DE202016004274U1 - Green body and corresponding grinding wheel - Google Patents
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Abstract
Grünkörper (10) umfassend eine erste Körnung (1) in Höhe von 5 bis 40 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% des Grünkörpers (10); eine keramische Bindung (2) in Höhe von 20 bis 60 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% des Grünkörpers (10); ein Gummiarabikum (3) in Höhe von 5 bis 20 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% des Grünkörpers (10); ein porenbildendes Material (4) in Höhe von 0 bis 20 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% des Grünkörpers (10); und eine zweite Körnung (5) in Höhe von 0 Vol.-% bis zu einer Menge ausreichend um den Grünkörper (10) auf 100 Vol.-% zu bringen.Green body (10) comprising a first grain size (1) in the amount of 5 to 40% by volume based on 100% by volume of the green body (10); a ceramic bond (2) in the amount of 20 to 60% by volume based on 100% by volume of the green body (10); a gum arabic (3) in the amount of 5 to 20% by volume based on 100% by volume of the green body (10); a pore-forming material (4) in the amount of 0 to 20% by volume based on 100% by volume of the green body (10); and a second grain size (5) of 0% by volume up to an amount sufficient to bring the green body (10) to 100% by volume.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Grünkörper, insbesondere einen Grünkörper mit hoher Umweltverträglichkeit und einfacher Handhabung, einen Grünkörper und eine Schleifscheibe.The present invention relates to a green body, in particular a green body with high environmental compatibility and ease of handling, a green body and a grinding wheel.
Obwohl die vorliegende Erfindung einen Grünkörper für Schleifsegmente und für entsprechende Schleifscheiben offenbart, versteht es sich von selbst, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf Polierwerkzeuge, Schneidwerkzeuge oder weitere Werkzeuge für Schleifprozesse transferiert bzw. übertragen werden können.Although the present invention discloses a green body for abrasive segments and corresponding abrasive wheels, it will be understood that the principles of the present invention can be transferred to polishing tools, cutting tools or other tools for grinding processes.
Gummiarabikum wird als Exsudat aus dem Pflanzensaft von Verek-Akazien und Seyal-Akazien gewonnen. Gummiarabikum ist ein natürliches Gemisch von Polysacchariden (Mehrfachzuckern), deren Hauptkomponente auch Arabinsäure genannt wird.Gum arabic is obtained as an exudate from the sap of Verek acacia and Seyal acacia. Gum arabic is a natural mixture of polysaccharides (polysaccharides) whose main component is also called arabic acid.
Zum Herstellen von Schleifsegmenten für Schleifscheiben werden typischerweise temporäre Binder eingesetzt. Der temporäre Binder ist als Zusatz zum Pressen der Schleifsegmente erforderlich und verbessert eine mechanische Stabilität der Schleifsegmente nach dem Pressen. Typische temporäre Binder, beispielsweise Phenolharze oder andere Kunststoffe, benötigen typischerweise spezielle Öfen mit Abgassystemen.Typically, temporary binders are used to make grinding wheel abrasive segments. The temporary binder is required as an additive for pressing the abrasive segments and improves mechanical stability of the abrasive segments after pressing. Typical temporary binders, such as phenolic resins or other plastics, typically require special ovens with exhaust systems.
Somit sind temporäre Binder in der Schleifscheibenindustrie erforderlich, welche insbesondere die hier genannten speziellen Öfen nicht benötigen.Thus, temporary binders are required in the grinding wheel industry, which in particular do not require the special ovens mentioned here.
Das heißt, dass ein Bedarf an einem temporären Binder besteht, durch welche ein maschineller oder gerätebezogener Aufwand reduziert werden kann. Ferner besteht ein Bedarf an einem temporären Binder mit einer hohen Umweltverträglichkeit.That is, there is a need for a temporary binder that can reduce machine or equipment related effort. Furthermore, there is a need for a temporary binder with a high environmental impact.
Gummiarabikum in der Funktion als temporärer Binder brennt während des Sinterprozesses aus dem herzustellenden Produkt heraus. Gummiarabikum ist besondere vorteilhaft aufgrund seiner hohen Umweltverträglichkeit. Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, Gummiarabikum als Zusatz bzw. temporären Binder in der schleifscheibenproduzierenden Industrie einzusetzen, um einen Pressprozess sowie die stabile Handhabung eines Grünkörpers vor dem Sinterprozess zu verbessern.Gum arabic in the function of a temporary binder burns out during the sintering process from the product to be produced. Gum arabic is particularly beneficial due to its high environmental impact. One idea underlying the present invention is to use gum arabic as an additive or temporary binder in the grinding wheel producing industry in order to improve a pressing process and the stable handling of a green body before the sintering process.
Gemäß der Europäischen Richtlinien braucht Gummiarabikum nicht als gefährlicher Stoff gekennzeichnet zu werden. Durch Einsatz von Gummiarabikum als temporärer Binder kann insbesondere der maschinelle oder gerätebezogene Aufwand zum Bearbeiten des Grünkörpers deutlich reduziert werden. Da Gummiarabikum ein organischer bzw. natürlicher temporärer Binder ist, brennt Gummiarabikum während eines Sinterprozesses ohne Ausbilden von Verbrennungsrückständen oder gefährlichen Abgasen aus dem Grünkörper aus. Ferner ist ein Anwenden von Gummiarabikum einfacher handhabbar und homogener verteilbar als im Vergleich zu etablierten Polysacchariden, wie Zuckerlösungen oder Speisestärke. Aufgrund seiner umweltfreundlichen Eigenschaften und einfachen Handhabung ist der Einsatz von Gummiarabikum in keramischen Schleifwerkzeugen eine vielversprechende Zukunftstechnologie.According to the European guidelines, gum arabic does not need to be labeled as a dangerous substance. By using gum arabic as a temporary binder, in particular the mechanical or device-related expense for processing the green body can be significantly reduced. Since gum arabic is an organic or natural temporary binder, gum arabic will burn out of the green body during a sintering process without forming combustion residues or hazardous exhaust gases. Furthermore, applying gum arabic is easier to handle and more homogeneously distributable than compared to established polysaccharides, such as sugar solutions or cornstarch. Due to its eco-friendly properties and easy handling, the use of gum arabic in ceramic grinding tools is a promising future technology.
Die
Die Erfindung stellt einen Grünkörper nach Anspruch 1, einen Grünkörper, der durch ein entsprechendes Verfahren nach Anspruch 6 herstellbar ist und eine Schleifscheibe nach Anspruch 12 zur Verfügung.The invention provides a green body according to claim 1, a green body, which can be produced by a corresponding method according to
Bevor ein Grünkörper gesintert wird, ist dieser gewöhnlich strukturempfindlich und weist eine geringe Stabilität auf. Diese Eigenschaft macht eine Handhabung des Grünkörpers schwierig. Dies führt ferner zu geringen Stückzahlen hinsichtlich einer Weiterbearbeitung der Grünkörper. Zusätzlich kommt es zu Ungenauigkeiten hinsichtlich der geometrischen Form des Grünkörpers. Kantenausbrüche und Materialverlust sind weitere Nachteile. Diesen Aspekten kann durch das hier beschriebene Gummiarabikum als temporärer Binder entgegengetreten werden. Produktivität, Genauigkeit und Produkthandhabung werden auf umweltfreundliche ressourcenschonende Art verbessert.Before a green body is sintered, it is usually structurally sensitive and has poor stability. This property makes handling of the green body difficult. This also leads to low numbers in terms of further processing of the green body. In addition, there are inaccuracies in the geometric shape of the green body. Edge breakages and material loss are further disadvantages. These aspects may be counteracted by the gum arabic described herein as a temporary binder. Productivity, accuracy and product handling are improved in an environmentally friendly, resource-efficient manner.
Die Merkmale des Grünkörpers sind auch für das Verfahren zum Herstellen des zumindest einen Grünkörpers offenbart sowie auch umgekehrt.The features of the green body are also disclosed for the method for producing the at least one green body and vice versa.
Ein erster Aspekt der Offenbarung betrifft einen Grünkörper mit einer ersten Körnung in Höhe von 5 bis 40 Vol.-%, bevorzugt in Höhe von 10 bis 35 Vol.-% und besonders bevorzugt in Höhe von 15 bis 25 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% des Grünkörpers; einer keramischen Bindung in Höhe von 20 bis 60 Vol.-%, bevorzugt in Höhe von 25 bis 40 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% des Grünkörpers; ein Gummiarabikum in Höhe von 5 bis 20 Vol.-%, bevorzugt in Höhe von 7 bis 17 Vol.-% und besonders bevorzugt in Höhe von 8 bis 12 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% des Grünkörpers; ein porenbildendes Material in Höhe von 0 bis 20 Vol.-%, bevorzugt in Höhe von 0 bis 15 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% des Grünkörpers und eine zweite Körnung in Höhe von 0 Vol.-% bis zu einer Menge ausreichend um den Grünkörper auf 100 Vol.-% zu bringen. Mit anderen Worten basiert der Grünkörper auf einer Pulverzusammensetzung, wobei die Pulverzusammensetzung zu einem Grünkörper modelliert oder geformt werden kann.A first aspect of the disclosure relates to a green body with a first grain size in the amount of 5 to 40% by volume, preferably in the amount of 10 to 35% by volume and particularly preferably in the amount of 15 to 25% by volume. % based on 100% by volume of the green body; a ceramic bond in the amount of 20 to 60 vol .-%, preferably in the amount of 25 to 40 vol .-% based on 100 vol .-% of the green body; a gum arabic in the amount of 5 to 20 vol .-%, preferably in the amount of 7 to 17 vol .-% and particularly preferably in the amount of 8 to 12 vol .-% based on 100 vol .-% of the green body; a pore-forming material in the amount of 0 to 20% by volume, preferably in the amount of 0 to 15% by volume based on 100% by volume of the green body and a second grain in the amount of 0% by volume up to an amount sufficient to bring the green body to 100 vol .-%. In other words, the green body is based on a powder composition, wherein the powder composition can be modeled or shaped into a green body.
Das Gummiarabikum kann als Pulver mit einer Partikelgröße von etwa 10 μm bis 250 μm eingesetzt werden. Das Gummiarabikum kann von Caesar & Loretz GmbH (Deutschland) (Gummiarabikum, Produktnummer 448), geliefert werden.The gum arabic can be used as a powder with a particle size of about 10 microns to 250 microns. The gum arabic can be supplied by Caesar & Loretz GmbH (Germany) (gum arabic, product number 448).
Gemäß eines zweiten Aspekts der Offenbarung betrifft diese, ein Verfahren zum Herstellen zumindest eines Grünkörpers, insbesondere eines Grünkörpers gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung. Das Verfahren umfasst einen Schritt A zum Bereitstellen einer Pulverzusammensetzung mit einer ersten Körnung in Höhe von 5 bis 40 Vol.-%, bevorzugt in Höhe von 10 bis 35 Vol.-% und besonders bevorzugt in Höhe von 15 bis 25 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% der Pulverzusammensetzung, eine keramische Bindung in Höhe von 20 bis 60 Vol.-%, bevorzugt in Höhe von 25 bis 40 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% der Pulverzusammensetzung, ein Gummiarabikum in Höhe von 5 bis 20 Vol.-%, bevorzugt in Höhe von 7 bis 17 Vol.-% und besonders bevorzugt in Höhe von 8 bis 12 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% der Pulverzusammensetzung, ein porenbildendes Material in Höhe von 0 bis 20 Vol.-%, bevorzugt in Höhe von 0 bis 15 Vol.-% basierend auf 100 Vol.-% der Pulverzusammensetzung und eine zweite Körnung in Höhe von 0 Vol.-% bis zu einer Höhe ausreichend um die Pulverzusammensetzung auf 100 Vol.-% zu bringen. Ferner umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt B zum Portionieren und Formen der Pulverzusammensetzung in den zumindest einen Grünkörper.According to a second aspect of the disclosure, this relates to a method for producing at least one green body, in particular a green body, according to the first aspect of the disclosure. The method comprises a step A of providing a powder composition having a first grain size of from 5 to 40% by volume, preferably from 10 to 35% by volume, and more preferably from 15 to 25% by volume to 100 vol.% of the powder composition, a ceramic bond of 20 to 60 vol.%, preferably 25 to 40 vol.% based on 100 vol.% of the powder composition, a gum arabic of 5 to 20% by volume, preferably in the amount of 7 to 17% by volume and particularly preferably in the amount of 8 to 12% by volume based on 100% by volume of the powder composition, a pore-forming material in the amount of 0 to 20 Vol .-%, preferably in the amount of 0 to 15 Vol .-% based on 100 Vol .-% of the powder composition and a second granulation in the amount of 0 Vol .-% up to a height sufficient to the powder composition to 100 vol. % bring to. Furthermore, the method comprises a process step B for portioning and shaping the powder composition into the at least one green body.
Um die im Verfahrensschritt A beschriebene Pulverzusammensetzung bereitzustellen, wird ein exaktes Abwiegen jeder Komponente der Pulverzusammensetzung durchgeführt. In Abhängigkeit der Geometrie und dem Material eines Bauteils, welches geschliffen werden soll, müssen Form, Dimensionierung und Bestandteile der Schleifsegmente definiert werden.In order to provide the powder composition described in Process A, a precise weighing of each component of the powder composition is carried out. Depending on the geometry and the material of a component that is to be ground, the shape, dimensioning and components of the abrasive segments must be defined.
Die Menge an Komponenten wird bestimmt durch das Volumen der Schleifsegmente, welche von der Dimensionierung des Schleifsegments resultiert. Die Zusammensetzung der Pulverzusammensetzung ist in Volumenprozent und den entsprechenden Dichten definiert. Alle Komponenten der Pulverzusammensetzung können in Trockenpulverform miteinander vermischt werden. Durch Mischen der Komponenten kann eine homogene Verteilung der Komponenten erzielt werden. Die durchmischte Pulverzusammensetzung kann in dem weiteren Verfahrensschritt B in den zumindest einen Grünkörper portioniert und geformt werden.The amount of components is determined by the volume of the abrasive segments resulting from the sizing of the abrasive segment. The composition of the powder composition is defined in volume percent and the corresponding densities. All components of the powder composition can be mixed together in dry powder form. By mixing the components, a homogeneous distribution of the components can be achieved. The mixed powder composition can be portioned and shaped in the further process step B in the at least one green body.
Gemäß eines dritten Aspekts der Offenbarung umfasst eine Schleifscheibe Schleifsegmente, wobei die Schleifsegmente durch Sintern der Grünkörper bereitgestellt und auf eine Scheibe positioniert und geklebt werden.According to a third aspect of the disclosure, a grinding wheel comprises abrasive segments, wherein the abrasive segments are provided by sintering the green bodies and are positioned and adhered to a wheel.
Eine Idee, auf welcher die vorliegende Erfindung basiert, ist ein Gummiarabikum als einen organischen temporären Binder für die Produktion von Schleifscheiben mit keramischen Bindungstypen einzusetzen. Aufgrund seiner Umweltverträglichkeit und einfachen Verarbeitbarkeit ist der Einsatz von Gummiarabikum in keramischen Schleifwerkzeugen eine vielversprechende zukünftige Technologie. Gummiarabikum kann zum Verbessern der Handhabung des Grünkörpers vor dem Sinterprozess eingesetzt werden. Ein Bindungstyp der entsprechenden Schleifscheiben kann ein keramischer Bindungstyp sein.One idea on which the present invention is based is to use a gum arabic as an organic temporary binder for the production of ceramic bond type grinding wheels. Due to its environmental compatibility and ease of processing, the use of gum arabic in ceramic grinding tools is a promising future technology. Gum arabic may be used to improve the handling of the green body prior to the sintering process. A bonding type of the respective grinding wheels may be a ceramic bonding type.
Gemäß einer Ausführungsform des Grünkörpers umfasst die erste Körnung superabrasive Körner mit einer mittleren Korngröße von 2 μm bis 300 μm, bevorzugt 3 μm bis 200 μm, und besonders bevorzugt 45 μm bis 130 μm. Die Korngrößen sind definiert über den
Die Korngröße kann von dem Einsatzgebiet der Schleifscheibe abhängen. Superabrasive Körner können aus Diamant oder CBN (Kubisches Bornitrid) hergestellt sein. Superabrasive Körner können von unterschiedlichen Lieferanten wie Element Six Ltd. (Irland), Sandvik Hyperion (Deutschland), EID Ltd. (Vereinigtes Königreich), Duratec Hartstoffe GmbH (Deutschland), L. M. van Moppes & Sons SA (Schweiz) oder WorldWide Superabrasives LLC (USA) in verschiedenen Arten von blockigen bis splitterigen oder von bernsteinfarbenen bis schwarzen Ausführungen eingesetzt werden. Beispiele für Diamant und CBN-Produkte sind ABN, PDA (von Element Six Ltd.); CBN Type I, RVG, SP1S (von Sandvik Hyperion); EBN, ERD (von EID Ltd.); BBN-J (von Duratec Hartstoffe GmbH); FRD (von van Moppes & Sohn SA); und BMI (von WorldWide Superabrasives LLC).The grain size may depend on the field of application of the grinding wheel. Superabrasive grains can be made of diamond or CBN (cubic boron nitride). Superabrasive grains can be purchased from different suppliers such as Element Six Ltd. (Ireland), Sandvik Hyperion (Germany), EID Ltd. (United Kingdom), Duratec Hartstoffe GmbH (Germany), LM van Moppes & Sons SA (Switzerland) or World Wide Superabrasives LLC (USA) are used in various types from blocky to shattered or from amber to black finishes. Examples of diamond and CBN products are ABN, PDA (from Element Six Ltd.); CBN Type I, RVG, SP1S (from Sandvik Hyperion); EBN, ERD (from EID Ltd.); BBN-J (from Duratec Hartstoffe GmbH); FRD (by van Moppes & Sohn SA); and BMI (from WorldWide Superabrasives LLC).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Grünkörpers umfasst die keramische Bindung zumindest eine Glasfritte. Als eine keramische Bindung können unterschiedliche Glasfritten in Pulverform von Reimbold & Strick (Deutschland) (A4015 P Bindefritte Gem.), Ferro GmbH (Deutschland) (DSCE K 2247 Transparent – 1376714, VK6327(90158), Heraeus Schauer GmbH (Österreich) (
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Grünkörpers umfasst das porenbildende Material Graphit oder Glaskugeln. Unter dem Begriff „porenbildendes Material” kann insbesondere auch eine „Porosität generierende Substanz” verstanden werden. Das porenbildende Material kann von 3M Company (USA), Omega Minerals Germany GmbH (Deutschland) oder Tokai Carbon Europe GmbH (Deutschland) geliefert werden.According to a further embodiment of the green body, the pore-forming material comprises graphite or glass spheres. The term "pore-forming material" can in particular also be understood as meaning a "porosity-generating substance". The pore-forming material may be supplied by 3M Company (USA), Omega Minerals Germany GmbH (Germany) or Tokai Carbon Europe GmbH (Germany).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Grünkörpers umfasst die zweite Körnung Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Borcarbid oder Bornitrid. Die Korngröße der zweiten Körnung kann in Abhängigkeit der Korngröße der ersten Körnung gewählt werden. Beispielsweise kann die Korngröße der zweiten Körnung die gleiche Größe wie die Korngröße der ersten Körnung oder die Korngröße der zweiten Körnung kann eine Größenordnung kleiner als die erste Körnung sein, mit Korngrößen nach
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Schleifsegment durch Sintern des Grünkörpers bereitstellbar. Während des Sinterns des Grünkörpers brennt das Gummiarabikum aus dem Grünkörper aus und es entsteht zumindest eine Schleifsegment mit einer keramischen Bindung.According to a further embodiment, a grinding segment can be provided by sintering the green body. During the sintering of the green body, the gum arabic burns out of the green body and at least one abrasive segment with a ceramic bond is formed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Pulvermischung durch Wiegen und Mischen der ersten Körnung, der keramischen Bindung, dem Gummiarabikum, dem porenbildenden Material und der zweiten Körnung in einem Mixer bereitgestellt.According to a further embodiment, the powder mixture is provided by weighing and mixing the first granulation, the ceramic bond, the gum arabic, the pore-forming material and the second granulation in a mixer.
Abhängig von der Geometrie und dem Material eines zu schleifenden Werkstücks und den erforderlichen Scheibeneigenschaften der Schleifapplikation, muss die Form, die Dimensionierung und die Zusammensetzung des Schleifsegments gewählt werden. Die Pulverzusammensetzung ist definiert durch Volumenprozent einer jeden Komponente und der entsprechende Dichte. Alle Komponenten der Pulverzusammensetzung können in Trockenpulverform vermischt werden. Durch Vermischen der Komponenten kann ein homogenes Verteilen der hier beschriebenen Komponenten erreicht werden und die Pulverzusammensetzung kann in dem entsprechenden weiteren Verfahrensschritt portioniert werden (Verfahrensschritt B).Depending on the geometry and material of a workpiece to be ground and the required wheel properties of the sanding application, the shape, dimensioning and composition of the sanding segment must be selected. The powder composition is defined as the volume percent of each component and the corresponding density. All components of the powder composition can be mixed in dry powder form. By mixing the components, a homogeneous distribution of the components described here can be achieved and the powder composition can be portioned in the corresponding further process step (process step B).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Komponenten der Pulverzusammensetzung in Trockenpulverform in einem Mixer vermischt werden, beispielsweise Typ T2F der Firma Willy A. Bachofen AG – Maschinenfabrik (Schweiz) mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 23 rpm bis 101 rpm und einer Mischdauer von 15 min bis 4 Stunden, abhängig vom Gewicht der Pulverzusammensetzung und der Korngröße der ersten Körnung von 2 μm bis 300 μm. Um ein Verklumpen in Randbereichen eines Containers, welcher in dem Mixer verwendet wird, zu vermeiden, kann das Mischen von Zeit zu Zeit unterbrochen werden und an einen Container des Mixers kann geklopft werden. Keramische Kugeln und Kettenteile können dem Container zum Erhöhen der Homogenität hinzugefügt werden. Für eine vorteilhafte Homogenität können die Komponenten durch Siebe mit korngrößenabhängigen Maschenöffnungen gesiebt werden. Alle Werkzeuge für die Komponenten wie Container, Kugeln, Trichter und Bürsten sind ja nach Korngröße vorhanden, so dass grundsätzlich keine Kornverschleppung mit Verschmutzungen stattfinden kann.According to a further embodiment, the components of the powder composition in dry powder form can be mixed in a mixer, for example type T2F from Willy A. Bachofen AG - Maschinenfabrik (Switzerland) with a rotation speed of 23 rpm to 101 rpm and a mixing time of 15 minutes to 4 hours , depending on the weight of the powder composition and the grain size of the first grain size of 2 microns to 300 microns. In order to avoid clumping in marginal areas of a container used in the mixer, the mixing can be interrupted from time to time and a container of the mixer can be tapped. Ceramic balls and chain parts can be added to the container to increase homogeneity. For advantageous homogeneity, the components can be screened through sieves with grain size-dependent mesh openings. All tools for the components such as containers, balls, funnels and brushes are indeed present according to grain size, so that in principle no grain carryover can take place with dirt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Portionieren der Pulverzusammensetzung in zumindest einem Grünkörper mit Containern durchführbar. Die Container mit zumindest einer Ausnehmung werden in eine Form entleert. Das heißt, das gemischte und gesiebte Rohmaterial kann in einem weiteren Prozessschritt durch einen Wiegeautomat Typ DWA 11 der Firma Dr. Fritsch GmbH (Deutschland) portioniert werden. Mit dieser Art von Dosiereinheit kann die Pulverzusammensetzung in konstanten Portionen in Container gefüllt werden. Die portionierte Pulverzusammensetzung ist dann in einen Grünkörper formbar. Die Formgebung kann mittels Pressen in einer Form durchgeführt werden. Das Pressverfahren kann halbautomatisch bidirektional sein mit einem spezifischen Druck von zum Beispiel 25 kN/cm2. Abhängig von der Korngröße und der Zusammensetzung der Pulverzusammensetzung kann die Pressgeschwindigkeit adaptiert sein, wenn erforderlich können Verweilzeiten inkludiert werden. Nach dem Herausnehmen des Grünkörpers aus der Form kann der Grünkörper manuell mittels eines Spatels auf ein Tablett aus Cordierit 128 (Steuler-KCH GmbH, Deutschland), welches zum Beispiel mit Sand bedeckt ist (pink Aluminiumoxid Mesh 80), transportiert werden. Der Sand auf dem Tablett kann ein Anhaften des Grünkörpers auf dem Tablett während oder nach dem Sintern des Grünkörpers verhindern. Folglich kann der gesinterte Grünkörper oder das Schleifsegment einfach von dem Tablett nach dem Sintern entnommen werden. Während des Sinterns brennt das Gummiarabikum aus dem zumindest einen Grünkörper aus, so dass das zumindest eine Schleifsegment herstellbar ist. Das zumindest eine Schleifsegment kann zum Herstellen einer Schleifscheibe verwendet werden.According to a further embodiment, the portioning of the powder composition in at least one green body with containers is feasible. The containers with at least one recess are emptied into a mold. This means that the mixed and sieved raw material can be processed in a further process step by a weighing machine type DWA 11 from Dr. Ing. Fritsch GmbH (Germany) portioned. With this type of dosing unit, the powder composition can be filled into containers in constant portions. The portioned powder composition is then moldable into a green body. The shaping can be carried out by pressing in a mold. The pressing process may be semi-automatic bidirectional with a specific pressure of, for example, 25 kN / cm 2 . Depending on the grain size and the composition of the powder composition, the pressing speed may be adapted, if necessary Dwell times can be included. After removing the green body from the mold, the green body can be manually by means of a spatula on a tray of cordierite 128 (Steuler-KCH GmbH, Germany), which is covered for example with sand (pink alumina mesh 80) transported. The sand on the tray may prevent the green body from adhering to the tray during or after sintering of the green body. Thus, the sintered green body or abrasive segment can be easily removed from the tray after sintering. During sintering, the gum arabic burns out of the at least one green body, so that the at least one abrasive segment can be produced. The at least one abrasive segment may be used to make a grinding wheel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Sintern mit einer durchschnittlichen Aufheizrate von etwa 20°C bis 120°C pro Stunde durchgeführt werden, bevorzugt von 50°C bis 70°C pro Stunde. Das zumindest eine Tablett oder eine Vielzahl von Tabletts können in einem Ofen mit dazwischen angeordneten Cordierit-Abstandshaltern übereinander gestapelt werden. Der Ofen kann ein Modell ST 68 HD BW von PYROTEC sein. Der Ofen wird mit einer durchschnittlichen Aufheizrate von etwa 20°C bis 120°C pro Stunde beheizt, bevorzugt von 50°C bis 70°C pro Stunde bei einer maximalen Temperatur zwischen 600°C und 1100°C. Diese Maximaltemperatur kann dann für eine Stunde oder länger gehalten werden, bevor der Ofen wieder abgekühlt wird. Das Abkühlen kann mit einer maximalen Abkühlrate durchgeführt werden.According to a further embodiment, the sintering may be carried out at an average heating rate of about 20 ° C to 120 ° C per hour, preferably from 50 ° C to 70 ° C per hour. The at least one tray or a plurality of trays may be stacked in an oven with interposed cordierite spacers. The stove can be a model ST 68 HD BW from PYROTEC. The furnace is heated at an average heating rate of about 20 ° C to 120 ° C per hour, preferably from 50 ° C to 70 ° C per hour at a maximum temperature between 600 ° C and 1100 ° C. This maximum temperature can then be kept for an hour or more before the furnace is cooled again. The cooling can be carried out with a maximum cooling rate.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zumindest eine Schleifsegment mit einer Vibrations-Trommelschleifmaschine entgratet. Nach dem Sintern kann das zumindest eine Schleifsegment mit einer Vibrations-Trommelschleifmaschine entgratet werden. Die Vibrations-Trommelschleifmaschine kann von Raytech Industries (USA) sein. Nachfolgend kann das zumindest eine Schleifsegment auf eine vorbestimmte Höhe bearbeitet werden. Dieses Bearbeiten kann durch eine Doppelseitenschleifmaschine realisiert werden. Diese Schleifmaschine kann von Hahn+Kolb Werkzeug GmbH (Deutschland) sein.According to a further embodiment, the at least one grinding segment is deburred with a vibratory drum grinding machine. After sintering, the at least one grinding segment can be deburred with a vibratory drum grinder. The vibratory drum grinder can be from Raytech Industries (USA). Subsequently, the at least one grinding segment can be machined to a predetermined height. This processing can be realized by a double side grinding machine. This grinding machine can be from Hahn + Kolb Werkzeug GmbH (Germany).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zumindest eine Schleifsegment mittels eines Ultraschallbads gereinigt. Vorteilhafterweise kann das zumindest eine Schleifsegment mittels eines Ultraschallbades, beispielsweise für 15 min bei 55°C gereinigt und in einem Trockenofen zum Beispiel bei 150°C für eine Stunde getrocknet werden. Das Ultraschallbad kann ein Ultraschallbad von HGH GmbH & Co. KG (Deutschland) und die Trockeneinheit kann ein Ofen von Nabertherm GmbH (Deutschland) sein.According to a further embodiment, the at least one grinding segment is cleaned by means of an ultrasonic bath. Advantageously, the at least one abrasive segment can be cleaned by means of an ultrasonic bath, for example for 15 min at 55 ° C and dried in a drying oven, for example at 150 ° C for one hour. The ultrasonic bath may be an ultrasonic bath of HGH GmbH & Co. KG (Germany) and the drying unit may be an oven of Nabertherm GmbH (Germany).
Anschließend kann das zumindest eine Schleifsegment beispielsweise zu Qualitätszwecken kontrolliert werden. Die Qualität eines jeden Batches kann beispielsweise an einer Charge von 50 Schleifsegmenten dokumentiert werden. Die Dimensionierung kann mit einem digitalen Messschieber von Mitutoyo Corporation (Japan), die Dichte mit einer Waage hergestellt von Kern&Sohn GmbH (Deutschland) und der Elastizitätsmodul kann frequenzbasiert zerstörungsfrei gemessen werden durch eine ZVUK 130 Messvorrichtung von Abrasive A. S. (Tschechische Republik), bevor das Schleifsegment auf den Grundkörper geklebt wird.Subsequently, the at least one abrasive segment can be checked for quality purposes, for example. For example, the quality of each batch can be documented on a batch of 50 abrasive segments. The sizing can be measured with a digital caliper from Mitutoyo Corporation (Japan), the density with a balance manufactured by Kern & Sohn GmbH (Germany), and the modulus of elasticity can be measured frequency-based nondestructively by a ZVUK 130 measuring device from Abrasive AS (Czech Republic) before the sanding segment is glued to the body.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zumindest eine Schleifsegment positioniert und auf den Grundkörper derart geklebt, dass eine Schleifscheibe hergestellt wird.According to a further embodiment, the at least one abrasive segment is positioned and glued onto the base body such that a grinding wheel is produced.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zumindest eine Schleifsegment mittels eines Zweikomponentenklebers auf den Grundkörper aufgeklebt. Hierbei können unterschiedliche Typen von Zweikomponentenklebern in Abhängigkeit des Anwendungsfeldes eingesetzt werden, beispielsweise Scotch Type 460 von 3M Company (USA). Hierdurch kann das Schleifsegment zeiteffizient auf einem Grundkörper befestigt werden.According to a further embodiment, the at least one abrasive segment is glued to the base body by means of a two-component adhesive. Here, different types of two-component adhesives can be used depending on the field of application, for example Scotch Type 460 from 3M Company (USA). As a result, the abrasive segment can be attached to a base body in a time-efficient manner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Grundkörper einen Durchmesser zwischen 120 mm und 1800 mm. Der Grundkörper kann aus Stahl, Aluminium oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Die Segmente sind auf einem Grundkörper angeordnet. Es ist möglich, dass die Schleifscheibe Schleifsegmente unterschiedlicher Formen wie beispielsweise hexagonal, rechteckig, rund, dreieckig oder kuchenförmig umfasst.According to a further embodiment, the base body has a diameter between 120 mm and 1800 mm. The main body may be made of steel, aluminum or other suitable material. The segments are arranged on a base body. It is possible that the grinding wheel comprises abrasive segments of different shapes such as hexagonal, rectangular, round, triangular or cake-shaped.
Die Schleifsegmente können zum Beispiel im Uhrzeigersinn auf dem Grundkörper angeordnet und fixiert werden. Die Schleifscheibe, welche mittels einer Vielzahl von Schleifsegmenten zusammengesetzt ist, kann besäumt und mit maßgefertigten Kühlbohrungen, Langlöchern oder Schlitzen durch Wasserstrahlschneiden geliefert werden. Die Wasserstrahlschneide-Maschine kann von Maximator Jet GmbH (Deutschland) geliefert werden.The abrasive segments can be arranged and fixed in a clockwise direction on the base body, for example. The grinding wheel, which is composed by means of a plurality of abrasive segments, can be trimmed and supplied with custom cooling holes, slots or slots by water jet cutting. The water jet cutting machine can be supplied by Maximator Jet GmbH (Germany).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schleifscheiben mit den aufgeklebten Schleifsegmente mittels Läppen auf einer Läppmaschine in eine gewünschte Topographie, parallele Ausrichtung und ebene Lage gebracht. Die Läppmaschine kann von Lapmaster Wolters GmbH (Deutschland) geliefert werden. In einer weiteren möglichen Qualitätskontrolle kann die Topographie, die parallele Ausrichtung und ebene Lage gemessen werden. Zu diesem Zweck können Standardwerkzeuge wie Stahllineale, Endmaße, Messuhren und Rauigkeits-Messvorrichtungen eingesetzt werden. Die Vorrichtung zur Rauigkeitsmessung kann durch Jenoptik (Deutschland) geliefert werden. According to another embodiment, the grinding wheels are brought with the glued abrasive segments by means of lapping on a lapping machine in a desired topography, parallel alignment and level position. The lapping machine can be supplied by Lapmaster Wolters GmbH (Germany). In another possible quality control, the topography, the parallel orientation and level position can be measured. Standard tools such as steel rulers, gauge blocks, dial gauges and roughness measuring devices can be used for this purpose. The device for roughness measurement can be supplied by Jenoptik (Germany).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.The invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures.
Die Figuren sind hinzugefügt, um ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen und sind als Teil dieser Beschreibung zu verstehen. Die Figuren illustrieren die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und zusammen mit der Beschreibung dienen sie zur Erklärung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und viele ihrer beabsichtigten Vorteile werden somit gewürdigt, da diese besser unter Bezugnahme der folgenden detaillierten Beschreibung zu verstehen sind. Die Elemente der Figuren sind nicht notwendigerweise relativ zueinander skaliert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.The figures are added to provide a further understanding of the present invention and are to be understood as part of this description. The figures illustrate the embodiments of the present invention and together with the description serve to explain the principles of the present invention. Other embodiments of the present invention and many of its intended advantages will thus be appreciated as the same becomes better understood by reference to the following detailed description. The elements of the figures are not necessarily scaled relative to each other. In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Komponenten sofern nicht anders gekennzeichnet. Jegliche richtungsweisende Terminologie wie „oben”, „unten”, „links”, „rechts”, „darüber”, „darunter”, „horizontal”, „vertikal”, „dahinter”, „davor”, und ähnliche Terminologien sind lediglich für erläuternde Zwecke verwendet und beschränken nicht die Ausführungsformen auf spezielle Anordnungen wie in den Figuren gezeigt.In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical components unless otherwise indicated. Any pervasive terminology, such as "top," "bottom," "left," "right," "above," "below," "horizontal," "vertical," "behind," "before," and similar terminologies are intended only for Illustrative purposes do not use and do not limit the embodiments to specific arrangements as shown in the figures.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu begrenzen. Im Gegenteil beabsichtigt die Erfindung, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen zu schützen, sondern vielmehr weitere Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung umfasst sein können, wie durch die anhängigen Ansprüche definiert, sind ebenfalls inkludiert.Although the invention will be described in conjunction with the exemplary embodiments, it is to be understood that the present description is not intended to limit the invention to those exemplary embodiments. On the contrary, the invention is intended to protect not only the exemplary embodiments, but rather other alternatives, modifications, equivalents, and other embodiments which may be included within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims are also included.
Das Kuchendiagramm der Pulverzusammensetzung
Wie in
Die erste Körnung
Wie in
Die Schleifsegmente
Wie in
Die Schleifscheibe
In einem ersten Schritt A wird die Pulverzusammensetzung
Anschließend wird in einem Schritt B die Pulverzusammensetzung
In einem Schritt C, welcher der Schritt zum Sintern des Grünkörpers und somit der Schritt zum Herstellen des Schleifsegments ist, wird das Gummiarabikum
Schritt C kann also als zusätzlicher Schritt verstanden werden und ist notwendig, um das Schleifsegment herzustellen.Step C can thus be understood as an additional step and is necessary to produce the abrasive segment.
Für das Verfahren zum Herstellen des Grünkörpers sind die Schritte A und B notwendig.For the method of producing the green body, steps A and B are necessary.
Ein Schleifsegment mit der Bezeichnung 29.5-3-B10-C60-R11-V1000 wurde ausgewählt als eine weitere Ausführungsform hinsichtlich seiner Herstellung. Die Dimensionen des beispielhaften Segments mit einer Sechskant-Form sind eine Schlüsselweite von 29.5 mm mit einer Dicke von 3 mm.An abrasive segment named 29.5-3-B10-C60-R11-V1000 was selected as another embodiment in terms of its preparation. The dimensions of the exemplary segment with a hexagonal shape are a key width of 29.5 mm with a thickness of 3 mm.
Ein erster Schritt ist ein Wiegen aller Komponenten gemäß der folgenden Rezeptur:
Während des Wiegeprozesses werden die einzelnen Komponenten in Abhängigkeit der erforderlichen Stückzahlen multipliziert und nacheinander in eine Mischflasche gegeben, welche dann mittels eines Mixers des Typs T2F von der Firma Willy A. Bachofen AG Maschinenfabrik (Schweiz) bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 60 rpm und einer Mischdauer von 4 Stunden vermischt werden. Hierbei wird alle Stunde gegen die Flasche geklopft um Verklumpungen in Randbereichen zu verhindern.During the weighing process, the individual components are multiplied depending on the required quantities and placed successively in a mixing bottle, which then by means of a mixer type T2F by Willy A. Bachofen AG Maschinenfabrik (Switzerland) at a rotational speed of 60 rpm and a mixing time of 4 hours are mixed. This is knocked every hour against the bottle to prevent clumping in the edge areas.
Der nächste Schritt ist das Homogenisieren der bereitgestellten Zusammensetzung durch Sieben mit einem Sieb mit einer Maschenöffnung von 0,2 mm. Das durchmischte und gesiebte Rohmaterial wird in einem weiteren Schritt durch eine Dr. Fritsch Waage Automat Type DWA 11 portioniert. In dieser Art von Dosiereinheit wird die Pulverzusammensetzung mittels kleinen Bechern auf einem drehbaren Tisch in konstante Portionen gefüllt. Vorliegend weist eine Portion ein Gewicht von 6.33 Gramm auf, welches gleich der Summe in der obigen Tabelle ist. Die einzelnen Becher werden in Stahlformen gefüllt und bei 126.6 bar gepresst. Der geformte Grünkörper wird dann auf eine mit einer pink Aluminium Oxide Mesh 80 überdeckten Cordierit Platte von Steuler platziert, welcher in einen Sinterofen ST 68 HD BW von der Firma PYROTEC gelegt wird. Das vorliegende Sinterprogramm ist wie folgt: Aufheizen mit einer Aufheizrate von 60°C pro Stunde bis auf 700°C und anschließend mit maximaler Aufheizrate auf 880°C. Diese Maximaltemperatur wird für eine Stunde gehalten, bevor der Ofen mit einer maximalen Abkühlrate wieder abgekühlt wird. The next step is to homogenize the provided composition by sieving with a 0.2 mm mesh sieve. The mixed and sieved raw material is in a further step by a Dr. med. Fritsch Libra Automatic Type DWA 11 portioned. In this type of dosing unit, the powder composition is filled into small portions on a rotatable table with small beakers. In the present case, a portion has a weight of 6.33 grams, which is equal to the sum in the above table. The individual cups are filled in steel molds and pressed at 126.6 bar. The shaped green body is then placed on a Steuler cordierite plate overlaid with a pink Aluminum Oxide Mesh 80 which is placed in a ST 68 HD BW sintering furnace from PYROTEC. The present sintering program is as follows: Heating at a heating rate of 60 ° C per hour up to 700 ° C and then with maximum heating rate to 880 ° C. This maximum temperature is maintained for one hour before the furnace is cooled down again at a maximum cooling rate.
Nach dem Sintern ist die Herstellung des Schleifsegments abgeschlossen. Es wird dann bearbeitet und mit weiteren Schleifsegmenten zum Aufbauen einer Schleifscheibe auf einen Grundkörper aufgeklebt.After sintering, the production of the grinding segment is completed. It is then machined and adhered to a base body with further abrasive segments to build a grinding wheel.
In der detaillierten Beschreibung wurden verschiedene Merkmale in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst um die Offenbarung zu vereinheitlichen. Die Beschreibung soll als illustrativ verstanden werden und ist auf diese nicht beschränkt. Vielmehr sollen durch sie alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abgedeckt werden. Durch die obige Beschreibung werden für eine Fachperson weitere Beispiele naheliegend sein.In the detailed description, various features have been summarized in one or more examples to unify the disclosure. The description is to be understood as illustrative and is not limited to these. Rather, they should cover all alternatives, modifications and equivalents. From the above description, further examples will be obvious to a person skilled in the art.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Erfindung daher in keiner Weise einschränken. Wie sie hierin verwendet werden, sollen die Singularformen „ein, eine, eines”; und „der, die, das” auch die Pluralformen umfassen, solange aus dem Kontext nicht klar etwas anderes hervorgeht. Weiter soll verstanden werden, dass die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend”, wenn sie in der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Zahlen, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente und/oder Komponenten/Bestandteile angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer Merkmale, Zahlen, Schritte, Arbeitsvorgänge, Elemente, Komponenten/Bestandteile und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie er hierin verwendet wird, schließt der Begriff „und/oder” jegliche und alle Kombination eines oder mehrerer der damit verbundenen aufgelisteten Punkte ein.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is therefore not intended to limit the invention in any way. As used herein, the singular forms are "one, one, one"; and "the, the," include the plural forms unless the context clearly dictates otherwise. It is further to be understood that the terms "comprising" and / or "comprising" when used in the present specification, do not, however, indicate the presence of said features, numbers, steps, operations, elements and / or components exclude the presence or addition of one or more features, numbers, steps, operations, elements, components / components, and / or groups thereof. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.
Es ist zu erwarten, dass mehr und mehr Läppanwendungen durch einen doppelseitigen Schleifprozess ersetzt werden. In dem doppelseitigen Schleifprozess werden Werkstücke zwischen zwei Schleifscheiben geschliffen. Die Schleifscheiben befinden sich dabei überwiegend in einer horizontalen Position. Die doppelseitigen Schleifmaschinen können von Lapmaster Wolters GmbH (Deutschland) oder Stähli Lapp Technik AG (Schweiz) geliefert werden. Somit ist ein Herstellen von Schleifscheiben mittels Gummiarabikum ein vielversprechendes Verfahren für die Schleiftechnologie mit einem ansteigenden Marktanteil.It is expected that more and more lapping applications will be replaced by a double-sided grinding process. In the double-sided grinding process, workpieces are ground between two grinding wheels. The grinding wheels are predominantly in a horizontal position. The double-sided grinding machines can be supplied by Lapmaster Wolters GmbH (Germany) or Stähli Lapp Technik AG (Switzerland). Thus, making grinding wheels with gum arabic is a promising method for grinding technology with an increasing market share.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2175002 A1 [0009] EP 2175002 A1 [0009]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- FEPA-Standard (FEPA = Federation of the European Producers of Abrasives) [0020] FEPA standard (FEPA = Federation of the European Producers of Abrasives) [0020]
- IS FTR90741 F Frit farblos – Spezialglas TGF2584AF [0022] IS FTR90741 F Frit colorless - special glass TGF2584AF [0022]
- FEPA-Standard [0024] FEPA standard [0024]
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|---|
| FEPA-Standard |
| FEPA-Standard (FEPA = Federation of the European Producers of Abrasives) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R207 | Utility model specification | ||
| R163 | Identified publications notified | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: VOSSIUS & PARTNER PATENTANWAELTE RECHTSANWAELT, DE |
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: VOSSIUS & PARTNER PATENTANWAELTE RECHTSANWAELT, DE |
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| R165 | Request for cancellation or ruling filed | ||
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
| R443 | Decision by department | ||
| R172 | Request for cancellation of utility model refused | ||
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