DE2259662A1 - Trennschleifscheiben - Google Patents

Description

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Norton Company, Worcester, Massachusetts, V,St.A,

Trennschleifscheiben

Die Erfindung bezieht sich auf Trennschleifscheiben·, d.h. auf Scheiben, die zu der Klasse relativ dünner Schleifscheiben gehören, die zum Schneiden von Metall benutzt werden> wie zum Beispiel zum Trennen von Gießlingsköpfen von eisenhaltigen Gußstücken, und als Trennschleifscheiben bekannt sind. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verbesserung der Leistungsfähigkeit solcher Scheiben durch Verwendung von gesinterten (fused) Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-(Zirkonerde-) Schleifkörnern mit besonderer Zusammensetzung und besonderer Form in solchen Scheiben. . .,...'..

Das normale Schleifkorn, das im industriellen Maßstab für Trennschleifscheiben zum Trennen eisenhaltiger Metalle verwendet wird, ist das normale oder.reguläre gesinterte Aluminiumoxid, das dadurch hergestellt wird, dass Bauxit einem elektrischen Lichtbogen ausgesetzt wird, und das einen Aluminiumoxidgehalt von etwa 95 % aufweist. Ein solches Schleifmaterial ist in sogenannter kräftiger

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blockai'tiger Form und in dünner, splitterartiger Form erhältlieh. Das bevorzugte Korn für Trennsohleifscheiben ist seit alters her das blockartige, kräftig geformte Korn. Wenn dünn geformtes Korn in den Scheiben verwendet wird, kann die Schneidgeschwindigkeit unter einem sehr geringen Druck beim Trennschleifen erhöht sein, doch ist die Haltbarkeit der Scheiben unter allen Schneidbedingungen vermindert, was zu einem unwirtschaftlichen Schleifen führt.

Die Verwendung von mikrokristallinen gesinterten Aluminiumoxidkörnern in Trennschleifscheiben hat im Gegensatz zu dem normalerweise verwendeten im wesentlichen monokristallinen Schleifmaterial keinen wirtschaftlichen Erfolg gehabt. Obwohl solche Körner haltbarer sind als die normalen Aluminiumoxiukürner, führen solche Körner bei Scheiben zu einem geringeren Schneidgrad bzw. Trennschnitt im Vergleich zu einer Verwendung des normalen AIuminiumoxidkorns, was durch die erhöhte Haltbarkeit für eine wirtschaftliche Arbeitsweise nicht genügend kompensiert wird.

Kürzlich sind schleifmittel aus gesintertem Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid auf den Markt gekommen. Diese Schleifmittel sind zäher und haibarer als die bisherigen gesinterten Aluminiumoxidschleifmittel und sind im grossen Umfang zum Flachschleifen unter schweren Bedingungen, wie z.B. zum Peinigen bzw. Polieren von Stahlknüppeln und zum Hochleistungsflachschleifen von Eisenmetallgußütücken verwendet worden. Diese Schleifmittel sind fast ausschliesslioh in der Form von kräftigen, blockartig geformten Körnern eingesetzt worden, obv/ohl kürzlich festgestellt worden ist, dass sie in dünneren Formen zur Herstellung von überzogenen Schleifmitteln geeignet sind.

Vor der Erfindung sind Schleifmittel vom Typ einer Aluminiumexid- -Zirkoniumoxid-Mischung (alloy) nicht im industriellen Maßstab in Trennschleifscheiben verwendet worden.

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Eine wesentlich verbesserte Schleifleistung, wird nach der Erfin-dung üurch Verwendung dünn geformter Scnleifkörner ausAluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Mischung (alloy) in mit wärmegehärteten oder unschmelzbarem Harz gebundenen Trennschleifscheiben erzielt.

In der USA-Patentschrift 3 181 939 sind Schleifmittel aus einer gesinterten Mischung aus mikrokristallinem Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid beschrieben, die 10 bis όΟ % Zirkoniumoxid enthalten. Gemäss der Erfindung, ist gefunden worden, dass die noch feineren mikrokristallinen Materialien dieses Typs, wenn sie in Form eines splitterartigen oder dünn geformten Korns gebildet werden, die Schleifleistung von mit wärmegehärtetem Harz gebundenen Trennschleifscheiben, in die sie eingearbeitet worden sind, wesentlich verbessern·.'

Das splitterartige oder dünn geformte Korn mit der gewünschten Grosse wird durch Zerkleinern von Material mit gröberer Korngrösse als der gewünschten mittels Walzen und nachfolgendes Sieben hergesteilt.

Beste Ergebnisse werden erzielt, wenn 100 % des Schleifmittels aus der Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Mischung bestehen. Bis herauf zu 75 Vol.-% des Schleifmittels können jedoch durch blockartig geformtes gesintertes Aluminiumoxid ersetzt werden, wobei noch verbesserte Ergebnisse gemäss der Erfindung erzielt weraen. Ein solcher Ersatz kann vorteilhaft sein, um die Kosten der Scheibe zu verringern.

Obwohl ein Schleifmittel mit einem Gehalt an Zirkoniumoxid von 10 bis 00 '/o noch geeignet 1st, enthält da« bevorzugte Schleifmittel der Erfindung 20 bis 50 % Zirkoniumoxid. Die Mikrokristallinität des Schleifmittels sollte derart sein, uass der Durchiii3.';-yx' ozr primären alpha-Aluminiumoxia-Kristaile unter hO /um J.1 j_C/t. iiin .'j ο Ic heu Schleifmittel kann nach den in der USA-Patdnt- -iohr-ift j) lol 939 angegebenen Methoden hergestellt werden sowie nacii üer britischen Patentschrift 1 '^33 99?, in der ein Verfahren

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mit schnellem Abkühlen beschrieben wird, um die bevorzugte Milcrokristallinität zu erhalten.

Das Zerkleinern aes Schleifmittels mit Waisen fünrt zu veriängerten Körnern, die loser gepackt sind als kräftig geformte,'mehr gleichdi^'inensionale Körner, Geeignete Scnleifkörner s.i.nu üoIo.k., die aus einem bestimmten Material gewühlt sind, das bei einem 25 /algen Zirkoniumoxidprodukt ein spezifisches Gewicht νου 4,35 hat und bei dem das Material mit einer Korngrüioe von 24 Grit (United States Department οΓ Commerce Standards) eine lobe Packdichte bzw. ein Schüttgewicht von nicht mehr als 2,1 g/cm hat. Bei einem Korn aus dem gleichen bestimmten Material vermindert sich das Schüttgewicht mit reineren Korngrössen und erhöht sich mit gröberen Korngrössen. Für uie Zwecke der Erfindung ist eine Kornbearbeitung geeignet, ciie füi' die Fraktion von 24 Grit zu einem Gewicht je cm^ führt, das nicht über 2,Io g/cm liegt. Obwohl eine genaue untere Grenze nicht bestimmt worden ist, kann davon ausgegangen werden, dass geringere Dichten bei der 24-Grit- -Fraktion als I,o4 g/cnr für uas 23 #ige Zirkoniumoxidmaterial nicht geeignet sina. Bei einem Material, das einen anderen Zirkoniumoxidgehalt als einen 25 /oigen nat odor bä. einem Material mit einem spezifischen Gewicht ändert» als 4,j53 kann das gross te oder kleinste Schüttgewicht dadurch ermittelt v/erden, dass 2,Io mit dem Verhältnis des spezifischen Gewichts des Materials zu dem spezifischen Gewicht des 25 /ό Zirkoniumoxid enthaltenden Materials (4,35) multipliziert wird.

Zur Erzielung bester Ergebnisse soll das Schleifmaterial mit einem wärmegehärteten Phenol-Aldehyd-Binder gebunden sein, und zwar mit einem hohen Bindergehalt und einem hohen Schleifmittelgehalt, wd)<^bei der Gehalt an Schleifmittel von 48 bis 5C Vol.-v? und der Gehalt an Binder 22 bis 50 Vol.-;«' ausmacht und der liest aus Poren besteht.

In dem nachfolgenden Beispiel wenn η äuai'ührungo formen uci· Erfindung erläutert.

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Bei£plel

MnG Aus f ührungs.f orm der erfindungsgeraä'ssen Scheibe besteht aus einem verstärkten harzgebundenen Produkt mit einem Durchmesser von etwa 51 cm, einer Dicke von 0,4 cm und einem Loch mit einem Durchmesser von 2,5 crn sowie mit einem Korn vnn 24 Grit. Eine

typische Anwendung diesel* Scheibe liegt auf aera Gebiet der Trennbzw. Schneidbearbeitung von Gußstücken. Diese Scheibe hat die Glasgewebekonstruktion von normalen industriellen Produkten.

Λ. Materialien

1. Das Gemisch

3*39 kg Schleifmaterial von 24 Grit (25 Zirkoniumoxid,

durchschnittliche Grosse von primären Alumi-

niumoxidkristallen 20 bis 4θ /Um im Durchmesser,

spezifisches Gewicht von 4,35) 0,44 kg pulverförmiges Phenol-Formaldehydharz 5417

(von Union Carbide Corp.) 0,14 kg flüssiges Phenol-Formaldehydharz 9532 (von

Union Carbide Corp.) 0,57 kg Füllstoff aus Eisenpyriten mit einer Teilchen-

grösse von O,o4"5 mm "(520 mesh) und feiner.

4,54 kg insgesamt

19 CiH^ Carbosota, ein Benetzungsmittel aus einem neutralen Anthraceno'l (wird von Barrett Division of Allied Chemical Company verkauft) werden ausserdem den oben angegebenen Bestandteilen zugegeben. Das Gemisch wird auf übliche Weise hergestellt. Das pulverförmige Harz und die Pyrite werden miteinander vermengt, bevor sie in den Mischer eingetragen werden. ' ,

Die Schüttdichte des Schleifmittels betrug 1,97 bis 2,02 g/cm-⁵. 2. -Mit Harz überzogenes Glasgewebe ¹¹RC" 35 und "RC¹¹-22

Diese Scheibe .jWird aus zwei Schichten des Gemischs sowie aus mit Kars; überzogenem "RC" 22-Glas im Zentrum der Scheibe mit einem

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vollen Durchmesser gebildet. Ein Sbück aus ¹¹RC" 22-CFlas mit einem Durchmesser von 35>ü cm wird aufjede Seite der Seheibe gepresst. Diese beiden Glasfassungen werden mit einem Phenol-Formaldehyd-Lack imprägniert. Das überzogene Gewebe enthält etwa 33 Gew.-.j Harz und 67 Gew.-)» Glas.

Das "RC" 35-Glas ist ein 3,5- x 3,5-mesh-Glas und hat ein Gewicht

von 0,038 g/cm (11,2 oz./sq.yd.). Die Festigkeit beträgt annähernd 100 kg je cm Breite (56O Ib je inch Breite). Das "RC" 22-Glas ist ein 2- χ 2-mesh-Glas und A ein Gewicht von 0,024 g/om^ (7»1 oz./sq.yd.). Die Festigkeit beträgt annähernd 63 kg je cm Breite (355 Ib je inch Breite).

Der· Harzüberzug des Glases wird bis zu einem Gehalt an flüchtigen Substanzen von 3 bis 5 /» getrocknet. In dieser Form ist ua.v. Gewebe biegsam aber nicht klebrig. Industrial Polymers & Chemicals Inc. Shrewsbury, Massachusetts liefert Glas vom Typ 35 und 22.

3. Ein Stück dünnes Papier wird auf jeder Seite der Scheibe beim Vorpressen benutzt. Dieses Papier dient aazu, das Ablösen der "grünen" Scheibe von dar Polyurethanoberflächc von dor Stahli'ormplatte zu erleichtern.

B. Füllen der Form

Eine Trennform mit einem Durchmesser von 51,^ ^m und einem Loch mit einem Durchmesser von 2,5^ -""> "^d mit rauhen Seitenstahlplatten wird auf einem Drehtisch angeordnet. Ein Stück Papier von etwa 50 cm wird zunächst auf den Boden der Formplatte gelegt, und dann wird eineBahn aus "kc" 22-Glas mit einem Durohmes j ei' von 35,6 cm und einem Loch von 2,8 cm auf dem Papier angeordnet. Der Drehtisch wird in tk we^ung gesetzt, unu etwa 1 kg des Gemischs wird aufgegossen und glatt verteilt. Dann wird eine Bahn auu ¹¹RC" 35-Glas mit dem vollen Durchmesser darauf gebracht, iu;u anschließend wird eine /.weite Schicht aus etwa 1 kg des Gemische in die Form eingetragen und glatt verstrichen. Auf aie zweite Schicht aus dem Gemisch wird anschliessenu uie zweite-Bahn aus

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"RC" 22-Glas rait einem Durchmesser von 35,6 cm gebracht. Schliesslicli wird die zweite Papierschicht auf die obere Fläche des "RC" · 22-Glases mit dem Durchmesser von j55/6 cm gelegt. Um zu verhindern, dass sich die Scheibe verbiegt, ist es von Bedeutung, dass die Glasgewebescheiben oriemtiert sind. Unter einer solchen Orientierung wird hier verstanden, dass die Kettenrichtung von allen angeordneten Glasscheiben jextfeils gleich ist.

Die Deckplatte wird in die richtige Stellung gebracht, und es wird ein Druck von 1100 Tonnen (von 0,53 Tonnen je- cm ) ausgeübt. Die Scheibe-wird dann aus der Form gelöst.

G. Sintern der Scheiben

Die "grünen" Scheiben werden nach üblicher Methode angeordnet, d.h₀ Baumwollwatte, Scheibe, Baumwollwatte, Scheibe, Baumwollwatte usw. bis zu einer Höhe von ungefähr 25 Scheiben. Eine Gewichtsbelastung von rund 295 kg wird von oben auf den Stapel ausScheiben und Baumwollwatte während des Sinterns ausgeübt, um die Bildung einer guten Verbundstruktur aus Glas und Schleifmittelgemisch zu unterstützen. Die'Scheiben werden bei einer Gichttemperatur von 16O°C 6 Stunden lang gesintert.·

Zum Vergleich wurden Scheiben hergestellt, die identisch waren mit der Ausnahme jedoch, dass das Schleifmittel ein blockförmiges normales oder reguläres gesintertes Aluminiunioxidkorn (95 Jo Al₀O-,) mit einem Schüttgewicht von 2,03 bis 2,09 g/enr war. Dieses Korn war vor der Erfindung ein üblihes handelsmässiges Schleifmittel für das getestete Anwendungsgebiet.

Testverfahren

Eine übliche handeismussige Trennsäge wurde verwendet (Tabür), die Jchlelfscheibengeschwiridigkeit betrug 2400 Umdrehungen je Minute, vor.ichrift.'jmässige jilnsteinschnitte wurden bei einer gemessenen L^i-t-jij,; /ου L:0 kW-h an Efheitseisenstäben mit einem Durchmesser

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von 5*08 cm ausgeführt, unu zwar t> Schnitte je Messung Ergebnisse

Die erfindungsgemässe Scheibe unter Verwendung von Schleifmittel aus mittels Walzen zerkleinerter Zirkoiiiuiiioxiu-Aluminiumoxici-Mischung nutste sich nur um 10,0 jo ües Betrags uer üblichen Scheibe ab, während sie die doppelte Anzahl Schnitte machte. Die Zeit je Schnitt betrug 4,1 s für die übliche Scheibe und },5 s für die Scheibe der Erfindung.

Obwohl sich uie Testergebnisse auf c^-Grit-Schleifmlttel beziehen, wird eine ähnliche Verbesserung in einem geeigneten Korngrossenbereich bei Trennschleifscheibe!! erzielt, normalerweise mit Gritgrössen von 12 bis 30.

Die hier angegebenen "g/cnr "-Werte wuruen nacii uer folgenden Methode bestimmt, üin geeienter zylindrischer Behälter mit einem Durchmesser von rund 10 cm una einer Höhe von 40 cm und mit einem Volumen, das mglichst nahe bei >4^JI7 cm"¹ liegt, wird an einer schweren Stahlplatte befestigt. Die Platte ist in einer Halterung montiert, und die Platte und eier Behälter weruen mittels einer Kurvenscheibe gerüttelt, und zwar mit 100 KutteIstossen je Minute mit einer freien Fall-Strecke von 0,2 cm. jiin Trichter ist über dem oberen Knüe aes geeichten Behälters angebracht. Eine Kornrnenge, die grosser ist als der gemessene Inhalt des Zylinders, wird in uen Trichter eingetragen, üln Auslauf im Boden des Trichters mit einer lichten Weite von 1,'j cm im Durcnrnesser wird geüffnet, unu· gleichzeitig wiru mit dein Scnüttoln des Zylinders begonnen. Der Zylinaer füllt sich und wii'd während des Schütteins gefüllt gehalten. Das Schütteln wird für 5yO Schüttelstüsse fortgeführt,, und das überschüssige Korn wird von dem Kopf des Zylinders mit einem Abstreichholz abgestrichen. Das Gewicht je enr wird dann bestimmt uurch Wägen aes Inhalts von dem Zylinder, dessen Volumen zuvor genau gernessen worden ist.

- Patentansprüche 309823/039 1 BAD original

Claims (4)

1. - 9 - N 694

   Patentansprüche

   Trennschleifscheibe mit Schleifkörnern aus gesintertem (fused) Aluminiumoxid, das durch einen unschmelzbaren Harzbinder gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 25'Gew.-^! des Schleifmittelgehalts ein gesintertes Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Schleifmittel mit einem Zirkoniumoxidgehalt zwischen 10 und 60 Gew.-^a, einem mittleren Durchmesser des primären alpha-Aluminiumoxidkristalls unter 40 ,um und mit länglicher Form ist, dessen Schüttgewicht in dem Bereich von 1,84 mal spez. Gew./4,35 bis 2,16 mal spez.Gew./4,35 g/cnr (115 mal spez. Gew./4,35 bis 135 mal spez.Gew./4,35 punds per cubic foot) liegt, worin spez. Gew. das spezifische Gewicht des Schleifkornmaterials ist.
2. 2. Trennschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch^gekennzeichnet, dass das gesinterte Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Korn einen Zirkoniumoxidgehalt von 20 bis 50 Gew.-^ hat.
3. 3· Trennschleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zirkoniumoxidgehalt des Schleif kor»ns 25 Gew.-fo beträgt und der Binder Phenol-Formaldehydharz ist«
4. 4. Trennschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass sie bis herauf zu 75 Vol.-$ blockartige gesinterte Alurniniumoxidkörner enthält.

   Dr.Ve./Br.

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