DE1419956A1

DE1419956A1 - Abrasive bodies

Info

Publication number: DE1419956A1
Application number: DE19611419956
Authority: DE
Inventors: Foot Donald Graham
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax 1 LLC
Priority date: 1960-05-03
Filing date: 1961-04-20
Publication date: 1969-10-02
Also published as: GB976248A

Description

The Carborundum Company 14.4·1961The Carborundum Company April 14, 1961

Niagara Palls, N.Y., ÜSäNiagara Palls, N.Y., ÜSä

H19956H19956

SchleifkörperGrinding wheel

Die Erfindung bezieht sioh auf Schleifkörper, und / zwar auf verbesserte Schleifkörper aus Aluminium- / oxyd- und Zirkoniumoxydkörnern.The invention relates sioh to grinding tools, and / to be sure, on improved abrasives made of aluminum / oxide and zirconium oxide grains.

Das seit langem für Schleifscheiben benutzte Aluminiumoxyd eignet sich besonders zum Schleifen von rialien hoher Festigkeit, wie beispielsweise Kohlenstoffstählen, Stahllegierungen und Schndedeeisen. In jüngerer Zeit hat sich herausgestellt, dass geschmolzenes Zirkoniumoxyd als Schleifkoruv^für Schleifscheiben dem geschmolzenen Aluminiu/fiOxyd überlegen ist. Zerkleinertes geschmolzenes Zi?koniumoxydkorn wurde aber wegen seiner hohen Kröten nicht weitgehend benutzt, weil die bessere Leitung nicht die grösseren Kosten rechtfertigte. Auoserdem sind Schleifscheiben aus Zirkoniumdioxyd fix eine Bearbeitung von Hand nicht brauchbar, veil dabei hohe Anpressdrücke verwendet werden müssen.Aluminum oxide, which has long been used for grinding wheels, is particularly suitable for grinding high-strength materials such as carbon steels, steel alloys and cutting irons. More recently it has been found that molten zirconium oxide is superior to molten aluminum oxide as an abrasive material for grinding wheels. Crushed molten citrus oxide grain was not used extensively because of its high toads, because the better management did not justify the higher costs. Auoserdem are grinding wheels made of zirconium dioxide fix a processing by hand is not useful veil while high contact pressures must be used.

Während man normalerweise annehmer musste, dass Schleifscheiben aus einer Kischujcg von geschmolzenem Aluminiumoxyd und geschmolzenem 3irkoniumoxyd Eigenschaften haben würden, dif im Ziisshehbereich der Eigenschaften der einzelnen Komponenten liegen, hat sich erfindungsgemäss herausgestellt, dass aus der genannten Kombination hergestellte Schleifscheiben überlegene Eigenschaften Äaben, verglichen mit denen, die nur aus gesehmolzra^ni Aluminiumoxyd oder nur altarWhile one normally had to assume that grinding wheels were made from a Kishujcg of melted Alumina and fused zirconia would have properties, dif in the range of the Properties of the individual components are, it has been found according to the invention that from the Above mentioned combination, grinding wheels produced have superior properties compared to those those made only from gesehmolzra ^ ni aluminum oxide or only altar

15 12415 124

fO 9 8 4 0 / 1 7 1 3 -2- ORIGINAL H4SPECTED fO 9 8 4 0/1 7 1 3 -2- ORIGINAL H4SPECTED

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geschmolzenem Zirkoniumoxyd hergestellt sind. Infolgedessen kann man die Kosten eines Schleifkörpers durch Verminderung des Anteils an Zirkoniumoxyd verringern, ohne die günstigen Eigenschaften zu verlieren, wenn man die günstigen Faktoren insgesamt in Betracht zieht.fused zirconia. Consequently you can reduce the cost of a grinding wheel by reducing the amount of zirconium oxide, without losing the favorable properties when one takes into account the favorable factors as a whole.

Warum dies der ^aIl ist, ist nicht ganz klar. Jedoch ist es eine Tatsache, dass Schleifscheiben aus Zirkoniumoxyd besonders wirkungsvoll das Grundmetall abschleifen, weil keine chemische Affinität mit diesem Grundmetall besteht. Andererseits durchdringen Schleifscheiben aus Zirkoniumoxyd infolge ihrer geringen Härte schlecht die Oberflächenschicht. Dagegen durchdringen Schleifscheiben aus Aluminiumoxyd die Oberflächenschicht sehr gut, sind aber in ihrer Einwirkung auf das Grundmetall weniger gut. Durch die kombinierte Anwendung beider Kornarten ergibt sich sowohl ein gutes Eindringen in die Oberflächenschicht als auch ein wirkungsvolles Abschleifen des Grundmetalls.Why this is the case is not entirely clear. However it is a fact that grinding wheels are made of zirconium oxide Abrade the base metal particularly effectively because there is no chemical affinity with this base metal consists. On the other hand, grinding wheels made of zirconium oxide penetrate poorly due to their low hardness the surface layer. On the other hand, grinding wheels made of aluminum oxide penetrate the surface layer very much good, but less good in their impact on the base metal. Through the combined use of both Grain types result in both good penetration into the surface layer and effective sanding of the base metal.

Die erfindungsgemässen Schleifkörper können verschiedene JPorm haben, beispielsweise die form einer in der Zeichnung dargestellten Schleifscheibe. Die in Seitenansicht dargestellte Schleifscheibe 10 besteht aus Schleifkornpartikeln 12, die durch eine Bindung 14 zusammengehalten werden. Mit 11 ist ein Achsloch bezeichnet zum Befestigen der Scheibe auf einer nicht dargestellten Welle.The abrasive articles according to the invention can be different JPorm, for example the form one in the drawing illustrated grinding wheel. The grinding wheel 10 shown in side view consists of abrasive grain particles 12, which are held together by a bond 14. With an axle hole 11 is designated for fastening the disc on a shaft, not shown.

Zur.Herstellung der erfindungsgemässen Schleifkörper können die im Handel erhältlichen Schleifkörner benutzt werden. Es kann entweder stabilisiertes oder nichtstabilisiertes Zirkoniumoxyd verwendet werden, jedoch wird das nichtstabilisierte Korn bevorzugt weil es billigerFor the production of the abrasive articles according to the invention the commercially available abrasive grains can be used. It can be either stabilized or non-stabilized Zirconia can be used, however, the unstabilized grain is preferred because it is cheaper

909840/1713909840/1713

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ist als das stabilisierte, und weil die Betriebstemperaturen nicht die Verwendung stabilisierten Korns notwendig machen. Die Korngrösse hängt ab von der beabsichtigten Anwendungsart, sie wird im allgemeinen zwischen Körnung 8 und Körnung 220 liegen.is as the stabilized, and because the operating temperatures are not necessary the use of stabilized grain do. The grain size depends on the intended one Type of application, it is generally between Grit 8 and grit 220 lie.

Die Anteile der Kornarten können je nach dem Verwendungszweck variieren, vorzugsweise beträgt sowohl der Volumenanteil des Aluminiumoxyds als auch der des Zirkoniumoxyds 5096. Gute Ergebnisse haben sich auch ergeben mit Schleif körpern aus 25 Volumenprozent Zirkoniumoxyd und 75 Volumenprozent Aluminiumoxyd. Auf jeden Pail sollten wenigstens 15 Volumenprozent jeder Kornart vorhanden sein.The proportions of the types of grain can vary depending on the purpose vary, preferably both the volume fraction of the aluminum oxide and that of the zirconium oxide 5096. Good results have also been obtained with Abrasives made of 25 percent by volume zirconium oxide and 75 percent by volume aluminum oxide. There should be at least 15 percent by volume of each type of grain on each pail.

Die zu verwendenden Bindungen bei Schleifkörpern sind allgemein bekannt. Für Schleifscheiben mit hoher Geschwindigkeit sind Bindungen aus Gummi oder Harz zu bevorzugen. Die Harze können wärmehärtende Harze sein, wie beispielsweise Phenolharze. Als Gummi kann entweder Naturgummi oder synthetischer Gummi verwendet werden, wie beispielsweise Butadien-Acrylnitril und Butadien-Styrolpolymere. Auch Schellackbindungen können für Schleifscheiben mit hoher Geschwindigkeit verwendet werden, sie sind aber nicht so zufriedenstellend wie Gummi- oder Harzbindungen. Die Harz-, Gummi-und Schellackbindungen werden im allgemeinen als organische Bindungen bezeichnet. Gesinterte Bindungen sollten für Schleifscheiben mit hohen Geschwindigkeiten nicht verwendet werden.The bonds to be used on abrasives are well known. For high-speed grinding wheels, bonds made of rubber or resin are too prefer. The resins can be thermosetting resins such as phenolic resins. As a rubber can either Natural rubber or synthetic rubber can be used, such as butadiene-acrylonitrile and Butadiene-styrene polymers. Shellac bonds can also be used for high speed grinding wheels but they are not as satisfactory as rubber or resin bonds. The resin, rubber and Shellac bonds are commonly referred to as organic bonds. Sintered bonds should be used for High speed grinding wheels are not used.

Die gebundenen Schleifkörper nach der Erfindung werden in allgemein bekannter Art hergestellt. Wird beispielsweise als Bindung ein wärmehärtbares Harz benutzt, beispielsweise Phenolformaldehydharz, dann wird dieThe bonded abrasive articles of the invention are made in a manner well known in the art. For example If a thermosetting resin, for example phenol-formaldehyde resin, is used as the bond, then the

909840/1713 -4-909840/1713 -4-

Bindung mit oder ohne Füllmaterial mit dem Korn vermischt und dann in eine Form gebracht und heiss gepresst.Binding with or without filling material mixed with the grain and then brought into a mold and hot-pressed.

Die Schleifkörper können aber auch duroh Pressen der aus Bindung und Schleifkorn bestehenden Mischung, mit oder ohne Füllmaterial, in einer Form bei Eaumtemperatur hergestellt werden, und das Erhitzen zur Aushärtung der Bindung erfolgt dann erst hinterher.The abrasive bodies can, however, also press the mixture consisting of bond and abrasive grain with duroh or without filler material, in a mold at room temperature, and heating for hardening the binding only takes place afterwards.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung :The following examples illustrate the invention:

Drei Gruppen von harzgebundenen Schleifscheiben wurden in üblicher Weise hergestellt. Alle Scheiben hatten einen Durohmesser von 600 mm, eine Dicke von 75 mm und ein Achsloch von 300 mm 0. Eine G-ruppe bestand aus geschmolzenen Aluminiumoxydkörnern, eine andere Gruppe aus geschmolzenen Zirkoniumoxydkörnern, und die dritte Gruppe bestand aus einer erfindungsgemässen Mischung von 50$ Aluminiumoxyd und 50$ Zirkoniumoxyd. Eine gleiche Anzahl von Schleifscheiben jeder Type wurden zum Schleifen von Stählknüppeln unter gleichen Betriebsbedingungen benutzt, und zwar solange, bis der Scheibendurchmesser sich auf 500 mm 0 verringert hatte<> Die Ergebnisse zeigt die nachfolgende Tabelle I, in der die Bezeichnung Leistungsgrad das abgenommene Material (in Pfund) pro Kubikinch der Schleifscheibenabnutzung bedeutet.Three sets of resin bonded abrasive wheels were made in a conventional manner. All disks had a durometer of 600 mm, a thickness of 75 mm and an axle hole of 300 mm 0. One group consisted of molten alumina grains, another group of molten zirconia grains, and the third group consisted of a mixture according to the invention of 50 $ Alumina and $ 50 zirconia. An equal number of grinding wheels of each type were used for grinding Stählknüppeln under the same operating conditions, and had in fact until the wheel diameter is reduced to 500 mm 0 <> The results shown in the following Table I in which the term rate of return the removed material ( in pounds) per cubic inch of grinding wheel wear.

—5— 909840/1713 -5- 909840/1713

H19956H19956

Table I.

Scheibe Standzeit Washer service life

Scheiben- Gesamt- Abspanung Leistungsabrieb pro abspanung p_oStunde grad Stunde(cnr) (kg2 (IDisc total stock removal Power wear per stock removal p _o hour degree hour (cnr) (kg2 (I

Aluminium oxydAluminum oxide

Zirkonium oxydZirconium oxide

5O56 Zirkonium oxyd5O56 zirconium oxide

509b Aluminium oxyd509b aluminum oxide

2.8 4o32.8 4o3

3.23.2

24122412

15721572

20022002

195195

198198

213213

6969

69,369.3

1.041.04

1.061.06

1.201.20

Bei diesem zweiten Versuch wurden eine gleiche Anzahl Schleifscheiben aus Aluminiumoxyd und aus einer Mischung Aluminiumoxyd-Zirkoniumoxyd, wie im Beispiel I, untersucht, und zwar bis zu einer Verringerung des Scheibendurohmessers auf 400mm. Bei einer solchen Verringerung werden im allgemeinen die Scheiben als nicht mehr brauchbar betrachtet. Die Ergebnisse zeigt die nachfolgende Tabelle.In this second attempt, an equal number of grinding wheels were made of aluminum oxide and a mixture Alumina-zirconia, as in Example I, investigated, up to a reduction in the disc diameter on 400mm. With such a reduction the disks are generally considered to be no longer usable. The results are shown in the following Tabel.

Table II

Scheibedisc

Stand- Scheiben- Gesamt- Abspanung Leistungszeit abrieb abspanung p.Stunde gradStand- Disc- Total stock removal Performance time abrasion stock removal per hour grad

p.Stunde (kg) (kg)per hour (kg) (kg)

lom£2lom £ 2

Aluminiumoxyd 5.3 2314Aluminum oxide 5.3 2314

50?ί Aluminiumoxyd 50? Ί aluminum oxide

50$ Zirkoniumoxyd $ 50 zirconia

8.58 14348.58 1434

334
491334
491

63.3
57.263.3
57.2

.99
1.45.99
1.45

-6--6-

909840/1713909840/1713

_ 6 I ^ I_ 6 I ^ I

Ein weiterer Versuch, wurde mit Scheiben, wie im Beispiel I und II gemacht, wobei aber die erfindungsgemässen Schleifscheiben aus einer Zusammensetzung von 75 Volumenprozent Aluminiumoxyd und 25 Volumenprozent Zirkonium bestanden. Die untersuchten Scheiben hatten einen Durchmesser von 600 mm und waren 62.5 mm dick. Die Scheiben wurden bis zu einem Durchmesser von 400 mm abgenutzt. Die Ergebnisse zeigt die nachfolgende Tabelle.Another attempt was made with washers, as in Example I. and II, but with the grinding wheels according to the invention consisted of a composition of 75 volume percent aluminum oxide and 25 volume percent zirconium. The disks examined had a diameter of 600 mm and were 62.5 mm thick. The slices were up to worn to a diameter of 400 mm. The following table shows the results.

Table III

Scheibe Stand- Soheiben- Gesamt- Abspanung Leistungszeit abrieb abspanung p.Stunde grad p.Stunde (kg) (kg)Disk Stand- Soheiben- Total stock removal performance time abrasion stock removal per hour degrees per hour (kg) (kg)

10O^ Aluminiumoxyd 3.73 2738 250.2 67.5 .8910O ^ alumina 3.73 2738 250.2 67.5 .89

Aluminium-)
oxyd "
25# Zirkonium-;
oxydAluminum-)
oxide "
25 # zirconium;
oxide

Aus den -Beispielen geht klar hervor, wie weitgehend und überrasohend die Vorteile der erfindungsgemässen Schleifscheiben sind. In jedem Pail war die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemässen Schleifscheibe wesentlich höher als die der nur aus Aluminiumoxyd oder nur aus Zirkoniumoxyd hergestellten Scheiben. Der erfindungsgemässe Vorteil ist ausserdem, dass die Herstellungskosten geringer sind als die der besten bekannten Schleifkörper.The examples clearly show how extensive and surprising the advantages of the grinding wheels according to the invention are. In each pail the performance was that of the invention Grinding wheel significantly higher than that of the wheels made only from aluminum oxide or only from zirconium oxide. The advantage according to the invention is also that the manufacturing costs are lower than those of the best known abrasives.

Patentansprüche :Patent claims:

9 0 9 8 4 0/1713 __?_9 0 9 8 4 0/1713 _ _? _

Claims

I)) Abrasive body with bonded abrasive grain, thereby characterized in that the abrasive grain is a mixture of molten zirconia and molten Aluminum oxide is.

2) Abrasive body according to claim 1 with a bond made of resin, natural rubber or synthetic rubber, thereby characterized in that the abrasive mixture consists of at least 15 percent by volume of molten aluminum oxide and at least 15 percent by volume of molten zirconia.

3) Abrasive body according to claim 1 with a resin bond, characterized in that the abrasive grain mixture consists of equal proportions by volume of molten aluminum oxide and zirconium oxide.

909840/1713 originally inspected

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