DE112014001102T5

DE112014001102T5 - Gebundener Schleifartikel und Schleifverfahren

Info

Publication number: DE112014001102T5
Application number: DE112014001102.9T
Authority: DE
Inventors: Srinivasan Ramanath; William H. Lane; Rachana Upadhyay; Michael P. HITCHINER
Original assignee: Saint Gobain Abrasifs SA; Saint Gobain Abrasives Inc
Current assignee: Saint Gobain Abrasifs SA; Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 2013-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-19
Also published as: US10946499B2; US20180117736A1; US9833877B2; US20140298729A1; WO2014165447A1

Abstract

Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, ein Werkstück zu schleifen, das eine Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,5 MPam0,5 aufweist und Folgendes umfassen kann: einen Körper, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial umfasst, wobei der Körper ein Verhältnis von VAG/VBM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei VAG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und VBM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von mindestens ca. 1 Mikron und höchstens ca. 20 Mikron aufweisen.

Description

HINTERGRUND
Gegenstand der Offenlegung
Die nachstehenden Ausführungen gelten für gebundene Schleifartikel und insbesondere für gebundene Schleifartikel, die Schleifpartikel enthalten, die in einem Bindungsmaterial enthalten sind, einschließlich eines Metalls oder einer Metalllegierung.
Beschreibung der einschlägigen Technik
In Bearbeitungsanwendungen eingesetzte Schleifmittel enthalten typischerweise gebundene Schleifartikel und beschichtete Schleifartikel. Beschichtete Schleifartikel sind in der Regel mehrlagige Gegenstände mit einem Träger und einer Klebeschicht, um die Schleifpartikel auf dem Träger zu befestigen, wofür das gängigste Beispiel Schleifpapier ist. Gebundene Schleifwerkzeuge bestehen aus starren und typischerweise monolithischen, dreidimensionalen abrasiven Verbundwerkstoffen in Form von Rädern, Scheiben, Segmenten, Schleifstiften, Schleifsteinen und anderen Werkzeugformen, die an eine Bearbeitungsvorrichtung angebaut werden können, wie z. B. eine Schleif- oder Poliervorrichtung.
Gebundene Schleifwerkzeuge bestehen aus mindestens zwei Phasen einschließlich Schleifpartikel und Bindungsmaterial. Bestimmte gebundene Schleifartikel können eine weitere Phase in Form von Porosität aufweisen. Gebundene Schleifwerkzeuge können in einer Vielzahl von Körnungen und Strukturen hergestellt werden, die entsprechend der technischen Praxis durch die relative Härte und Dichte des abrasiven Verbundwerkstoffs (Körnung) und durch den Volumengehalt (in Prozent) an Schleifkorn, Bindemittel und die Porosität innerhalb des Verbundwerkstoffs (Struktur) definiert sind.
Einige gebundene Schleifwerkzeuge können zum Schleifen und zur Formgebung von bestimmten Werkstücktypen besonders nützlich sein, einschließlich z. B. für Metalle, Keramik und kristalline Materialien, die in der Elektronik- und optischen Industrie zur Anwendung kommen. In anderen Fällen können bestimmte gebundene Schleifwerkzeuge zur Formgebung von Superabrasiv-Materialien zum Einsatz in der Industrie zur Anwendung kommen. Im Zusammenhang mit Schleifen und Formen bestimmter Werkstücke mit metallgebundenen Schleifartikeln erfordert der Prozess generell hohen Zeit- und Arbeitsaufwand für die Instandhaltung des gebundenen Schleifartikels. Somit erfordern metallgebundene Schleifartikel regelmäßiges Schärfen und Abrichten zur Aufrechterhaltung der Schleifeigenschaften des Schleifartikels.
Die Industrie verlangt nach wie vor nach verbesserten Schleifverfahren und Schleifartikeln.
ZUSAMMENFASSUNG
Nach einem Aspekt der Offenlegung kann ein Schleifartikel dazu ausgelegt sein, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit von über ca. 5.5 MPa·m^0,5 zu schleifen. Der Schleifartikel kann einen Körper umfassen, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweisen kann, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von mindestens ca. 1 Mikron und höchstens ca. 20 Mikron aufweisen.
In einer anderen Erscheinungsform der Offenlegung kann ein Schleifartikel dazu ausgelegt sein, Gewinde an einem Werkstück zu schleifen, das ein Hartmetall enthält. Der Schleifartikel kann einen Körper umfassen, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweisen kann, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die Schleifpartikel Diamanten enthalten und wobei die Diamanten synthetisch hergestellt sind und es sich bei den Diamanten um einen Einkristall handelt.
In noch einer anderen Erscheinungsform der Offenlegung kann ein Schleifartikel dazu ausgelegt sein, Gewinde an einem Werkstück zu schleifen, das ein Hartmetall enthält. Der Schleifartikel kann einen Körper umfassen, der Schleifpartikel in einem Bindungsmaterial enthält, das ein Metall und eine aktive Bindungszusammensetzung enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweisen kann, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die aktive Bindungszusammensetzung an mindestens einen Teil der Oberfläche der Schleifpartikel chemisch gebunden sein kann.
In einer weiteren Erscheinungsform der Offenlegung kann ein Schleifartikel dazu ausgelegt sein, Gewinde an einem Werkstück zu schleifen, das ein Hartmetall enthält. Der Schleifartikel kann einen Körper umfassen, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweisen kann, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei der Körper eine Porosität von mindestens ca. 30 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Körpers, aufweisen kann.
In noch einer weiteren Erscheinungsform der Offenlegung kann ein Schleifartikel dazu ausgelegt sein, Gewinde an einem Werkstück zu schleifen, das ein Hartmetall enthält. Der Schleifartikel kann einen Körper umfassen, der Schleifpartikel in einem Bindungsmaterial enthält, das eine Metalllegierung aus Zinn und Kupfer umfasst, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweisen kann, wobei ^VAG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die Metallverbindung ein Verhältnis von C_Sn/C_Cu von höchstens ca. 0,65, bezogen auf das Gewicht, aufweisen kann.
In einer weiteren Erscheinungsform der Offenlegung kann ein Schleifartikel dazu ausgelegt sein, Gewinde an einem Werkstück zu schleifen, das ein Hartmetall enthält. Der Schleifartikel kann einen Körper umfassen, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweisen kann, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von weniger als ca. 0,002 Zoll aufweisen kann.
In noch einer weiteren Erscheinungsform der Offenlegung kann ein Schleifartikel dazu ausgelegt sein, Gewinde an einem Werkstück zu schleifen, das ein Hartmetall enthält. Der Schleifartikel kann einen Körper umfassen, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweisen kann, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei der Schleifartikel einen geschliffenen Kernspitzenradius von weniger als ca. 0,002 Zoll herstellen kann.
In noch einer weiteren Erscheinungsform der Offenlegung kann ein Verfahren zum Formen eines Schleifartikels, der zum Schleifen von Gewinden an einem ein Hartmetall umfassendes Werkstück ausgelegt ist, die Bereitstellung einer Mischung aus Schleifpartikeln und Bindungsmaterial umfassen, wobei das Bindungsmaterial ein Metall aufweisen kann, und Formen eines Schleifkörpers, der die im Bindungsmaterial enthaltenen Schleifpartikel umfassen kann, wobei der Körper ein Verhältnis von V_P:V_BM von mindestens ca. 3:2 aufweisen kann, wobei V_P ein Volumenprozent des Teilchenmaterials einschließlich Schleifpartikel und Füllstoffe innerhalb eines Gesamtvolumens des Körpers darstellt und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und wobei der Schleifartikel einen Schleifspitzenradius von weniger als ca. 0,002 Zoll aufweisen kann.
In noch einer weiteren Erscheinungsform der Offenlegung kann ein Verfahren zum Formen von Gewinden an einem hartmetallhaltigen Werkstück beinhalten, einen gebundenen Schleifartikel so zum Werkstück zu bewegen, dass ein geschliffener Kernspitzenradius am Werkstück von höchstens 0,002 Zoll entsteht, und den gebundenen Schleifartikel mittels eines einzigen Werkzeugs in einem einzigen Arbeitsgang zu schärfen und abzurichten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenlegung wird besser verständlich und ihre zahlreichen Eigenschaften und Vorzüge den Fachleuten besser veranschaulicht durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 beinhaltet ein Beispiel eines Gewindebohrer-Werkstücks mit geschliffenem Gewinde am Werkstück.
2 beinhaltet eine Darstellung eines Profils eines Teils des geschliffenen Gewindes des Werkstücks nach 1.
3–6 beinhalten vergrößerte Bilder der Mikrostruktur eines gebundenen Schleifkörpers nach einer Ausführungsform.
Die Verwendung von gleichen Bezugssymbolen in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnet ähnliche oder identische Teile.
DETAILBESCHREIBUNG
Die nachstehende Beschreibung gilt allgemein für gebundene Schleifartikel, die Schleifpartikel innerhalb einer dreidimensionalen Materialmatrix umfassen. Gebundene Schleifartikel bedienen sich einer Menge von Schleifpartikeln, die in eine dreidimensionale Matrix aus Bindungsmaterial eingefügt sind. Ferner enthält der folgende Wortlaut eine Beschreibung der Verfahren zum Formen dieser gebundenen Schleifartikel und Anwendungen für diese gebundenen Schleifartikel. Wie nachstehend detaillierter beschrieben, wurde überraschend entdeckt, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen eine signifikante Verbesserung beim Präzisionsschleifen von Werkstücken mit einer Bruchzähigkeit von über ca. 5,5 MPam^0,5 aufweisen. Insbesondere weisen die hier beschriebenen Ausführungsformen eine signifikante Verbesserung beim Präzisionsschleifen von Gewinden in hartmetallhaltigen Werkstücken auf.
In besonderen Ausführungsformen können die hier beschriebenen gebundenen Schleifartikel zum Schleifen von bestimmten Werkstücken geeignet sein, wie z. B. von Werkstücken mit hoher Bruchzähigkeit. So können z. B. spezifische Ausführungsformen der hier beschriebenen Schleifartikel dazu ausgelegt sein, Werkstücke zu schleifen, deren durchschnittliche Bruchzähigkeit höher ist als ca. 5,5 MPa·m^0,5. Beispiele für Materialien mit einer durchschnittlichen Bruchzähigkeit von über ca. 5,5 MPa·m^0,5 können Karbidwerkstoffe, z. B. Wolframkarbid umfassen.
In anderen besonderen Fällen können die Schleifkörper dazu ausgelegt sein, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,6 MPa·m^0,5, mindestens ca. 5.7 MPa·m^0,5, mindestens ca. 5.8 MPa·m^0,5, mindestens ca. 5.9 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6.0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6.2 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6.4 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6.6 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6.8 MPa·m^0,5, mindestens ca. 7.0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 7.5 MPa·m^0,5, mindestens ca. 8.0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 9.0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 10.0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 15.0 MPa·m^0,5 oder sogar mindestens ca. 19.0 MPa·m^0,5 zu schleifen. In anderen Ausführungsformen können die Schleifartikel dazu ausgelegt sein, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit von höchstens ca. 20,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 15,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 10,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 9,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 8,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 7,5 MPa·m^0,5, höchstens ca. 7,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,8 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,6 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,4 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,2 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 5,9 MPa·m^0,5, höchstens ca. 5,8 MPa·m^0,5, höchstens ca. 5,7 MPa·m^0,5 oder sogar höchstens ca. 5,6 MPa·m^0,5 zu schleifen. Somit versteht sich, dass die Schleifartikel dazu ausgelegt sein können, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte zu schleifen. So können z. B. die Schleifartikel der Ausführungsformen nach diesem Schriftstück dazu ausgelegt sein, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit im Bereich von ca. 5,5 MPa·m^0,5 bis ca. 20 MPa·m^0,5 oder sogar zwischen ca. 6,0 MPa·m^0,5 und ca. 7,5 MPa·m^0,5 zu schleifen.
Ein Prozess zum Formen eines Schleifartikels nach den hier beschriebenen Ausführungsformen kann durch Herstellen einer Mischung eingeleitet werden, die Schleifpartikel und Bindungsmaterial enthält. Die Schleifpartikel können einen harten Werkstoff enthalten. So können z. B. die Schleifpartikel eine Mohs-Härte von mindestens ca. 7 aufweisen. Bei anderen Schleifkörpern können die Schleifpartikel eine Mohs-Härte von mindestens ca. 8 oder sogar mindestens ca. 9 aufweisen.
Die hier beschriebenen Schleifartikel können in jede gewünschte dreidimensionale Form in jeder gewünschten Größe gebracht werden, so können z. B. die Schleifartikel zu Rädern, Scheiben, Segmenten, Schleifstiften, Schleifsteinen und sonstigen Werkzeugformen geformt werden, die auf eine Bearbeitungsvorrichtung, wie Schleif- oder Poliermaschinen, aufgespannt werden können.
In spezifischen Fällen können die Schleifpartikel aus anorganischem Material hergestellt sein. Geeignete anorganische Materialien sind u. a. Karbide, Oxide, Nitride, Boride, Oxikarbide, Oxiboride, Oxinitride und eine Mischung davon. Spezielle Beispiele für Schleifpartikel umfassen Siliziumkarbid, Borkarbid, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumoxid-Zirkondioxid-Verbundpartikel, Siliziumnitrid, SiAlON und Titanborid. In bestimmten Fällen können die Schleifpartikel ein Superabrasiv-Material umfassen, wie z. B. Diamanten, kubisches Bornitrid und eine Kombination davon. In spezifischen Fällen können die Schleifpartikel im Wesentlichen aus Superabrasiv-Material hergestellt sein. In anderen Fällen können die Schleifpartikel im Wesentlichen aus Diamant hergestellt sein. In anderen Fällen können die Diamanten synthetisch hergestellt sein. In weiteren Fällen können die Diamanten ein Einkristall sein.
Die Schleifpartikel können eine durchschnittliche Teilchengröße von höchstens ca. 20 Mikron, höchstens ca. 19 Mikron, höchstens ca. 18 Mikron, höchstens ca. 17 Mikron, höchstens ca. 16 Mikron, höchstens ca. 15 Mikron, höchstens ca. 14 Mikron, höchstens ca. 13 Mikron, höchstens ca. 12 Mikron, höchstens ca. 11 Mikron, höchstens ca. 10 Mikron, höchstens ca. 9 Mikron, höchstens ca. 8 Mikron, höchstens ca. 7 Mikron, höchstens ca. 6 Mikron, höchstens ca. 5 Mikron, höchstens ca. 4 Mikron, höchstens ca. 3 Mikron, oder sogar höchstens ca. 2 Mikron aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von mindestens ca. 1 Mikron, mindestens ca. 2 Mikron, mindestens ca. 3 Mikron, mindestens ca. 4 Mikron, mindestens ca. 5 Mikron, mindestens ca. 6 Mikron, mindestens ca. 7 Mikron, mindestens ca. 8 Mikron, mindestens ca. 9 Mikron, mindestens ca. 10 Mikron, mindestens ca. 11 Mikron, mindestens ca. 12 Mikron, mindestens ca. 13 Mikron, mindestens ca. 14 Mikron, mindestens ca. 15 Mikron, mindestens ca. 16 Mikron, mindestens ca. 17 Mikron, mindestens ca. 18 Mikron, oder sogar mindestens ca. 19 Mikron aufweisen. Somit versteht sich, dass die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen durchschnittlichen Teilchengrößen aufweisen können. So können z. B. die Schleifpartikel der Ausführungsformen nach diesem Schriftstück eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich zwischen ca. 1 Mikron und ca. 20 Mikron oder sogar zwischen ca. 5 Mikron und ca. 15 Mikron aufweisen.
Weiterhin in Bezug auf die Schleifpartikel kann die Morphologie der Schleifpartikel durch ein Seitenverhältnis beschrieben werden, wobei es sich um ein Verhältnis zwischen den Abmessungen von Länge zu Breite handelt. Es versteht sich, dass die Länge das längste Maß des Schleifpartikels ist und die Breite das zweitlängste Maß eines gegebenen Schleifpartikels ist. Entsprechend den Ausführungsformen nach diesem Schriftstück können die Schleifpartikel ein Seitenverhältnis (Länge:Breite) von höchstens 2:1 oder sogar höchstens 1,5:1 aufweisen. In spezifischen Fällen können die Schleifpartikel im Wesentlichen gleichachsig sein, so dass sie ein Seitenverhältnis von ca. 1:1 aufweisen.
Die Schleifpartikel können andere Merkmale aufweisen, wie z. B. eine Beschichtung. Die Schleifpartikel können mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet sein, bei dem es sich um ein anorganisches Material handelt. Geeignete anorganische Materialien sind u. a. Keramik, Glas, Metall, Metalllegierung sowie Kombinationen davon. In spezifischen Fällen können die Schleifpartikel mit einem metallischen Material, spezieller einer Übergangsmetallzusammensetzung, galvanisch behandelt sein. Diese beschichteten Schleifpartikel können das Bonden (d. h. chemisches Bonden) zwischen den Schleifpartikeln und dem Bindungsmaterial verbessern.
Es versteht sich ebenfalls, dass Schleifpartikel mit derselben Zusammensetzung verschiedene mechanische Eigenschaften aufweisen können, einschließlich z. B. Zerreibbarkeit. In besonderen Ausführungsformen kann die Zerreibbarkeit der Schleifpartikel niedriger sein als bei konventionellen Schleifpartikeln. Die Mischung und der letztlich gebildete gebundene Schleifkörper können eine Mischung von Schleifpartikeln mit derselben Zusammensetzung enthalten, jedoch unterschiedliche mechanische Eigenschaften oder Körnungen aufweisen. So kann z. B. die Mischung Schleifpartikel einer einzigen Zusammensetzung umfassen, so dass die Mischung z. B. nur Diamant- oder kubisches Bornitrid enthält. Das Diamant- oder kubische Bornitrid kann jedoch eine Mischung unterschiedlicher Körnungen von Diamant- oder kubischem Bornitrid umfassen, so dass z. B. die Schleifpartikel unterschiedliche Körnungen und unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen.
Die Schleifpartikel können im Gemisch in einer Menge vorliegen, so dass der letztlich gebildete Schleifartikel eine bestimmte Menge an Schleifpartikeln enthält. In bestimmten Ausführungsformen kann die Menge der Schleifpartikel im letztlich gebildeten Schleifartikel mindestens ca. 30 Vol.-%, mindestens ca. 35 Vol.-%, mindestens ca. 40 Vol.-%, mindestens ca. 45 Vol.-%, mindestens ca. 50 Vol.-%, mindestens ca. 55 Vol.-%, mindestens ca. 60 Vol.-%, mindestens ca. 65 Vol.-%, mindestens ca. 70 Vol.-%, mindestens ca. 75 Vol.-% oder sogar mindestens ca. 80 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Schleifartikels betragen. In anderen Ausführungsformen kann die Menge der Schleifpartikel im letztlich gebildeten Schleifartikel höchstens ca. 85 Vol.-%, höchstens ca. 80 Vol.-%, höchstens ca. 75 Vol.-%, höchstens ca. 70 Vol.-%, höchstens ca. 65 Vol.-%, höchstens ca. 60 Vol.-%, höchstens ca. 55 Vol.-%, höchstens ca. 50 Vol.-%, höchstens ca. 45 Vol.-%, höchstens ca. 40 Vol.-% oder sogar höchstens ca. 35 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Schleifartikels betragen. Somit versteht sich, dass die Menge der Schleifpartikel im letztlich gebildeten Schleifartikel in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen kann.
Nach einer Ausführungsform kann das Bindungsmaterial ein Metall oder eine Metalllegierung sein. So kann z. B. das Bindungsmaterial eine Pulverzusammensetzung umfassen, die mindestens ein Übergangsmetallelement enthält. In spezifischen Fällen kann das Bindungsmaterial ein Metall enthalten, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus u. a. Kupfer, Zinn, Silber, Molybdän, Zink, Wolfram, Eisen, Nickel, Antimon sowie einer Kombination davon.
In einer speziellen Ausführungsform kann das Bindungsmaterial eine Metalllegierung von Zinn und Kupfer umfassen. Die Metalllegierung von Zinn und Kupfer kann ein Bronzematerial sein. Das Bronzematerial kann ein bestimmtes Verhältnis des Sn-Gehalts der Bronze (C_Sn) zum Cu-Gehalt der Bronze (C_Cu) aufweisen. Das Verhältnis kann mathematisch ausgedrückt werden als C_Sn/C_Cu. C_Sn stellt den Sn-Gehalt der Bronze, gemessen in Gew.-% des Gesamtgewichts der Bronze, dar. C_Cu stellt den Cu-Gehalt der Bronze, gemessen in Gew.-% des Gesamtgewichts der Bronze, dar. So kann in einem Fall die Bronzelegierung ein Verhältnis von C_Sn/C_Cu von höchstens ca. 0,65, höchstens ca. 0,64, höchstens ca. 0,63, höchstens ca. 0,62, höchstens ca. 0,61, höchstens ca. 0,60, höchstens ca. 0,59, höchstens ca. 0,58, höchstens ca. 0,57, höchstens ca. 0,56, höchstens ca. 0,55, höchstens ca. 0,54, höchstens ca. 0,53, höchstens ca. 0,52, höchstens ca. 0,51, höchstens ca. 0,50, höchstens ca. 0,49, höchstens ca. 0,48, höchstens ca. 0,47, höchstens ca. 0,46, höchstens ca. 0,45, höchstens ca. 0,44, höchstens ca. 0,43, höchstens ca. 0,42, höchstens ca. 0,41, höchstens ca. 0,40, höchstens ca. 0,39, höchstens ca. 0,38, höchstens ca. 0,37, höchstens ca. 0,36, höchstens ca. 0,35, höchstens ca. 0,34, höchstens ca. 0,33, höchstens ca. 0,32, höchstens ca. 0,31, höchstens ca. 0,30, höchstens ca. 0,28, höchstens ca. 0,26, höchstens ca. 0,24, höchstens ca. 0,22, höchstens ca. 0,20, höchstens ca. 0,15 oder sogar höchstens ca. 0,12 aufweisen. In einem anderen Fall kann die Bronzelegierung ein Verhältnis von C_Sn/C_Cu von mindestens ca. 0,10, mindestens ca. 0,15, mindestens ca. 0,20, mindestens ca. 0,22, mindestens ca. 0,24, mindestens ca. 0,26, mindestens ca. 0,28, mindestens ca. 030 <sic>, mindestens ca. 0,31, mindestens ca. 0,32, mindestens ca. 0,33, mindestens ca. 0,34, mindestens ca. 0,35, mindestens ca. 0,36, mindestens ca. 0,37, mindestens ca. 0,38, mindestens ca. 0,39, mindestens ca. 0,40, mindestens ca. 0,41, mindestens ca. 0,42, mindestens ca. 0,43, mindestens ca. 0,44, mindestens ca. 0,45, mindestens ca. 0,46, mindestens ca. 0,47, mindestens ca. 0,48, mindestens ca. 0,49, mindestens ca. 0,50, mindestens ca. 0,51, mindestens ca. 0,52, mindestens ca. 0,53, mindestens ca. 0,54, mindestens ca. 0,55, mindestens ca. 0,56, mindestens ca. 0,57, mindestens ca. 0,58, mindestens ca. 0,59, mindestens ca. 0,60, mindestens ca. 0,61, mindestens ca. 0,62, mindestens ca. 0,63 oder sogar mindestens ca. 0,64 aufweisen. Es versteht sich, dass die Bronzelegierung in spezifischen Fällen ein Verhältnis von C_Sn/C_Cu in einem Bereich zwischen beliebigen der vorstehend beschriebenen Minimal- und Maximalwerte aufweisen kann. So kann die Bronzelegierung z. B. ein Verhältnis von C_Sn/C_Cu in einem Bereich zwischen ca. 0,10 und ca. 0,65 oder sogar zwischen ca. 0,30 und ca. 0,45 aufweisen.
Entsprechend einer weiteren spezifischen Ausführungsform kann die Metallverbindung aus Kupfer und Zinn einen bestimmten Kupfergehalt aufweisen, so dass der letztlich gebildete gebundene Schleifartikel geeignete mechanische Eigenschaften und Schleifleistungswerte erreicht. So kann beispielsweise die Kupfer-Zinn-Metalllegierung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Metalllegierung, mindestens ca. 60 Gew.-% Kupfer, mindestens ca. 65 Gew.-% Kupfer, mindestens ca. 70 Gew.-% Kupfer, mindestens ca. 75 Gew.-% Kupfer, mindestens ca. 80 Gew.-% Kupfer, mindestens ca. 85 Gew.-% Kupfer, mindestens ca. 90 Gew.-% Kupfer oder sogar mindestens ca. 95 Gew.-% Kupfer enthalten. In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise die Kupfer-Zinn-Metalllegierung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Metalllegierung, höchstens ca. 99 Gew.-% Kupfer, höchstens ca. 95 Gew.-% Kupfer, höchstens ca. 90 Gew.-% Kupfer, höchstens ca. 85 Gew.-% Kupfer, höchstens ca. 80 Gew.-% Kupfer, höchstens ca. 75 Gew.-% Kupfer, höchstens ca. 70 Gew.-% Kupfer oder sogar höchstens ca. 65 Gew.-% Kupfer enthalten. Somit versteht sich, dass die Menge des Kupfers in der Kupfer-Zinn-Metalllegierung in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen kann. In spezifischen Fällen liegt die Menge des Kupfers innerhalb eines Bereichs zwischen ca. 60 Gew.-% und ca. 95 Gew.-%, und spezifischer zwischen ca. 70 Gew.-% und ca. 85 Gew.-% für das Gesamtgewicht der Metalllegierung.
Nach einer anderen Ausführungsform können bestimmte Kupfer-Zinn-Metalllegierungen einen bestimmten Zinngehalt aufweisen. So kann beispielsweise die Metalllegierung mindestens ca. 5 Gew.-% Zinn bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung aufweisen. In anderen Fällen kann der Zinnanteil höher sein, wie z. B. mindestens ca. 10 Gew.-%, mindestens ca. 15 Gew.-%, mindestens ca. 20 Gew.-%, mindestens ca. 25 Gew.-%, mindestens ca. 30 Gew.-%, mindestens ca. 35 Gew.-% oder sogar mindestens ca. 40 Gew.-% betragen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Metalllegierung. In anderen Ausführungsformen kann die Zinnmenge höchstens ca. 45 Gew.-%, höchstens ca. 40 Gew.-%, höchstens ca. 35 Gew.-%, höchstens ca. 30 Gew.-%, höchstens ca. 25 Gew.-%, höchstens ca. 20 Gew.-%, höchstens ca. 15 Gew.-% oder sogar höchstens ca. 10 Gew.-% betragen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Metalllegierung. Somit versteht sich, dass der Zinngehalt der Kupfer-Zinn-Metalllegierung in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen kann. Insbesondere können bestimmte Bindungsmaterialien eine Kupfer-Zinn-Metalllegierung mit einem Zinngehalt im Bereich zwischen ca. 5 Gew.-% und ca. 40 Gew.-%, zwischen ca. 10 Gew.-% und ca. 35 Gew.-%, oder sogar zwischen ca. 20 Gew.-% und ca. 25 Gew.-% enthalten.
Zusätzlich zu den Schleifpartikeln und dem Bindungsmaterial kann die Mischung weiterhin eine aktive Bindungsvorstufe enthalten. Die aktive Bindungsvorstufe kann ein Material enthalten, das die chemische Reaktion zwischen bestimmten Komponenten des gebundenen Schleifkörpers, wie z. B. Teilchenmaterial (z. B. Schleifpartikel bzw. Füllstoffe) und Bindungsmaterial, erleichtert. Die aktive Bindungsvorstufe kann der Mischung in kleineren Mengen zugegeben werden, insbesondere in Mengen, die kleiner sind als die Menge der in der Mischung vorhandenen Schleifpartikel.
Nach einer Ausführungsform kann die aktive Bindungsvorstufe ein Metall oder eine Metalllegierung umfassen. Spezieller kann die aktive Bindungsvorstufe eine Zusammensetzung oder einen Komplex enthalten, die bzw. der Wasserstoff enthält. So kann z. B. die aktive Bindungsvorstufe ein Metallhydrid enthalten, und kann spezifischer ein Material wie Titanhydrid enthalten. In einer Ausführungsform besteht die aktive Bindungsvorstufe im Wesentlichen aus Titanhydrid.
Die Mischung umfasst allgemein eine kleinere Menge der aktiven Bindungsvorstufe. So kann die Mischung z. B. höchstens 40 Gew.-% der aktiven Bindungsvorstufe, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die Menge der aktiven Bindungsvorstufe in der Mischung weniger, wie z. B. höchstens ca. 35 Gew.-%, höchstens ca. 30 Gew.-%, höchstens ca. 28 Gew.-%, höchstens ca. 26 Gew.-%, höchstens ca. 23 Gew.-%, höchstens ca. 18 Gew.-%, höchstens ca. 15 Gew.-%, höchstens ca. 12 Gew.-%, höchstens ca. 10 Gew.-%, höchstens ca. 8 Gew.-%, höchstens ca. 6 Gew.-% oder sogar höchstens ca. 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, betragen. In anderen Ausführungsformen kann die Menge der aktiven Bindungsvorstufe in der Mischung mindestens ca. 2 Gew.-%, mindestens ca. 4 Gew.-%, mindestens ca. 6 Gew.-%, mindestens ca. 8 Gew.-%, mindestens ca. 10 Gew.-%, mindestens ca. 15 Gew.-%, mindestens ca. 19 Gew.-%, mindestens ca. 23 Gew.-%, mindestens ca. 26 Gew.-%, mindestens ca. 28 Gew.-% oder sogar mindestens ca. 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, betragen. Somit versteht sich, dass die Menge der aktiven Bindungsvorstufe in der Mischung in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen kann. In spezifischen Fällen kann die Menge der aktiven Bindungsvorstufe in der Mischung in einem Bereich von ca. 2 Gew.-% bis ca. 40 Gew.-%, von ca. 4 Gew.-% bis ca. 35 Gew.-%, von ca. 8 Gew.-% bis ca. 28 Gew.-%, von ca. 10 Gew.-% bis ca. 28 Gew.-%, oder sogar von ca. 12 Gew.-% bis ca. 26 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, liegen.
Die Mischung kann ferner ein Bindungsmaterial enthalten. Das Bindungsmaterial kann dazu dienen, beim Formen des gebundenen Schleifartikels für die geeignete Festigkeit zu sorgen. Bestimmte geeignete Bindungsmaterialien können ein organisches Material einschließen. So kann es sich z. B. beim organischen Material um ein Material wie ein Duroplast, ein Thermoplast, einen Klebstoff und eine Kombination aus diesen handeln. In einem besonderen Fall enthält das organische Material des Bindungsmaterials ein Material wie Polyimide, Polyamide, Harze, Aramide, Epoxide, Polyester, Polyurethane, Acetate, Cellulosen und eine Kombination von diesen. In einer Ausführungsform kann die Mischung ein Bindungsmaterial umfassen, das sich einer Kombination eines thermoplastischen Materials bedient, das zum Härten bei einer bestimmten Temperatur konzipiert ist. In einer anderen Ausführungsform kann das Bindungsmaterial einen Klebstoff umfassen, der geeignet ist, das Anhaften zwischen den Komponenten in der Mischung zu erleichtern. Das Bindemittel kann als Flüssigkeit vorliegen, einschließlich z. B. eine wasserbasierte oder nicht-wasserbasierte Verbindung.
Allgemein kann das Bindungsmaterial in kleinerer Menge (nach Gewicht) in der Mischung vorliegen. So kann das Bindemittel z. B. in einer Menge vorliegen, die wesentlich niedriger ist als die Menge der Schleifpartikel, des Bindungsmaterials oder der aktiven Bindungsvorstufe. So kann die Mischung z. B. höchstens 40 Gew.-% des Bindungsmaterials, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die Menge des Bindungsmaterials in der Mischung weniger, wie z. B. höchstens ca. 35 Gew.-%, höchstens ca. 30 Gew.-%, höchstens ca. 28 Gew.-%, höchstens ca. 26 Gew.-%, höchstens ca. 23 Gew.-%, höchstens ca. 18 Gew.-%, höchstens ca. 15 Gew.-%, höchstens ca. 12 Gew.-%, oder sogar höchstens ca. 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, betragen. In anderen Ausführungsformen kann die Menge des Bindungsmaterials in der Mischung mindestens ca. 2 Gew.-%, mindestens ca. 4 Gew.-%, mindestens ca. 8 Gew.-%, mindestens ca. 10 Gew.-%, mindestens ca. 12 Gew.-%, mindestens ca. 15 Gew.-%, mindestens ca. 18 Gew.-%, mindestens ca. 23 Gew.-%, mindestens ca. 26 Gew.-%, mindestens ca. 28 Gew.-% oder sogar mindestens ca. 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, betragen. Somit versteht sich, dass die Menge des Bindungsmaterials in der Mischung in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen kann. In anderen speziellen Fällen kann die Menge des Bindungsmaterials in der Mischung in einem Bereich von ca. 2 Gew.-% bis ca. 40 Gew.-%, von ca. 4 Gew.-% bis ca. 35 Gew.-%, von ca. 8 Gew.-% bis ca. 28 Gew.-%, von ca. 10 Gew.-% bis ca. 28 Gew.-%, oder sogar von ca. 12 Gew.-% bis ca. 26 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, liegen.
Die Mischung kann weiterhin eine gewisse Menge Füllstoffe enthalten. Bei den Füllstoffen kann es sich um Teilchenmaterial handeln, das bestimmte Komponenten in der Mischung ersetzt, einschließlich z. B. Schleifpartikel. Insbesondere können die Füllstoffe Teilchenmaterial sein, das in die Mischung integriert werden kann, wobei die Füllstoffe im Wesentlichen ihre ursprüngliche Form und Formgebung im letztlich gebildeten gebundenen Schleifkörper beibehalten. Bei den Füllstoffen kann es sich um natürliches oder synthetisches Material handeln. Beispiele für geeignete Füllstoffe sind u. a. Oxide, Karbide, Boride, Silicide, Nitride, Oxinitride, Oxikarbide, Silikate, Graphit, Silizium, intermetallische Verbindungen, Keramik, Hohlkeramik, Quarzglas, Glas, Glaskeramik, hohle Glaskugeln, Naturmaterialien wie Muscheln und eine Kombination davon.
Insbesondere können bestimmte Füllstoffe eine geringere Härte aufweisen als die Schleifpartikel. Zusätzlich kann die Mischung so geformt sein, dass die Füllstoffe in einer Menge von höchstens ca. 90 Vol.-% des Gesamtvolumens der Mischung vorliegen. Der Inhalt der Füllstoffe wird in Volumenprozent beschrieben, da Füllstoffe eine unterschiedliche Dichte aufweisen können, je nach dem Typ der Partikel, wie z. B. Hohlkugeln gegenüber schweren Partikeln. In anderen Ausführungsformen kann die Menge des Füllstoffes in der Mischung weniger, wie z. B. höchstens ca. 80 Vol.-%, höchstens ca. 70 Vol.-%, höchstens ca. 60 Vol.-%, höchstens ca. 50 Vol.-%, höchstens ca. 40 Vol.-%, höchstens ca. 30 Vol.-%, oder sogar höchstens ca. 20 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Mischung, betragen. In anderen Ausführungsformen kann die Menge des Füllstoffes in der Mischung mindestens ca. 15 Vol.-%, wie z. B. mindestens ca. 20 Vol.-%, mindestens ca. 30 Vol.-%, mindestens ca. 40 Vol.-%, mindestens ca. 50 Vol.-%, mindestens ca. 60 Vol.-%, oder sogar mindestens ca. 70 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Mischung, betragen. Somit versteht sich, dass die Menge des Füllstoffes in der Mischung in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen kann.
Für einige Formgebungsprozesse kann eine größere Menge Füllstoff verwendet werden als die Menge der Schleifpartikel. So können z. B. fast alle Schleifpartikel durch einen oder mehrere Füllstoffe ersetzt werden. In anderen Fällen kann ein überwiegender Teil der Schleifpartikel durch Füllstoff ersetzt werden. In anderen Ausführungsformen kann ein kleinerer Anteil der Schleifpartikel durch Füllstoff ersetzt werden.
Ferner können die Füllstoffe eine durchschnittliche Teilchengröße aufweisen, die erheblich niedriger ist als die durchschnittliche Teilchengröße der Schleifpartikel. In bestimmten Ausführungsformen kann die durchschnittliche Teilchengröße der Füllstoffe mindestens ca. 5% weniger betragen, wie z. B. mindestens ca. 10% weniger, z. B. mindestens ca. 15% weniger, z. B. mindestens ca. 20% weniger, oder sogar z. B. mindestens ca. 25% weniger als die durchschnittliche Teilchengröße der Schleifpartikel, basierend auf der durchschnittlichen Teilchengröße der durchschnittlichen Teilchengröße <sic> der Schleifpartikel. In anderen Ausführungsformen kann die durchschnittliche Teilchengröße der Füllstoffe höchstens ca. 30% weniger betragen, wie z. B. höchstens ca. 25% weniger, z. B. höchstens ca. 20% weniger, z. B. höchstens ca. 15% weniger, oder sogar z. B. höchstens ca. 10% weniger als die durchschnittliche Teilchengröße der Schleifpartikel, basierend auf der durchschnittlichen Teilchengröße der durchschnittlichen Teilchengröße <sic> der Schleifpartikel. Es versteht sich, dass die durchschnittliche Teilchengröße der in der Mischung vorhandenen Füllstoffe die durchschnittliche Teilchengröße der Schleifpartikel um einen beliebigen Wert innerhalb eines Bereichs zwischen den hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerten unterschreiten kann.
In bestimmten anderen Ausführungsformen können die Füllstoffe eine höhere durchschnittliche Teilchengröße aufweisen als die Schleifpartikel, insbesondere im Zusammenhang mit Füllstoffen, bei denen es sich um Hohlkörper handelt.
In spezifischen Fällen kann der Füllstoff eine Bruchzähigkeit (K_1c) von weniger als ca. 10 MPam^0,5 aufweisen, gemessen mittels des Nano-Indentationstests über den standardisierten Test nach ISO 14577 unter Verwendung einer Diamant-Prüfspitze, die erhältlich ist bei CSM Indentation Testers, Inc., Schweiz, oder ähnlichen Unternehmen. In anderen Ausführungsformen kann der Füllstoff eine Bruchzähigkeit (K_1c) von höchstens ca. 9 MPam^0,5 aufweisen, wie z. B. von höchstens ca. 8 MPam^0,5, oder sogar von höchstens ca. 7 MPam^0,5. In anderen Ausführungsformen kann der Füllstoff eine Bruchzähigkeit (K_1c) von mindestens ca. 0,5 MPam^0,5 aufweisen, wie z. B. von mindestens ca. 1 MPam^0,5, oder sogar von mindestens ca. 2 MPam^0,5. Somit versteht sich, dass die Bruchzähigkeit des Füllstoffes jeden Wert innerhalb eines Bereichs zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte annehmen kann. In besonderen Ausführungsformen kann die durchschnittliche Bruchzähigkeit der Füllstoffe in einem Bereich zwischen ca. 0,5 MPam^0,5 und ca. 10 MPam^0,5 liegen, wie z. B. innerhalb eines Bereichs von ca. 1 MPam^0,5 und ca. 9 MPam^0,5, oder sogar innerhalb eines Bereichs zwischen ca. 2 MPam^0,5 und ca. 7 MPam^0,5 Nach dem Herstellen der Mischung wird der Prozess der Herstellung des gebundenen Schleifartikels durch Zerkleinern der Mischung fortgesetzt, so dass sie die richtigen rheologischen Eigenschaften aufweist. So kann z. B. eine Mischung zerkleinert werden, bis sie eine bestimmte Viskosität aufweist, und kann eine zähflüssige Konsistenz annehmen (z. B. eine schlammartige Konsistenz). In anderen Fällen könnte sie eine wesentlich niedrigere Viskosität aufweisen, wie z. B. eine Paste.
Nach dem Zerkleinern der Mischung kann der Prozess durch Bilden von Agglomeraten aus der Mischung fortgesetzt werden. Der Prozess der Agglomeratbildung kann anfangs einen Prozess zum Trocknen der Mischung beinhalten. Insbesondere der Trocknungsprozess kann bei einer Temperatur durchgeführt werden, die geeignet ist, um eine organische Komponente (z. B. Duroplast) in dem in der Mischung enthaltenen Bindemittel zu härten, und bestimmte leichtflüssige Bestandteile (wie z. B. Feuchtigkeit) teilweise aus der Mischung zu entfernen. Somit kann die Mischung nach geeignetem Härten des organischen Materials mit dem Bindungsmaterial eine gehärtete oder halb gehärtete Form aufweisen. Besonders geeignete Trocknungstemperaturen können höchstens ca. 100°C betragen und insbesondere innerhalb eines Bereichs von ca. 0°C bis ca. 100°C liegen.
Nach dem Trocknen der Mischung bei einer geeigneten Temperatur kann der Prozess der Bildung von Agglomeraten durch Zerquetschen der gehärteten Form fortgesetzt werden. Nach dem Zerquetschen der gehärteten Form enthalten die zerquetschten Partikel Agglomerate der im Gemisch enthaltenen Komponenten, einschließlich der Schleifpartikel und des Bindungsmaterials. Der Prozess der Agglomeratbildung kann dann das Sieben der zerquetschten Partikel umfassen, um eine geeignete Verteilung der Agglomeratgrößen zu bewirken.
Nach der Agglomeratbildung kann der Prozess dadurch fortgesetzt werden, dass die Agglomerate in eine erwünschte Form des letztlich gebildeten gebundenen Schleifartikels gebracht werden. Ein geeigneter Formgebungsprozess umfasst das Befüllen einer Form mit agglomerierten Partikeln. Nach dem Füllen der Form können die Agglomerate zu einem Grün-(d. h. ungesinterten)Schleifkörper mit den Abmessungen der Form gepresst werden. Nach einer Ausführungsform kann das Pressen bei mindestens ca. 0,01 t/in² der Fläche des gebundenen Schleifartikels durchgeführt werden. In weiteren Ausführungsformen kann der Druck höher sein, wie z. B. in der Größenordnung von mindestens ca. 0,1 t/in², mindestens ca. 0,5 t/in², mindestens ca. 1 t/in², oder sogar mindestens ca. 2 t/in². In einer spezifischen Ausführungsform wird das Pressen bei einem Druck im Bereich zwischen ca. 0,01 t/in² und ca. 10 t/in², oder spezifischer in einem Bereich zwischen ca. 0,5 t/in² und ca. 3 t/in² zu Ende geführt werden.
Nach der Formgebung der Mischung zur Bildung des Grünkörpers kann der Prozess durch Bearbeitung des Grünkörpers fortgesetzt werden. Die Bearbeitung kann eine Wärmebehandlung des Grünkörpers und insbesondere das Sintern des Grünkörpers beinhalten. In einer spezifischen Ausführungsform beinhaltet die Bearbeitung das Flüssigphasensintern zum Formen des gebundenen Schleifkörpers. Insbesondere umfasst das Flüssigphasensintern das Formen einer flüssigen Phase von bestimmten Komponenten des Grünkörpers, insbesondere des Bindungsmaterials, so dass bei Sintertemperatur mindestens ein Teil des Bindungsmaterials in der flüssigen Phase vorliegt und fließfähig ist. Insbesondere handelt es sich beim Flüssigphasensintern um einen Prozess, der nicht allgemein zur Formgebung von gebundenen Schleifmitteln mittels eines metallischen Bindungsmaterials verwendet wird.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Bearbeitung des Grünkörpers das Erwärmen des Grünkörpers auf eine Flüssigphasen-Sintertemperatur von mindestens 400°C. In anderen Ausführungsformen kann die Flüssigphasen-Sintertemperatur höher liegen, z. B. bei mindestens 500°C, mindestens ca. 650°C, mindestens ca. 800°C oder sogar mindestens ca. 900°C. In spezifischen Fällen kann die Flüssigphasen-Sintertemperatur innerhalb eines Bereichs zwischen ca. 400°C und ca. 1100°C, wie z. B. zwischen ca. 800°C und ca. 1100°C, und spezifischer im Bereich zwischen ca. 800°C und 1050°C liegen.
Die Bearbeitung, und insbesondere das Sintern, kann für eine bestimmte Zeitdauer durchgeführt werden. Das Sintern bei Flüssigphasen-Sintertemperatur kann für die Dauer von mindestens ca. 10 Minuten, mindestens ca. 20 Minuten, mindestens ca. 30 Minuten oder sogar mindestens ca. 40 Minuten durchgeführt werden. In besonderen Ausführungsformen kann das Sintern bei Flüssigphasen-Sintertemperatur für einen Zeitraum im Bereich von ca. 10 Minuten bis ca. 90 Minuten andauern, wie z. B. zwischen ca. 10 Minuten und 60 Minuten, oder sogar zwischen ca. 15 Minuten und ca. 45 Minuten.
Die Bearbeitung des Grünkörpers kann weiterhin die Durchführung eines Flüssigphasen-Sinterprozesses in einer bestimmten Atmosphäre beinhalten. So kann z. B. die Atmosphäre eine Unterdruckatmosphäre mit einem Druck von höchstens ca. 10^–2 Torr sein. In anderen Ausführungsformen kann die Unterdruckatmosphäre einen Druck von höchstens ca. 10^–3 Torr, höchstens ca. 10^–4 Torr, wie z. B. höchstens ca. 10^–5 Torr, oder sogar von höchstens ca. 10^–6 Torr aufweisen. In spezifischen Fällen kann die Unterdruckatmosphäre in einem Bereich zwischen ca. 10^–2 Torr und ca. 10^–6 Torr liegen.
Zusätzlich kann die Behandlung des Grünkörpers, insbesondere während eines Flüssigphasen-Sinterprozesses, in einer nicht oxidierenden (d. h. reduzierenden) Atmosphäre stattfinden. Geeignete Gasarten für die Bildung der reduzierenden Atmosphäre können Wasserstoff, Stickstoff, Edelgase, Kohlenmonoxid, Ammoniak-Spaltgas und eine Kombination davon umfassen. In anderen Ausführungsformen kann eine Schutzgasatmosphäre zur Bearbeitung des Grünkörpers, zur Begrenzung der Oxidation der Metall- und Metalllegierungskomponenten zur Anwendung kommen.
Nach Beendigung des Bearbeitungsprozesses wird ein gebundener Schleifartikel gebildet, der Schleifpartikel in einem metallischen Bindungsmaterial enthält. Nach einer Ausführungsform kann der Schleifartikel einen Körper mit spezifischen Merkmalen aufweisen. So kann nach einer Ausführungsform der gebundene Schleifkörper ein Volumen an Schleifpartikeln aufweisen, das erheblich höher ist als das Volumen des Bindungsmaterials im Körper. Der gebundene Schleifkörper kann ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweisen, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des gebundenen Schleifkörpers darstellt, und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des gebundenen Schleifkörpers darstellt. Nach einer anderen Ausführungsform kann das Verhältnis V_AG/V_BM mindestens ca. 1,5 betragen, wie z. B. mindestens ca. 1,7, mindestens ca. 2,0, mindestens ca. 2,1, mindestens ca. 2,2 oder sogar mindestens ca. 2,5. Nach einer anderen Ausführungsform kann das Verhältnis V_AG/V_BM höchstens ca. 9,0, höchstens ca. 8,0, höchstens ca. 7,0, höchstens ca. 6,0 oder sogar höchstens ca. 5,0 betragen. Somit versteht sich, dass das Verhältnis V_AG/V_BM in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen kann. In anderen Ausführungsformen kann der gebundene Schleifkörper so gebildet sein, dass das Verhältnis V_AG/V_BM im Bereich zwischen ca. 1,3 und ca. 9,0, wie z. B. zwischen ca. 1,3 und ca. 8,0, wie z. B. zwischen ca. 1,5 und ca. 7,0, wie z. B. zwischen ca. 1,5 und ca. 6,0, zwischen ca. 2,0 und ca. 5,0, zwischen ca. 2,0 und ca. 4,0, zwischen ca. 2,1 und ca. 3,8, oder sogar zwischen ca. 2,2 und ca. 3,5 liegt.
Es versteht sich, dass nach den hier beschriebenen Ausführungsformen gebildete Schleifartikel besonders gut für das Präzisionsschleifen von Gewinden in Werkstücken, z. B. hartmetallhaltigen Werkstücken, geeignet sind. Bei einem Präzisionsgewinde kann es sich z. B. um ein Gewinde mit einem festgelegten geschliffenen Kernradius des Gewindes handeln. 1 veranschaulicht ein Beispiel eines Gewindebohrer-Werkstücks 100 mit am Werkstück geschliffenen Gewindegängen 150. 2 veranschaulicht das Profil eines Teils der Gewindegänge 150 des Gewindebohrer-Werkstücks 100 mit einem Kern 170 zwischen den Gewindegängen 150. Der Kern 170 kann einen geschliffenen Kernradius r aufweisen.
In besonderen Ausführungsformen können die in diesem Schriftstück beschriebenen Schleifartikel so ausgelegt sein, dass sie einen geschliffenen Kernradius zwischen den Gewindegängen eines Werkstücks von höchstens ca. 0,002 Zoll, höchstens ca. 0,0019 Zoll, höchstens ca. 0,0015 Zoll, höchstens ca. 0,0010 Zoll oder sogar höchstens ca. 0,0005 Zoll aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Schleifartikel so ausgelegt sein, dass sie einen geschliffenen Kernradius von mindestens ca. 0,0005 Zoll, mindestens ca. 0,0010 Zoll, mindestens ca. 0,0015 Zoll oder sogar mindestens ca. 0,0019 Zoll aufweisen. Somit versteht sich, dass ein in diesem Schriftstück beschriebener Schleifartikel dazu ausgelegt sein kann, einen geschliffenen Kernradius in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte aufzuweisen. So können beispielsweise in einer speziellen Ausführungsform Schleifartikel so ausgelegt sein, dass sie einen geschliffenen Kernradius zwischen den Gewindegängen an einem Werkstück in einem Bereich zwischen ca. 0,0005 Zoll bis ca. 0,002 Zoll oder sogar zwischen ca. 0,001 Zoll bis ca. 0,0015 Zoll aufweisen.
Zum Schleifen von Präzisionsgewinden in Werkstücken können Schleifartikel in den hier beschriebenen Ausführungsformen einen Spitzenradius aufweisen, der nicht größer ist als der geschliffene Kernradius, den zwischen den Gewindegängen am Werkstück zu schleifen der Schleifartikel ausgelegt sein kann. Der Spitzenradius des Schleifartikels kann der Radius der Schleifspitze oder die Oberfläche des Körpers des Schleifartikels sein, der mit dem Werkstück in Berührung kommt. In besonderen Ausführungsformen kann der Schleifartikel einen Spitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll, höchstens ca. 0,0019 Zoll, höchstens ca. 0,0015 Zoll, höchstens ca. 0,0010 Zoll oder sogar höchstens ca. 0,0005 Zoll aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann der Schleifartikel einen Spitzenradius von mindestens ca. 0,0005 Zoll, mindestens ca. 0,0010 Zoll, mindestens ca. 0,0015 Zoll oder sogar mindestens ca. 0,0019 Zoll aufweisen. Somit versteht sich, dass der Schleifartikel einen Spitzenradius in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte aufweisen kann. So können z. B. Schleifartikel der hier beschriebenen Ausführungsformen einen Spitzenradius in einem Bereich zwischen ca. 0,0005 Zoll bis ca. 0,002 Zoll oder sogar zwischen ca. 0,001 Zoll bis ca. 0,0015 Zoll aufweisen.
In anderen Ausführungsformen kann der gebundene Schleifkörper mindestens ca. 30 Vol.-% Schleifpartikel, bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers, aufweisen. In anderen Fällen liegt der Gehalt an Schleifpartikeln höher und kann z. B. mindestens ca. 45 Vol.-%, mindestens ca. 50 Vol.-%, mindestens ca. 60 Vol.-%, mindestens ca. 70 Vol.-%, mindestens ca. 60 Vol.-%, oder sogar mindestens ca. 75 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers, betragen. In anderen Fällen darf der Gehalt an Schleifpartikeln höchstens ca. 90 Vol.-%, höchstens ca. 85 Vol.-%, höchstens ca. 80 Vol.-%, höchstens ca. 75 Vol.-%, oder sogar höchstens ca. 70 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers, betragen. Somit versteht sich, dass der gebundene Schleifkörper einen beliebigen Gehalt an Schleifpartikeln in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte aufweisen kann. In besonderen Ausführungsformen umfasst der gebundene Schleifkörper zwischen ca. 30 Vol.-% und ca. 90 Vol.-%, wie z. B. zwischen ca. 45 Vol.-% und ca. 90 Vol.-%, zwischen ca. 50 Vol.-% und ca. 85 Vol.-%, oder sogar zwischen ca. 60 Vol.-% und ca. 80 Vol.-% Schleifpartikel, bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers.
Nach bestimmten Ausführungsformen liegt der Gehalt an Bindungsmaterial niedriger, wie z. B. bei höchstens ca. 40 Vol.-%, höchstens ca. 30 Vol.-%, höchstens ca. 25 Vol.-%, höchstens ca. 20 Vol.-%, oder sogar höchstens ca. 15 Vol.-%. In besonderen Ausführungsformen umfasst der gebundene Schleifkörper zwischen ca. 5 Vol.-% und ca. 45 Vol.-%, wie z. B. zwischen ca. 5 Vol.-% und ca. 40 Vol.-%, zwischen ca. 5 Vol.-% und ca. 30 Vol.-%, oder sogar zwischen ca. 10 Vol.-% und ca. 30 Vol.-% Bindungsmaterial, bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers.
Nach einer anderen Ausführungsform kann der hier beschriebene gebundene Schleifkörper eine gewisse Menge Porosität enthalten. So kann beispielsweise der gebundene Schleifkörper mindestens ca. 30 Vol.-% Porosität, bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers, aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann der gebundene Schleifkörper mindestens ca. 35 Vol.-%, wie z. B. mindestens ca. 40 Vol.-%, mindestens ca. 45 Vol.-%, mindestens ca. 50 Vol.-%, mindestens ca. 55 Vol.-%, mindestens ca. 60 Vol.-%, mindestens ca. 65 Vol.-%, mindestens ca. 70 Vol.-%, oder sogar mindestens ca. 75 Vol.-% Porosität, bezogen auf das Gesamtvolumen des Schleifkörpers, aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann der gebundene Schleifkörper höchstens ca. 80 Vol.-% Porosität, bezogen auf das Gesamtvolumen des Schleifkörpers, aufweisen. In anderen Artikeln kann der gebundene Schleifkörper höchstens ca. 75 Vol.-%, höchstens ca. 70 Vol.-%, höchstens ca. 65 Vol.-%, höchstens ca. 60 Vol.-%, höchstens ca. 55 Vol.-%, höchstens ca. 50 Vol.-%, höchstens ca. 45 Vol.-%, höchstens ca. 40 Vol.-%, oder sogar höchstens ca. 35 Vol.-% Porosität, bezogen auf das Gesamtvolumen des Körpers, aufweisen. Somit versteht sich, dass die Vol.-% für Porosität, bezogen auf das Gesamtvolumen des Körpers, in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen können.
Der gebundene Schleifkörper kann so ausgebildet sein, dass es sich bei einem gewissen Anteil der im gebundenen Schleifkörper vorliegenden Porosität um Schlauchporen handelt. Schlauchporen bezeichnen ein Netz von miteinander verbundenen Kanälen (d. h. Poren), die sich durch das Volumen des gebundenen Schleifkörpers erstrecken. So kann z. B. die Porosität des Körpers größtenteils aus Schlauchporen bestehen. Tatsächlich kann in spezifischen Fällen der gebundene Schleifkörper so ausgebildet sein, dass mindestens 60%, mindestens ca. 70%, mindestens ca. 80%, mindestens ca. 90% oder sogar mindestens ca. 95% der im gebundenen Schleifkörper vorhandenen Porosität aus Schlauchporen besteht. In bestimmten Fällen besteht im Wesentlichen die gesamte im Körper vorhandene Porosität aus Schlauchporen. Dementsprechend kann der gebundene Schleifkörper durch ein zusammenhängendes Netz aus zwei Phasen – einer festen durch die Bindung und die Schleifpartikel definierten Phase und einer zweiten kontinuierlichen Phase, die durch die Porosität definiert ist, die zwischen der festen Phase durch den gesamten gebundenen Schleifkörper hindurch verläuft – definiert werden.
Nach einer anderen Ausführungsform kann der gebundene Schleifkörper einen speziellen Anteil von Teilchenmaterial (V_P) enthalten, das Schleifpartikel sowie Füllstoffe umfasst, im Vergleich zum Bindungsmaterial (V_BM), bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers. Es versteht sich, dass die Menge des Teilchenmaterials und des Bindungsmaterials in Volumenprozent der Komponente als Teil des Gesamtvolumens des Körpers gemessen wird. In einer speziellen Ausführungsform kann der gebundene Schleifkörper ein Verhältnis (V_P/V_BM) von mindestens ca. 1,5 aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann das Verhältnis (V_P/V_BM) mindestens ca. 1,7, mindestens ca. 2,0, mindestens ca. 2,2, mindestens ca. 2,5 oder sogar mindestens ca. 2,8 betragen. In einer anderen Ausführungsform kann der gebundene Schleifkörper ein Verhältnis (V_P/V_BM) von höchstens ca. 9,0, höchstens ca. 8,0, höchstens ca. 7,0 oder sogar höchstens ca. 6,0 aufweisen. Es versteht sich, dass das Verhältnis (V_P/V_BM) jeden Wert innerhalb eines Bereichs zwischen den hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerten aufweisen kann. In spezifischen Fällen kann das Verhältnis (V_P/V_BM) in einem Bereich zwischen ca. 1,5 und ca. 9,0, wie z. B. zwischen ca. 1,5 und ca. 8,0, wie z. B. zwischen ca. 1,5 und ca. 7,0, wie z. B. zwischen ca. 1,7 und ca. 7,0, zwischen ca. 1,7 und ca. 6,0, zwischen ca. 1,7 und ca. 5,5 oder sogar zwischen ca. 2,0 und ca. 5,5 liegen. Der gebundene Schleifkörper als solcher kann einen höheren Anteil an Teilchenmaterial einschließlich Füllstoffen und Schleifpartikeln aufweisen als Bindungsmaterial.
Nach einer Ausführungsform kann der Schleifkörper eine Menge (Vol.-%) an Füllstoffen aufweisen, die kleiner, gleich oder sogar größer ist als die Menge (Vol.-%) des im Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers vorhandenen Teilchenmaterials. Bestimmte Schleifartikel können höchstens ca. 75 Vol.-% Füllstoffe, bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers, aufweisen. Nach anderen Ausführungsformen kann der Füllstoffanteil im Körper höchstens ca. 50 Vol.-%, höchstens ca. 40 Vol.-%, höchstens ca. 30 Vol.-%, höchstens ca. 25 Vol.-%, höchstens ca. 20 Vol.-%, höchstens ca. 15 Vol.-%, höchstens ca. 10 Vol.-% oder sogar höchstens ca. 5 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Körpers, betragen. Nach anderen Ausführungsformen kann der Füllstoffanteil im Körper mindestens ca. 1 Vol.-%, wie z. B. mindestens ca. 2 Vol.-%, mindestens ca. 5 Vol.-%, mindestens ca. 10 Vol.-%, mindestens ca. 15 Vol.-%, mindestens ca. 20 Vol.-%, oder sogar mindestens ca. 25 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Körpers, betragen. Es versteht sich, dass der Füllstoffgehalt im Körper in einem Bereich zwischen beliebigen der hier beschriebenen Minimal- und Maximalwerte liegen kann. In besonderen Ausführungsformen umfasst der gebundene Schleifkörper zwischen ca. 1 Vol.-% und ca. 75 Vol.-%, wie z. B. zwischen ca. 2 Vol.-% und ca. 50 Vol.-%, zwischen ca. 5 Vol.-% und ca. 20 Vol.-%, oder sogar zwischen ca. 10 Vol.-% und ca. 15 Vol.-% Füllstoff, bezogen auf das Gesamtvolumen des gebundenen Schleifkörpers. In einem Fall kann der gebundene Schleifkörper im Wesentlichen frei von Füllstoffen sein. In einer anderen Ausführungsform können die Füllstoffe in einer kleineren Menge vorhanden sein als die Schleifpartikel, gemessen in Volumenprozent des Gesamtvolumens des Körpers.
Die gebundenen Schleifkörper der hier vorgestellten Ausführungsformen können einen spezifischen Anteil an der aktiven Bindungszusammensetzung aufweisen. Wie man bemerkt haben wird, kann die aktive Bindungszusammensetzung ein Reaktionsprodukt sein, das aus einer Reaktion zwischen der aktiven Bindungsvorstufe und bestimmten Komponenten des gebundenen Schleifkörpers, einschließlich z. B. Schleifpartikeln, Füllstoffen und Bindungsmaterial, entsteht. Die aktive Bindungszusammensetzung kann die chemische Bindung zwischen den Partikeln (z. B. Schleifpartikel oder Füllstoffen) im Körper und dem Bindungsmaterial erleichtern, was wiederum die Retention von Partikeln im Bindungsmaterial erleichtern kann.
Die aktive Bindungszusammensetzung kann ein Material enthalten, das die chemische Reaktion zwischen bestimmten Komponenten des gebundenen Schleifkörpers, wie z. B. Teilchenmaterial (z. B. Schleifpartikel bzw. Füllstoffe) und Bindungsmaterial, erleichtert. Nach einer Ausführungsform kann die aktive Bindungszusammensetzung ein Metall oder eine Metalllegierung umfassen. Spezieller kann die aktive Bindungszusammensetzung eine Zusammensetzung oder einen Komplex enthalten, die bzw. der Wasserstoff enthält. So kann z. B. die aktive Bindungszusammensetzung ein Metallhydrid enthalten, und kann spezifischer ein Material wie Titanhydrid enthalten. In einer Ausführungsform besteht die aktive Bindungszusammensetzung im Wesentlichen aus Titanhydrid.
Insbesondere kann die aktive Bindungszusammensetzung sich vom Bindungsmaterial unterscheiden. In einer anderen speziellen Ausführungsform kann die aktive Bindungszusammensetzung verschiedene Phasen umfassen, die in verschiedenen Bereichen des gebundenen Schleifkörpers angeordnet sind. Darüber hinaus kann die aktive Bindungszusammensetzung eine spezielle Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Position der Zusammensetzung aufweisen. So kann z. B. die aktive Bindungszusammensetzung eine Ausfällungsphase und eine Grenzflächenphase enthalten. Die Ausfällungsphase kann im Bindungsmaterial vorliegen und als separate Phase durch das gesamte Volumen des Bindungsmaterials hindurch gestreut sein. Die Grenzflächenphase kann an der Grenzfläche zwischen dem Teilchenmaterial (d. h. den Schleifpartikeln bzw. Füllstoffen) und dem Bindungsmaterial angeordnet sein. Die aktive Bindungszusammensetzung kann mindestens einen Teil des Teilchenmaterials im Körper umgeben, z. B. die Schleifpartikel. Die aktive Bindungszusammensetzung kann den größeren Teil des Teilchenmaterials im Körper umgeben, z. B. die Schleifpartikel. Die Grenzflächenphase kann um den größeren Teil der Oberfläche des Teilchenmaterials des Körpers, z. B. die Schleifpartikel, herum verlaufen.
Entsprechend kann das Bindungsmaterial ein Verbundmaterial sein, das eine Bindephase und eine Ausfällungsphase umfasst, wobei es sich um getrennte Phasen handelt. Die Ausfällungsphase kann aus einer Zusammensetzung bestehen, die mindestens ein Element der aktiven Bindungszusammensetzung und mindestens ein Element des Bindungsmaterials umfasst. Insbesondere kann die Ausfällungsphase mindestens ein Metallelement umfassen, das ursprünglich in der Mischung als Bindungsmaterial vorlag. Bei der Ausfällungsphase kann es sich um ein Metall oder eine Metalllegierungsverbindung oder einen -Komplex handeln. In spezifischen Ausführungsformen kann die Ausfällungsphase ein Material umfassen, das aus der Gruppe von Materialien, bestehend aus Titan, Vanadium, Chrom, Zirkonium, Hafnium, Wolfram und einer Kombination aus diesen ausgewählt wird. In spezifischeren Fällen umfasst die Ausfällungsphase Titan und kann im Wesentlichen aus Titan und Zinn bestehen.
Die Bindephase des Bindungsmaterials kann ein Übergangsmetallelement umfassen, insbesondere ein Metallelement, das im ursprünglichen Bindungsmaterial enthalten ist, das zur Bildung der Mischung dient. Als solche kann die Bindephase aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Metallen bestehend aus Kupfer, Zinn, Silber, Molybdän, Zink, Wolfram, Eisen, Nickel, Antimon sowie einer Kombination davon. In spezifischen Fällen kann die Bindephase Kupfer enthalten und es kann sich um eine Verbindung oder einen Komplex auf Kupferbasis handeln. In bestimmten Ausführungsformen besteht die Bindephase im Wesentlichen aus Kupfer.
Die Grenzflächenphase kann mindestens ein Element der aktiven Bindungszusammensetzung enthalten. Die Grenzflächenphase kann weiterhin mindestens ein Element des Teilchenmaterials enthalten. Die Grenzflächenphase als solche kann eine Verbindung oder einen Komplex darstellen, die bzw. der durch eine chemische Reaktion zwischen der aktiven Bindungszusammensetzung und der Partikel gebildet wird. Bestimmte Materialien der Grenzflächenphase sind u. a. Karbide, Oxide, Nitride, Boride, Oxinitride, Oxiboride, Oxikarbide und eine Kombination von diesen. Die Grenzflächenphase kann ein Metall aufweisen und kann insbesondere eine Verbindung darstellen, die ein Metall enthält, wie z. B. ein Metallkarbid, Metallnitrid, Metalloxid, Metalloxinitrid, Metalloxiborid oder Metalloxikarbid. Nach einer Ausführungsform besteht die Grenzflächenphase im Wesentlichen aus Material aus der Gruppe bestehend aus Titankarbid, Titannitrid, Titanbornitrid, Titanaluminiumoxid und einer Kombination davon.
Weiterhin kann die Grenzflächenphase eine durchschnittliche Stärke von mindestens ca. 0,1 Mikron aufweisen. Weiterhin und insbesondere kann die Grenzflächenphase eine unterschiedliche Stärke aufweisen, abhängig von der Größe des Teilchenmaterials, das die Grenzflächenphase überlagert. So kann z. B. in Bezug auf Schleifpartikel bzw. Füllstoffe mit einer durchschnittlichen Größe von weniger als 10 Mikron die Grenzflächenphase eine Stärke in einem Bereich zwischen ca. 1% und 205 <sic> der durchschnittlichen Größe der Partikel aufweisen. Bei Teilchenmaterial mit einer durchschnittlichen Größe im Bereich von ca. 10 Mikron und ca. 50 Mikron kann die Grenzflächenphase eine Stärke in einem Bereich zwischen ca. 1% und ca. 10% der durchschnittlichen Größe der Partikel aufweisen. Bei Teilchenmaterial mit einer durchschnittlichen Größe im Bereich von ca. 50 Mikron und ca. 500 Mikron kann die Grenzflächenphase eine Stärke in einem Bereich zwischen ca. 0,5% und ca. 10% der durchschnittlichen Größe der Partikel aufweisen. Bei Teilchenmaterial mit einer durchschnittlichen Größe von über ca. 500 Mikron kann die Grenzflächenphase eine Stärke in einem Bereich zwischen ca. 0,1% und ca. 0,5% der durchschnittlichen Größe der Partikel aufweisen.
3–6 zeigen vergrößerte Bilder der Mikrostruktur eines gebundenen Schleifkörpers nach einer Ausführungsform.
3 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (im Rückstreuungsmodus betätigt) eines Querschnitts eines Teils eines gebundenen Schleifkörpers einschließlich der Schleifpartikel 801 und des Bindungsmaterials 803, das zwischen den Schleifpartikeln 801 vorhanden ist. Wie dargestellt umfasst das Bindungsmaterial 803 zwei getrennte Phasen des Materials, eine Ausfällungsphase 805, die heller abgebildet ist und durch das Volumen des Bindungsmaterials 803 hindurch verläuft, und eine Bindephase 806, die dunkler abgebildet ist und durch das Volumen des Bindungsmaterials 803 hindurch verläuft.
4–11 zeigt vergrößerte Aufnahmen desselben Bereichs des gebundenen Schleifkörpers aus 3 mittels Mikrosondenanalyse, um ausgewählte Elemente, die in bestimmten Bereichen des Körpers vorliegen, zu kennzeichnen.
4 zeigt eine Mikrosondenanalyse des Bereichs aus 3 in einem Modus, der zur Kennzeichnung von Bereichen mit hohem Kupferanteil eingestellt ist, wie z. B. dass die helleren Flächen Bereiche anzeigen, in denen Kupfer vorliegt. Nach einer Ausführungsform kann das Bindungsmaterial 803 eine Metalllegierung aus Kupfer und Zinn umfassen. Nach einer spezielleren Ausführungsform kann in der Bindephase 806 des Bindungsmaterials 803, die eine von mindestens zwei getrennten Phasen des Bindungsmaterials 803 darstellt, eine größere Kupfermenge vorliegen als in der Ausfällungsphase 805.
5 zeigt ein vergrößertes Bild des Bereichs aus 3 und 4 mittels Mikrosondenanalyse, um ausgewählte Elemente, die in bestimmten Bereichen des gebundenen Schleifkörpers vorliegen, zu kennzeichnen. 5 bedient sich einer Mikrosonde in einem Modus, der zur Kennzeichnung von Bereichen eingestellt ist, in denen Zinn vorliegt, z. B. in der Form, dass die helleren Flächen Bereiche angeben, in denen mehr Zinn vorhanden ist. Wie abgebildet weist die Ausfällungsphase 805 des Bindungsmaterials 803 einen höheren Zinngehalt als die Bindephase 806 auf.
6 zeigt ein vergrößertes Bild des Bereichs aus 3–5 mittels der Mikrosondenanalyse. 6 bedient sich insbesondere einer Mikrosonde in einem Modus, der zur Kennzeichnung von Bereichen eingestellt ist, in denen Titan vorliegt, z. B. in der Form, dass die helleren Flächen Bereiche angeben, in denen mehr Titan vorhanden ist. Wie abgebildet weist die Ausfällungsphase 805 des Bindungsmaterials 803 einen höheren Titangehalt als die Bindephase 806 auf. 6 belegt ebenfalls die Grenzflächenphase 1101 an der Grenzfläche der Schleifpartikel 801 und des Bindungsmaterials 803. Wie durch 6 belegt, weist die Grenzflächenphase 1101 einen besonders hohen Anteil an Titan auf, was darauf hinweist, dass das Titan der aktiven Bindungsvorstufe vorzugsweise zur Grenzfläche der Partikel (d. h. der Schleifpartikel 801) migriert und chemisch mit den Schleifpartikeln reagiert, um eine Grenzflächenphasenverbindung zu bilden, wie in diesem Schriftstück beschrieben.
3–6 weisen ein unerwartetes Phänomen nach. Während die Erscheinung noch nicht völlig geklärt ist, wird das ursprüngliche Bindungsmaterial, das Kupfer und Zinn enthält, während der Bearbeitung getrennt, was theoretisch auf den Flüssigphasen-Sinterprozess zurückzuführen ist. Zinn und Kupfer werden zu getrennten Phasen, nämlich zur Ausfällungsphase 805 bzw. zur Bindephase 806. Weiterhin verbindet sich Zinn vorzugsweise mit Titan, das im Vorstufenmaterial der aktiven Bindungszusammensetzung vorliegt, um die Ausfällungsphase 805 zu bilden.
Nach einer Ausführungsform kann der gebundene Schleifkörper mindestens ca. 1 Vol.-% der aktiven Bindungszusammensetzung enthalten, die alle Phasen der aktiven Bindungszusammensetzung umfasst, wie z. B. die Grenzflächenphase und die Ausfällungsphase, bezogen auf das Gesamtvolumen des Bindungsmaterials. In anderen Fällen kann der Anteil der aktiven Bindungszusammensetzung im Bindungsmaterial höher sein, und z. B. ca. 4 Vol.-%, wie z. B. mindestens ca. 6 Vol.-%, mindestens ca. 10 Vol.-%, mindestens ca. 12 Vol.-%, mindestens ca. 14 Vol.-%, mindestens ca. 15 Vol.-%, oder sogar mindestens ca. 18 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Bindungsmaterials, betragen. In anderen Fällen kann der Gehalt der aktiven Bindungszusammensetzung im Bindungsmaterial höchstens ca. 40 Vol.-%, höchstens ca. 35 Vol.-%, höchstens ca. 30 Vol.-%, höchstens ca. 25 Vol.-%, oder sogar höchstens ca. 18 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Bindungsmaterials, betragen. Es versteht sich, dass die Menge der aktiven Bindungszusammensetzung im Bindungsmaterial in einem Bereich zwischen beliebigen der hier aufgeführten Minimal- und Maximalwerte liegen kann. In spezifischen Fällen enthält das Bindungsmaterial eine Menge der aktiven Bindungszusammensetzung im Bereich von ca. 1 Vol.-% und ca. 40 Vol.-%, wie z. B. von ca. 1 Vol.-% und 30 Vol.-%, zwischen ca. 1 Vol.-% und ca. 25 Vol.-%, zwischen ca. 4 Vol.-% und ca. 25 Vol.-%, oder zwischen ca. 6 Vol.-% und ca. 25 Vol.-%. In einigen Fällen liegt die Menge der aktiven Bindungszusammensetzung in einem Bereich zwischen ca. 10 Vol.-% und ca. 30 Vol.-%, zwischen ca. 10 Vol.-% und ca. 25 Vol.-%, oder sogar zwischen ca. 12 Vol.-% und ca. 20 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Bindungsmaterials.
Der gebundene Schleifkörper kann so ausgebildet sein, dass das Bindungsmaterial eine spezifische Bruchzähigkeit (K_1c) aufweisen kann. Die Zähigkeit des Bindungsmaterials kann mittels Mikro-Indentationstest oder Nano-Indentationstest gemessen werden. Beim Mikro-Indentationstest wird die Bruchzähigkeit gemessen durch das Prinzip der Generierung von Rissen auf einem geschliffenen Prüfling, die durch Belasten eines Eindringkörpers an einer spezifischen Stelle im Material, einschließlich z. B. im vorliegenden Fall, im Bindungsmaterial, entstehen. So kann beispielsweise ein geeigneter Mikro-Indentationstest entsprechend den Verfahren durchgeführt werden, die im Dokument ”Indentation of Brittle materials”, Microindentation Techniques in Materials Science and Engineering, ASTM STP 889, D. B. Marshall and B. R. Lawn, Seite 26–46, offengelegt sind. Nach einer Ausführungsform weist der gebundene Schleifkörper ein Bindungsmaterial mit einer durchschnittlichen Bruchzähigkeit (K_1c) von höchstens ca. 4,0 MPam^0,5 auf. In anderen Ausführungsformen kann die durchschnittliche Bruchzähigkeit (K_1c) des Bindungsmaterials höchstens ca. 3,75 MPam^0,5, wie z. B. höchstens ca. 3,5 MPam^0,5, höchstens ca. 3,25 MPam^0,5, höchstens ca. 3,0 MPam^0,5, höchstens ca. 2,8 MPam^0,5 oder sogar höchstens ca. 2,5 MPam^0,5 betragen. In anderen Ausführungsformen kann die durchschnittliche Bruchzähigkeit (K_1c) des Bindungsmaterials mindestens ca. 0,6 MPam^0,5, wie z. B. mindestens ca. 0,8 MPam^0,5, mindestens ca. 1,0 MPam^0,5 mindestens ca. 1,5 MPam^0,5, mindestens ca. 2,0 MPam^0,5, oder sogar mindestens ca. 2,5 MPam^0,5 betragen. Es versteht sich, dass die Bruchzähigkeit des Bindungsmaterials in einem Bereich zwischen beliebigen der hier aufgeführten Minimal- und Maximalwerte liegen kann. In spezifischen Fällen kann die durchschnittliche Bruchzähigkeit des Bindungsmaterials in einem Bereich zwischen ca. 0,6 MPam^0,5 und ca. 4,0 MPam^0,5, wie z. B. innerhalb eines Bereichs von ca. 0,6 MPam^0,5 und ca. 3,5 MPam^0,5, oder sogar innerhalb eines Bereichs zwischen ca. 0,6 MPam^0,5 und ca. 3,0 MPam^0,5, liegen.
Die Schleifpartikel der hier aufgeführten Ausführungsformen können spezifische Eigenschaften aufweisen. So kann z. B. der gebundene Schleifkörper einen Bruchmodul (MOR) von mindestens ca. 2000 PSI aufweisen, wie z. B. mindestens ca. 4000 PSI, und spezieller mindestens ca. 6000 PSI.
Die gebundenen Schleifkörper der hier aufgeführten Ausführungsformen weisen beim Einsatz in bestimmten Schleifvorgängen spezifische vorteilhafte Eigenschaften auf. Insbesondere können gebundene Schleifscheiben für Schleifvorgänge ohne Schärfen und Abrichten eingesetzt werden, wobei der gebundene Schleifkörper beim Schleifen von einem einzelnen oder mehreren Werkstücken kein Schärfen und Abrichten erfordert, z. B. beim Gewindeschleifen in einem Hartmetallwerkstück.
Herkömmlicherweise dient Schärfen dazu, dem Schleifkörper eine gewünschte Kontur und Form zu verleihen. Beim Schleifen von harten Werkstücken, z. B. Werkstücken mit einer Bruchzähigkeit von über ca. 5,5 MPam^0,5, kann das Schärfen des Schleifkörpers während des Vorgangs erforderlich sein. Nach dem Schärfen wird der Schleifkörper abgerichtet, typischerweise mit einem ebenso harten oder härteren Schleifelement, um abgenutzte Teilchen zu entfernen und neue Schleifpartikel freizulegen. Das Abrichten ist ein zeitraubendes und notwendiges Verfahren bei konventionellen Schleifartikeln, um die einwandfreie Funktion der Schleifartikel zu gewährleisten.
In spezifischen hier beschriebenen Ausführungsformen können die Schleifzyklen mittels der hier beschriebenen Schleifartikel aufeinanderfolgend durchgeführt werden, was bedeutet, dass während der Schleifzyklen keine Schärf- oder Abrichtvorgänge am gebundenen Schleifartikel durchgeführt werden.
Das in den hier aufgeführten Ausführungsformen beschriebene Schleifwerkzeug kann dann mit einem einzigen Werkzeug in einem einzigen Arbeitsschritt nach dem Schleifen des Werkstücks geschärft und abgerichtet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann das Abrichten des Schleifartikels ein Einstechverfahren umfassen.
Es stellte sich heraus, dass die gebundenen Schleifkörper der in diesem Schriftstück behandelten Ausführungsformen erheblich weniger Abrichtaufwand bei der Nutzung benötigen und ihre Leistungsparameter gegenüber konventionellen Schleifartikeln erheblich verbessert sind. In anderen spezifischen Ausführungsformen können die gebundenen Schleifkörper im Wesentlichen selbstabrichtend ausgelegt sein, so dass das Bindungsmaterial beim Schleifen teilweise wegbrechen und damit neue Flächen des Schleifartikels freilegen kann.
In bestimmten als Beispiel aufgeführten Ausführungsformen kann der gebundene Schleifkörper einer Ausführungsform während eines Schleifvorgangs ohne Abrichten eine Leistungsschwankung von über ca. 40% aufweisen, wobei die Leistungsschwankung durch die Gleichung [(Po – Pn)/Po] × 100% beschrieben wird. Po stellt die Schleifleistung (Hp oder Hp/in) zum Schleifen eines Werkstücks mit dem gebundenen Schleifkörper beim ersten Schleifzyklus dar, und Pn stellt die Schleifleistung (Hp oder Hp/in) zum Schleifen des Werkstücks beim n-ten Schleifzyklus dar, wobei n ≥ 4. Entsprechend ist die Leistungsschwankung ein Messwert für die Veränderung der Schleifleistung vom ersten Schleifzyklus zum folgenden Schleifzyklus, wobei mindestens 4 Schleifzyklen stattfinden.
In bestimmten anderen Ausführungsformen können die gebundenen Schleifkörper der hier betrachteten Ausführungsformen bei bestimmten Schleifvorgängen eine Leistungsschwankung von höchstens ca. 25% aufweisen. In weiteren Ausführungsformen kann die Leistungsschwankung des gebundenen Schleifkörpers höchstens ca. 20%, wie z. B. höchstens ca. 15%, oder sogar höchstens ca. 12% betragen. Die Leistungsschwankung von bestimmten Schleifkörpern kann im Bereich zwischen ca. 1% und ca. 40%, wie z. B. zwischen ca. 1% und ca. 20%, oder sogar zwischen ca. 1% und ca. 12% liegen.
Weiterhin in Bezug auf die Leistungsschwankung wird angemerkt, dass die Veränderung der Schleifleistung zwischen dem ersten Schleifzyklus (Po) und der Schleifleistung, die zum Schleifen des Werkstücks im n-ten Schleifzyklus (Pn) zur Anwendung kommt, über eine Anzahl von Schleifzyklen gemessen werden kann, wobei ”n” größer oder gleich 4 ist. In anderen Fällen kann ”n” größer oder gleich 6 (d. h. mindestens 6 Schleifzyklen), größer oder gleich 10, oder sogar größer oder gleich 12 sein. Weiterhin versteht sich, dass der n-te Schleifzyklus aufeinander folgende Schleifzyklen darstellen kann, wobei kein Abrichten am Schleifartikel zwischen den Schleifzyklen ausgeführt wird.
Nach einer Ausführungsform kann der gebundene Schleifkörper bei Schleifvorgängen eingesetzt werden, bei denen die Materialabtragsrate (MRR') mindestens ca. 1,0 in³/min/in [10 mm³/sec/mm] beträgt. In anderen Ausführungsformen kann ein Schleifvorgang mit einem gebundenen Schleifkörper nach den hier betrachteten Ausführungsformen mit einer Materialabtragsrate von mindestens ca. 2 in³/min/in [20 mm³/sec/mm], mindestens ca. 4,0 in³/min/in [40 mm³/sec/mm], wie z. B. mindestens ca. 6,0 in³/min/in [60 mm³/sec/mm], mindestens ca. 7,0 in³/min/in [70 mm³/sec/mm], oder sogar mindestens ca. 8,0 in³/min/in [80 mm³/sec/mm] durchgeführt werden. Bestimmte Schleifvorgänge mit dem gebundenen Schleifkörper nach den hier betrachteten Ausführungsformen können mit einer Materialabtragsrate (MRR') innerhalb eines Bereichs von ca. 1,0 in³/min/in [10 mm³/sec/mm] bis ca. 20 in³/min/in [200 mm³/sec/mm], innerhalb eines Bereichs von ca. 5,0 in³/min/in [50 mm³/sec/mm] bis ca. 18 in³/min/in [180 mm³/sec/mm], innerhalb eines Bereichs von ca. 6,0 in³/min/in [60 mm³/sec/mm] bis ca. 16 in³/min/in [160 mm³/sec/mm] oder sogar innerhalb eines Bereichs von ca. 7,0 in³/min/in [70 mm³/sec/mm] bis ca. 14 in³/^min/in [140 mm³/sec/mm] durchgeführt werden. Weiterhin kann in bestimmten Ausführungsformen die spezielle vorstehend beschriebene MRR' erreicht werden, wobei gleichzeitig eine niedrige maximale Spangröße im Werkstück erzeugt wird, insbesondere an den Werkstückkanten, wie nachstehend im Einzelnen beschrieben.
Weiterhin kann der gebundene Schleifkörper in Schleifvorgängen eingesetzt werden, bei denen der gebundene Schleifkörper mit spezifischen Arbeitsgeschwindigkeiten rotiert wird. Der Begriff Arbeitsgeschwindigkeit bezeichnet die Drehzahl der Schleifscheibe am Kontaktpunkt mit dem Werkstück. So kann z. B. der gebundene Schleifkörper mit einer Drehzahl von mindestens 1500 Oberflächen-Fuß pro Minute (sfpm) rotiert werden, wie z. B. mindestens ca. 1800, wie z. B. mindestens ca. 2000 sfpm, mindestens ca. 2500 sfpm, mindestens ca. 5000 sfpm, oder sogar mindestens 10000 sfpm. In spezifischen Fällen kann der gebundene Schleifkörper bei einer Drehzahl im Bereich zwischen ca. 2000 sfpm und ca. 15000 sfpm, wie z. B. zwischen ca. 2000 sfpm und 12000 sfpm, rotiert werden.
In anderen Ausführungsformen darf beim Schleifen mit gebundenen Schleifartikeln der hier betrachteten Ausführungsform die durchschnittliche Varianz der Oberflächenrauhigkeit für mindestens drei aufeinander folgende Schleifvorgänge nicht höher als ca. 35% sein. Es ist zu beachten, dass aufeinander folgende Schleifvorgänge Vorgänge sind, bei denen nicht nach jedem einzelnen Schleifvorgang ein Schärfvorgang durchgeführt wird. Weiterhin besteht zwischen aufeinander folgenden Schleifvorgängen ein Zeitraum, in dem der Schleifkörper und das Werkstück sich nicht berühren. Der Zeitraum, in dem kein Kontakt besteht, kann zum Werkstückwechsel ausreichend sein. Die Varianz der durchschnittlichen Oberflächenrauhigkeit kann berechnet werden als Standardabweichung der gemessenen durchschnittlichen Oberflächenrauhigkeit (Ra) des Werkstücks in jeder Position des Werkstücks, in der jeder einzelne Schleifvorgang durchgeführt wird. Nach bestimmten Ausführungsformen kann die Varianz der durchschnittlichen Oberflächenrauhigkeit für mindestens drei aufeinander folgende Schleifvorgänge höchstens ca. 25%, höchstens ca. 20%, höchstens ca. 15%, höchstens ca. 10% oder sogar höchstens ca. 5% betragen.
Nach anderen Ausführungsformen kann der gebundene Schleifartikel ein Schleifverhältnis von mindestens ca. 1200 aufweisen. Das Schleifverhältnis bezeichnet das vom Werkstück abgetragene Materialvolumen, dividiert durch das vom gebundenen Schleifkörper durch Verschleiß verloren gegangene Materialvolumen. Nach einer anderen Ausführungsform kann der gebundene Schleifkörper ein Schleifverhältnis von mindestens ca. 1300 aufweisen, wie z. B. mindestens ca. 1400, mindestens ca. 1500, mindestens ca. 1600, mindestens ca. 1700 oder sogar mindestens ca. 1800. In bestimmten Fällen kann das Schleifverhältnis des Schleifkörpers im Bereich zwischen ca. 1200 und ca. 2500, wie z. B. zwischen ca. 1200 und ca. 2300, oder sogar zwischen ca. 1400 und ca. 2300 liegen. Die hier aufgeführten Werte für das Schleifverhältnis können bei den hier aufgeführten Materialabtragsraten erreicht werden. Weiterhin können die beschriebenen Schleifverhältnisse mit einer Vielzahl von hier beschriebenen Werkstückmaterialarten erreicht werden.
Im Vergleich der hier beschriebenen gebundenen Schleifkörper mit konventionellen gebundenen Schleifkörpern, wie z. B. den in den Beispielen der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung Nr. 2012/0055098 A1, die durch Bezugnahme in vollem Umfang zu allen nützlichen Zwecken in dieses Schriftstück einbezogen ist, beschriebenen Schleifkörpern können konventionelle gebundene Schleifkörper keine Präzisionsgewinde schleifen, z. B. Gewinde mit geschliffenem Kernradius zwischen den Gewindegängen am Werkstück von höchstens ca. 0,002 Zoll, wenn das Werkstück eine Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,5 MPa·m^0,5 aufweist, z. B. ein Werkstück aus Hartmetall, wie in den hier betrachteten Ausführungsformen beschrieben. Insbesondere müssen konventionelle gebundene Schleifkörper während des Schleifprozesses geschärft und nachgerichtet werden.
Eine weitere bemerkenswerte Verbesserung bei der Schleifleistung der hier beschriebenen Ausführungsformen, wie sie in der Industrie gemessen wird, ist die Anzahl von Teilen je Abrichtvorgang, was eine Maßzahl für die Anzahl von Teilen darstellt, die mit einem speziellen Schleifartikel bearbeitet werden können, bevor der Schleifartikel abgerichtet werden muss, um seine Leistung aufrecht zu erhalten. Nach einer Ausführungsform können die gebundenen Schleifkörper der vorliegenden Ausführungsformen eine Zunahme des Schleifwirkungsgrades an einem Werkstück, gemessen als Anzahl von Teilen je Abrichtvorgang, von mindestens ca. 10% verzeichnen, verglichen mit einem konventionellen metallgebundenen Schleifartikel. Nach einer anderen Ausführungsform beträgt die Erhöhung des Schleifwirkungsgrades mindestens ca. 20%, wie z. B. mindestens ca. 30%, mindestens ca. 40%, oder sogar mindestens ca. 50%, verglichen mit konventionellen metallgebundenen Schleifartikeln. Insbesondere können diese konventionellen metallgebundenen Schleifartikel Artikel nach dem Stand der Technik umfassen, wie z. B. G-Force-Schleifartikel und solche der Marke Spector, die von Saint-Gobain Corporation bezogen werden können. In spezifischen Fällen kann die Zunahme des Schleifwirkungsgrades, gemessen nach Anzahl der Teile je Abrichtvorgang, in einem Bereich zwischen ca. 10% und ca. 200%, wie z. B. in der Größenordnung zwischen ca. 20% und ca. 200%, zwischen ca. 50% und ca. 200%, oder sogar zwischen ca. 50% und ca. 150% liegen. Es versteht sich, dass diese Verbesserungen an Werkstücken erreicht werden, die in diesem Schriftstück unter den hier beschriebenen Schleifbedingungen beschrieben werden. Insbesondere können diese Verbesserungen des Schleifwirkungsgrades unter Einhaltung von anderen hier aufgeführten Schleifparametern erreicht werden, beispielsweise Verbesserungen bei der Aufrechterhaltung eines konstanten Spitzenradius während der Schleifvorgänge.
Weiterhin können die gebundenen Schleifkörper von hier aufgeführten Ausführungsformen eine Verbesserung der Schleifleistung aufweisen, wie sie in der Industrie nach der Verschleißrate gemessen wird, die eine Maßzahl für den Abrieb eines Schleifartikels beim Schleifen darstellt. Nach einer Ausführungsform können die gebundenen Schleifkörper der hier genannten Ausführungsformen eine verbesserte Verschleißrate aufweisen, so dass der Schleifartikel gegenüber einem konventionellen metallgebundenen Schleifartikel eine um mindestens 5% niedrigere Verschleißrate aufweist. Nach einer anderen Ausführungsform liegt die Verschleißrate mindestens ca. 8% niedriger, wie z. B. mindestens ca. 10%, mindestens ca. 12%, oder sogar mindestens ca. 15%, als bei konventionellen metallgebundenen Schleifartikeln. In spezifischen Fällen kann die Verbesserung der Verschleißrate in einem Bereich zwischen ca. 5% und ca. 100%, wie z. B. in der Größenordnung zwischen ca. 5% und ca. 75%, zwischen ca. 5% und ca. 60%, oder sogar zwischen ca. 5% und ca. 50% liegen. Es versteht sich, dass diese Verbesserungen an Werkstücken erreicht werden, die in diesem Schriftstück unter den hier beschriebenen Schleifbedingungen beschrieben werden.
Eine weitere bekannte Verbesserung der Schleifleistung, die durch die Schleifartikel der hier beschriebenen Ausführungsformen demonstriert wird, umfasst die Beibehaltung oder sogar die Erhöhung der nutzbaren Schleifrate bei gleichzeitiger Verbesserung der Werkstückqualität, wie in diesem Schriftstück beschrieben. Die Schleifrate ist die Geschwindigkeit, bei der ein Werkstück ohne Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit oder Überschreitung der Schleifleistung der Maschine oder des gebundenen Schleifartikels geformt werden kann. Nach einer Ausführungsform können die gebundenen Schleifkörper der hier genannten Ausführungsformen eine verbesserte Schleifrate aufweisen, so dass der Schleifartikel gegenüber einem konventionellen metallgebundenen Schleifartikel eine um mindestens 5% höhere Schleifrate aufweist. In anderen Fällen kann die Schleifrate höher liegen, z. B. um mindestens ca. 8% weniger <sic>, mindestens ca. 10%, mindestens ca. 12%, mindestens ca. 15%, mindestens ca. 20%, oder sogar mindestens ca. 25%, als bei konventionellen metallgebundenen Schleifartikeln. Bei bestimmten gebundenen Schleifartikeln nach diesem Schriftstück kann die Verbesserung der Schleifrate in einem Bereich zwischen ca. 5% und ca. 100%, wie z. B. in der Größenordnung zwischen ca. 5% und ca. 75%, zwischen ca. 5% und ca. 60%, oder sogar zwischen ca. 5% und ca. 50% liegen. Es versteht sich, dass diese Verbesserungen an Werkstücken erreicht werden, die in diesem Schriftstück unter den hier beschriebenen Schleifbedingungen beschrieben werden.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele umfassen eine Beschreibung eines Satzes von als Beispiel dienenden Schleifscheiben, die nach den hier beschriebenen Ausführungsformen aufbereitet wurden, eine als Beispiel dienende konventionelle Schleifscheibe und den Vergleich der Leistung von beiden Scheibensätzen.

Tabelle 1 fasst die Daten der Schleifscheibe, die Bearbeitungsparameter und die Abrichtparameter für als Beispiel verwendete Schleifscheiben (S1 und S2) sowie einer als Beispiel dienenden konventionellen Schleifscheibe (C1) zusammen. Die beispielhaften Schleifscheiben (S1 und S2) wurden nach in diesem Schriftstück beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. TABELLE 1 – Beispielhafte Schleifscheiben

Beispiel Nr.	C1	S1	S2
Schleifscheibendaten
Größe des Schleifmittels (in Mikron)		10 bis 20	6 bis 12
Schleifmitteltyp		Einkristall	Einkristall
Bindungstyp	Gesintert (Glas)	Metall	Metall
Maschinenparameter (Gewindeschleifer)
Kühlmittel	Öl	Öl	Öl
Parameter des Abrichtgeräts
Typ der Abrichtrolle	Diamantrolle	Diamantrolle	Diamantrolle
Geschwindigkeit der Abrichtrolle (U/min)	4000 bis 5000	4000	5000
Arbeitsgeschwindigkeit (Fuß/Min.)	4500 bis 6000	4712	5890
Schnitttiefe (Mikron)	2,5	2,5	2,5
Verfahrgeschwindigkeit (Zoll/Min.)	1	1	1

In Tabelle 2 sind die Prüfparameter für den Vergleich der beispielhaften Schleifscheiben S1 und S2 mit der beispielhaften konventionellen Schleifscheibe C1 sowie die Ergebnisse des Vergleichstests aufgeführt. TABELLE 2 – Leistungstest

Beispiel Nr.	C1	S1	S2
Parameter für Leistungstest
Arbeitsmaterial	Wolframkarbid	Wolframkarbid	Wolframkarbid
Werkstückdurchmesser zu Beginn – Außendurchmesser (Zoll)	0,118	0,118	0,118
Werkstückdurchmesser am Ende (Kerndurchmesser), Zoll	0,08	0,08	0,080''
Ergebnisse des Leistungstests
Häufigkeit des Abrichtens bei Schleifen von einem Gewindebohrer	zweimal	einmal	einmal
Spitzenradius flach, Zoll	< 0,002	0,0014–0,0018	0,0009–0,0013
Grundkreisradius flach, Zoll	< 0,002	0,0014–0,0018	0,0011–0,0017
Gesamtzykluszeit, Min.	7 Min. 16 Sek.	3 Min. 8 Sek.	3 Min. 8 Sek.

Der Leistungstest wurde an einem Gewindeschleifer durchgeführt, der Präzisionsgewindebohrer aus Stahl oder Wolframkarbid (d. h., Gewinde in Werkstücken mit einer Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,5 MPa·m^0,5) schleifen kann. Alle Schleifscheiben (S1, S2 und C1) wurden mit einer Diamantrolle abgerichtet, so dass ihre Form dazu geeignet war, die gewünschte Geometrie von einprofiligen Gewindegängen in einem Gewindebohrer zum Zweck der Vergleichsprüfung herzustellen. Die Abrichtparameter sind in der vorstehenden Tabelle 1 aufgeführt.
Nachdem die beispielhaften Schleifscheiben (S1, S2 und C1) auf die gewünschte Geometrie abgerichtet waren, wurde jede Scheibe zum Schleifen eines vollen Satzes von Gewindegängen in einem Wolframkarbid-Gewindebohrer mit einem Durchmesser von 0,118'' und einer Steigung von 0,0197'' eingesetzt. Der ”Spitzenradius flach” und der ”Grundkreisradius flach” der Gewinde wurden an jedem Gewindebohrer gemessen, um sicherzustellen, dass alle in den gegebenen Gewindebohrer geschliffenen Gewindegänge nicht um mehr als 0,002'' auseinander lagen.
Die als Beispiel verwendete konventionelle Schleifscheibe (C1) verlor ihre Spitzengeometrie vor Fertigstellung des Gewindeschleifens auf der gesamten Länge des Gewindebohrers und musste ein zweites Mal abgerichtet werden, um das Schleifen des vollen Satzes von Gewindegängen im Werkstück nach den gewünschten Parametern abzuschließen. Beide als Beispiel verwendeten Schleifscheiben S1 und S2, die nach den hier beschriebenen Ausführungsformen vorbereitet waren, schleifen den gesamten Satz von Gewindegängen auf dem Gewindebohrer nach den erforderlichen Parametern in einem einzigen Durchgang (d. h. die im Beispiel verwendeten Schleifscheiben S1 und S2 brauchten nur einmal abgerichtet zu werden). Da insbesondere die Schleifscheiben S1 und S2 nur einen Abrichtvorgang erforderten, führten sie das Schleifen des vollen Satzes von Gewindegängen in den Gewindebohrer in der Hälfte der Zykluszeit vollständig durch, die für die als Beispiel verwendete konventionelle Schleifscheibe (CS1) erforderlich war.
Die gebundenen Schleifkörper in diesem Schriftstück zeigen Zusammensetzungen und Schleifeigenschaften, die sich von konventionellen metallgebundenen und gesinterten Schleifartikeln unterscheiden. Die gebundenen Schleifkörper der hier genannten Ausführungsformen weisen eine verbesserte effektive Schleifdauer auf, erfordern erheblich weniger Abrichten als andere konventionelle metallgebundene Schleifkörper und zeigen ein verbessertes Verschleißverhalten im Vergleich zu metallgebundenen Schleifkörpern nach dem Stand der Technik.
Weiterhin wird angenommen, dass spezifische Erscheinungsformen des Formgebungsprozesses für die gebundenen Schleifkörper für bestimmte Zusammensetzungen und mikrostrukturelle Eigenschaften maßgeblich sind. Die gebundenen Schleifkörper der hier genannten Ausführungsformen umfassen eine Kombination von Eigenschaften, die dem Formprozess zugeschrieben werden können und eine verbesserte Schleifleistung erleichtern, einschließlich z. B. eine aktive Bindungszusammensetzung, insbesondere Phasen der aktiven Bindungszusammensetzung und spezifische Positionen dieser Phasen, Typ und Menge der Porosität, Typ und Menge sowie Größe der Schleifpartikel, Typ und Menge von Füllstoffen, Verhältnis von Partikel zu Binder, Verhältnis von Klebstoff zu Binder, Spitzenradius des Schleifartikels und mechanische Eigenschaften (z. B. Bruchzähigkeit) von bestimmten Komponenten.
Im Vorstehenden haben die Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen und die Verbindungen zwischen bestimmten Komponenten veranschaulichenden Charakter. Es versteht sich, dass die Bezugnahme auf Komponenten in Form von ”gekoppelt” oder ”verbunden” dazu vorgesehen ist, entweder die direkte Verbindung zwischen den genannten Komponenten oder die indirekte Verbindung zwischen einer oder mehreren der vorliegenden Komponenten zur Durchführung der hier besprochenen Verfahren offenzulegen. Der vorstehend offengelegte Gegenstand als solcher ist als veranschaulichend zu betrachten, nicht als einschränkend, und die angehängten Ansprüche sollen alle Änderungen, Verbesserungen und weiteren Ausführungsformen abdecken, die in den eigentlichen Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Somit ist der Umfang dieser Erfindung im weitesten von Gesetzes wegen gestatteten Sinn durch die weitest mögliche Interpretation der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt und darf durch die vorstehende Detailbeschreibung weder eingeschränkt noch begrenzt werden.
Die Offenlegung wird nicht dazu verwendet, die Ansprüche zu interpretieren oder deren Geltungsbereich oder Bedeutung einzuschränken. Weiterhin umfasst die vorstehende Beschreibung verschiedene Merkmale, die zusammengefasst oder in einer einzigen Ausführungsform beschrieben werden können, um die Offenlegung zu straffen. Diese Offenlegung soll jedoch nicht beabsichtigen, dass die beanspruchte Erfindung mehr als die ausdrücklich im jeweiligen Anspruch genannten Funktionen erfordert. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche deutlich machen, der Gegenstand der Erfindung weniger als alle Eigenschaften einer der offen gelegten Ausführungsformen betreffen.
Punkt 1. Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, ein Werkstück zu schleifen, das eine Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,5 MPam^0,5 aufweist und Folgendes umfasst: einen Körper, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial umfasst, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von mindestens ca. 1 Mikron und höchstens ca. 20 Mikron aufweisen.
Punkt 2. Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, Gewinde in ein hartmetallhaltiges Werkstück zu schleifen, wobei der Schleifartikel einen Körper umfasst, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die Schleifpartikel Diamanten enthalten und wobei die Diamanten synthetisch hergestellt sind, und es sich bei den Diamanten um einen Einkristall handelt.
Punkt 3. Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, Gewinde in ein hartmetallhaltiges Werkstück zu schleifen, wobei der Schleifartikel einen Körper umfasst, der Schleifpartikel in einem Bindungsmaterial enthält, das ein Metall und eine aktive Bindungszusammensetzung enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die aktive Bindungszusammensetzung an mindestens einen Teil der Oberfläche von mindestens einem Teil der Schleifpartikel chemisch gebunden ist.
Punkt 4. Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, Gewinde in ein hartmetallhaltiges Werkstück zu schleifen, wobei der Schleifartikel einen Körper umfasst, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei der Körper eine Porosität von mindestens ca. 30 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Körpers, aufweist.
Punkt 5. Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, Gewinde in ein hartmetallhaltiges Werkstück zu schleifen, wobei der Schleifartikel Folgendes umfasst: einen Körper, der Schleifpartikel in einem Bindungsmaterial enthält, das eine Metalllegierung aus Zinn und Kupfer umfasst, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei die Metallverbindung ein Verhältnis von Sn/Cu von höchstens ca. 0,65 Gew.-% aufweist.
Punkt 6. Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, Gewinde in ein hartmetallhaltiges Werkstück zu schleifen, wobei der Schleifartikel einen Körper umfasst, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll aufweist.
Punkt 7. Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, Gewinde in ein hartmetallhaltiges Werkstück zu schleifen, wobei der Schleifartikel Folgendes umfasst: einen Körper, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers ist, und wobei der Schleifartikel einen geschliffenen Kernspitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll herstellt.
Punkt 8. Verfahren zum Formen eines Schleifartikels, der zum Schleifen von Gewinden an einem ein Hartmetall umfassendes Werkstück ausgelegt ist, wobei das Verfahren die Bereitstellung einer Mischung aus Schleifpartikeln und Bindungsmaterial umfasst, wobei das Bindungsmaterial ein Metall enthält; und Formen eines Schleifkörpers, der die im Bindungsmaterial enthaltenen Schleifpartikel umfasst, wobei der Körper ein Verhältnis von V_P:V_BM von mindestens ca. 3:2 aufweist, wobei V_P ein Volumenprozent der Feststoffe einschließlich Schleifpartikel und Füllstoffe innerhalb eines Gesamtvolumens des Körpers darstellt und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von höchstens 0,002 Zoll aufweist.
Punkt 9. Verfahren zum Formen von Gewinden an einem ein Hartmetall enthaltenden Werkstück, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Bewegen eines gebundenen Schleifartikels zum Werkstück, so dass ein geschliffener Kernspitzenradius am Werkstück von höchstens 0,002 Zoll entsteht, und Schärfen und Abrichten des gebundenen Schleifartikels mittels eines einzigen Werkzeugs in einem einzigen Arbeitsgang.
Punkt 10. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von mindestens ca. 1 Mikron und höchstens ca. 20 Mikron aufweisen.
Punkt 11. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von mindestens ca. 1 Mikron, mindestens ca. 2 Mikron, mindestens ca. 3 Mikron, mindestens ca. 4 Mikron, mindestens ca. 5 Mikron, mindestens ca. 6 Mikron, mindestens ca. 7 Mikron, mindestens ca. 8 Mikron, mindestens ca. 9 Mikron, mindestens ca. 10 Mikron, mindestens ca. 11 Mikron, mindestens ca. 12 Mikron, mindestens ca. 13 Mikron, mindestens ca. 14 Mikron, mindestens ca. 15 Mikron, mindestens ca. 16 Mikron, mindestens ca. 17 Mikron, mindestens ca. 18 Mikron, oder sogar mindestens ca. 19 Mikron aufweisen.
Punkt 12. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von höchstens ca. 20 Mikron, höchstens ca. 19 Mikron, höchstens ca. 18 Mikron, höchstens ca. 17 Mikron, höchstens ca. 16 Mikron, höchstens ca. 15 Mikron, höchstens ca. 14 Mikron, höchstens ca. 13 Mikron, höchstens ca. 12 Mikron, höchstens ca. 11 Mikron, höchstens ca. 10 Mikron, höchstens ca. 9 Mikron, höchstens ca. 8 Mikron, höchstens ca. 7 Mikron, höchstens ca. 6 Mikron, höchstens ca. 5 Mikron, höchstens ca. 4 Mikron, oder sogar höchstens ca. 3 Mikron aufweisen.
Punkt 13. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel Diamanten umfassen, wobei die Diamanten synthetisch sind und wobei es sich bei den Diamanten um einen Einkristall handelt.
Punkt 14. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial eine aktive Bindungszusammensetzung umfasst, die mit mindestens einem Teil einer Oberfläche von mindestens einem Teil der Schleifpartikel eine chemische Verbindung eingeht.
Punkt 15. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel ferner eine aktive Bindungszusammensetzung aufweist, die sich vom Bindungsmaterial unterscheidet.
Punkt 16. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial mindestens ca. 1 Vol.-%, mindestens ca. 4 Vol.-%, mindestens ca. 14 Vol.-%, mindestens ca. 15 Vol.-% und mindestens ca. 18 Vol.-% aktive Bindungszusammensetzung, bezogen auf das Gesamtvolumen des Bindungsmaterials, enthält.
Punkt 17. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial höchstens ca. 40 Vol.-%. höchstens ca. 35 Vol.-%, höchstens ca. 30 Vol.-%, höchstens ca. 25 Vol.-% und höchstens ca. 18 Vol.-% aktive Bindungszusammensetzung, bezogen auf das Gesamtvolumen des Bindungsmaterials, enthält.
Punkt 18. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die aktive Bindungszusammensetzung eine Verbindung aufweist, die ein Metall oder eine Metalllegierung enthält.
Punkt 19. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die aktive Bindungszusammensetzung ein Metallelement enthält, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von Metallelementen bestehend aus Titan, Vanadium, Chrom, Zirkonium, Hafnium, Wolfram und einer Kombination von diesen.
Punkt 20. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die aktive Bindungszusammensetzung Titan enthält.
Punkt 21. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die aktive Bindungszusammensetzung im Wesentlichen aus Titankarbid besteht.
Punkt 22. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die aktive Bindungszusammensetzung mindestens einen Teil der Schleifpartikel umgibt.
Punkt 23. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die aktive Bindungszusammensetzung den größten Teil der Schleifpartikel umgibt.
Punkt 24. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die aktive Bindungszusammensetzung eine Verbindung enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Karbiden, Nitriden, Oxiden und einer Kombination von diesen.
Punkt 25. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei sich die aktive Bindungszusammensetzung an einer Schnittstelle der Schleifpartikel und des Bindungsmaterials befindet.
Punkt 26. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel dazu ausgelegt ist, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,5 MPa·m^0,5 zu schleifen.
Punkt 27. Schleifpartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel dazu ausgelegt ist, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,6 MPa·m^0,5, mindestens ca. 5,7 MPa·m^0,5, mindestens ca. 5,8 MPa·m^0,5, mindestens ca. 5,9 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6,0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6,2 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6,4 MPa·m^0,5, mindestens ca. 6,6 MPa·m^0,5 mindestens ca. 6,8 MPa·m^0,5, mindestens ca. 7,0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 7,5 MPa·m^0,5 mindestens ca. 8,0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 9,0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 10,0 MPa·m^0,5, mindestens ca. 15,0 MPa·m^0,5 oder sogar mindestens ca. 19,0 MPa·m^0,5 zu schleifen.
Punkt 28. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel dazu ausgelegt ist, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit von höchstens ca. 20,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 15,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 10,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 9,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 8,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 7,5 MPa·m^0,5, höchstens ca. 7,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,8 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,6 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,4 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,2 MPa·m^0,5, höchstens ca. 6,0 MPa·m^0,5, höchstens ca. 5,9 MPa·m^0,5, höchstens ca. 5,8 MPa·m^0,5, höchstens ca. 5,7 MPa·m^0,5 oder sogar höchstens ca. 5,6 MPa·m^0,5 zu schleifen.
Punkt 29. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial eine Metalllegierung aus Zinn und Kupfer enthält.
Punkt 30. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Metalllegierung ein Verhältnis von C_Sn/C_Cu von höchstens ca. 0,65 aufweist.
Punkt 31. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial eine C_Sn/C_Cu-Legierung mit einem C_Sn/C_Cu-Verhältnis von höchstens ca. 0,64, höchstens ca. 0,63, höchstens ca. 0,62, höchstens ca. 0,61, höchstens ca. 0,60, höchstens ca. 0,59, höchstens ca. 0,58, höchstens ca. 0,57, höchstens ca. 0,56, höchstens ca. 0,55, höchstens ca. 0,54, höchstens ca. 0,53, höchstens ca. 0,52, höchstens ca. 0,51, höchstens ca. 0,50, höchstens ca. 0,49, höchstens ca. 0,48, höchstens ca. 0,47, höchstens ca. 0,46, höchstens ca. 0,45, höchstens ca. 0,44, höchstens ca. 0,43, höchstens ca. 0,42, höchstens ca. 0,41, höchstens ca. 0,40, höchstens ca. 0,39, höchstens ca. 0,38, höchstens ca. 0,37, höchstens ca. 0,36, höchstens ca. 0,35, höchstens ca. 0,34, höchstens ca. 0,33, höchstens ca. 0,32, höchstens ca. 0,31, höchstens ca. 0,30, höchstens ca. 0,28, höchstens ca. 0,26, höchstens ca. 0,24, höchstens ca. 0,22, höchstens ca. 0,20, höchstens ca. 0,15 und höchstens ca. 0,12 aufweist.
Punkt 32. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial eine C_Sn/C_Cu-Legierung umfasst, die ein C_Sn/C_Cu-*Verhältnis von mindestens ca. 0,10, mindestens ca. 0,15, mindestens ca. 0,20, mindestens ca. 0,22, mindestens ca. 0,24, mindestens ca. 0,26, mindestens ca. 0,28, mindestens ca. 0,30, mindestens ca. 0,31, mindestens ca. 0,32, mindestens ca. 0,33, mindestens ca. 0,34, mindestens ca. 0,35, mindestens ca. 0,36, mindestens ca. 0,37, mindestens ca. 0,38, mindestens ca. 0,39, mindestens ca. 0,40, mindestens ca. 0,41, mindestens ca. 0,42, mindestens ca. 0,43, mindestens ca. 0,44, mindestens ca. 0,45, mindestens ca. 0,46, mindestens ca. 0,47, mindestens ca. 0,48, mindestens ca. 0,49, mindestens ca. 0,50, mindestens ca. 0,51, mindestens ca. 0,52, mindestens ca. 0,53, mindestens ca. 0,54, mindestens ca. 0,55, mindestens ca. 0,56, mindestens ca. 0,57, mindestens ca. 0,58, mindestens ca. 0,59, mindestens ca. 0,60, mindestens ca. 0,61, mindestens ca. 0,62, mindestens ca. 0,63 und mindestens ca. 0,64 aufweist.
Punkt 33. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Körper mindestens ca. 30 Vol.-% Porosität aufweist.
Punkt 34. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Körper mindestens ca. 35 Vol.-%, mindestens ca. 40 Vol.-%, mindestens ca. 45 Vol.-%, mindestens ca. 50 Vol.-%, mindestens ca. 55 Vol.-%, mindestens ca. 60 Vol.-%, mindestens ca. 65 Vol.-%, mindestens ca. 70 Vol.-%, oder sogar mindestens ca. 75 Vol.-% Porosität, bezogen auf das Gesamtvolumen des Körpers, aufweist.
Punkt 35. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Körper höchstens ca. 80 Vol.-%, höchstens ca. 75 Vol.-%, höchstens ca. 70 Vol.-%, höchstens ca. 65 Vol.-%, höchstens ca. 60 Vol.-%, höchstens ca. 55 Vol.-%, höchstens ca. 50 Vol.-%, höchstens ca. 45 Vol.-%, höchstens ca. 40 Vol.-%, oder sogar höchstens ca. 35 Vol.-% Porosität, bezogen auf das Gesamtvolumen des Körpers, aufweist.
Punkt 36. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Porosität zum größeren Teil in Form von Schlauchporen vorliegt, die ein Netzwerk von Schlauchporen definieren, die sich durch das Volumen des Körpers erstrecken.
Punkt 37. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll aufweist.
Punkt 38. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von höchstens ca. 0,0019 Zoll, höchstens ca. 0,0015 Zoll, höchstens ca. 0,0010 Zoll und höchstens ca. 0,0005 Zoll aufweist.
Punkt 39. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von mindestens ca. 0,0005 Zoll, mindestens ca. 0,0010 Zoll, mindestens ca. 0,0015 Zoll und mindestens ca. 0,0019 Zoll aufweist.
Punkt 40. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel einen geschliffenen Kernspitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll aufweist.
Punkt 41. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel einen geschliffenen Kernspitzenradius von höchstens ca. 0,0019 Zoll, höchstens ca. 0,0015 Zoll, höchstens ca. 0,0010 Zoll und höchstens ca. 0,0005 Zoll aufweist.
Punkt 42. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Schleifartikel einen geschliffenen Kernspitzenradius von mindestens ca. 0,0005 Zoll, mindestens ca. 0,0010 Zoll, mindestens ca. 0,0015 Zoll und mindestens ca. 0,0019 Zoll aufweist.
Punkt 43. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel ein Superabrasiv-Material enthalten.
Punkt 44. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel im Wesentlichen aus Superabrasiv-Material bestehen.
Punkt 45. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel im Wesentlichen aus einem CBN, Diamanten oder einer Kombination von diesen bestehen.
Punkt 46. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel ein Seitenverhältnis von höchstens ca. 2:1 und höchstens ca. 1,5:1 aufweisen, wobei das Seitenverhältnis definiert ist als das Verhältnis der Abmessungen von Länge zu Breite.
Punkt 47. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Schleifpartikel im Wesentlichen gleichachsig sind.
Punkt 48. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial mindestens ein Übergangsmetallelement enthält.
Punkt 49. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial ein Metall enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Metallen bestehend aus Kupfer, Zinn, Silber, Molybdän, Zink, Wolfram, Eisen, Nickel, Antimon und einer Kombination von diesen.
Punkt 50. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Verhältnis V_AG/V_BM mindestens ca. 1,5, mindestens ca. 1,7, mindestens ca. 2,0, mindestens ca. 2,1 und mindestens ca. 2,2 beträgt, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt.
Punkt 51. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Verhältnis V_AG/V_BM höchstens ca. 9,0, höchstens ca. 8,0, höchstens ca. 7,0, höchstens ca. 6,0 und höchstens ca. 5,0 beträgt, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt.
Punkt 52. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Verhältnis V_AG/V_BM innerhalb eines Bereichs zwischen ca. 1,3 und ca. 9,0, zwischen ca. 1,3 und ca. 8,0, zwischen ca. 1,5 und ca. 7,0, zwischen ca. 1,5 und 6,0 und zwischen ca. 2,0 und ca. 5,0 liegt, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt.
Punkt 53. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial eine durchschnittliche Bruchzähigkeit (K_1c) von höchstens ca. 4,0 MPam^0,5, höchstens ca. 3,75 MPam^0,5, höchstens ca. 3,5 MPam^0,5, höchstens ca. 3,25 MPam^0,5, höchstens ca. 3,0 MPam^0,5, höchstens ca. 2,8 MPam^0,5 und höchstens ca. 2,5 MPam^0,5 aufweist.
Punkt 54. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial eine durchschnittliche Bruchzähigkeit (K_1c) von mindestens ca. 0,6 MPam^0,5, mindestens ca. 0,8 MPam^0,5, mindestens ca. 1,0 MPam^0,5, mindestens ca. 1,5 MPam^0,5, mindestens ca. 2,0 MPam^0,5, mindestens ca. 2,5 MPam^0,5 und mindestens ca. 2,5 MPam_0,5 aufweist.
Punkt 55. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Bindungsmaterial eine durchschnittliche Bruchzähigkeit (K_1c) innerhalb eines Bereichs von ca. 0,6 MPam^0,5 bis ca. 4,0 MPam^0,5, von ca. 0,6 MPam^0,5 bis ca. 3,5 MPam^0,5 und von ca. 0,6 MPam^0,5 bis ca. 3,0 MPam^0,5 aufweist.
Punkt 56. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei mindestens ein Teil der Schleifpartikel eine Beschichtung aufweist.
Punkt 57. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Beschichtung ein Metall oder eine Metalllegierung enthält.
Punkt 58. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Beschichtung Nickel enthält.
Punkt 59. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Beschichtung eine auf die Schleifpartikel galvanisch aufgebrachte Metallschicht umfasst.
Punkt 60. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Körper weiterhin Füllstoffe enthält.
Punkt 61. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Füllstoffe Naturmaterialien sind.
Punkt 62. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Füllstoffe synthetische Materialien sind.
Punkt 63. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Füllmaterialien ein Material enthalten, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Materialien bestehend aus Oxiden, Karbiden, Boriden, Siliziden, Nitriden, Oxinitriden, Oxikarbiden, Silikaten, Graphit, Silizium, intermetallischen Verbindungen, Keramik, Hohlkeramik, Quarzglas, Glas, Glaskeramik, hohlen Glaskugeln und einer Kombination davon.
Punkt 64. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Füllstoffe eine Bruchzähigkeit (K_1c) von höchstens ca. 10 MPam^0,5 höchstens ca. 9 MPam^0,5, höchstens ca. 8 MPam^0,5 und höchstens ca. 7 MPam^0,5 aufweisen.
Punkt 65. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Füllstoffe eine Bruchzähigkeit (K_1c) von mindestens ca. 0,5 MPam^0,5 mindestens ca. 1 MPam^0,5 und mindestens ca. 2 MPam^0,5 aufweisen.
Punkt 66. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Füllstoffe höchstens ca. 30 Vol.-%. höchstens ca. 25 Vol.-%, höchstens ca. 20 Vol.-%, höchstens ca. 15 Vol.-%, höchstens ca. 10 Vol.-% und höchstens ca. 5 Vol.-% am Gesamtvolumen des Körpers ausmachen.
Punkt 67. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Füllstoffe mindestens ca. 2 Vol.-%. mindestens ca. 5 Vol.-%, mindestens ca. 10 Vol.-%, mindestens ca. 15 Vol.-%, mindestens ca. 20 Vol.-% und mindestens ca. 25 Vol.-% am Gesamtvolumen des Körpers ausmachen.
Punkt 68. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei die Füllstoffe in einer kleineren Menge vorliegen als die Schleifpartikel, gemessen in Volumenprozent des Gesamtvolumens des Körpers.
Punkt 69. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Körper ein Verhältnis V_P/V_BM von mindestens ca. 1,5, mindestens ca. 1,7, mindestens ca. 2,0, mindestens ca. 2,1 und mindestens ca. 2,2 aufweist, wobei V_P ein Volumenprozent des Teilchenmaterials einschließlich Schleifkorn und Füllstoffen innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt.
Punkt 70. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei der Körper ein Verhältnis V_P/V_BM von höchstens ca. 9,0, höchstens ca. 8,0, höchstens ca. 7,0 und höchstens ca. 6,0 aufweist, wobei V_P ein Volumenprozent des Teilchenmaterials einschließlich Schleifkorn und Füllstoffen innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt.
Punkt 71. Schleifartikel oder Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte, wobei das Verhältnis V_P/V_BM innerhalb eines Bereichs von ca. 1,5 bis ca. 9,0 und innerhalb eines Bereichs von ca. 1,5 bis ca. 8,0 liegt, wobei V_P ein Volumenprozent des Teilchenmaterials einschließlich Schleifkorn und Füllstoffen innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt.

Claims

Schleifartikel, dazu ausgelegt, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,5 MPa·m^0,5 zu schleifen, der Folgendes umfasst: Körper, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und wobei die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von mindestens ca. 1 Mikron und höchstens ca. 20 Mikron aufweisen.
Schleifartikel, der dazu ausgelegt ist, Gewinde in ein hartmetallhaltiges Werkstück zu schleifen, wobei der Schleifartikel Folgendes umfasst: Körper, der Schleifpartikel in einem metallhaltigen Bindungsmaterial enthält, wobei der Körper ein Verhältnis von V_AG/V_BM von mindestens ca. 1,3 aufweist, wobei V_AG ein Volumenprozent der Schleifpartikel innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll aufweist.
Verfahren zum Formen eines Schleifartikels, das dazu ausgelegt ist, Gewinde in ein hartmetallhaltiges Werkstück zu schleifen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellung einer Mischung, die Schleifpartikel und Bindungsmaterial enthält, wobei das Bindungsmaterial ein Metall umfasst, und Formen eines Schleifkörpers einschließlich der im Bindungsmaterial enthaltenen Schleifpartikel, wobei der Körper ein Verhältnis von V_P/V_BM von mindestens ca. 3:2 aufweist, wobei V_P ein Volumenprozent des Teilchenmaterials einschließlich Schleifpartikel und Füllstoffen innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll aufweist.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei die Schleifpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von mindestens ca. 1 Mikron und höchstens ca. 20 Mikron aufweisen.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei die Schleifpartikel Diamanten umfassen, wobei die Diamanten synthetisch sind und wobei es sich bei den Diamanten um einen Einkristall handelt.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei das Bindungsmaterial eine aktive Bindungszusammensetzung umfasst, die mit mindestens einem Teil einer Oberfläche von mindestens einem Teil der Schleifpartikel eine chemische Verbindung eingeht.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei das Bindungsmaterial mindestens ca. 1 Vol.-% und höchstens ca. 40 Vol.-% am Gesamtvolumen des Bindungsmaterials ausmacht.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei der Schleifartikel dazu ausgelegt ist, ein Werkstück mit einer Bruchzähigkeit von mindestens ca. 5,5 MPa·m^0,5 zu schleifen.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei der Körper mindestens ca. 30 Vol.-% Porosität aufweist.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei die Porosität zum größeren Teil in Form von Schlauchporen vorliegt, die ein Netzwerk von Schlauchporen definieren, die sich durch das Volumen des Körpers erstrecken.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei der Schleifartikel einen Spitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll aufweist.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei der Schleifartikel einen geschliffenen Kernspitzenradius von höchstens ca. 0,002 Zoll aufweist.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei der Körper weiterhin Füllstoffe enthält.
Schleifartikel oder Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Füllstoffe in einer kleineren Menge vorhanden sind als die Schleifpartikel, gemessen in Volumenprozent des Gesamtvolumens des Körpers.
Schleifartikel oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Verhältnis V_P/V_BM innerhalb eines Bereichs von ca. 1,5 bis ca. 9,0 liegt, wobei V_P ein Volumenprozent des Teilchenmaterials einschließlich Schleifkorn und Füllstoffen innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt, und V_BM ein Volumenprozent des Bindungsmaterials innerhalb des Gesamtvolumens des Körpers darstellt.