CN107635723B - 开孔的、陶瓷结合的磨具、用于其制造的方法以及用于其制造的致孔剂混合物 - Google Patents
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Abstract
在用于制造开孔的陶瓷结合的磨具的方法中使用由具有不同的烧成曲线的至少两种聚合物构成的致孔剂混合物,所述烧成曲线的最大值相差至少20℃。优选地,所述聚合物是热塑性塑料,所述热塑性塑料能够在燃烧时只分解成CO2和水。产生的磨具具有多峰的孔大小分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造开孔的陶瓷结合的磨具的方法以及其适合的致孔剂,其中将包括至少两种聚合物的致孔剂混合物用作致孔剂。此外,本发明还涉及一种能按照根据本发明的方法制造的开孔的、陶瓷结合的磨具。
背景技术
在尤其用于表面处理的技术中使用陶瓷结合的磨具。为了制造磨具,将磨粒,例如这种基于氧化铝、碳化硅、金刚石或CBN的磨粒,与粘合剂并且必要时其他的添加剂,例如填充材料、磨削活性物质、致孔剂或暂时性粘合材料加工成混合物,所述混合物然后压制成期望的形状。紧接着,干燥在此产生的生坯,必要时在适合的温度下清除添加的致孔剂并且紧接着烧瓷。
根据使用目的,磨具具有确定的孔隙度,其中孔应当实现有效地使用冷却润滑剂并且吸收和引离磨削屑,使得在工件热负荷小的情况下实现高的材料剥离。常见的是:向混合物添加人造致孔剂,其中所述致孔剂是能够在低温下通过蒸发、升华或燃烧从生坯中除去的物质。用于陶瓷结合的磨具的、最著名的且总是最多使用的致孔剂是萘,所述萘已经能够在大约80℃下通过升华除去。尤其在毒性方面并且也主要在强的且典型的固有气味方面可见应用萘的缺点,使得生产厂中的工人和居民受排气困扰并且危害健康。尽管采取相应的耗费的且成本密集的保护措施,但在使用萘时不能够完全避免环境危害和困扰。
因此,过去采取大量试验来通过替选的致孔剂来替代萘,然而,这经常败于:这些替选的物质不显示出或仅不充分地显示出对于制造陶瓷结合的磨具所需要的正面特性,即例如在造型之后小的回弹,良好的混合性能,与液体湿润体系相关的小的泡胀趋势,在制成物中稳定的、均匀的分布和小的分离趋势,少量放热的且尽可能不含残留物的烧尽特性。
在EP 2 540 445 A1中描述一种用于由粘结磨料制造工具的方法,其中将二羧酸以及二羧酸和二羧酸的水合物的混合物用作致孔剂。该方法的缺点在于:在二羧酸分解时释放巨大的气体体积,所述气体体积能够引起生坯的机械损伤,这必须通过时间耗费的且成本耗费的温度控制来避免。此外,二羧酸必须附加地用相对大的耗费在添加粘合剂的条件下造粒,以便能够无问题地在用于生坯的混合物中使用,这使磨具的制造附加地复杂化并且变贵。
DE 196 28 820 A1描述一种用于制造多孔的陶瓷制品的方法,其中将以固体聚集态形式存在的、在物料中不溶解的或不可泡胀的、不可变形的、由聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯构成的丙烯酸酯玻璃作为能燃尽的致孔剂添加给陶瓷物料,其中所述丙烯酸酯玻璃能以限定的粒度分类。上述文献中描述的方法的缺点在于:燃尽时,在狭窄的温度区间中释放丙烯酸酯玻璃的燃烧和分解产物,由此短期极其强烈地对要用于净化排气的再燃烧装置加负荷,这随之引起不完全燃烧的危险,从而加重环境负荷。此外,聚丙烯酸酯也不完全无臭味地燃烧,当较大的量突然燃烧时,这尤其表现为是负面的。此外,存在通过在致孔剂被烧尽时短暂地释放的大的气体体积来生成力的危险,由此会损伤磨具。
德国实用新型DE 20 2010 015 210 U1公开将热塑性塑料制粒用作新型的致孔剂。该文献未披露任何细节:应当使用哪种热塑性材料并且所述热塑性制粒应当如何使用。
发明内容
因此,还存在对于一种致孔剂和一种用于制造开孔的磨具的方法的需求,其克服现有技术的缺点。
所述目的通过用于制造开孔的、陶瓷结合的磨具的方法实现,其中使用致孔剂混合物,所述致孔剂混合物包括至少两种具有不同烧成曲线的聚合物。不同的聚合物的至少两个烧成曲线的最大值相差至少20℃,其中混合物的全部聚合物的烧成曲线的最大值分别小于750℃。
术语烧成曲线在此应理解为排放变化,所述排放变化表示烧尽物质关于炉中燃烧的时间过程和温度变化、例如关于在线性温度升高下的炉中燃烧的时间进程的变化的排放浓度。
通过使用具有不同的烧成曲线的多种聚合物的混合物达到:致孔剂的释放在更大的时间区间期间持续,使得能够克服开始时描述的问题,即再燃烧设备的短暂的超负荷和磨具损伤。
优选地,使用如下聚合物,其燃烧产物在完全燃烧时基本上由二氧化碳和水构成,使得也能够解决气味形成和危害健康的问题。在此前提条件是:同样在燃烧时产生的CO进一步转化成CO2。
本发明的尤其有利的设计方案提出:由三种聚合物构成的混合物用作致孔剂,由此能够进一步优化并且延伸混合物的烧成曲线,使得还能够更有效地消除上述问题。
优选地,为致孔剂混合物设有选自热塑性塑料的聚合物,然而其中如果热固性塑料在上述温度范围中分解并且分解产物能够在低于750℃下燃烧以只产生二氧化碳和水,那么也考虑热固性塑料作为致孔剂。
当不同的热塑性聚合物选自:聚乳酸(PLA),聚丙烯酸酯(PMMA),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚醋酸乙烯酯(PVA),聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚酮(PK),其中尤其有利的混合物包含小于50体积%的聚丙烯酸酯时,尤其能够实现上述要求的特性。
然而,致孔剂混合物应当不仅具有在相对宽的温度区间之上延伸的烧成曲线,而且也具有对于用于陶瓷结合的磨具的致孔剂所需要的其他的正面特性,即例如,良好的混合性能和小的泡胀趋势,在制成物中均匀稳定的分布和小的分离,在压制物料时小的回弹以及对环境和工作场所的小的负荷。
因此已发现:在本发明的优选的实施方式中,热塑性聚合物中的至少一种具有结晶区域,由此改进物料的可压制性。
已发现本发明的尤其有利的设计方案是用热塑性聚合物的混合物作为致孔剂,其中致孔剂混合物包括20体积%至80体积%的聚乙烯,10体积%至50体积%的聚丙烯酸酯和10体积%至50体积%的聚乳酸、聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇缩丁醛并且优选仅由这些组成部分构成。
此外,在不同的聚合物混合物的研究期间中发现:混合物的烧成曲线具有与各个聚合物的烧成曲线不同的轮廓,所述轮廓并非通过各个聚合物的烧成曲线的简单叠加而得出。
根据本发明的用于制造开孔的、陶瓷结合的磨具的制造方法包括
-将磨粒与陶瓷结合剂、上述类型的致孔剂混合物和辅助材料(例如,粘接材料和其他添加剂)混合,以便获得混合物;
-压制由混合物构成的生坯;并且
-烧制生坯,以便获得陶瓷结合的磨具。
混合尤其能够通过以下方式进行:提供要用于磨削工艺的(优选呈限定的粒度的)磨粒,并且首先与粉状的粘合剂混合。然后,向混合物添加液态的暂时性粘接材料,借助所述粘接材料将作为粉末来添加的陶瓷结合剂固定在磨粒表面上。例如,糊精能够用作暂时性粘接材料。紧接着,添加致孔剂和其他添加剂,其中致孔剂同样如磨粒那样呈固态形式以限定的粒度使用,所述粒度对应于期望的孔的大小并且优选近似地处于所使用的磨粒的粒度范围中。
根据本发明使用的聚合物颗粒的形状也有利地与磨粒的形状相匹配。优选地,聚合物颗粒用作立方形或球形颗粒。尤其将填充材料、磨削助剂、湿润剂和表面活性剂用作其他添加剂,所述添加剂还用于:调节物料的流变性,使得实现或简化压制成均匀的生坯。
根据本发明的方法的其他有利的实施方式在于:致孔剂混合物在引入到物料中之前与暂时性粘接材料混合,由此同样能够改进磨具的均匀性,其中通常有益的是:粘接材料的烧成温度高于致孔剂的烧成温度,使得粘接材料在除去致孔剂之后才燃烧。
在新的致孔剂的开发工作期间已发现:在将热塑性聚合物的混合物用作致孔剂的情况下能够获得具有改进的均匀性和更高的磨削性能的磨具。由于磨具的改进的均匀性而可行的是:生产具有较大体积的磨盘,由此附加地改进生产力。
本发明的尤其有利的设计方案提出:聚合物混合物在限定的、多峰的粒度分布中使用,使得在磨具中能够有针对性地获得具有不同孔大小的限定的孔空间,所述孔空间针对相应的磨削操作优化,其中孔的大小与在磨削工艺中产生的屑和冷却剂需求相匹配。在此,不同的聚合物优选分别用作具有在0.05mm和2mm之间的粒度范围中的窄的颗粒级的制粒。
根据ISO 8486,通过借助筛的净筛孔大小(FEPA标准基于每英尺筛孔的数量)进行筛析来获得粒度。也就是说,粒度根据筛的筛孔平方的净尺寸限定。由此,实际上将颗粒假定为球形的,从而颗粒的最大假定直径小于筛的净筛孔大小。因为筛分工艺通过筛分物相继经过具有逐级变小的筛孔大小的多个筛的方式进行,所以具有小于相应的筛的净筛孔大小的表观直径的全部颗粒经过所观察的筛,并且只要粒径大于该后继筛的净筛孔大小,就保持在具有下一级更细的筛孔大小的位于下游的筛上。也就是说,筛级数具有如下粒度范围,所述粒度范围大于后继筛的净筛孔大小并且小于所观察的筛的净筛孔大小(例如:125mm…180mm)。根据ISO 8486,粒度包含多个筛的级数。
粒度分布具有分布函数(例如,高斯分布)。粒度分布的平均值称为d50值,对于该粒度分布的平均值适用以下条件:颗粒的50%大于平均值进而颗粒的50%小于平均值。
这些定义同样适用于致孔剂颗粒的大小和磨粒的大小。
优选地,致孔剂混合物具有多峰的粒度分布,所述粒度分布具有在100μm和1000μm之间的范围中的至少两个粒度最大值。
在使用具有双峰的粒度分布的致孔剂混合物时,细粒级的平均粒度d50优选位于100μm和400μm之间而粗粒级的平均粒度d50位于350μm和1000μm之间。
对于具有三峰的粒度分布的致孔剂混合物,细粒级的平均粒度d50有利地位于100μm和300μm之间,中等粒级的平均粒度d50位于250μm和450μm之间而粗粒级的平均粒度d50位于400μm和1000μm之间。
在此,多峰的粒度分布包含不同的粒度,所述粒度在粒度方面明显不同,因此,分布曲线(例如,高斯分布曲线)的最大值能够分开地构成。
一般能够观察到:各个致孔剂粒级(Porenbildnerfraktionen)的平均粒度d50优选相隔至少100μm。
在使用具有致孔剂的多峰分布的致孔剂混合物的情况下产生如下磨盘,所述磨盘同样具有多峰的孔大小分布,其中孔具有在50μm和2000μm之间的平均直径。已发现:具有有针对性的多峰的孔大小分布的、开孔的陶瓷结合剂磨具相对于传统的磨具是有利的,因为以这种方式可行的是:磨具最佳地与磨削条件相匹配。这些优点尤其表现为在磨削冷同时高的剥离特性。
根据本发明的开孔的、陶瓷结合的磨具具有在20体积%和80体积%之间的孔比重,并且优选具有多峰的孔大小分布,所述孔大小分布具有100μm和1000μm之间的范围中的至少两个孔大小最大值。
如果将孔理解为颗粒的负像时,那么孔大小或孔大小分布的定义对应于粒度或粒度分布的上述定义。与此相应地,多峰的孔大小分布包含不同的孔大小,所述孔大小在孔大小方面明显不同,因此,分布曲线(例如,高斯分布曲线)的最大值能够分开地构成。
借助给定粒度分布的致孔剂混合物产生的孔的孔大小分布与致孔剂的粒度分布紧密相关。与此相应地,孔大小分布的平均值也与粒度分布的平均值紧密相关。
孔比重是孔体积与磨具的总体积的比例,所述孔体积的整体由天然的孔空间和人造的孔空间组成,其中所述天然的孔空间由于磨粒之间的间隙、由于天然的粒床而产生(其中所述天然的孔空间由于磨粒之间的间隙产生,所述间隙由于天然的粒床产生),其中所述人造的孔空间通过致孔剂产生。
孔大小分布和孔比重能够通过借助于适合的软件对磨具的剖面进行显微镜分析来确定。
在本发明的有利的设计方案中,磨具具有双峰的孔分布,其中细孔的最大值位于100μm和400μm之间而粗孔的最大值位于350mm和1000mm之间。
另一有利的设计方案提出一种具有三峰的孔分布的磨具,其中细孔的最大值位于100μm和300μm之间,中等孔的最大值位于250μm和450μm之间而粗孔的最大值400μm和1000μm之间。
优选地,孔大小分布的最大值相隔至少100μm。
附图说明
在下文中借助附图描述本发明的优选的实施方式,所述附图仅用于阐述并且不应理解为是限制性的。在附图中示出:
图1示出示例性的陶瓷结合的磨具;
图2示出用于制造开孔的、陶瓷结合的磨具的方法的高度示意的流程图;
图3示出开孔的、陶瓷结合的磨具的构造的高度示意性草图;并且
图4示出三峰的孔大小分布。
具体实施方式
图1示例性示出一种呈用于齿部的精密硬态切削的打磨蜗杆形式的陶瓷结合的磨具。然而,本发明不限于这种打磨蜗杆,而能在任意类型的陶瓷结合的磨具上应用。
在图2中图示用于制造陶瓷结合的磨具的简化的流程图。首先,将磨粒、陶瓷结合剂、致孔剂混合物和必要时的粘接剂和添加剂混合(步骤21)。紧接着,将以该方式产生的物料从混合器中移除、筛分、提供到模具中并且用液压机压制(步骤22)。在炉中燃烧以该方式获得的生坯(步骤23)。
在图3中以高度示意形式图示以该方式制成的磨具的构造。磨粒31通过由陶瓷结合剂构成的键合桥32连接。在其之间存在大量不同大的孔33。由磨粒31、键合桥32和孔33构成的混合物形成三维的开放的网络(在图3的剖视图中不可见)。孔的形状、大小和大小分布强烈地与选择的致孔剂混合物相关。
用致孔剂人造产生的孔具有不规则的形状,所述形状从致孔剂的以及邻接的磨粒的几何形状中派生出,然而,所述磨粒能够近似描述为球形。因此,其大小能够通过其平均直径表征。在下文中,孔的大小数据总是涉及电子显微确定的平均直径。磨粒同样具有任意的、大多不规则的多面体形状,但所述形状通常同样通过球形的描述来近似。磨粒粒度通常能够通过磨粒直径描述,所述磨粒直径在筛选粒度的情况下必须小于筛的净筛孔大小。在下文中,磨粒的大小数据总是涉及通过筛分确定的磨粒粒度。同样地,致孔剂的大小数据或大小分布总是涉及通过筛分确定的大小。
所使用的致孔剂
在表1中总结一些致孔剂,所述致孔剂在本工作的范围中使用。所选择的致孔剂的粒度分布按磨粒的平均直径Dk计并且能够从中借助对于相应的致孔剂典型的系数Fx计算。如果例如磨粒直径Dk=200μm并且系数Fx=2.0±1.0,那么根据该定义,致孔剂的粒度分布Fx×Dk=(400±200)μm。在此,数字后面的符号“±”表示按质量计的粒度分布的两倍的标准偏差,也就是说,相关的致孔剂的95质量%具有在给出的区间之内的粒度。各致孔剂中的每个致孔剂的粒度分布是单峰的并且近似是高斯形状的,其具有在给出的位置处的显著的最大值。
表1
为了形成致孔剂混合物A、B和C,在上述表1中列举的固体材料分别按在表2中给出的比例在混合器中全面彼此混合。为了与现有技术对比,在实例D中,将100%的萘用作致孔剂。
表2
制造磨盘
将在表3中描述的相同的原材料组成部分用于全部测试的轮,使得通过磨削测试可以直接比较各个致孔剂混合物,其中各个组分的量分别按磨粒量(100%)计。
表3
将组份引入到鼓式混合器中并且在23个混和步骤中混合大约60分钟,直至视觉辨识出物料的一定程度的均匀性和流动性。紧接着,将物料从混合器中移除并且筛分。将筛过的物料添加到模具中并且用液压机在30bar的压力下形状配合地挤压。以该方式获得的生坯具有280mm×128mm×157mm(直径×钻孔×高度)的尺寸并且在电炉中借助燃烧程序燃烧直至1150℃的最大温度,所述燃烧程序被选择成,使得排气量在50个小时的时间段之上相对均匀地分布,其中在大约8个小时、大约22个小时、大约35个小时、大约45个小时和大约50个小时之后,借助火焰离子化检测器测量排气最大值。
在加工物料直至燃烧轮时,在样本A、B和C中确定出没有气味形成,而样本D在混合和压制时已经显示出按照樟脑粉和焦油的、表征萘的极其强的且难闻的气味。在首先燃烧致孔剂的温度处理时,在样本A至C中确定轻微的、然而不难闻的类似蜡的气味。样本轮D的燃烧再次伴随着极其强烈的气味负荷。
磨削测试
制成的磨盘具有在下列表格4中描述的特性。为了测试轮,在第一步骤中,确定直至出现磨削烧伤时的极限时间切削体积或等价的极限切削厚度heq_th,并且在第二步骤中确定关于超过允许的磨损极限的极限时间切削体积或等价的极限切削厚度heq_v。按对照轮计,这两个数值作为相对值同样记录在表4中。
表4
*磨削烧伤极限=最大能达到的等价的切削厚度heq_th,所述切削厚度不含磨削烧伤,也即是说,能在没有热机械边缘层损坏的情况下应用。
**磨损极限=最大能达到的等价的切削厚度heq_v,所述切削厚度能在保持预设的磨损标准的情况下应用。
轮在Reishauer RZ 260机器上在使用冷却油和金刚石修正工具条件下测试。选择由材料16MnCr5构成的测试轮作为工件。同时共同研究作为参考尺寸(100%)的对照轮,以便排除工件批次的可能的影响。
在磨削烧伤测试中,在具有三个均整冲程、一个粗刨冲程和一个精整冲程的三个阶段中,在其他方面相同的切割值和切割条件下通过系统性地扩大时轴向进给(Z进给)来工作。以该方式能够在用于粗刨冲程的第二阶段中确保统一的进给。磨削烧伤验证在(第三阶段)精整冲程之后借助硝酸乙醇腐蚀液蚀刻进行。
磨损测试借助类似的技术执行,其中在第二阶段中在具有可变的Z进给的粗刨冲程中工作,并且在(第三阶段)精整冲程之后确定在粗刨冲程期间在打磨蜗杆的使用区域中的磨损。在超过轮廓fff>6μm的形状偏差的情况下,在预设的磨削速度下达到功率极限。
通过高的耐磨强度降低修正频繁性,并且提高在修正循环中可磨削的工件的数量,从而提高生产力。
在加工物料A、B和C时存在的关于气味形成以及机械的、物理的和化学的可加工性的条件,表明:所使用的聚合物混合物极其适合作为致孔剂。全部三个根据本发明的样本显示出在造型之后小的回弹,良好的混合性能,没有与液体湿润体系相关的泡胀趋势并且在制成物中的小的分离趋势。少量放热的且在宽的温度范围之上分布的烧尽特性是尤其正面的,使得在燃烧时未记录到轮的损伤。
由于有针对性地使用具有不同粒度的不同的聚合物,能够获得具有均匀的多峰的孔分布的磨具,所述孔分布针对切屑的接收和针对借助冷却剂的冲洗优化。同时,以该方式能够优化轮的硬度。在磨削烧伤测试和磨损测试中显示出对磨削性能产生正面影响,其中根据本发明的磨盘与标准品或者用萘制成的传统轮相比取得好直至15%的结果。
在实例A的图4中再次描述典型的多峰的孔大小分布。为了确定孔大小分布,将磨盘的表面的区段嵌入到环氧树脂中,磨光并且借助扫描电子显微镜分析,其中软件“Imagic”用于图像分析。在确定时,仅考虑具有与圆形(最大直径与最小直径的比例)最大偏差10%的孔。测量值的插值得出三峰的分布,所述三峰的分布在参考孔大小相对于平均摩粒粒度为大约100%处具有最大值M1,和在大约175%和225%处具有两个其他的最大值M2和M3,其中所述最大值M1具有人造孔和天然孔的份额,其中所述两个其他的最大值仅由人造孔产生。为了确定孔大小本身,考虑平均的孔直径。
Claims (20)
1.一种开孔的、陶瓷结合的磨具,所述磨具具有在20体积%和80体积%之间的孔比重,其中所述孔具有在50μm和2000μm之间的平均直径,
其特征在于,
所述磨具具有多峰的孔大小分布,所述多峰的孔大小分布具有至少两个孔大小最大值,并且所述孔大小分布的所述孔大小最大值相隔至少100μm。
2.根据权利要求1所述的磨具,
其特征在于,
所述孔大小最大值中的至少两个孔大小最大值位于100μm和1000μm之间的范围中。
3.根据权利要求1或2所述的磨具,
其特征在于,
所述磨具具有双峰的孔大小分布,所述双峰的孔大小分布具有细孔和粗孔,其中所述细孔形成100μm和400μm之间的孔大小最大值而所述粗孔形成350μm和1000μm之间的孔大小最大值。
4.根据权利要求1或2所述的磨具,
其特征在于,
所述磨具具有三峰的孔大小分布,所述三峰的孔大小分布具有细孔、中等孔和粗孔,其中所述细孔形成100μm和300μm之间的孔大小最大值,所述中等孔形成250μm和450μm之间的孔大小最大值而所述粗孔形成400μm和1000μm之间的孔大小最大值。
5.一种用于制造开孔的、陶瓷结合的磨具的致孔剂混合物,其中所述致孔剂混合物包括至少两种不同的形成孔的聚合物,
其特征在于,
至少两种不同的形成孔的所述聚合物具有不同的烧成曲线,其中每个所述烧成曲线都具有一最大值,其中形成孔的所述聚合物中的至少两种聚合物的所述烧成曲线的最大值相差至少20℃,并且其中全部形成孔的所述聚合物的所述烧成曲线的最大值小于750℃。
6.根据权利要求5所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
形成孔的所述聚合物的燃烧产物仅包括二氧化碳和水。
7.根据权利要求5或6所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
所述致孔剂混合物包括至少三种不同的形成孔的聚合物。
8.根据权利要求5或6所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
形成孔的所述聚合物选自热塑性塑料和热固性塑料。
9.根据权利要求8所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
形成孔的所述聚合物是热塑性塑料,所述热塑性塑料选自:聚乳酸(PLA),聚丙烯酸酯(PMMA),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚酮(PK),聚醋酸乙烯酯(PVA)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
10.根据权利要求5或6所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
形成孔的所述聚合物中的至少一种聚合物是热塑性塑料并且具有结晶区域。
11.根据权利要求5或6所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
所述致孔剂混合物包括20体积%至80体积%的聚乙烯,10体积%至50体积%的聚丙烯酸酯和10体积%至50体积%的聚乳酸、聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇缩丁醛。
12.根据权利要求5或6所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
各个形成孔的所述聚合物分别作为在0.05mm和2mm之间的粒度范围中的致孔剂粒级存在,其中所述致孔剂混合物具有多峰的粒度分布。
13.根据权利要求12所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
所述多峰的粒度分布具有在100μm和1000μm之间的范围中的至少两个粒度最大值。
14.根据权利要求12所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
所述致孔剂混合物具有双峰的粒度分布,所述双峰的粒度分布具有细粒级和粗粒级,其中所述细粒级具有100μm和400μm之间的平均粒度d50而所述粗粒级具有350μm和1000μm之间的平均粒度d50。
15.根据权利要求12所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
所述致孔剂混合物具有三峰的粒度分布,所述三峰的粒度分布具有细粒级、中等粒级和粗粒级,其中所述细粒级具有100μm和300μm之间的平均粒度d50,所述中等粒级具有250μm和450μm之间的平均粒度d50而所述粗粒级具有在400μm和1000μm之间的平均粒度d50。
16.根据权利要求12所述的致孔剂混合物,
其特征在于,
所述致孔剂粒级具有不同的平均粒度d50,其中各个所述致孔剂粒级的平均粒度d50相隔至少100μm。
17.一种用于制造开孔的、陶瓷结合的磨具的方法,其中使用包括至少两种形成孔的聚合物的致孔剂混合物,
其特征在于,
至少两种不同的形成孔的所述聚合物具有不同的烧成曲线,其中每个烧成曲线都具有最大值,其中形成孔的所述聚合物中的至少两种聚合物的所述烧成曲线的最大值相差至少20℃并且所述致孔剂混合物的全部形成孔的聚合物的所述烧成曲线的最大值小于750℃。
18.根据权利要求17所述的方法,
其特征在于,
所述致孔剂混合物直接添加给用于制造所述磨具的压制物料。
19.根据权利要求18所述的方法,
其特征在于,
所述致孔剂混合物以与粘接材料组合的方式添加给所述压制物料。
20.根据权利要求19所述的方法,
其特征在于,
所述粘接材料具有高于形成孔的所述聚合物的所述烧成曲线的最大值中的每一个的烧成温度。
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CN110977799A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-04-10 | 辽宁程瑞砂轮有限公司 | 一种陶瓷结合剂大气孔砂轮的制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07267633A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-17 | Kyocera Corp | ベーマイトゾルの作製法並びにそれを用いたアルミナ質多孔質体の作製法 |
CN1589189A (zh) * | 2001-11-21 | 2005-03-02 | 圣戈本磨料股份有限公司 | 多孔磨具和制造该用具的方法 |
GB2405410B (en) * | 2002-04-11 | 2005-11-23 | Saint Gobain Abrasives Inc | Porous abrasive articles with agglomerated abrasives and method for making the agglomerated abrasives |
WO2011056671A3 (en) * | 2009-10-27 | 2011-09-22 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Resin bonded abrasive |
CN102497959A (zh) * | 2009-08-03 | 2012-06-13 | 圣戈班磨料磨具有限公司 | 具有受控的孔隙率分布的研磨工具 |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT152550B (de) | 1932-02-22 | 1938-02-25 | Degussa | Aus Schleifmaterial und Bindemittel bestehender Schleifkörper von starrer Beschaffenheit. |
US2342121A (en) * | 1941-04-03 | 1944-02-22 | August C Ciell | Abrasive wheel and process of making it |
US3847568A (en) | 1972-09-18 | 1974-11-12 | Mwa Co | Vitrified abrasive element |
JPS5218956B2 (zh) * | 1973-02-20 | 1977-05-25 | ||
DE20221728U1 (de) * | 1977-06-23 | 2007-03-29 | Ibiden Co., Ltd., Ogaki | Poröser keramischer Sinterkörper, Dieselpartikelfilter |
JPH0857768A (ja) | 1994-08-23 | 1996-03-05 | Mitsubishi Materials Corp | 重研削用ビトリファイドボンド砥石 |
DE19628820A1 (de) * | 1996-07-17 | 1998-01-22 | Zschimmer & Schwarz Gmbh & Co | Verfahren zur Herstellung poröser keramischer Erzeugnisse |
WO2002007933A1 (de) * | 2000-07-21 | 2002-01-31 | Tyrolit Schleifmittelwerke Swarovski K.G. | Keramisch gebundenes poröses schleifwerkzeug |
JP2002331461A (ja) | 2001-05-08 | 2002-11-19 | Mizuho:Kk | 超仕上げ用砥石 |
EP1403231B1 (en) * | 2001-05-31 | 2012-11-21 | Ibiden Co., Ltd. | Method of producing a porous ceramic sintered body |
JP2003053668A (ja) | 2001-08-20 | 2003-02-26 | Noritake Super Abrasive:Kk | ビトリファイドボンド砥石 |
US20030054154A1 (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-20 | Hancun Chen | Method of making a porous green form and oxygen transport membrane |
JPWO2004106001A1 (ja) * | 2003-05-30 | 2006-07-20 | ボッシュ株式会社 | ビトリファイド砥石及びその製造方法 |
WO2006130759A2 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Corning Incorporated | Aluminum titanate ceramic forming batch mixtures and green bodies including pore former combinations and methods of manufacturing and firing same |
JP4863904B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-01-25 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体およびその製造方法 |
EP2132003B1 (en) | 2007-03-14 | 2014-03-05 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive article |
MX341113B (es) * | 2008-06-13 | 2016-08-09 | Saint Gobain Abrasives Inc | Articulos abrasivos espumados autoenlazados y maquinado con los articulos. |
WO2010080401A2 (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-15 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Bonded abrasive articles and methods of forming |
TW201024034A (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Saint Gobain Abrasives Inc | Bonded abrasive tool and method of forming |
DE202010015210U1 (de) * | 2010-11-06 | 2012-01-13 | Peter Sälzer | Porenbildner aus Thermoplastgranulat zur Herstellung von keramischen Schleifscheiben |
JP5419173B2 (ja) | 2011-03-28 | 2014-02-19 | 株式会社アライドマテリアル | 超砥粒ホイールおよびそれを用いた研削加工法 |
EP2540445B1 (de) | 2011-06-29 | 2013-09-18 | Hermes Schleifkörper GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs aus gebundenem Schleifmittel |
SG11201704294PA (en) | 2014-12-01 | 2017-06-29 | Saint Gobain Abrasives Inc | Abrasive article including agglomerates having silicon carbide and an inorganic bond material |
WO2017050755A1 (de) | 2015-09-22 | 2017-03-30 | Reishauer Ag | Verfahren zur herstellung offenporiger, keramisch gebundener schleifwerkzeuge |
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2015
- 2015-04-01 CH CH00463/15A patent/CH710934A1/de not_active Application Discontinuation
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07267633A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-17 | Kyocera Corp | ベーマイトゾルの作製法並びにそれを用いたアルミナ質多孔質体の作製法 |
CN1589189A (zh) * | 2001-11-21 | 2005-03-02 | 圣戈本磨料股份有限公司 | 多孔磨具和制造该用具的方法 |
GB2405410B (en) * | 2002-04-11 | 2005-11-23 | Saint Gobain Abrasives Inc | Porous abrasive articles with agglomerated abrasives and method for making the agglomerated abrasives |
CN102497959A (zh) * | 2009-08-03 | 2012-06-13 | 圣戈班磨料磨具有限公司 | 具有受控的孔隙率分布的研磨工具 |
WO2011056671A3 (en) * | 2009-10-27 | 2011-09-22 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Resin bonded abrasive |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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