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Die vorliegende Schleifmittelzusammensetzung betrifft Werkzeuge zur Verwendung beim Schleifen und Schneiden.
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Schleifpartikel, die beim Schleifen und Schneiden verwendet werden, enthalten typischerweise Schleifartikel, die an Substrate gebunden oder auf diese aufgetragen sind. Aufgetragene Schleifpartikel sind im Allgemeinen geschichtete Artikel mit einer Unterlage mit einem Klebstoff zum Fixieren von Schleifkörnern an der Unterlage. Das häufigste Beispiel dafür ist Schleifpapier. Gebundene Schleifartikel sind andererseits typischerweise Werkzeuge (oder an Werkzeugen befestigbar) und umfassen steife, typischerweise monolithische, dreidimensionale Schleifverbundstoffe. Schleifverbundstoffe finden sich in der Form von Rädern, Scheiben, Segmenten, montierten Punkten, Schleifsteinen und anderen Werkzeugformen. Sie können an einer Einrichtung zur Verwendung mit einer Maschine montiert werden, die angepasst ist, das Werkzeug, das den Schleifverbundstoff trägt, zu drehen oder hin- und herzubewegen.
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Gebundene Schleifwerkzeuge weisen üblicherweise zwei Phasen auf, die die festen Schleifkörner und das feste Bindematerial enthalten. Gewisse gebundene Schleifartikel können eine zusätzliche „Phase“ in der Form von „Porosität“ in Bezug auf Räume zwischen den Partikeln aufweisen. Gebundene Schleifwerkzeuge können in unterschiedlichen Güten und Strukturen hergestellt werden, die gemäß der Praxis in der Technik durch die relative Härte und Dichte des Schleifverbundstoffs (die Güte) und durch den Volumenprozentsatz von Schleifkorn, Bindung und Porosität innerhalb eines Volumens des Verbundstoffs (der Struktur) definiert sind.
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Manche gebundene Schleifwerkzeuge können beim Schleifen und Formen gewisser Arten von Werkstückmaterialien besonders nützlich sein, enthaltend zum Beispiel Metalle, Keramiken und kristalline Materialien, die in der Elektronik- und Optikindustrie verwendet werden. In anderen Fällen können gewisse gebundene Schleifwerkzeuge zum Formen von Super-Schleifmaterialien zur Verwendung in gewerblichen Anwendungen verwendet werden. Schleifen und Formen gewisser Werkstücke mit metallgebundenen Schleifartikeln beinhaltet im Allgemeinen einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand, um den gebundenen Schleifartikel zu bewahren. Das heißt, metallgebundene Schleifartikel erfordern im Allgemeinen Abricht- und Ausrichtvorgänge, um die Schleiffähigkeiten des Schleifartikels zu bewahren.
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Die Industrie verlangt ständig verbesserte Verfahren und Artikel, die zu einem wirksamen und exakten Schleifen, Formen und Schneiden imstande sind.
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Die vorliegende Schleifmittelzusammensetzung umfasst ein Substrat mit einer Vielzahl von Perforationen. Die Arbeitsfläche des Substrats kann im Allgemeinen für die geplante Aufgabe geformt sein. Die Arbeitsfläche, enthaltend ihre Kanten und die Perforationen, kann zum Beispiel gekrümmt sein. Schleifpartikel können an die Arbeitsfläche gelötet sein, enthaltend an ihre gekrümmten Kanten, enthaltend die gekrümmten Kanten an den Perforationen. Die Schleifpartikel können über die Oberfläche gestreut werden, enthaltend an den Kanten der Arbeitsfläche und den Perforationen. Streuen der Schleifpartikel kann ausreichend sein, um Arbeitsflächenbereiche zu bedecken.
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Die Perforationen in der Arbeitsfläche bieten eine Sicht auf die Arbeitsfläche für den Anwender, was zur Arbeitsqualität beiträgt und auch Geräusche verringert. Die Perforationen stellen auch Stellen bereit, wo sich tendenziell Arbeitsflächenstaub ansammelt, und sorgen daher für eine praktischere Entfernung von Staub. Die Form des Substrats selbst kann bestimmte Oberflächenmerkmale enthalten, die für besondere Schleifaufgaben bestimmt sind, wie gekrümmte Oberflächen, flache Oberflächen, Oberflächen mit unterschiedlichen Schleifmittelgüten und gerundete Kanten mit kleineren Krümmungsradien zur Verwendung als ein Schneidwerkzeug.
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Diese und andere Merkmale der vorliegenden Schleifmittelzusammensetzung sind für Fachleute beim genauen Lesen dieser ausführlichen Beschreibung offensichtlich, die von den folgenden Zeichnungen begleitet ist.
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Figurenliste
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In den Figuren
- zeigt 1 eine perspektivische Ansicht eines Schleifrads gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
- ist 2 ein Querschnitt des Schleifrads von 1, wobei 1 die mehreren Durchgangslöcher gemäß einem Aspekt der Offenbarung zeigt und 2 diese nahelegt;
- ist 3 eine detaillierte Ansicht eines Querschnitts einer Schleifscheibe 10 bei einer Perforation gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
- zeigt 4 eine perspektivische Ansicht einer oberen Seite eines rechteckigen Schleifblocks, wobei drei andere flache Seiten im Wesentlichen identisch sind, gemäß einem Aspekt der Offenbarung; und
- zeigt 5 die Schleifscheibe von 1 und 2, die an einem Elektrowerkzeug befestigt ist, beim Schleifen einer Oberfläche.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft einen Schleifverbundstoff zur Verwendung beim Schleifen und Glätten von Oberflächen und zum Schneiden in und durch Oberflächen. Der Schleifverbundstoff umfasst ein Substrat, eine Schicht von Schleifpartikeln, die an ein Substrat gelötet ist. Das Substrat kann für bestimmte Aufgaben gebildet sein, um einen geeigneten Aufbau zu haben, wie ein Rad, eine Scheibe und eine Blockform. Schleifpartikel sind an die Oberfläche des Substrats gelötet und können Diamantkörnung sein oder können andere Schleifmaterialien sein, die für das bestimmte Werkstück gewählt sind, das geschliffen oder geschnitten werden soll. Das Substrat kann aus einem Metall wie Kupfer bestehen oder kann aus einer Metalllegierung wie Stahl, Wolframkarbid, legiert mit Kobalt, oder Legierungen aus Nickel, Chrom und Eisen bestehen und kann Edelstahl oder alternativ eine Zusammensetzung wie eine Keramik sein.
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Unter Bezugnahme nun auf 1-5 ist ein Werkzeug gezeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. 1 ist eine Schleifscheibe 10, die so gebildet ist, dass sie, wie in 5 gezeigt, an einem Elektrowerkzeug befestigt werden kann, das die Schleifscheibe 10 um ihre Symmetrieachse drehen kann.
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Alternativ kann das Werkzeug ein flaches, in der Hand gehaltenes, rechteckiges Schleifwerkzeug 18 sein. wie teilweise in 4 gezeigt, zeigt Schleifwerkzeug 18 eine Seite 22 in Perspektive eines möglicherweise rechteckigen festen Werkzeugs mit vier solchen flachen Seiten, von welchen jede potenziell imstande ist, ein Werkstück zu schleifen, die vielleicht in Abfolge mit unterschiedlichen Schleifmitteln an ihren verschiedenen Seiten verwendet werden, wie als eine zunehmend feinere Serie von Schleifkorn an jeder Seite.
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Schleifscheibe 10 weist ein Substrat 26 auf, das eine Vielzahl von Perforationen 30 enthält. Jede Perforation 30 ist ein Durchgangsloch. Perforationen 30 können kreisförmig oder oval sein oder andere Formen aufweisen. Perforationen 30 können gekrümmte Kanten 34 an der Arbeitsseite der Schleifmittelzusammensetzung anstelle von scharfen Kanten aufweisen. Perforationen 30 können kleiner, wie 1,6 mm im Durchmesser, oder größer, wie 12,7 mm im Durchmesser sein. So gebildete Perforationen 30 können alle dieselbe Form aufweisen oder Perforationen unterschiedlicher Formen umfassen, wie eine Kombination von Ovalen und Kreisen. Perforationen 30 können in einem Muster hergestellt sein, wie bis zu einem gewissen Grad in 4 erkennbar ist, oder können gleichmäßig über Substrat 26 gestreut werden, wodurch praktisch die gekrümmte Form von Substrat 26 erhalten wird.
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Perforationen 30 in Substrat 26 haben mehrere Vorteile. Erstens neigt das abgeschliffene Material (Schleifstaub) dazu, sich an gekrümmten Kanten 34 von Perforationen 30 anzusammeln, und daher wird die Entfernung des abgeschliffenen Materials erleichtert. Zweitens ermöglichen Perforationen 30 dem Arbeiter, der den Schleif- oder Schneidvorgang an einem Werkstück 38 durchführt, das Werkstück 38 durch Perforationen 30 zu sehen, wenn sich die Schleifscheibe 10 dreht. Drittens neigen Perforationen 30 dazu, Geräusche zu verringern, da weniger Ton zu dem Arbeiter zurückreflektiert wird und mehr Geräusche durch Perforationen 30 gehen.
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Schleifpartikel 42 sind an das Substrat 26 gelötet. Einem Hartlötmaterial 46 kann ein anorganisches Bindemittel hinzugefügt werden, um eine vorübergehende Bindung zwischen Schleifpartikeln 42 und Substrat 26 vorzusehen. Das anorganische Bindemittel hilft, eine geeignete anfängliche Verteilung von Schleifpartikeln 42 beizubehalten. Wenn Substrat 26 und Hartlötmaterial 46 in einer sauerstofffreien Atmosphäre in einem Ofen erhitzt werden, schmilzt das Hartlötmaterial 46 in Strömen und beginnt, eine starke Bindung mit Schleifpartikeln 42 beim Abkühlen des Hartlötmaterials zu bilden.
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Verteilen von Schleifpartikeln 42 über gekrümmten Kanten 34 bei Perforationen 30 von Substrat 26 von Schleifscheibe 10 des Schleifwerkzeugs 18 ermöglicht ein gleichmäßigeres Formen von Werkstück 38. Schleifpartikel 42 an den gekrümmten Kanten 34 ermöglichen ein gleichmäßigeres Schleifen der Formübergänge von Werkstück 38.
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Hartlötmaterial 46 bindet Schleifpartikel 42 an Substrat 26. Hartlötmaterial 46 ist vorzugsweise Titan. Titan kann in der Form von Titanhydrid (um Eigenverbrennung zu vermeiden) zugegeben werden. Titan legiert mit Diamant, um Titankarbid zu bilden, was zu einer starken Bindung führt.
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Hartlötmaterial 46 kann alternativ, in Kombination, Kupfer mit Zinn oder Kupfer mit Silber umfassen. Beide Kombinationen binden an Stahl und an andere Metallsubstrate. Substrat 26 wird zuerst mit Perforationen 30, vor dem Hartlöten, gebildet. Geschmolzenes Hartlötmaterial 46 wird auf Substrat 26 aufgebracht und Schleifpartikel 42 werden über dem Hartlötmaterial 46 verstreut. „Verstreuen“ bedeutet, dass Schleifpartikel 42 auf das Hartlötmaterial 46 fallengelassen werden, um eine mehr oder weniger vollständige Verteilung von Schleifpartikeln 42 auf dem Substrat 26, enthaltend bei Perforationen 30 zu erhalten, wodurch Schleifpartikel 42 in dem geschmolzenen Hartlötmaterial 46 schwimmen und treiben können, bevor das Hartlötmaterial 46 an die Schleifpartikel 42 bindet und mit dem Substrat 26 verfestigt.
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Es ist nicht notwendig, dass Schleifpartikel 42 einander berühren oder voneinander getrennt sind. Schleifpartikel 42 neigen dazu, auf dem geschmolzenen Hartlötmaterial zu schwimmen und sich zu bewegen, bis das Hartlötmaterial abkühlt, woraufhin es Schleifpartikel 42 bindet. Schleifpartikel 42 neigen bei ihrer Bewegung auf dem geschmolzenen Hartlötmaterial 46 dazu, Klumpen zu bilden, aber angesichts der Vielzahl von Perforationen 30, die in Substrat 26 gebildet sind, ist der Bereich der Klumpen auf den Bereich zwischen Perforationen 30 beschränkt, und beim Kühlen bindet Hartlötmaterial 46 auf Substrat 26 die Schleifpartikel 42, sodass diese zum Schleifen effektiv werden.
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Schleifpartikel 42, wenn sie in der vorangehenden Weise aufgetragen werden, erstrecken sich über die Oberfläche des Hartlötmaterials 46, da Schleifpartikeln 42 auf dem Hartlötmaterial 46 schwimmen. Wenn sich das Hartlötmaterial 46 verfestigt hat, stehen Schleifpartikel 42 über dem verfestigten Hartlötmaterial 46 heraus, wodurch sie für das Schleifen effektiver sind. Einzelne Schichten von Schleifpartikeln 42, anstelle von mehreren Schichten, fördern einen effizienten Schleifvorgang, da sie sich über das Hartlötmaterial 46 hinaus erstrecken, wo sie tiefer in das Werkstück 38 schneiden können (5) und das Werkstück 38 effizienter formen, als wenn andere Schleifpartikel 42 in der Nähe das Freiliegen einzelner Schleifpartikel 42 einschränken.
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Andere Materialien können anstelle von Diamanten als Schleifpartikel 42 verwendet werden, insbesondere, wenn Titan als Hartlötmaterial 46 verwendet wird, da alle Standardschleifmaterialien an ein Titanhartlötmaterial 46 binden.
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Schleifpartikel 42 können in einer derartigen Menge vorgesehen sein, dass die letztendlich gebildete Schleifscheibe 10 oder ein rechteckiger Schleifwerkzeug- 18 Schleifartikel, ein vorab gewähltes Volumen an Schleifkörnern enthält. Zum Beispiel kann das Gemisch einen Hauptanteil (z.B. mehr als 50 Vol.-%) an Schleifkörnern/Hartlötmaterial enthalten.
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Die Schleifoberfläche, wie in 5 veranschaulicht, kann auf die Oberfläche des Werkstücks, wie Mauerstein oder Marmor, aufgebracht werden, um den Stein gleichmäßig zu schleifen, oder auf eine geformte oder gerundete Form, wie eine gekrümmte Kante aufgebracht werden. Die abgerundeten Kanten der Schleifscheibe 10 werden durch eine allmähliche Änderung in ihrem Radius gebildet, um einen gleichmäßigeren Übergang im Radius über die Oberfläche von Substrat 26 vorzusehen, oder die abgerundeten Kanten können weniger gleichmäßig sein und sich zu einem kleinen Radius bewegen, wenn sie als „abschneidendes“ Schleifwerkzeug verwendet werden, das imstande ist, zum Beispiel einen Abschnitt eines Rohres von dem Rest des Rohres abzutrennen.
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Ein anderes Merkmal der vorliegenden Schleifmittelzusammensetzung ist, dass der Verbundstoff im Vergleich zu Produkten am Stand der Technik, die mit organischem Substrat hergestellt ist, sehr steif ist. Steifheit kann von 1 bis 30 × 106 psi reichen, was ein deutlicher Vorteil ist, da ein steiferer Verbundstoff sich mit geringerer Wahrscheinlichkeit während Verwendung verbiegt und die Menge an verwendeten Schleifpartikeln fester verankert als ein weniger steifes Substrat.
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Es ist klar, dass Schleifkörner derselben Zusammensetzung verschiedene mechanische Eigenschaften aufweisen können, enthaltend zum Beispiel Brüchigkeit. Ein Gemisch aus Schleifkorngrößen und -arten kann enthalten sein, mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften oder Güten. Zum Beispiel kann das Gemisch Schleifkörner einer einzigen Zusammensetzung enthalten, sodass das Gemisch nur Diamant oder nur kubisches Bornitrid, aber dennoch unterschiedliche Korngrößen oder eine Reihe von Korngrößen und dennoch ein unterschiedliches Hartlötmaterial enthält. Zum Beispiel können Diamant- oder kubische Bornitridschleifmittel ein Gemisch aus verschiedenen Güten von Diamant oder kubischem Bornitrid enthalten, sodass verschiedene mechanische Eigenschaften unter den Schleifkörnern vorliegen.
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Es ist klar, dass Variationen und Ersetzungen bei der Herstellung einer Schleifmittelzusammensetzung vorgenommen werden können, ohne von dem Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, die durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
