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Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe Die Erfindung besieht
sich auf Schleifscheiben und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von
Schleifscheiben, der Art, die in der schwebenden U.S. - Patent anmeldung Nr. 51,663
offenbart ist.
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In jener Anmeldung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe
beschrieben, die einen verhältnismäßig dünnen Schleifüberzug aus einem Diamantachleifmittel
aufweist, der an eine harzgebundene vorgeformte Mittelstruktur gebunden ist und
von ihr getragen wird, wobei die letztere eine hohe Druckfestigkeit aufweist, im
wesentlichen Nullporosität hat und imstande ist, hohen Temperaturen ohne Verformung
oder Blasenbildung au widerstehen. Das darin offenbarte Verfahren umfaßt die Vorformung
der Mittelhalterung, das Pressen des
Schleifüberzuges um die Halterung
herum und dann die Härtung der zusamengesetzten Scheibe.
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Der Gegenstand dieser Erfindung ist die Schaffung eines alternativen
Verfahrens zur Herstellung einer zusammengesetzten Scheibe, der worhergehenden Art,
ohne irgendwelche der darin erreichten Merkmale aufzugeben.
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Gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren die Vorformaung eines Schleifüberzuges
z.B. Diamant enthaltenden Schleifmittels und dann die Bildung der Mittelhalterung
in dem vorgeformten Überzug. Der Überzug oder die Bekleidung kann in Fora eines
harzgebundenen Schleifgrießes, sintergebundenen Grießes oder metallgebundenen Grießes
hergestellt sein. Die Zusammensetzung zur Bildung der Mittelhalterung wird als eine
Mischung von werflüchtigungslosen Harz und Füllstoff eingeführt, wobei der vorgeformte
Überzug als Form benutzt wird. Flüssiges Epoxyharz wird, mit einem geeignetem Füllstoff
in sich ändernden Verhältnissen gemischt, bevorzugt, um eine Mischung herzustellen,
die in den worgeformton Überzug eingeschüttet, gegossen, ausgepreßt oder gepreßt
werden kann.
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lach Einführung der Mischung zur Herstellung der Mittelhalterung
wird die zusammengesetzte Scheibe Wärme unterworfen, um
das
Harz zu härten und eine Bindung zwischen ihm und den
Überzug zu bewirken. Wenn die Mischung hohe Viskosität hat oder
teil -weise
trocken ist, wird wünschenswerter Weise leichter
Druck ausgeübt,um. die Mischung auf die Dicke des Überzuges zu reduzieren und während
das Zusammensetsungsgebilde unter Druck gehalten wird, kann die Mittelkomposition
teilweise gehärtet werden, um sie an den Überzug zu binden. Auf die anfängliche
Härtung folgend kann die zusammengesetzte Scheibenstruktur aus der Druckeinrichtung
entfernt und endgehärtet werden, während sie völlig uneingezwängt ist.
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Die Erfindung ist nachfolgend in größeren Einzelheiten unter Bezug
auf die Zeichnung beschrieben, in welcher zeigen: Fig. 1 eine Sohrägansicht einer
Schleifscheibe, die den Gegenstand der Erfindung bildet, Fig. 2 eine Form, die einen
ringförmigen Hohlraue enthält, in dem ein Schleifüberzug oder eine Schleifbekleidung
vorgeformt werden kann, .
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Fig. 3 eine Form, in die der vorgeformte Überzug zur Aufnahme-und
Härtung einer Harzmischung zwecks Bildung der Mittelhalterung eingesetzt werden
kann und Fig. 4 einen Ofen, um,die Zusammensetzungsscheibe in uneingezwängter Weise
zu härten.
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In der Zeichnung (Fig.1) hat die Schleifscheibe 10, wie gezeigt, einen
Schleifüberzug oder -rand 12 sowie eine nicht-schleifende Mittelhalterung
14. Der, Überzug 12 kann Diamaat -grieß
oder andere
herkömmliche Schleifteilchen enthalten. Die Mittelhalterung 14 besteht aus eines
Harz und Füllstoff, wobei das Harz dadurch gekennzeichnet ist, das es eine nichtporöse
Struktur von ungewöhnlicher Festigkeit, Dichte und Widerstand gegen Hitze ergibt.
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Wie hier erläutert, wird zuerst ein starrer Schleifüberzug vorgeformt,
worauf eine Mischung aus Harz und eines Füllstoff in den vorgeformten Überzug eingeführt
und gehärtet wird, um die Mitte direkt an die Innenoberfläche des Überzuges zu binden.
Das Verfahren unterscheidet sich in dieser Hinsicht von demjenigen, welches in der
vorhergehenden Anmeldung offenbart ist, worin die Mittelhalterung zuerst vorgeformt
und der Überzug auf die Außenoberfläche der Mitte gepreßt wird.
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Gemäß der bevorzugten, hierin erläuterten Praxis wird eine Masse aua
Schleifteilchen, die Diamantgrieß gemischt mit, einem passenden Harzbindemittel
(Phenolformaldehyd) enthält, in eine Form 16 gebracht, wie sie in Fig. 2 gezeigt
ist, die einen ringförmigen Hohlraues 18 von gewünschtem Durchmesser und gewünschter
Tiefe aufweist. Ein Deokelring 20 wird über die Mischung gesetzt, um den Formhohlraum
zu schließen und es wird Druck ausgeübt, beispielsweise durch relativ bewegbare
Kolben 22 und 24, um die Mischung auf die gewünschte Dicke
zu
reduzieren, worauf Hitze angewendet wird, um das Harz zu
här
ton, so daß es eine starre Struktur 12 bildet. Der vorgeformte
Überzug 12 wird nun als Fora zur Aufnahne der Mischung benutst., aus der die Mittelhalterung
hergestellt werden soll. Zu diesen Zweck wird der vorgeformte Übersugring 12 in
eine zweite Form 28 (Fig.3) gesetzt, die einen Hohlraum 30 entsprechend der Größe
der Änßenabnessungen des Überzuges 12 hat. Eine Mischung aus einem Hars, welches
ohne die Entwicklung von Verflüchtigungen härtet sowie ein Füllstoff werden nun
in geeigneten Verhältnissen,gemäß den geforderten physikalischen Eigenschaften in
den Überzug angebracht. Wenn die Mischung in Charakter flüssig oderhalbflüssig ist,
werden, während sie sich in der Form befinden, der Überzug und die Mitte teilweise
auf einen starren Zustand gehärtet, worauf die zusammengesetzte Scheibe aus der
Form gelöst und die Endhärtung ohne Druck in einen Ofen 42 ausgeführt wird, wie
er in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn die Mittenmischung pastenartigen oder halbfesten
Charakter hat, wird während der teilweisen Härtung Druck erforderlich sein, un die
gewünschte maximale Dichte zu gewährleisten.
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Die Vollendung der Härtung nach der Entfernung aus der Form wird in
einer Reihe von Schritten ausgeführt: Erstens wird die Temperatur von Raumtemperatur
auf eine Zwischenhärtungs -temperatur erhöht, dann wird die Zwischentemperatur
während ei-
ner vorherbestimten Zeitdauer gehalten, dann
wird sie Ton der
Zwischentemperatur auf eine Endtemperatur
erhöht und schließ. lieh während einer vorherbestimmten Zeitdauer auf der Härtungstemperatur
gehalten. Die Scheibe steht während dieser Phasen des Härtungsvorganges nicht unter
Zwang oder wird sonst-. wie unter Druck gehalten und die Temperatur und die Zeitperioden
zur Bewirkung der Härtung werden natürlich mit den physikalischen Abmessungen der
Scheibe, die hergestellt wird, sowie den Verhältnissen der Bestandteile, die die
Scheibe bilden, variieren.
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Das bevorzugte, hierbei benutzte Harz ist flüssiges Epoxy, welches
ohne Entwicklung von Verflüchtigungen härtet und daher eine starke nichtporöse Struktur
von hoher Dichte bildet. Solche Harze, von denen Epoxy ein Beispiel ist, härten
durch Zusatz zum Unterschied von Kondensation und daher ist keine Entwicklung von
flüchtigen Stoffen oder Abspaltungen vorhanden.
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Obwohl flüssiges Epozyharz bevorzugt wird, können andere flüssige
Harze verwendet werden, z.B. Polyester, flüssiger Gummi, Polybutadien, Polyisocyanate
u. dgl. Polyesterharze sind im allgemeinen stoßwiderstandsfähiger als Epoxy und
wer-den daher bei gewissen Verwendungen gegen Zpozy Torgezogen.'
Das flüssige Harz kann sowenig wie 2% der Mischung
oder
soviel wie 50% nach Gewicht betragen und in manchen
Fällen
kann die Mischung mehr Bars als Füllstoff enthalten.
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Der Füllstoff ist vorsugsweise Aluminiumpulver von solcher Feinheit,
daß sämtliche Teilchen durch ein Maschensieb Nr. 100 hindurchgehen und daß mindestens
75% durch ein Maschensieb Nr. 325 hindurchgehen. Es können jedoch andere Metallfüllstoffe
benutzt werden, wie gepulvertes Eisen, Zinn, Blei u.dgl, und die Teilchengröße kann
von einer Nr. 4-Masche bis Nr. 1500-Masche variieren. Nichtmetallische Füllstoffe
wie geringdichte Kieselerde können ebenfalls benutzt werden.
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Zu ist ein Härter erforderlich, wenn ein Epoxyhars gebraucht wird
und durch Hinzufügung eines geeigneten Katalysators zu der Mischung kann die Härtung
bei Raumtemperatur erfolgen. In manchen Fällen bildet die gleiche Zusammensetzung
sowohl den Katalysator als den Härter, wie nachfolgend ersichtlich wird.
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lachfolgend sind spezifische Beispiele von benutzten Mischungen zur
Herstellung des Mittelhalters gezeigt. Beispiel 1 25 Grau gepulverter Anhydridkatalysator,
der auch als Härter wirkt, wurden mit 100 Gramm flüssigen Epozyhars gemischt. 85
Gramm der Harzmischung wurden dann mit 55 Gramm Aluminiumpulver gemischt. Es ergab
sich eine ausachüttbare, gießbare Mischung und es wurde ein Guß
in einer Aluminium -schale
von 63,5 am hergestellt. Die
Epoxy-Aluminiumischung wurde durch Erhöhung ihrer Temperatur von 50° C auf 100°
C während des Verlaufs einer Stunde gehärtet; sie wurde während drei Stunden bei
100° C gehalten; sie wurde von 100° C auf 150° C während des Verlaufes einer Stunde
erhöht; und sie wurde während neun Stunden auf einer Temperatur von 150° C gehalten.
Das sich ergebende Formstück wurde dann gemessen und bei 250° C neu gebacken und
es wurde gefunden, daß die Dicke vor dem Backen und nach dem Backen gleich war.
Das Formstück hatte eine Rockwellhärte von 104.
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Beispiel 2
25 Gramm Anhydridkatalysator, der auch als Härter
wirkt, wurden mit 100 Gram flüssigen Epoxyhars gemischt und dann 42,5 Gramm der
Harzmischung mit 57,5 Gramm Aluminiumpulver gemischt. Es ergab sich eine gießbare
Mischung und der Guß wurde wieder in einer Aluminiumschale von 63,5 mm hergestellt.
Die Epoxy-Aluminiummischung wurde, wie in Beispiel 1, gehärtet, gemessen und dann
neu gebacken und es wurde gefunden, daß keine Änderung in der Dicke vor und nach
des Backen vorhanden war. Das Stück hatte eine Rockwellhärte von 97. Beispiel
3
37-1/2 Gewichtsteile flüssiger aliphatischer Aminhärter
wurden
mit 100 Gewichtsteilen flüssigen Epoxyharzes gemischt. Es wurde dann Aluminiumpulver
hinzugefügt, bis sich ein dicker Brei ergab. Die Mischung enthielt 53% Aluminium
und 47% Harz plus Härter. Die Mischung wurde als geeignet. befunden, um die Mittelhalterung
herzustellen, worauf sie bei Raumtemperatur gehärtet wurde.
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Beispiel 4 95 Gewiohtsteile Aluminiumpulver wurden mit 5 Gewichtsteilen
flüssigen Epozyharzes gemischt, welches einen flüssigen aliphatischen Aminhärter
im Verhältnis von 100 Teilen Harz zu 37-1/2 Teilen Härter enthielt. Die sich ergebende
Mischung wurde als geeignet befunden, um die Mittelhalterung herzu-stellen, wenn
sie bei Raumtemperatur gehärtet wurde.
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Beispiel 5
0,68 Gramm Benzoylperozyd wurden mit 136 Gramm (0,30
Pfund) Polyesterharz gemischt. 1362 Gramm (3 Pfund) Aluminiumpulver wurden dann
der Harz-Katalysatormischung hinzugefügt, was eine leicht feuchte aber siebbare
Mischung erzeugte.
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1090 Gramm (2,40 Pfund) dieser Mischung wurden in eine Form gebracht
und bei einem Druck von etwa 2,11 kg/cm2 (30 Pfund pro Quadratsoll) gepreßt und
unter diesem Druck gehalten, wäh-
rend sie durch die Folge eines üblichen
Erhitzungsvorganges
gehärtet wurde, worin die Temperatur allmählich
schrittweisevon Raumtemperatur auf 260° C über einen Zeitraum von annähernd 30 Stunden
erhöht wurde.
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Das gehärtete Formstück hat eine Rockwellhärte von 81 bis 91 und war
bei einer Temperatur von 260° C stabil, wobei keine Risse oder Entleimungen bemerkt
wurden.
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Beispiel 6
5 Gewichtsteile Polyesterharz und Benzoylperoxyd
-katalysator, welcher auch als Härter wirkte, wurden mit 95 Gewichtsteilen Aluminiumpulver
gemischt. Das Formstück wurde aus dieser Mischung bei l50° C bis 160° C während
20 Minuten mit 1850 kg/cm2 (7 t pro Quadratzoll) heiß gepreßt, worauf
das Formstück abgekühlt, ausgelöst und gebacken wurde, um die
Endhärtung
zu bewirken. Die Härtung wurde, wie in Beispiel 5 beschrieben, ausgeführt. Das fertiggestellte
Formstück hatte ein sehr gleichmäßiges Gefüge und ausgezeichnetes Aussehen.
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Formungsdrücke sind nicht erforderlich für Mischungen die flüssigen
Charakter haben. Jedoch erfordern Mischungen, die pastenförmig oder halbfest sind,
Formungsdrücke, nm die gewünschte maximale Dichte zu erreichen. Es können Formungsdrücke
Ton bis zu 775 kg/« 2 (5 t pro Quadratsoll) benutzt
werden.
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Die gemäß dem hier offenbarten Herstellungsverfahren
hergestellten
Mittelformen werden hohen kompressiven Drücken von 775 kg/cm2 - 2790 kg/cm2 (5 -
18 t pro Quadratsoll) widerstehen, werden Backtemperaturen ohne Blasenbildung bis
250° C widerstehen, sind während der Härtung verflüchtigungs- oder verdampfungslos
und daher nicht porös, zeigen im wesentlichen keine Volumenänderung, sind leicht
bearbeitbar und haben ein gutes Aussehen.
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In wird bevorzugt, daß die Mittelhalterung für den hier beschriebenen
Zweck nicht porös ist, um die maximale Festigkeit und den Widerstand gegen kompressive
Drücke zu bieten. Jedoch kann durch Änderung der Verhältnisse der die Mischung aufbauende
Bestandteile und der benutzten Drücke und Temperaturen Porosität in der Mittelhalterung
erzeugt werden und für manche Zwecke kann ein gewisser Porositätsgrad geduldet
werden.
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Zu ist häufig erwünscht, der Mittelmischung Stoffe hinzuzufügen, welsche
andere erwünschte Eigenschaften ergeben.
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So können Asbestfasern oder Draht hinzugefügt werden, um Festigkeit
zu geben und Buchsen, Ansätze und dgl. können in die Mitte geformt werden, um ein
Anbringungsmittel für die Scheibe vorzusehen.
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Wie vorher beschrieben, wurde die bevorzugte Schleifbekleidung
aus einer Schleifmittelniechung hergestellt, die
Diamant
Harz und ein Harzbindemittel enthält. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, den
Überzug oder die Bekleidung durch andere Mittel herzustellen. So können gesintert
oder keramisoh oder metallgebundene Schleifabschnitte benutzt werden. Die Mittenteile
solcher Abschnitte können mit einer Mischung aus Epoxyharz und einem Füllstoff,
wie vorher beschrieben, gefüllt und gehärtet werden, um eine Scheibenkonstruktion
aus einen Stück zu bilden.