DE2001728B - Geschmolzenes Schleifmittel - Google Patents

Description

der Materialabtrag bei bestimmten Arbeitsbedingungen. Im Hinblick auf die in den letzten Jahren un-

Die Erfindung betrifft geschmolzenes Schleifmittel, 30 geheuer angestiegenen Lohnkosten ist in der lohnweiches im wesentlichen aus Spinell und Zirkonium- intensiven metallverarbeitenden Industrie ein hoher oxid besteht, sowie die Anwendung des neuen Schleif- Bedarf nach einem Schleifmittel, welches eine wesentmittels in Schleifkörpern und flächigen Schleifpapieren liehe Verringerung des Arbeitsaufwandes gestattet, oder -leinen. Sie werden hergestellt durch Mischen Ein Schleifmittel mit wesentlich höherer Schnittentsprechender Mengenanteile von Aluminiumoxid, 35 geschwindigkeit oder Materialabtrag, gleichzeitig mit Magnesiumoxid und Zirkoniumoxid und Einschmel- keiner nennenswerten Verschlechterung der Haltbarzen der Masse. Aus der Schmelze kristallisiert dann keit, würde notwendigerweise zu einer wesentlichen Spinell und Zirkoniumoxid aus. Kosteneinsparung führen. Die Erfindung hat sich

Es ist bekannt, daß geschmolzene Schleifmittel auf zum Ziel gesetzt, dieses Problem durch ein neues

der Basis von Zirkoniumoxid eine hohe Schlagfestig- 40 Schleifmittel zu lösen.

keit besitzen und auf Schleifscheiben großer Haltbar- Die Erfindung betrifft nun ein geschmolzenes

keit verarbeitet werden können. Diese Schleifkörper Schleifmittel hoher Festigkeit, hoher Schnittgeschwin-

eignen sich infolge ihrer Eigenschaften für hohe Be- digkeit, guter Kristallinität, welches im wesentlichen

anspruchungen wie Entgraten oder Putzen. aus Zirkoniumoxid und Spinell (Magnesium-Alumi-

Seit vielen Jahren ist «-Aluminiumoxid das wich- 45 nium-Oxid) besteht. Die Herstellung des erfindungstigste Schleifmittel für schwere Schleifarbeiten. Die gemäßen Schleifmittels kann in einem üblichen elek-Leistungsfähigkeit von Schleifmitteln auf der Basis irischen Lichtbogenofen durch Einschmelzen von von ft-Tonerde beruht auf dessen Härte, hohem Bauxit, Zirkoniumoxid, Magnesiumoxid, Kohle und Schmelzpunkt und relativ geringer chemischer Akti- Eisendrehspänen erhalten werden. Die Schmelze wird vität gegenüber den Metallen, mit denen sie im Rah- 50 abgegossen und kann schnell erstarren. Die Schmelzmen der Metallbearbeitung in Berührung kommen. masse besteht im wesentlichen aus Zirkoniumoxid Schleifscheiben oder andere Schleifkörper aus solchem und dem Spinell, also Magnesiumoxid—Aluminium-Schleifmittel sind sehr leistungsfähig und ermöglichen oxid. Die Verwendung des erfindungsgemäßen einen relativ sehr großen Materialabtrag bei relativ Schleifmittels kann in einer Schleifscheibe oder einem geringen Kosten für die Schleifkörper infolge von 55 ähnlich geformten Schleifkörper mit Kunstharzbin-Verschleiß. Um diese wertvollen Produkte weiter zu dung oder mit Hilfe eines silikatischen oder anderen verbessern, sind in den letzten Jahren große An- anorganischen Bindemittels angewandt werden. Die strengungen gemacht worden. Eine wesentliche Ver- Schleifkörper eignen sich zur Bearbeitung von niederbesserung wurde dadurch erreicht, daß man im Rah- legierten Stählen, wo sie sich durch hohe Schnittmen der Herstellung der Schleifkörper die chemische 60 geschwindigkeit im Vergleich gegenüber Aluminium-Reaktionsfähigkeit des Schleifmittels einzustellen oxid-Schleifkorn und eine besondere Dauerhaftigkeit vermag. Dann wurde auch erkannt, daß Schleifmittel infolge geringem Verschleißes auch gegenüber den mit verbesserter Festigkeit aus Schmelztonerde, die bekannten Aluminium-Zirkoniumoxid-Schleifmitteln abgeschreckt wurde, erhalten werden kann. Schließ- auszeichnen.

lieh zeigte sich, daß ein Aufmahlen der Schmelzmasse 65 Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen

auf ein blockiges oder stumpfes Korn günstiger ist. Schleifmittel in der metallbearbeitenden Industrie ist

Auch wurden Wärmebehandlungen zur Befreiung die Kombination der hohen Schnittgeschwindigkeit

des Korns von inneren Spannungen vorgeschlagen. mit dem geringen Verschleiß. Die erfindungsgemäßen

Schleifmittel füllen also die Lücke zwischen den ein Gemisch von etwa 20 bis 65 Gewichtsprozent schnell schneidenden aber auch schnell verschleißen- Zirkoniumoxid und 80 bis 35 Gewichtsprozent eines den Aluminiumoxid-Schleifmitteln und den außer- Gemisches von Magnesiumoxid und Aluminiumoxid ordentlich dauerhaften, jedoch relativ langsam in üblichen elektrischen Lichtbogenöfen eingeschmolschneidenclen Zirkonium-Aluminiumoxid-Schleif- ,5 zen und die Schmelze abgeschreckt wird und die mitteln. Gießlinge zerkleinert werden. Es ergab sich, daß das

Das erfindungsgemäße Schleifmittel besitzt eine Spinell nicht unbedingt genau einem Molverhllltnis Dauerhaftigkeit wie die besten vergleichbaren Schleif- Aluminiumoxid zu Magnesiumoxid 1:1 entsprechen mittel, zeichnet sich jedoch durch eine wesentlich muß, sondern man besonders hochwertige Schleifliöhere Schnittgeschwindigkeit aus. Sie dienen zur io mittel erhält, wenn in gewissen Grenzen freies AIul-lerstellung von Schleifscheiben u. dgl,, die beson- miniumoxid oder Magnesiumoxid vorliegt. Bei umders vorteilhaft für Schleifvorgänge unter hoher Be- fangreichen Untersuchungen über brauchbare-Doppel-I astung geeignet sind, wie beim Hobeln auf Pendel- oxide aus der Gruppe der Spinelle ergab sich, daß schleifmaschinen oder Schleifböcken. zwar einige der Spinelle brauchbar sind, jedoch über-

Die erfindungsgemäßen Schleifmittel können auch 15 ragendes Schleifmittel mit Magnesium-Aluminiurnzu Schleifpapieren oder Schleifleinen verarbeitet wer- Spinell in Verbindung mit Zirkoniumoxid erhalten den und dienen als solche für schwere Bearbeitungs- wird. Andere Spinelle haben einen tieferen Schmelzvorgänge, punkt, d. h. unter 2000° C, während das Spinell einen

Spinelle sind Doppeloxide der allgemeinen Formel Schmelzpunkt von 2135° C besitzt. Man kann also M" M^m ₂O₄ mit einem Kristallgitter, in dem die 20 sagen, daß bei sonst allen anderen Eigenschaften in Sauerstoffatome in kubisch dichter Packung mit den gleicher Weise das Material das beste sein wird, welzweiwertigen und dreiwertigen Metallatomen in einem ches den höchsten Schmelzpunkt besitzt,
bexakisoktaedrischen Gitter auftreten. Die Spinell- Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifgruppe umfaßt eine große Vielfalt von natürlich vor- mittel sollten die hochreinen Oxide angewandt werkommenden und synthetischen Verbindungen, wobei 25 den. Durch die extremen Kosten von besonders als zweiwertige Metallatome Beryllium, Magnesium, reinen Ausgangsmaterialien ist dies jedoch praktisch Zink, Kadmium, Mangan, Eisen, Kobalt oder Nickel undurchführbar. Erfindungsgemäß können die neuen und als dreiwertige Metallatome Aluminium, Gallium, Schleifmittel auch aus weniger reinen Ausgangspro-Indium, Eisen, Kobalt oder Chrom vorkommen dukten hergestellt werden, wie Bauxit, Magnesit und können. Eines der wesentlichen Produkte der Spinell- 30 Zirkon. Art und Menge der Verunreinigungen, die gruppe ist der Spinell, also das Magnesium-Alumi- durch das Rohmaterial in die Schmelze eingebracht nium-Doppeloxid MgAl₂O₄ oder MgO · Al₂O₃. Wenn werden, müssen jedoch berücksichtigt werden. Der im folgenden von dem Spinell gesprochen wird, wird Gesamtanteil an Verunreinigungen über 5 °/o wirkt das Magnesium-Aluminium-Oxid verstanden, wird sich nicht als besonders nachteilig auf die Schleifvon Spinellen gesprochen, so ist die ganze Kristall- 35 leitsung aus, jedoch wird zweckmäßigerweise der Anklasse der Spinelle zu verstehen. Die Sache wird noch teil an Fremdstoffen und Verunreinigungen unter komplizierter, wenn man berücksichtigt, daß Magne- etwa 5 °/o gehalten. Aus diesem Grund verwendet sium-Aluminium-Spinelle auftreten, die einen höhe- man für Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid und Magneren Anteil an Aluminiumoxid aufweisen, als er siumoxid Ausgangsprodukte oder wendet ein dem Spinell MgAl₂O₄ entsprechen würde, z. B. 40 Schmelzverfahren entsprechender Art an, um den MgO-4Al₂O₃. In diesem Fall liegen 3 Moleküle Gesamtanteil an Fremdstoffen in dem Schleifmittel Aluminiumoxid neben dem eigentlichen Spinell vor. nicht über 5% zu haben. Optimale Produkte erhält Es handelt sich dabei um eine feste Lösung. Derartige man aus dem Eutektikum von Zirkoniumoxid und Spinelle kann man auch dadurch charakterisieren, Spinell bei einem Gewichtsanteil von etwa 52°/o daß man auf ihren fehlenden Anteil an Magnesium- 45 Zirkoniumoxid und 48% Spinell, wobei für das Spioxid hinweist. Nach der Erfindung kann das Verhält- nell ein Molverhältnis Al₂O.,: MgO von 1:1, mit nis Al₂O,: MgO über 4:1 liegen. Da es ohne Be- anderen Worten ohne freier Tonerde oder Magnesia deutung ist, ob das überschüssige Aluminiumoxid in anzunehmen ist. Dieses ideale Verhältnis ist zwar dem Spinell gelöst ist oder nicht, wird der Anteil an wünschenswert, jedoch nicht kritisch. Es wurde näm-Aluminiumoxid, der über das Verhältnis zu Magne- 50 Hch festgestellt, daß auch erfindungsgemäße Schleifsiumoxid in dem Spinell hinausgeht, im folgenden mittel überragende Eigenschaften besitzen, wenn bis .als freies Aluminiumoxid bezeichnet. Im gleichen etwa 7 Gewichtsprozent der gesamten Masse freies Sinne wird von freiem Magnesiumoxid gesprochen. Magnesiumoxid vorliegt. Auch kann ein Anteil bis wenn der Anteil von MgO die Menge übersteigt, zu etwa 65 Gewichtsprozent freies Aluminiumoxid die der Formel des Spinells entsprechen würde, auch 55 zugelassen werden. Das optimale Gewichtsverhältnis hier ohne Rücksicht darauf, ob das freie Magnesium- von Zirkoniumoxid und Spinell liegt bei ungefähr oxid in dem Spinell gelöst ist oder nicht. 1:1, wobei beide Produkte in der Masse in einer

Es zeigte sich überraschenderweise, daß durch die Menge von jeweils 35 bis 55 Gewichtsprozent vor-Einbringung von Magnesium-Aluminium-Spinell in liegen.

eine Grundmasse aus Zirkoniumoxid man ein Pro- 60 Die Art des Einschmelzens ist für die Herstellung dukt erhält, welches eine Schnittgeschwindigkeit in der erfindungsgemäßen Schleifmittel ohne Belang, der Größenordnung des alten Aluminiumoxids, je- Es kann praktisch jeder Ofen angewandt werden, der doch eine Verschleißbeständigkeit wie die zirkonium- die erforderliche Schmelztemperatur zu erzeugen aluminium-haltigen Schleifmittel besitzt; dies gilt bis vermag (USA.-Patentschrift 2 426 643).
herunter zu einem Spinellanteil von 15 Gewichts- 65 Wenn das ganze Ausgangsmaterial eingeschmolzen porzent. und alle Reaktionen beendet sind, so wird die

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß ein der- Schmelze schnell abgegossen und zur Erstarrung geartig hochwertiges Schleifmittel erhalten wird, wenn bracht. Die Abkühlungsgeschwindigkeit und die Zu-

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sammensotzung der Schmelzmasse haben einen ge- und der Abklihlungsgeschwindigkeit beim Abguß In wissen Einfluß auf die durchschnittliche Kristallgröße Masseln oder Gießlinge von etwa 22,5 kg, wobei sich des fertigen Produkts, Bei den erwähnten Mengen- primäre Spinellkristalle mit einer durchschnittlichen anteilen und einem Molverhältnis Al₈O_a: MgO von Kristallgröße von etwa 210 μΐη entsprechend dem 1:1 liegen in dem erstarrten Produkt wesentliche 5 Schleifkorn 0,21 mm bilden,
Anteile des Zirkoniumoxids-Spinell-Eutektikums vor, Aus obigem ist zu entnehmen, daß diese Ausfüh-Dieses besitzt immer eine extrem kleine Kristallgröße, rungen in gleicher Weise für Zirkoniumdioxidnämlich in der Größenordnung von maximal 5 μπι. Spinell-Massen mit freiem gelösten und/oder nicht Dieses scheint eigentlich im allgemeinen von der Ab- gelöstem Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid gelten, kühlungsgeschwindigkeit unabhängig zu sein, Liegt io Wird jedoch andererseits das obige rohe geschmoleine eutektische Zusammensetzung vor, das sind etwa zene Produkt auf eine Körnung 1,41 mm zerkleinert, 52 Gewichtsprozent ZrO₈ und 48 Gewichtsprozent so würde das dabei anfallende Korn und das daraus Spinell, dann hat die ganze Masse eine außerordent- hergestellte Schleifmaterial unter den Erfindungslich kleine durchschnittliche Kristallgröße. gegenstand fallen.

Weicht jedoch andererseits die Zusammensetzung 15 Mit anderen Worten ist die zahlenmäßige durchwesentlich von der eutektischen ab, z. L·. 28% ZrO₂ schnittliche Kristallgröße des erfindungsgemäßen und 62% Spinell, d.h. etwa 30% Spinell über dem Schleif korns kein einschränkender Faktor mit, Auseutektischen Gemisch, so bilden sich wesentlich grö- nähme, wenn es die Zusammensetzung des Fertigßere Kristalle aus der Schmelze, als dies bei der produkts, nämlich des feinteiligen Schleifkorns beeutektischen Mischung der Fall ist, und zwar für eine 20 einflußt. Die durchschnittliche Kristallgröße sollte bestimmte Abkühlungsgeschwindigkeit. derart sein, daß ein zerkleinertes Schleifkorn erhalten

Der dritte Faktor, der die Kristallinität der erfin- werden kann, in dem zumindest das Hauptvolumen dungsgemäßen Schleifmittel beeinflußt, sind die freien die erfindungsgemäßen Forderungen erfüllt.
Anteile an Magnesiumoxid oder Aluminiumoxid. Die letzte Stufe bei der Herstellung des Schleif-Liegen diese beiden freien Oxide in fester Lösung 25 mittels ist das Zerkleinern auf die gewünschte Köroder ausgefällt vor, so sind sie extrem feinkristallin, nung. Es gibt die verschiedensten üblichen Zerkleine- und zwar etwa wie das Eutektikum Zirkoniumoxid— rungsarten für rohe Schleifprodukte, z. B. Backen-Spinell. Darüber hinaus ist das eutektische Gemisch brecher, Hammermühlen, Walzwerke, Schlagmühlen von Zirkoniumoxid und diesen MgO- oder Al₂O₃- u. dgl. Die Art der Zerkleinerung ist kein wesentlicher reichen Spinellen so fein kristallin wie das obener- 30 Faktor. Aus wirtschaftlichen Überlegungen wird jewähnte einfache Eutektikum mit den stöchiome- doch eine Schlagzerkleinerung wie in der Hammertrischen Anteilen an Magnesium- und Aluminium- mühle (deutsches Patent 506 517) bevorzugt. Soll oxid. Die ziffernmäßige durchschnittliche Kristallit- darüber hinaus das Schleifmittel für besondere größe beider Spinelle, also der mit freiem Alumi- schwere Schleifarbeiten angewandt werden, ist es niumoxid oder Magnesiumoxid oder auch solchen 35 besonders zweckmäßig, eine Schlagzerkleinerung vormit ungelösten Anteilen dieser Oxide, liegen etwa in zunehmen, da gerade bei dieser Zerkleinerungsart der Größerordnung von 5 bis 10 μΐη oder darunter nur die allerfestesten Brocken oder Teile den Zer- und werden im wesentlichen nicht beeinflußt durch kleinerungsprozeß überstehen,
die Verfahrensbedingungen. Wie allgemein bekannt, sind nach der Zerkleine-

Liegt in der Schmelze ein Überschuß an Spinell 40 rung des groben Schleifmaterials und Sieben auf die

über das eutektische Verhältnis vor, so kann sich die gewünschte Körnung weitere Verfahrensstufen zur

Abkühlungsgeschwindigkeit sehr deutlich auf das Weiterbehandlung des erhaltenen Korns verfügbar,

Fertigprodukt auswirken. In diesem Fall wird die z. B. eine Wärmebehandlung und/oder eine Behand-

Kristallitgröße der Primärkristalle des Spinells um hung auf einem Mahlteller, um dem Schleifkorn eine

so größer sein, je größer der Überschuß an Spinell 45 sogenannt festere Form zu geben. Die erfindungs-

und je geringer die Abkühlungsgeschwindigkeit der gemäßen Schleifmittel lassen sich ebenfalls nach

Schmelze ist. diesen bekannten Verfahren weitcrbehandeln.

Die einzige Begrenzung hinsichtlich der Größe der Trotzdem sich die erfindungsgemäßen Schleifmittel Primärspinellkristalle und folglich der Abkühlungs- insbesondere für schwere Schleifoperationen wie geschwindigkeit der Schmelze liegt in der beabsich- 50 Schruppen eignen, ist ihre Anwendung nicht auf tigten Teilchengröße oder Körnung des angestrebten dieses Gebiet begrenzt. Sie lassen sich grundsätzlich Schleifmittels. Der Überschuß an Spinell und die überall dort anwenden, wo auch übliche Aluminium-Kühlgeschwindigkeit brauchen nicht derart eingestellt oxid-Schleifmittel zur Anwendung gelangten, z. B. sein, daß die Primärkristalle des Spinells so groß Präzisionsschleifen, wie Walzenschleifen, spitzenloses sind, daß bei Aufmahlen des rohen Schleifmittels 55 Schleifen, Kurbelwellenschleifen, bei Schleifpapieren auf die gewünschte Körnung die Zusammensetzung und Schleifleinen u. dgl. Das Schleifmittel untereines wesentlichen Anteils des aufgemahlenen Schleif- scheidet sich bei diesen Schleifvorgängen hinsichtlich mittels außerhalb der erfindungsgemäßen Zusammen- der Körnung von den schweren Schleifoperationen setzung an Zirkoniumoxid und Spinell fällt. Soll bei- und auch in einem gewissen Ausmaß in der Form spielsweise aus dem Schleifmittel ein Produkt mit 60 der Körnchen.

einer Körnungsgröße 0,21 mm gemacht werden, wo- Die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Zirkonibei das rohe Schleifkorn eine Zusammensetzung von umoxid-Spinell-Schleifmittel einschließlich solcher, 28% ZrO₂, 62% Spinell, 6% freies Al₂O₃ und 4% die freies Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid entVerunreinigungen hat und hergestellt worden ist aus halten, kann mit einem der drei üblichen Binder, etwa 22,5 kg Masseln, werden etwa 26% des Schleif- 65 wie sie für die Schleifscheibenherstellung angekorns obiger Körnung im wesentlichen Spinell sein wandt werden, erfolgen, nämlich eine glasige Bin- und nicht Zirkoniumdioxid-Spinell nach der Erfin- dung auf Basis von Ton, mit Natriumsilikat oder mit dung, und zwar auf Grund der Rohzusammensetzung Hilfe einer organischen oder harzartigen Substanz

einschließlich wärmehärtenden Harzen, wie Kondensationsprodukte von Phenol und Formaldehyd, Epoxyharze, Alkylharze, Polyurethane, ungesättigte Polyester, Schellack, vulkanisierter Kautschuk u. dgl. Die Möglichkeiten bei der Schleifscheibenherstellung sind sehr groß, und die spezielle Bindung ist für die Erfindung nicht essentiell.

Die Erfindung wird an Hand von einigen Beispielen der Praxis näher erläutert. Um nun die verschiedenen Zirkoniumoxid-Spinell-MgO oder Al₂O₃-Massen in Schleifscheiben zu bewerten, wurde jedesmal eine Harzbindung angewandt, und zwar ein Bindemittel in Form eines Phenolformaldehyd-Kondensationsprodukts. Die Untersuchungen wurden bei schweren Schleifoperationen, insbesondere beim Schruppen durchgeführt. Diese beliebige Auswahl sollte nicht als Begrenzung angesehen werden. Die erfindungsgemäßen Schleifmittel zeichnen sich durch ihre hohe Schnittgeschwindigkeit besonders aus und sind daher speziell geeignet für das Präzisionsschleifen.

Bei den Untersuchungen zu den folgenden Beispielen wird die Leistungsfähigkeit als G-Verhältnis bezeichnet. Es handelt sich dabei um das Verhältnis des Materialabtrags zu dem Scheibenverschleiß.

Bei den Beispielen wurden die bekannten Aluminiumoxid- und Aluminium-Zirkoniumoxid-Schleifmittel so behandelt, wie dies für optimale Eigenschaften zum Schruppen üblich ist, d. h. die Zerkleinerung erfolgte trocken zu einer festen blockigen Form. Die erfindungsgemäßen Schleifmittel wurden nicht in dieser Weise auf einer Mahlscheibe zerkleinert, so daß die Schleifeigenschaften dieses Materials etwas tiefer liegt, als es sein würde, wenn auch dieses Material in gleicher Weise zerkleinert worden wäre.

Beispiel 1

In einem kleinen elektrischen Lichtbogenofen, Fassungsvermögen etwa 450 kg, wurden 21,2 kg Surinam-Bauxit, 22,2 kg Zirkoniumoxid, enthaltend etwa 5 «/ο SiO₂ und etwa 10% Al₂O₃, 9 kg MgO, 1,54 kg Kohle und 2,25 kg Eisendrehspäne je 45 kg des Gemisches eingeschmolzen. Nach insgesamt etwa 6,25 Stunden waren alle Reaktionen beendet und der Abstich möglich. Es wurden Gießlinge von etwa 22,5 kg hergestellt, wobei die Schmelze schnell erstarrte. Das verfestigte Produkt enthielt 1,29 Gewichtsprozent SiO₂, 0,11%> Fe₂O₃, 1,83% TiO₂, 6,8 °/o Al₂O., 46,96% Spinell und 43,01% ZrO₂.

Die Gießlinge wurden aufgebrochen auf eine Korngröße 1 bis 9,5 mm. Durch Schlagzerkleinerung erhielt man ein Material mit einer Körnung von 1 bis 2 mm.

Dieses Produkt wurde nun verglichen mit dem als besonders gut bekannten geschmolzenen Schleifmaterial aus Aluminium- und Zirkoniumoxid (USA.-Patentschrift 3 181939) sowie dem in großem Umfang angewandten Aluminiumoxid 95°/oig. Das Schleifkorn wurde mit Hilfe eines Harzbinders durch Heißpressen auf Schleifscheiben verarbeitet

Die Herstellung der Schleifscheiben geschah in der Weise, daß die vorbestimmten Mengen an Schleifkorn und einem üblichen Bindemittel, in diesem Fall eines2-Stufen-Formaldehydharzes,Kaliumfluoroborat, Pyrit and Calciumoxid gemischt, in eine Stahlfonn mit einem Innendurchmesser von etwa 406 mm sowie einer Boden- und Deckplatte aus Stahl gefüllt wurde. Bei einer Temperatur von etwa 160° C wurde unter einer Last von etwa 3 kg/mm² heißgepreßt, und zwar etwa 1 Stunde lang, so daß man eine Scheibe mit einer Stärke von etwa 50 mm und einer Porosität von etwa 1% erhielt. Die teilweise gehärtete Scheibe wurde dann aus der Presse genommen und einer Wärmebehandlung bei etwa 180° C12 Stunden unterzogen. Die fertige Schleifscheibe wurde dann abgedreht und abgerichtet und die Innenbohrung bearbeitet, so daß man eine Scheibe mit guten Laufeigenschaften erhielt. In gleicher Weise wurden die beiden Vergleichsprodukte verarbeitet. Die Vergleichsversuche wurden nun durchgeführt auf einer hydraulischen Knüppelschleifmaschine, Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 47,5m/Sek. Anpreßdruck 180 kg. Bei dem abgeschliffenen Werkstück handelte es sich um einen niederlegierten Stahl der Spezifikation 4140.

Tabelle I

	Verschleiß cmVh	Abschliff kg/h	G-Ver hältnis
95%Al2O3	1600	52,6	1,2
Zirkonium- Aluminium-Oxyd (40% ZrO2) Beispiel 1	492 565	39 60	2,8 3,9

Aus obigen Daten ergibt sich die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Schleifmittel. So ist die Schnittgeschwindigkeit besser als des sehr schnell schneidenden Aluminiumoxids, die Haltbarkeit ist wesentlich besser als die von Aluminiumoxid und vergleichbar mit dem Zirkonium-Aluminium-Oxid. Durch die sehr hohe Schnittgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Zirkoniumoxid-Spinell-Schleifmittel ist die gesamte Schleifzeit z. B. zum Blankschleifen eines Knüppels und damit der Lohnanteil wesentlich verringert. Durch den geringen Verschleiß, also die hohe Haltbarkeit der Scheiben, ist die kostenmäßige Belastung durch die Preise für die Scheibe bei Abschliff einer gegebenen Menge an Metall gering. Das G-Verhältnis ist ein üblicherweise angewandtes Maß, um die Qualität von Schleifmitteln zu bestimmen. Je höher das G-Verhältnis, um so besser ist das Schleifmittel. In dem G-Verhältnis ist die Leistungsfähigkeit hinsichtlich Abschliff und der Scheibenverschleii berücksichtigt. Das G-Verhältnis ist, wie aus der Ta-

so belle hervorgeht, bei den erfindungsgemäßen Produkten mehr als 200% besser als des Aluminiumoxid Schleif korns und etwa 36°/o besser als der Zirkonium' Aluminium-Oxid-Produkte.

Beispiel 2

Im Sinne des Beispiels 1 wurde ein Schleifmateria aus 20,2 kg Surian-Bauxit, 26 kg Zirkoniumoxid, ent haltend 5% SiO₂ und etwa 10% Al₂O,, 5,4 kg Ma

gnesiumoxid, 1,53 kg Kohle und 2,47 kg Drehspäni auf 45 kg des Gemisches erschmolzen. Die Gesamt schmelzzeit betrug 11,75 Stunden. Analyse: 1,35 Ge wichtsprozent SiO₈, 0,13 °/o Fe₂O₈, 1,62% TiO, 16,32% Al₈O₈, 33,6 % Spinell, 46,98% ZrO,.

Im Sinne des Beispiels 1 wurde aas dienern Schleif material und aus den Vergleichsprodukten Schleif scheiben hergestellt und in der gleichen Versuchs anordnung bewertet

209528/41

Tabelle II

	Verschleiß cmVh	Abschliff kg/h	G-Ver- hältnis
95% Al0O,	1600 492 625	52,6 39 55,4	1,2 2,8 3,2
Ά Λ Zirkonium- Aluminium-Oxyd (40 % ZrO2) Beispiel 2

Aus der Tabelle ergibt sich, daß die neuen Produkte hinsichtlich der Schnittgeschwindigkeit dem Aluminiumoxidkorn und in etwa hinsichtlich der Dauerhaftigkeit dem Zirkonium-Aluminium-Oxidkorn entsprechen.

Beispiel 3

Im Sinne des Beispiels 1 wurde ein Schleifmaterial aus 26 kg Surinam-Bauxit, 22 kg Zirkoniumoxid, enthaltend 5% SiO₂ und etwa 10% Al₂O₃, 8 kg Magnesiumoxid, 1,8 kg Kohle und 2,25 kg Eisendrehspäne auf 45 kg des Gemisches erschmolzen. Schmelzzeit: 7,5 Stunden. Analyse des Schleifmaterials: 1,29% SiO₂, 0,19% Fe₂O₃, 1,62% TiO₂, 18,57% Al₂O₃,41,81 % Spinell, 36,52% ZrO₂.

In dieser Masse lagen 20% freies Al₂O₃ also neben dem Spinell vor.

Tabelle III

	Verschleiß	Abschliff	G-Ver-
	cms/h	kg/h	hältnis
95% Al2O3	1600	52,6	1,2
Zirkonium-
Aluminium-Oxyd
(40% ZrO2)	492	39	2,8
Beispiel 3	710	57,5	2,96

Vergleichsversuch

Ausgangsgemisch: 20,7 kg Surinam-Bauxit, 22 kg Zirkoniumoxid mit etwa 5% SiO₂ und 10% Al₂O₃,

14,5 kg MgO, 1,8 kg Eisendrehspähne und 1,75 kg Kohle auf 45 kg des Gemisches. Schmelzzeit: 6,42 Stunden. Analyse: 1,9% SiO₂, 0,37% Fe₂O₃, 1,52% TiO₂, 0,14% CaO, 7,63% MgO, 53,23% Spinell, 35,21% ZrO₂.

ίο Das Produkt enthielt 7,68 % freies MgO.

Tabelle V

	95% Al2O3	Verschleiß	Abschliff	G-Ver-
15	Zirkonium-	cm3/h	kg/h	hältnis
Aluminium-Oxyd	1600	52,6	1,2
(40% ZrO2)
Beispiel 5
492	39	2,8
2200	53	0,87

Aus der Tabelle ergibt sich, daß die Schnittgeschwindigkeit nicht hervorragend und der Verschleiß mehr als das Aluminiumoxid-Vergleichsmaterial war.

Beispiel 5

Es wurde ein Schleifkorn folgender Analyse untersucht: 0,04% SiO₂, 0,1% Fe₂O₃, 0,3% TiO₂, 34,96% Spinell, 64,62% ZrO₂. Körnung 0,7 bis 1,4 mm. Als Vergleichsprodukt dienten 95% Al₂O₃. Abgeschliffen wurde korrosionsbeständiger Stahl, Spezifikation 302.

35

Tabelle VI

Der Scheibenverschleiß war nun merklich höher als der von Zirkonium-Aluminium-Oxid, jedoch liegt das G-Verhältnis noch immer ausgezeichnet.

Beispiel 4

Als Ausgangsgemisch dienten 30,6 kg Surinam-Bauxit, 10,8 kg Zirkoniumoxid, enthaltend etwa 5% SiO₂ und 10% Al₂O₃, 11,3 kg MgO, 1,9 kg Kohle, 0,9 kg Eisendrehspäne je 45 kg des Gemisches. Schmelzzeit: 6,75 Stunden. Analyse: 1,7% SiO 0,94 »/0 Fe₂O₃, 1,86Vo TiO₂ lO 7155

Spinell, 21,18% ZrO₂.

₄₀

₄₅

	Verschleiß cmtyh	Abschliff kg/h	G-Ver hältnis
95 % Aluminium oxid	83,6 187	6,7 7,6	2,92
Beispiel 6	1,48

₂,

y ₂

2,77% Al₂O₈, 71,55%

Tabelle IV

95%A1₂O_S

Zirkonium-Aluminium-Oxyd (40% ZrO₂)

Beispiel 4

Verschleiß cm'/h

1600

492 1115

Abschliff kg/h

52,6

39 48

G-Verhältnis

1,2

2,8 1,6

Trotzdem das erfindungsgemäße Material nur 21,18% ZrO₂ enthielt, war doch die Schnittgeschwindigkeit beachtlich, Die Lebensdauer, also der Verschleiß, liegt etwa in der Mitte zwischen dem Zirkonium-Aluminium-Oxid und den Aluminiumoxid-Schleifmitteln.

Das erfindungsgemäße Produkt hatte die gewünschte Schnittgeschwindigkeit, jedoch doppelte Haltbarkeit als das Vergleichsmaterial.

Beispiel 6

Es wurde ein Schleifleinen hergestellt, und zwa: ein Körper, knapp 1 m breit, Gewicht 4,3 m/kg 14 Kettfaden, 12 Schußfäden, Gewebezifferuni 72· 48, entschlichtet, wurde mit Hilfe eines Kleb Stoffs mit sogenannten »0,25 mm vulkanisierte Fa sern für Schleifzwecke« versehen. Als Klebstoff fü dieses Trägermaterial diente eine Masse aus 13,9 kj Lehn 86 mP, 18,7 kg Calciumkarbonat, etwa 15 μϋ auf 12,3 kg Wasser. Der Kleber wurde auf die Fasen und diese in üblicher Weise auf das Gewebe aufge

bracht. Dies geschieht vorzugsweise bei etwa 77° C dann wird wie üblich getrocknet und aufgewickelt.

Auf die Gewebeseite dieses Trägers wird dann ii dünner Schicht ein Bindemittel aus 11,4 kg Lein 86 mP, 11,4 kg fernes Calciumkarbonat und 212 k;

«5 Wasser in solcher Schichtdicke aufgetrageti, daß ei Auftragsgewicht von 32,5 g/m* erreicht wurde.

Auf diesem Haftgrund wurde nun das Bindemitte für das Schleifkorn aufgetragen, und zwar in Fora

eiaer Masse aus 13,6 kg Leim 86 mP, 13,6 kg CaI-ciumkarbonat und 17,6 kg Wasser mit einer Temperatur von etwa 71° C. Der Auftrag geschieht auf üblichen Schleifpapiermaschinen, und zwar für ein Auftragsgewicht von 222 g/m². Schleifkorn des Beispiels 1, Körnung 0,7 mm, wurde in einer Menge entsprechend etwa 680 g/m² aufgebracht und getrocknet und gehärtet.

Nun wurde eine Deckschicht aufgebracht aus einer Masse von 14,4 kg eines Ein-Stufen-Phenolformaldehydharzes mit einem Feststofigehalt von 80%, 24,2 kg Calciumkarbonat und 6,3 kg Wasser. Der Auftrag erfolgt wie der Leimauftrag, vorzugsweise jedoch bei einer Temperatur von etwa 38° C. Diese tiefere Temperatur ist nötig, um ein Aushärten und

Gelieren des Harzes in zu kurzer Zeit zu vermeiden. Anschließend wird das Phenolharz gehärtet.

Aus dieser Bahn wurden Scheiben geschnitten und diese auf tragbaren Schleifwerkzeugen befestigt, um damit Schweißnähte zu entfernen und zum Putzen von Metallgießlingen.

Aus dem erfindungsgemäßen Schleifkorn wurden auf ähnliche Weise Schleifbahnen auf Gewebe- oder Papierunterlagen, gegebenenfalls mit Schichten zur

ίο Verbesserung der Wasserfestigkeit, verarbeitet. Für Schleifmaterialien zur hohen Beanspruchung in schweren Schleifvorgängen sind besonders längliche Körner wünschenswert. Diese erhält man z. B. durch Zerkleinern in Walzenbrechern (USA.-Patentschrifl 2970929).

Claims (4)

Ein noch leistungsfähigeres Sohlelfkorn für schwere Patentansprüche: Sohleifvorgänge ist eine α-Tonerde mit einem gewissen Anteil an Zirkoniumoxid. Durch diesen Zu-

1. Geschmolzenes, kristallines Schleifmaterial sate wird der einzige Nachteil der α -Tonerde, η Hmauf der Basis von Zirkoniumoxid und Aluminium- S lieh der relativ hohe Verschleiß, verbessert. Zirkonoxid, dadurch gekennzeichnet, daß es haltige «-Tonerde ist für Schleif vorgänge wesentlich im wesentlichen 20 bis 65 Gewichtsprozent Zirko- leistungsfähiger als Schleifkorn aus Tonerde allein, niumoxid, 75 bis 15 Gewichtsprozent Spinell und Zwar ist die Abtragsgeschwindigkeit von Schleifkorn, gegebenenfalls bis zu 65 Gewichtsprozent Alumi- enthaltend Zirkonium- und Aluminiumoxid, unter niumoxid oder bis 7% Magnesiumoxid, die nicht ίο bestimmten Schleif bedingungen etwas geringer als im Spinell vorliegen, enthält. bei Schleifkorn nur aus Aluminiumoxid, jedoch zeigt

2. Schleifmaterial nach Anspruch 1, dadurch das zirkoniumhaltige Produkt einen bis zu 50¹Vo gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis geringeren Verschleiß, wodurch die etwas geringere Spinell zu Zirkoniumoxid etwa 1:1 beträgt und Schnittgeschwindigkeit weitgehend aufgewogen ist der Anteil an Spinell und Zirkoniumoxid jeweils 15 (USA.-Patentschrift 3 181939).

35 bis 55 Gewichtsprozent ist. Trotzdem die Schleifmittel aus geschmolzener

3. Verwendung des Schleifmaterials nach An- α-Tonerde und auch enthaltend Zirkoniumoxid zu Spruch 1 oder 2 für Schleifscheiben oder andere einer wesentlichen Verbesserung der Schleifvorgänge geformte Körper mit glasiger, silikatischer oder in der metallbearbeitenden Industrie bei gleichzeitigvi organischer Bindung, insbesondere einem wärme- 20 Kostensenkung führten, zeigte sich jedoch, daß diese härtenden Phenolformaldehydharz. Produkte nicht so begehrenswert sind, wenn Arbeit

4. Verwendung des Schleifmaterials nach An- oder Zeit die am schwersten kostenbelastenden Fakspruch 1 oder 2 für die Herstellung von Schleif- toren sind und nicht so sehr der Aufwand für das papieren oder -leinen. Schleifmittel oder die Schleifscheibe ins Gewicht fällt.

35 In Schleifoperationen, bei denen die Lohnkosten ausschlaggebend sind, ist die wichtigste Eigenschaft

eines Schleifmittels die Schnittgeschwindigkeit oder