in Abhängigkeit von der Form des Schleifbelages (5). So ist der Radius des Trennspaltes (23) zwischen den Preßstempeln (17, 19) und den Preßplatten (16, 18) kleiner zu wählen als der kleinste Radius bezüglich der Werkzeugachse (7), gebildet von den Entspannungsöffnungen (24) bei segmentiertem Schleifbelag (5). Dadurch wird eine volle und gleichmäßige Härteausbildung in der Zone (2) des Trägerkörpers (4) erreicht, um dem Erfindungsgedanken zu genügen, wonach höherer Verschleißschutz gegenüber Abriebpartikeln in der schleifbelagsnahen Zone (2) des Trägerkörpers (4) in besonderem Maße erreicht werden soll.

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung fußt auf einem einteiligen Formunterteil und einem einteiligen Formoberteil, und zwar derart, daß sich die beiden Preßstempel (17) und (19) bis 2um Dom (8) erstrecken.

Der erfindungsgemäße Herstellprozeß kann dadurch in einem einteiligen Formoberteilt (10) und in einem einteiligen Formunterteil (9) ohne Trennspalt (23) durchgeführt werden. Dabei verlängern sich allerdings die Aufheizzeiten auf Drucksinter- und Härtetemperatur entsprechend der erhöhten Masse des zu erwärmenden Formwerkstoffes.

Bei der Ausgestaltung einer Sinterpreßform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellyerfah-rens kann ein Teil des Formunterteils (9) und des Formoberteils (10), ausgehend vom Äufnahmebohrungs-bereich des Trägerkörpers (4) zusätzlich mit Kühlmittelbohrungen (21) versehen sein, durch welche eine ständige oder in Abhängigkeit des Pressenzyklus absperrbare Durchströmung mit einem Kühlmittel erfolgen kann wie in Fig. 3 schematisch gezeigt.

Fig. 4 zeigt den Verlauf von Temperatur und Härte über dem Radius des Trennschleifwerkzeugs eines Produktionsbeispiels. Der Kurvenverlauf QT für die Härtetemperatur zeigt annähernd gleiche Temperaturen während des Drucksintems im Schleifbelag ¢) entsprechend Zone (1) und in der Zone (2) des Trägerkörpers (4).

Nachstehend werden die zugehörigen weiteren Einzelheiten des Beispiels angeführt. Das Werkzeug hatte einen Nenndurchmesser von 230 mm, eine Trägerkörperstärke von 1,6 mm. eine Bohrung von 22,23 mm und wies 18 Schneidsegmente auf, welche durch die Entspannungsöffnungen beabstandet waren. Die Segmenthöhe war 5 mm und die Segmentbreite war 2,4 mm. 5

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Als Trägerkörpervormateriat wurde eine Ronde aus Stahl 50CrV4 nach Euronorm mit der Stoff-Nr. 1.8159 im auf 37 HRC vergüteten Zustand eingesetzt. Der Umfang der Ronde war als Haftungsverstärkung zum Schleifbelag wie üblich angefast und gerändelt, aber noch nicht mit den Entspannungsöffnungen versehen.

Das Bindungsgemisch enthielt Diamantschleifkorn der Korngröße FEPA D601 vom Typ SPA DXTY der Firma De Beers, wobei die Menge auf eine Konzentration von 0,8 Karat pro Kubikzentimeter Schieifbeläg am Endprodukt bemessen wurde. Das Sinterpulver für die Bindung war "Cobalt extra fine" der Fa. Hoboken.

Es wurde zunächst ein Werkzeugrohling auf übliche Weise durch Kaltpressen des Bindungsgemisches auf den Stahlträgerkörper hergestellt. Dabei wurde die Kaltpresse mit 1100 kN Preßkraft beaufschlagt. Danach wurde der Werkzeugrohling in die Sinterform der Sinterpresse eingelegt und die bohrungsseitige und die schleifbelagsseitige Zone der Sinterform zur Anlage am Stahlträgerkörper bzw. am Schleifbelagsgrünling gebracht.

Die induktive Erwarmung von Zone 1 und Zone 2 erfolgte innerhalb von 8 Minuten auf 850 * C. Danach wurde während des Sinterns eine Preßkraft von 230 kN aufgebracht und 4 Minuten bei 850 * C gehalten.

Danach erfolgte die gemeinsame, kontinuierliche Abkühlung des Werkzeuges und der Preßstempel mit Preßluft auf 250 ’C innerhalb von 8 Minuten. Die Härte im Neuhärtungsbereich des Stahlträgerkörpers betrug danach 37 bis 40 HRC und im Bohrungsbereich entsprechend dem Vormaterialzustand 37 HRC.

Am gehärteten Rohwerkzeug wurden durch Laserztrahltrennen 18 Entspannungsöffnungen am Umfang ausgeschnitten. Die Anlaßbehandlung erfolgte bei 570 * C und einer Haltedauer von 2 Stunden im Schutzgas mit nachfolgender Ofenabkühlung. Dabei wurden 10 Werkstücke abwechselnd mit Beilageplatten zu einem Paket gespannt. Die Trennschleifwerkzeuge lagen danach mit einer Härte von 31 bis 34 HRC vor und waren frei von Formfehlern.

Mit dem so hergestellten Trennschleifwerkzeug konnten folgende Vorteile nachgewiesen werden:

Die erfindungsgemäßen Werkzeuge ermöglichen hochdauerstandfesten Aufbau des Trägerkörpers, bedingt durch erhöhten Verschleißschutz gegenüber Schleifabrieb ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen in der Randzone des Trägerkörpers. Dies wirkt sich bei der Bearbeitung von Asphalt, Beton und dergleichen besonders günstig aus. Die erhöhte dynamische Steifigkeit der erfindungsgemäßen Werkzeuge durch den verwendeten hochwertigen, auf hohe Härtewerte vergüteten Trägerkörperstahl erlaubt hohe Schnittleistung und damit Arbeitserleichterung für den Verwender.

Mit den Produktionsverfahren nach dem Stand der Technik konnte man die einander widersprechenden Forderungen, nämlich hohe Trägerkörperhärte und -festigkeit sowie höchste Äblösesicherheit der Schleifbeläge bislang nicht erfüllen.

Beim erfindungsgegenständlichen Herstellverfahren entfällt eine komplette Produktionsstufe wie der gesonderte Fügeprozeß Löten oder Schweißen. Die erhöhten Kosten für das Stahlvormaterial können durch den Entfall gesonderter Fügekosten mehr als ausgeglichen werden. Die übliche Erleichterung des Fügevor* gangs durch die Anordnung von schleifmittellosen Zwischenschichten im Schieifbeläg kann entfallen.

Ein Vorteil ergibt sich auch beim Einwalzen von Vorspannungen auf erfindungsgegenständlichen Trennschleifwerkzeugen. Die Annahme und der Behalt der aufgebrachten Spannungen ist wesentlich verbessert. Bei Stahlträgerkörpern nach dem Stand der Technik mit rippenfömigen Einprägungen ist ein Aufbringen von Spannungen durch Spannungswalzen gar nicht möglich.

Der Vorteil des Stahlträgerkörpers ohne rippenförmige Einprägungen erleichtert auch ganz wesentlich die Anlaßbehandlung und die dabei gleichzeitig durchgeführte Formfehlerbeseitigung. ^a einfache, gerade Spannplatten verwendbar sind.

Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Zone 1 2 Zone 2 3 Zone 3 4 Trägerkörper 5 Schleifbelag 6 Schleifbelagsgrünling 7 Werkzeugachse 8 Dom 9 Formunterteil 10 Formoberteil 11 Preßklotz innen oben 6

Claims (9)

1. AT 405 496 B 12 Preßklotz außen oben 13 Preßklotz innen unten 14 Preßklotz außen unten 15 Preßring 16 Preßplatte innen unten 17 Preßstempel außen unten 18 Preßplatte innen oben 19 Preßstempel außen oben 20 Düse 21 Kühlmittelbohrung 22 Induktorspule 23 Trennspalt 24 Entspannungsöffnung 25 Aufnahmebohrung D Nenndurchmesser AT Anlaßtemperatur QT Härtetemperatur AH Anlaßhärte QH Ansprunghärte Patentansprüche 1. Trennschleifwerkzeug mit einem Trägerkörper (4) aus Stahl und einem unmittelbar daran durch Sintern befestigten, bevorzugt Diamantschleifkörner in einer Sinterbindung enthaltenden, segmentierten oder nichtsegmentierten Schleifbelag (5), wobei die Sinterbindung aus einem oder mehreren hochschmelzenden Metallen wie Kobalt, Eisen oder dergleichen besteht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: A) der Trägerkörper (4) besteht aus einem an sich bekannten, lufthärtenden, hochanlaßbeständigen Vergütungsstahl: B) der Trägerkörper (4) weist eine schleifbelagsseitige, äußere Härtungszone, Zone (2) mit einer Breite von 3-60 mm, beziehungsweise mit einer Breite, welche die größte radiale Tiefe der vorgesehenen Entspannungsöffnungen (24) im Trägerkörper (4) überdeckt und eine aufnahmebohrungsseitige, thermisch weitgehend unbeeinflußte, innere Zone (3) mit dem Vergütungsgefüge des Vormaterials auf, wobei Zone (2) und Zone (3) im Metallgefüge unterscheidbar sind; C) die äußere, schleifbelagseitige Zone (2) des Trägerkörpers (4) ist durch Härtung aus der Sinterhitze mit nachfolgendem Anlassen vergütet: D) die aufnahmebohrungsseitige Zone (3), die durch den Sintervorgang und durch die nachfolgende Anlaßbehandlung des Trennschleifwerkzeugs weitgehend unbeeinflußt bleibt, besitzt eine Härte entsprechend der Ausgangshärte des Trägerkörpervormaterials; E) der Schleifbelag (5) ist mit Rücksicht auf eine Härtung der Zone (2) des Trägerkörpers (4) bei Austenitisierungstemperatur des verwendeten Stahls des Trägerkörpers (4) wie an sich bekannt druckgesintert und dauerhaft mit dem Trägerkörper (4) verbunden.
2. 2. Trennschleifwerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Trägerkörperausgangswerk-stoff ein auf HRC (Härte Rockwell C) * 30-45 vergüteter Vergutüngsstahl ist.
3. 3. Trennschleitwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Trägerwerkstoff ein bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 40 bis 200*0 pro Minute lufthärtender, legierter Vergütungsstahl ist.
4. 4. Trennschleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Trägerwerkstoff ein Vergütungsstahl mit 0,3-0,6 Gewichtsprozent Kohlenstoff mit den üblichen Prozentsätzen der Eisenbegleiter Mn, Si, P, S und mit einer Kombination von mindestens 2 der folgenden Legierungselemente entsprechend der angegebenen Gewichtsanteile ist: 7 AT 405 496 B Chrom Gewichtsprozent 0,50-2,50 Nickel Gewichtsprozent 1,20-3,50 Molybdän Gewichtsprozent 0,10-1,0 Vanadium Gewichtsprozent 0,20-0,50.
5. 5. Trennschleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Trägerkörper (4) aus Blech der Gruppe der legierten Vergütungsstähle, bevorzugt aus einem Stahl entsprechend io den DIN Werkstoffnummern 1.6580, 1.6582, 1.6511, 1.8159, 1.7228, 1.7225 oder 1.7227 gefertigt ist.
6. 6. Verfahren zur Herstellung eines Trennschleifwerkzeugs mit einem Trägerkörper (4) aus Stahlblech und einem sintermetallgebundenen Schleifbelag (5). wobei eine dauerhafte Verbindung zwischen Trägerkörper und Schleifbelag durch Sintern hergestellt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: T5 a) aus einem auf eine Härte von HRC = 30-45 vergüteten Bandstahl wird durch Laserstrahltrennen, Stanzen und/oder Formschleifen ein Trägerkörper (4) hergestellt; b) der Trägerkörper (4) wird mit dem kaltvorgepreßten Schleifbelagsgrünling (6) in eine radial zweiteilige Drucksinterform mit einer um die Werkzeugachse (7) konzentrisch angeordneten Preßzo-ne (1) für den Schleifbelagsgrünling (6), einer schleifbelagseitigen Erhitzungszone, entsprechend 20 Zone (2) und einer bohrungsseitigen Kühlzone, entsprechend Zone (3) zwischen einem Preßring (15) und einem Dorn (8) eingelegt; c) das Schließen der radial zweiteiligen Drucksinterform erfolgt getrennt bezüglich der die Zone (3) umfassenden Preßplatten (16, 18) und bezüglich der die Preßzone (1) und die Zone (2) umfassenden Preßstempel (17, 19), wobei die Preßplatten (16, 18) am Trägerkörper (4) und die Preßstempel 25 (17,19) am Schleifbelagsgrünling (6) axial zur Anlage kommen; d) die Preßzone (1) und die Zone (2) innerhalb der Preßstempel (17, 19) werden Induktiv durch die Induktorspule (22) auf eine Temperatur erhitzt, welche die Austenitisierungstemperatur (AC3) des verwendeten Trägerkörperstahls um 5 bis 100 *C, vorzugsweise um 20 bis 30*0, übersteigt, wodurch der Schleifbelagsgrünling (6) bis zum Anliegen der Preßstempel (17, 19) am Trägerkörper 30 (4) wie an sich bekannt druckgesintert und gleichzeitig mit dem Trägerkörper (4) verbunden wird; e) durch Luftabkühlung der Preßstempel (17, 19) samt dem in der Preßzone (1) und in der Zone (2) befindlichen Trennschleifwerkzeug wird der Trägerkörper (4) Im Bereich der Zone (2) aus der Sinterhitze gehärtet; f) mehrere nach den Verfahrensschritten a) bis e) hergestellte Trennschleifwerkzeuge werden zu 35 einem Paket gespannt und einer Anlaßbehandlung bei einer Temperatur von 550 bis 620 *C unterzogen, wodurch die Härte der Zonen (2) und (3) des Tragerkörpers (4) auf annähernd denselben Wert eingestellt wird und wodurch mögliche härteverzugsbedingte Formfehler der Trägerkörper (4) beseitigt werden.
7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Trennschleifwerkzeuges nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlzone, d.h. die Zone (3) des Trägerkörpers (4) während des Drucksinterprozesses durch Anliegen an den metallischen Massen der Preßplatten (16, 18) auf Temperaturen unterhalb der Anlaßtemperatur des Trägerkörperwerkstoffes gehalten wird, wobei vorzugsweise eine Kühlmitteldurch-strömung durch die Kühlkanäle (21) vorgesehen sein kann. _____________________ 45
8. 8. Verfahren zur Herstellung eines Trennschleifwerkzeuges nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß der lufthärtende, legierte Vergütungsstahl des Trägerkörpers (4) bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 40 bis 200 *C pro Minute gehärtet wird. so
9. 9. Verfahren zur Herstellung eines Trennschleifwerkzeuges nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß das fertiggepreßte Trennschleifwerkzeug gemeinsam mit der geschlossen bleibenden Drucksinterform (9, 10) innerhalb von 3 bis 15 Minuten vpn_ Sintertemperatur auf 250 *C abgeschreckt wird, wobei als Abschreckmedium vorzugsweise Luft oder Preßluft verwendet wird. 55 Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 8