DE2138679A1

DE2138679A1 - Schleifscheibe mit einer bindung fuer die schleifkoerper

Info

Publication number: DE2138679A1
Application number: DE19712138679
Authority: DE
Inventors: Dietrich Borse; Georg Dipl Ing Hilsch
Original assignee: Ernst Winter and Sohn Diamantwekzeuge GmbH and Co
Current assignee: Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
Priority date: 1971-08-03
Filing date: 1971-08-03
Publication date: 1973-02-15
Also published as: NL7210656A; CH543350A; FR2149833A5

Description

Firma Ernst Winter & Sohn, 2000 Hamburg

Schleifscheibe mit einer Bindung für die Schleifkörper.

Die Erfindung betrifft Schleifscheiben mit einer Bindung für

mit .. /oder die Schleifkörper Diamant- und Bornitridkörnungen·

Derartige Schleifscheiben bestehen im allgemeinen aus zwei Hauptteilen, dem aus Sohleifkörnern und Bindung bestehenden Schleifbelag und dem Grundkörper· Die Bindung besteht aus dem eigentlichen Bindemittel, dem häufig Füllstoffe zugesetzt sind. Der Zusammenhalt der Bindung wird durch das Bindemittel bewirkt, während die Füllstoffe, auch kurz Füller genannt, ebenso wie die Schleifkörner von dem Bindemittel gehalten werden« Durch Verwendung geeigneter Füller lassen sich die physikalischen Eigenschaften der Bindung, wie z.B. Verschleißwiderstand, Reibungsverhalten, Wärmeleitfähigkeit beeinflussen·

Die Herstellung der Schleifbeläge erfolgt im allgemeinen durch Pressen und Erwärmen. Durch die gleichzeitige oder anschließende Verbindung mit dem Grundkörper entstehen Schleifscheiben, Trennscheiben, Honleisten und ähnliche Werkzeuge. Bindungen von Diamant- oder Bornitrid-Schleifbelägen bestehen aus Metall und/oder aua nichtmetallischem, z.B. organiachem Material.

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ORIGINAL INSPECTED

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Metallbindungen na "ben den Vorteil, daß sie das Schleifvermögen dieser wertvollen Sohleifkörnungen sehr weitgehend ausnutzen. Die Schleifkörner werden lange in der Bindung festgehalten, so daß eine lange Lebensdauer des betreffenden Schleifwerkzeuges ermöglicht wird. Da viele Schleifkörner aber auch noch nach ihrer Abstumpfung von einer Metallbindung üblicher Ausführung festgehalten werden, ergeben sich häufig sehr hohe Schleifkräfte, die zur Hitzeentwicklung und zu Beschädigungen am geschliffenen Werkstück führen. Bs gibt verschiedene Wege, die hohe Verschleißfestigkeit einer Metallbindung soweit zu reduzieren, daß die Schleifkräfte wesentlich gesenkt werden und dennoch eine hohe Lebensdauer des Schleifwerkzeuges erreicht wird. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung der Metallegierung so gewählt werden, daß sie eine geringe Festigkeit und eine merkliche Sprödigkeit aufweist. Die Einhaltung eines bestimmten Porenanteils oder die Zugabe von leicht verschleißenden Füllstoffen sind andere.. Wege.

Der Gegenstand der Erfindung ist in Diamant- und Bornitrid-Schleifkörpern zu sehen, deren Bindungen aus metallischen Bindemitteln und jeweils einem oder mehreren Füllern bestehen, wovon 3^e*eils mindestens ein Füller eine Graphitkörnung mit metallischem Überzug ist. Für die Metallüberzüge kommen dabei verschiedene Metalle infrage, die nach bekannten Verfahren auf Graphitkörnungen abgeschieden werden können·

Als Diamantkörnungen werden natürliche und/oder synthetische Körnungen verwendet, die auch ihrerseits mit einem metallischen

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Überzug versehen sein können. Als Bornitrid werden vorzugsweise Schleifkörnungen aus kubisch-kristallinem Bornitrid verwendet, die mit einem metallischen Überzug versehen sein können. Die Metallüberzüge auf den Sohleifkörnern können aus reinen Metallen, aus Metallegierungen und/oder aus mehreren Schichten verschiedener Metalle bestehen.

Metallische Bindemittel, die sich für solche Bindungen eignen, sind vorzugsweise Bronzen, die aus Kupfer und Zimm bestehen, aber auch Anteile von weiteren Metallen, z.B. Zink, Silber, Kobalt, enthalten.

Die metallischen Bindemittel werden üblicherweise als Pulver oder Körnung mit den Schleifkörnern und den ebenfalls körnigen oder pulverförmigen Füllern vermischt, und diese Mischung wird dann zum Schleifbelag gepreßt. Die Metallpulver können auch schon aus Vorlegierungen, wie ζ·Β. Kupfer-Zinn bestehen.

Es sind bereits Diamant-Schleifkörper vorgeschlagen, deren Bindung als Bindemittel Metall und als Füller Graphit enthalten. Der Graphitanteil erhöht eventuell die Wärmeleitfähigkeit der Bindung und vermindert vor allem die Reibungskräfte zwischen Bindung und geschliffenem Werkstoff. Graphit hat jedoch nur sehr geringe Festigkeit und bildet außerdem Trennschichten zwischen den Sohleifkörnern und der Bindung ebenso wie auch innerhalb der Bindung. Daher sind solche Schleifkörper höheren Beanspruchungen nicht gewachsen, wenn ihr Graphitgehalt relativ hoch ist. Sie schleifen häufig zu weich, d.h. sie nutzen zu schnell ab, so

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daß die wertvollen Schleif körner nicht wirtschaftlich, genutzt werden könnenβ '

Die Erfindung sieht die Verwendung von metallüberzogenen G-raph.itkörnungen ala Huller vor. Durch die Metallhaut werden die genannten Nachteile ausgeschlossen. Sie verhindert, daß sich "beim Mischen der Bindung mit der Sohleifkörnung Graphitstaub von den Graphitkörnern abreibt und sich als Trennschicht zwischen Sohleifkörnern und Bindung anlagert. Auch wird die Gefahr verminfe dert, daß Graphitkörnihen "beim Pressen des Schleifbelages zerquetscht werden. Die Metallhaut begünstigt außerdem eine gleichmäßigere Verteilung der Graphitkörnchen, da sie stets einen Mindestabstand zwischen aneinanderliegenden Graphitkörnern erzwingt. Unregelmäßige Anhäufungen von Graphit innerhalb der Bindung werden so verhindert.

Die metallische Phase der Bindung kann auch bei sehr hohem Graphitanteil ein zusammenhängendes Gerüst bilden, wodurch ausreichende Festigkeit und gleichzeitig niedrige Reibung der Bin-" dung erreicht werden. Wegen der geringen Eeibungskräfte zwischen der Bindung und dem geschliffenen Werkstoff und wegen der guten Wärmeleitfähigkeit des Graphitanteils muß der metallische Anteil der Bindung nicht unbedingt aus besonders gut wärmeleitendem Metall bestehen. Daher können auch Metalle bzw. Legierungen verwendet werden, die vor allem günstige mechanische Eigenschaften haben.

Es können außer dem Graphitfüller auch verschiedenartige nichtmetallische Füller, wie Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid ver-

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wendet werden, die infolge ihrer hohen Härte den Verschleißwiderstand der Bindung erhöhen. .Auch bei solchen Bindungen wirkt sich der Einfluß der metallüberzogenen Graphitkörnung so günstig aus, daß die Sohleifleistung des betreffenden Schleifwerkzeuges außerordentlich hoch ist·

Durch die Wahl unterschiedlicher Volumenverhaltnisse von metallüberzogener Graphitkörnung und anderen Füllern können die Schleifeigenschaften der Bindung in weitem Bereich verändert und unterschiedlichen Schleifaufgaben angepaßt wefden·

Die Korngröße des metallüberzogenen Graphitfüllers hat einen wesentlichen Einfluß auf die Qualität der Bindung. Pur Schleifscheiben mit breitem Sohleifrand bzw. mit großer Berührungsfläche zum Werkstück eignet sich ein gröberer Gräphitfüller gut. Mr Schleifscheiben mit schmalem Schleifbelag oder stark beanspruchten Kanten ist eine feinere Graphitkörnung günstiger. Wenn die Bindung einen sehr hohen Graphitanteil erhalten soll, eignet sich eine Mischung von feineren und gröberen Graphitkörnungen besonders gut, weil dadurch eine dichtere Packung entsteht.

Die Verwendung von metailüberzögönen Graphitkö'rnüngen nach den Prinzipien dieser Erfindung ermöglicht es _t bei der Zusammenstellung der Bindung auf den Zusatz weiterer Sötälläntöile zu verzichten. So ist es möglich, Bindungen mit öXtreÄ hohem Graphitgehalt zu fertigen. Die Metallüberzüge auf den GraphitkÖrnera sollten dabei aus einem sinter- oder lot fähigen Mist all bestehen, "-■■.■..:.:. - - 6 -

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womit auch, legierungen oder kombinierte Metallbeschichtungen gemeint sind.

Die optimale Dicke der Metallhaut auf den Graphitkörnern richtet sich nach der Art des Metalls, nach, der Graphitkorngröße und nach dem .Anteil der Graphit körnung in der Bindungo Ein KupferÜberzug, der 30 $ Vol. der metallüberzogenen Graphitkörnung einnimmt, hat sich, als besonders vorteilhaft erwiesen.

Das Aufbringen der Metallhaut auf die Graphitkörnung kann nach, bekannten Verfahren erfolgen, wie z.B.: Galvanische Abscheidung, chemische Reduktion in wässriger Lösung, thermische Dissoziation von gasförmigen Metallverbindungen, Vakuumbedämpfung« Dabei können auch Metallegierungen, Metalle mit nichtmetallischen Anteilen sowie übereinandergeschiehtete verschiedene Metalle aufgebracht werden. Es ist z.B. vorteilhaft, wenn eine Graphitkörnung eine erste Beschichtung aus Kupfer erhält und eine äußere Beschichtung aus Zinn, wodurch die Regierungsbildung mit dem metallischen Bindemittel begünstigt wird.

Auch ein Überzug aus phosphorhaltigem Nickel legiert sich leicht mit vielen Metallegierungen, die als Bindemittel geeignet sind. Die Herstellung, d.h. die Verdichtung der Bindung erfolgt nach bekannten Preß- und SiBterverfahren. Die Bindungen können in manchen Fällen vorteilhafterweise unvollständig verdichtet sein, d.h. ein bestimmtes Porenvolumen kann erwünscht sein.

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Beispiele für die erfindungsgemäße Zusammensetzung einer Schleifscheibe sind folgende:

Beispiel 1

Metallbindung mit einem gekörnten silberüberzogenen Graphitfüller in Mischung mit kupferüberzogener Diamantkörnung.

25 $> ToI. Diamantkörnung, Körngröße 90-120 pm

15 io " Kupferüberzug auf den Diamantkörnern 53 i> ⁿ Bronze mit 40 $> Gew. Zinnanteil 7 56 " Graphitkörnung, Korngröße 10-30 um

3 i> " Silberüberzug auf den Graphitkörnern

Beispiel 2

Metallbindung mit einem gekörnten kupferüberzogenen Graphitfüller in Mischung mit metallüberzogener Bornitridkörnung.

24 & Vol. Bornitridkörnung, Korngröße 149-177 /üua

16 ia " Metallüberzug auf den Bornitridkörnern,

. ~ bestehend aus phosphorhaltigem Nickel

46 io " Bronze mit 20 ^ Gew. Zinn und 5 $> Gew. Silber 10 i> ⁿ Graphitkörnung ί 100-150 ;am

4 i> " Kupferüberzug auf den Graphitkörnern

Beispiel 3

Metallbindung mit zwei vernickelten Graphitfüllerkörnungen und einem nichtmetallischen Füller in Mischung mit einer Diamantkörnung.

25 io Vol. Diamantkörnung, Korngröße 125-140 pm 35 i> " Bronze mit 15 fi Gew„ Zinn

. 6 io " Siliziumkarbid, Körnung 800 mesh

12 io ^M Graphitkörnung 125-177 Tim

12 $> " " ^M « 40- 74 Jim

je 5 ^ " Hickelüberzug auf den beiden Graphitkörnungen

Beispiel 4

Poröse Metallbindung mit Bindemitteln und drei Graphitkörnungeru

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die je mit zwei Metallüberzügen versehen wurden, in Mischung mit einer Diamantkörnung. Der Metallanteil dieser Bindung besteht nur aus den Metallüberzügen der Körnungen.

25 $> Vol. Diamantkörnung, Korngröße 149-177 pm 12 io " Kupferüberzug auf den Diamantkörnern 12 io " Graphitkörnung 125-177 "μιη 12 io " « » 40- 74 \m 12 96 " " " 10- 20 μπι

je 4 # ^M Kupfer als erster Überzug auf den drei . - Graphitkörnungen. .

je 1 $ " äußerer Zinnüberzug auf den Graphitkörnungen 12 # " Poren

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert· In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine Schleifscheibe im Schnitt, und Pig. 2 einen Ausschnitt des Schleifbelages in vergrößerter

Darstellung.

Die Schleifscheibe 1 besteht aus einem ringförmigen Grundkörper 2 und einem Schleifbelag 3· Der Schleifbelag setzt sich zusammen aus Schleifkörnern 4 aus Diamant, einem metallischen Binde- w mittel 5 und einem Puller, der aus Graphitkörnern 6 besteht, die mit einem Metallüberzug 7 versehen sind und einem nichtmetallischen Füller 8.

_ Ansprüche -

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Claims

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Ansprüche

[ τΤ) Schleifscheibe mit einer Bindung für die Schleifkörper mit Diamantkörnungen oder/und Bornitridkörnungen, die aus metallischem Bindemittel und einem oder mehreren i*üllern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Füller aus einer Körnung aus Graphit oder überwiegend graphithaltigem Material besteht, die mit einem metallischen Überzug versehen ist.
2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenanteil des Graphitfüllers bzw. der Graphitfüller in der Mischung aus Bindung und Schleifkörnung zwischen 5 i» Vol. und 60 $ Vol. liegt, wobei der Volumenanteil des Metallüberzuges auf den Graphitkörnern nieht berücksichtigt ist.
3· Schleifscheibe nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug der Graphitfüller einen Volumenanteil der metallüberzogenen Graphitkörnungen von 0,5 i» bis 80 # hat.
4· Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Graphitfüller Körnungen sind, deren Korngröße zwischen 0,01 mm und 2 mm liegt.
5« Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug auf der Graphitkörnung aus einem oder mehreren der Metalle Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Beryllium, Wolfram, _-2_

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Molybdän, Hiokel, Kobalt, Bisen, Chrom, Zinn, Zink, Kadmium besteht.
6. Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Metalle libereinandergeschichtet oder miteinander legiert als Überzug auf den Graphitkörnungen vorgesehen sind.
7ο Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle als Legierungen mit den Nichtmetallen Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Bor, Silizium als Überzug angeordnet sind.
Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben metallüberzogenen Graphitkörnern nichtmetallische Füller in der Bindung enthalten sind.
9· Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung auß " den Metallüberzügen auf den Diamant- und Graphitkörnern keine weiteren metallischen Bestandteile enthält.
10. Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung unter Freilassung eines Porenvolumenanteiles unvollständig ist.

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