DE1106636B

DE1106636B - Metallgebundener Schleifkoerper

Info

Publication number: DE1106636B
Application number: DEC7158A
Authority: DE
Inventors: James Alfred Thomas Jun
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax 1 LLC
Priority date: 1953-02-18
Filing date: 1953-02-18
Publication date: 1961-05-10

Description

Metallgebundener Schleifkörper Die Erfindung bezieht sich auf einen metallgebundenen Schleifkörper mit schleifkornfreier Trägerunterlage, die in überwiegendem Maße aus Eisenpulver, in geringerem Maße aus Kupferpulver und als Rest aus Zinnpulver besteht. Auf die Trägerunterlage wird der Schleifteil mit beispielsweise Diamantschleifkörnern aufgepreßt und durch gemeinsame Sinterung verbunden. Trägerunterlagen mit hohem Eisenanteil, aber geringerem Zinngehalt haben eine geringe Schrumpfung, aber keine gute Festigkeit. Zur Erreichung genügender Festigkeit muß man hohe Sintertemperaturen von etwa 800' C anwenden.
Es ist vorgeschlagen worden, den Eisenanteil für die Trägerunterlage auf 80% oder höher festzusetzen. Dies ergibt beim Sintern solcher Eisen-Kupfer-Zinn-Zusammensetzungen bei 800' C eine erwünschte geringe Schrumpfung, aber wegen des geringen Zinngehaltes auch kleinere Festigkeiten. Ist der Eisenanteil geringer als 80°/o, so ergibt sich bei 800' C Sintertemperatur eine erheblich größere, unerwünschte Schrumpfung.
Bei beispielsweise mit 82% Kupfer und 10°/o Zinn gebundenen Schleifteilen ergab sich nun, daß diese nicht mit Trägerunterlagen mit 80 bis 90'% Eisenanteil gesintert werden können, weil die derart gebundenen Schleifteile sich bei einer Sintertemperatur von 800' C aufblähen. Eine Herabsetzung der Sintertemperatur auf etwa 650' C, wie sie für die erwähnten Schleifteile erforderlich ist, um Aufblähungen zu vermeiden, ist nicht möglich, weil die Trägerunterlagen dann keine ausreichende Festigkeit haben.
Da nun die Trägerunterlage gemeinsam mit dem Schleifteil gesintert wird, können also Trägerunterlagen mit hohem Eisengehalt nur mit Schleifteilen zusammen gesintert werden, wenn der Zinnanteil im Bindemittel der letzteren höchstens 10% beträgt.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung für die Trägerunterlage ist besonders für harte Schleifteile mit einem höheren Zinnanteil von bis zu 20°/o in der Bindung gedacht. Würde man bei derartig zusammengesetzten Schleifteilen bei etwa 800' C sintern, so würde sich die Zinn enthaltende Bindung aufblähen bzw. schwellen. Würde man die Sintertemperatur senken, so wird die Festigkeit zu gering.
Die Erfindung bezweckt, die Zusammensetzung der Trägerunterlage so anzupassen, daß sich bei etwa 650' C Sintertemperatur genügende Festigkeit und die erwünschte niedrige Schrumpfung ergibt.
Diese wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Trägerunterlage aus 50 bis 75'% Eisenpulver, 20 bis 40% Kupferpulver und 5 bis 10% Zinnpulver besteht und das Sintern bei etwa 650' C erfolgt.
Die Trägerunterlage kann zusätzlich 2 Gewichtsprozent Phosphorkupfer enthalten, was eine Erhöhung der Zerreißfestigkeit der Trägerunterlage zur Folge hat und sich günstig hinsichtlich einer geringen Schrumpfung auswirkt. Die Phosphor-Kupfer-Legierung enthält zweckmäßig 7 bis 9% Phosphor.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die physikalischen Daten von gesinterten Metallzusammensetzungen aus Eisen-, Kupfer-, Zinn- und Phosphor-Kupfer-Legierungspulvern (mit 7 bis 9°/a Phosphor) in einer Korngröße von etwa 75 Mikron (200 Maschen). Die Ergebnisse wurden mit Versuchsstangen von 3,80 X 1,27 X 0,64 cm Größe erhalten, die unter einem Druck von 3150 kglcm2 geformt und 1,5 Stunden bei 650' C gesintert wurden.

Zusammensetzung Biege-
in Gewichtsprozenten Sehrum _ Rock-
Phos- fung p festig- keit well-
Eisen Kupfer
Zinn phor- F-Härte
Kupfer °/o kg/cm=
90 8 2 2 0,04 291 65
85 12 3 2 0,06 294 68
80 16 4 2 0,06 337 71
75 20 5 2 0,10 342 75
70 24 6 2 0,13 378 77
65 28 7 2 0,17 407 80
60 32 8 2 0,24 432 82
55 36 9 2 0,23 449 85
50 40 10 2 0,30 405 87

Die Tabelle zeigt, daß die Biegefestigkeit in den Zusammensetzungen mit 50 bis 75 Oh) Eisen, 20 bis 40'% Kupfer und 5 bis 10% Zinn am zrößten ist. Die Schrumpfung steigt bei Abnahme des Eisengehaltes an. Zusammensetzungen mit weniger als 50% Eisenpulver sind ungeeignet, weil sie eine erhebliche Schrumpfung zeigen. Zusammensetzungen mit mehr als 759/o Eisen mit entsprechend weniger Kupfer und Zinn erfordern eine unerwünschte hohe Brenntemperatur von etwa 800° C, damit hohe Festigkeiten erzielt werden.

Eine Zusammensetzung, die sich besonders für eine Trägerunterlage einer Schleifscheibe eignet, wobei das Bindemittel des Schleifteils der Schleifscheibe aus 8211/o Kupfer und 18% Zinnpulver besteht, ist folgende:

Gewichts- Gewichts-

teile prozent

Eisenpulver (Korngröße etwa

75 Mikron) .................. 55 53,9

Kupferpulver .... . ............. 36 35,3

Zinnpulver .................... 9 8,8

Phosphor-Kupfer-Legierung

(7 bis 9% Phosphor) ........ 2 2,0

In den Zeichnungen, die lediglich der Erläuterung der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung dienen, zeigt Fig. 1 eine Umfangsschleifscheibe in Draufsicht, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch eine Stirnschleifscheibe, Fig.4, 5 und 6 den Formvorgang von Diamantschleifscheiben nach Fig. 1 und 2.

Die verwendeten Metallpulver sollen die handelsübliche Reinheit besitzen, damit sich Sintertemperatur und -zeit genau einhalten lassen, und sie haben vorzugsweise eine Korngröße von etwa 75 Mikron (ZOO Maschen) und feiner.
Die Formung einer Schleifscheibe nach Fig. 1 und 2 mit der erfindungsgemäß zusammengesetzten Trägerunterlage 10, dem Achsloch 12 und dem Schleifrand 11 ist in Fig. 4, 5 und 6 gezeigt. Der Formkern 15 (Fig. 4) hat einen zentralen Zapfen 17 und einen entsprechenden Ring 16. Eine Mischung aus Eisen-, Kupfer- und Zinnpulver in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und in der für die richtige Scheibendicke errechneten Menge wird dann auf dem Formkern 15 zwischen Ring 16 und Zapfen 17 eingebracht.
Dann wird der obere Kern 15a aufgesetzt, und beide Kerne15, 15a. werden bei einem Druck von 1050 bis 1400 kg%cm2 zusammengepreßt. Danach wird um den Ring 16 (Fig. 5) ein Außenring 19 gelegt, und die Mischung von Diamantschleifmittel und Metallpulver für den Schleifrand wird gleichmäßig in dem Raum zwischen Kern 15 a und Ring 19 verteilt. Anschließend preßt man die Schleifmischung mit einem Überwurf ring 16 a gegen den Ring 16 und setzt die gesamte Mischung erneut unter Druck. Wie Fig.6 zeigt, bringt man dazu Schleifrand und Unterlage genau aufeinander und preßt sie mit einem Druck von 3500 bis 5250 kg/cm2 oder mehr zusammen. Dieser Druck verbindet den Schleifrand mit der metallischen Unterlage, so daß die gepreßte Scheibe als einheitliche Masse ohne Gefahr der Ablösung des Schleifrandes bearbeitet werden kann.
In Fig. 3 ist eine Schleifscheibe gezeigt, die stirnseits schleift. Hier ist der Schleifteil 13 aus einer Mischung eines Schleifmittels mit Metallpulvern zusammen mit einer Unterlage 13 a geformt, die aus der erfindungsgemäßen Mischung von Eisen-, Kupfer-und Zinnpulver besteht. Die Ringe 13 und 13 a werden nach dem Sintern auf dem Träger 14 aufgebracht. Der Träger 14 kann aus beliebigem Material hergestellt sein, z. B. Metall oder Kunststoff, und auch jede gewünschte Form besitzen, so daß er sich auf einer Schleifmaschine anbringen läßt.
Nach dem Herausnehmen aus der Form werden die Schleifscheiben in bekannter Weise gesintert. Hierzu setzt man die Scheibe auf eine Platte auf und bringt sie in einen Ofen, der ein reduzierendes oder nicht oxydierendes Gas enthält. Die Härte der Bindung ist durch die Temperatur, bei der das Sintern erfolgt, bedingt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Metallgebundener Schleifkörper mit einer in überwiegendem Maße aus Eisenpulver, in geringerem Maße aus Kupferpulver und als Rest aus Zinnpulver bestehenden schleifkornfreien Trägerunterlage, auf die der als Bindemittel Kupfer- und Zinnpulver enthaltende Schleifteil gepreßt und durch gemeinsame Sinterung mit ihm verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerunterlage aus 50 bis 75% Eisenpulver, 20 bis 40°/o Kupferpulver und 5 bis 10% Zinnpulver besteht und das Sintern bei etwa 650° C erfolgt.
2. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerunterlage zusätzlich 2 Gewichtsprozent Phosphorkupfer enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 870 075; USA.-Patentschrift Nr. 2 506 556.