DE2449317A1

DE2449317A1 - Verstaerkte harzgebundene schleifscheibe

Info

Publication number: DE2449317A1
Application number: DE19742449317
Authority: DE
Inventors: William C Howard
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1973-10-16
Filing date: 1974-10-16
Publication date: 1975-04-17
Also published as: US3867795A; FR2247319B1; DE2449317C2; DE7434685U; GB1481195A; FR2247319A1; IT1024576B; BR7408629D0

Description

Verstärkte harzgebundene Schleifscheibe

Die Erfindung betrifft verstärkte harzgebundene Schleifscheiben, die in der Mitte vertieft und verstärkt sind für bewegliche Grobschleifmaschinen, bei denen in der Stärke jede Schleifscheibe aus einem 1. Schleifteil,umfassend einen oberen kostspieligeren Schnellschneidbelag und ein dauerhaftes Schleifkorn aus zusammengeschmolzener Tonerde und Zirkonerde sowie einem damit verbundenen 2. schleifenden Teil, enthaltend ein anderes weniger aufwendiges, weniger schnell schneidendes Korn, besteht, wodurch die Leistungsfähigkeit der Schleifscheibe nicht wesentlich schlechter ist als diejenige einer Scheibe, die vollständig aus einem Schleifkorn aus Tonerde und Zirkonerde aufgebaut ist.

Die Erfindung betrifft harzgebundene Schleifscheiben und besonders verhältnismäßig dünne verstärkte, in der Mitte vertiefte, gerade zentrierte Grobschleifscheiben für bewegliche bzw. tragbare Schleifmaschinen.

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Bisher wurden Schleifscheiben hergestellt mit inneren und äußeren Schichten, Seiten und Bereichen, die entweder .in der Dichte, Härte, Art des Schleifmittels und Korngröße des Schleifkorns variierten (US-PS 1 403 416, 1 616 531, 2 479 078, 2 877 105 und DT-GbmS 7 306 787). Bei der Anwendung werden gerade und in der Mitte vertiefte Scheiben verschiedener Formen üblicherweise an Hand getriebenen tragbaren Schleifmaschinen angebracht und von ihnen angetrieben und in einem leichten Winkel gehalten, um Schweißnähte, Grate, Trichter und Steiger von Gießlingen zu schleifen. Während des Schleifens wird die äußere Schleiffläche oder der Rand der Schleifscheibe in einem Winkel zu der Drehachse und den gegenüberliegenden Seiten der Scheibe abgenutzt. Dadurch entsteht ein scharfer und verhältnismäßig dünner brüchiger Rand an der Stoßlinie zwischen der Schleiffläche und der Unter- oder der Oberseite der Schleifscheibe. Der brüchige Rand neigt dazu abzubrechen und trägt sehr wenig dazu bei, das unerwünschte Material durch Abschleifen zu entfernen. Es sind auch Schleifscheiben bekannt, die Unterlagen aus verschiedenen Materialien enthalten zur Verstärkung des brüchigen Randes und um den hauptsächlich oder primären schneidenden und schleifenden Teil der Scheibe zu tragen.

Seit vielen Jahren und bis heute werden Schleifscheiben mit vertiefter Mitte in den Vereinigten Staaten hergestellt mit einer Unterlage oder einem Kornträger aus einem gebundenen Schleifkorn mit verhältnismäßig kleiner Korngröße; die Unterlage ist zwischen einer Schicht aus gröberem primärem oder erstem Schleifkorn mit im wesentlichen gleichmäßiger Korngröße und einer Glasfaserunterlage gebunden. Das feinere Schleifmaterial ist von der gleichen Art wie das gröbere und enthält üblicherweise einen Peinkorn- bzw. Staubanteil, der in der Korngröße variiert. Beim Vermischen und Binden neigt der Feinkornanteil dazu, die Zwischenräume zwischen den gröberen Teilchen auszufüllen und dadurch die Unterlage aus feineren Schleifteilchen zu verdichten und zu verfestigen. Die erfindungsgemäße Schleifscheibe unterscheidet sich von den bekannten darin, daß ein Schleifkorn aus einem zäheren, besseren, dauerhafteren, schneller schneidenden, teueren

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Tonerde-Zirkonerde-Schleifmaterial, wie es in der US-PS 3 181 939 und der US-Anmeldung 386 718, auf die bezüglich Details hingewiesen wird, in einem 1. Schleifteil verwendet wird, das sich von dem Schleifmittel, das in dem 2. Schleifteil der Schleifscheibe verwendet wird, unterscheidet. In der US-PS 3 181 939 ist eine schnell abgekühlte, zusammengeschmolzene Tonerde-Zirkonerde, ■ enthaltend 10 bis 60 $ Zirkonerde, beschrieben.

Das erfindungsgemäß bevorzugte Schleifmittel ist ein 35 bis 50 io Zirkonerde enthaltendes, sehr schnell abgekühltes Material, wie es in der US-Anmeldung 386 718 beschrieben ist.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert: ■ ■ .

Die Pig.1 ist ein Schnitt durch die Mitte einer typischen erfindungsgemäßen Schleifscheibe mit vertiefter Mitte;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Mitte einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe mit gerader bzw. ebener Mitte und

Fig. 3 ist ein teilweiser Schnitt durch den Randbereich einer Schleifscheibe, in der man die Neigung der Schleifscheibe und den durch Abrieb der Schleifscheibe beim Schleifen entstandenen Winkel sieht.

Die Erfindung betrifft verstärkte harzgebundene Schleifscheiben, die in der Mitte vertieft oder eben sind, umfassend einen 1. oder primären Schleifteil oder eine 1. Schicht, enthaltend zähe dauerhafte, schnell schneidende und verhältnismäßig teuere gebundene Tonerde-Zirkonerde-Schleifkorn-Teilchen, die einen Teil der Dicke der Scheibe ausmachen und sich an der wirksamen oder Unterseite der Scheibe befinden. Ein 2. oder sekundäres Schleifteil oder eine 2. Schicht, enthaltend andere weniger teure und weniger dauerhafte Schleifkörnteilchen, ist an den 1. Schleifteil gebunden und befindet sich auf der gegenüberliegendei oder Oberseite der Schleifscheibe. Wenn gewünscht und vorzugs-

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weise ist eine Unterlage vorgesehen, bestehend aus mindestens einer Schicht aus einem Verstärkungsmaterial, die auf der Rück- oder Oberseite des 2. Schleifteils der Schleifscheibe geformt und an diese gebunden ist.

Die verstärkte Schleifscheibe kann eine oder mehrere zusätzliche Schichten oder Scheiben aus Glasfaser-\erstarkungsmaterial umfassen, die integral mit der Scheibe verbunden sind. Eine Verstärkungsschicht befindet sich vorzugsweise zwischen der 2. und 1. Schleifschicht der Schleifscheibe und ist an diese Schichten gebunden. Der mittlere vertiefte Teil der Schleifscheibe ist vorzugsweise weiter durch eine Scheibe aus Glasfasertuch verstärkt, die in die Unterseite der 1. Schleifschicht geformt und an diese gebunden ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung verstärkte harzgebundene Schleifscheiben herzustellen mit einem 1. Schleifteil, umfassend Teilchen aus einem zusammengeschmolzenen Tonerde-Zirkonerde-Schleifmaterial und einem 2. Schleifteil, enthaltend Teilchen eines anderen Schleifmaterials.

Bei den Zeichnungen ist in Pig. 1 eine Schleifscheibe 10 mit vertiefter Mitte und in Pig. 2 eine gerade Schleifscheibe 10' + angegeben. Die Schleifscheiben sind nur in einer von vielen möglichen Pormen angegeben, in denen sie hergestellt werden können und dem Fachmann bekannt sind. Z.B. können sie die Porm einer flachen Schüssel oder Untertasse mit geschwungenen oder geraden Rändern besitzen und noch einen geraden oder vertieften Mittelbereich um das Befestigungsloch herum haben. Der Ausdruck "gerade Mitte" ist hier so zu verstehen, daß er Schleifscheiben bezeichnet, die keine vertiefte Mitte besitzen und solche mit Ober- und Unterseite, die ohne irgendeine Richtungsänderung oder scharfen Knick zu dem in der Mitte befindlichen Befestigungsloch hin verlaufen. Die Konstruktion der Scheibe 10 und 10· ist im wesentlichen die gleiche mit Ausnahme des mittleren Befestigungsteils um das in der Mitte

+ d.h. mit ebener bzw. gerader Mitte

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gelegene Befestigungsloch herum, das so ausgewählt sein kann, daß es irgendeine geeignete Befestigungsvorrichtung wie in Fig. 3 gezeigt aufnehmen kann, um die Schleifscheibe an der Antriebsspindel oder dem Schaft einer tragbaren Schleifmaschine zu befestigen. In den US-PS 3 081 584, 3 136 100, 3 500 592 und 3,596 415 sind Befestigungsarten für Schleifscheiben angegeben, mit Hilfe derer die erfindungsgemäßen Schleifscheiben befestigt werden können. Es gibt selbstverständlich verschiedene andere Arten geeigneter Befestigungen wie sie für die erfindungsgemäßen Schleifscheiben angewandt werden können und dem Fachmann bekannt sind. Die Art der Befestigung ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung.

Die beiden Schleifscheiben 10 und 10' besitzen eine Unterseite oder Arbeitsseite 12, eine Ober- oder Rückseite 14» einen umlaufenden Schleifrand oder Schleiffläche 16 und ein inder Mitte gelegenes Loch 18 zur Befestigung der Scheibe. An der Unterseite 12 befindet sich ein 1. Schleifteil oder Schleifschicht 20, enthaltend harzgebundene 1. Schleifteilchen aus einem hochwertigan zusammengeschmolzenen Tonerde-Zirkonerde-Schleifmaterial, der in der US-PS 3 181 939 angegebenen Art. Diesee 1. Schleifteil nimmt vorzugsweise ungefähr die Hälfte der Dicke der Schleifscheibe ein und mindestens eine Tiefe von 2 Teilchen. Eingebettet in und gebunden an die Unterseite der 1. Schleifschicht befindet sich in dem Mittelteil der Scheibe um das Mittelloch 18 herum eine Schicht oder Scheibe 22 aus einem Verstärkungsmaterial. Die Scheibe oder Schicht 22 aus Verstärkungsmaterial ist vorzugsweise eine Scheibe mit einem 0 von 11,6 cm aus einem mit Harz beschichteten offenmaschigen 1,4 x 1,4 mm (14 x 14 mesh) glattgewebten Glasfasertuch mit ungefähr 14 Öffnungen pro 2,54 cm (Nr. 196 der Eli Sandman Company,Worcester Massachusetts)· Innerhalb der Schleifscheibe und an die Innenseite' des · 1. Schleifteils 20 gebunden, befindet sich eine andere Scheibe 2-aus Verstärkungsmaterial, die sich von dem in der Mitte liegendei loch nach dem umlaufenden Schleifrand 16 hin erstreckt. Die Scheibe 24 ist vorzugsweise aus Harz beschichtetem offenmaschigen 2,83 x 2,83 mm (7 x 7 mesh) glattgewebtem Glasfasertuch

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mit ungefähr 7 Öffnungen auf 2,54 cm hergestellt (fir.RC717 der Eli Sandman Company,Worcester,Massachusetts).

Angrenzend und mit Harz gebunden an die Verstärkungsschicht und die 1. Schleifschicht 20 befindet sich ein 2. Schleifteil oder Schleifschicht 26 aus harzgebundenen 2. Schleifteilchen, die sich von den zusammengeschmolzenen Tonerde-Zirkonerde-Schleifteilchen in der 1. Schleifschicht 20 unterscheiden und vorzugsweise billiger sind. Die 2. Schleifschicht 26 erstreckt sich axial zu der Rück- oder Oberseite 14 hin und macht ungefähr die obere Hälfte oder den Rest der Dicke der Scheibe aus. +oder sekundären

Integral mit der 2. Schleifschicht 26 verbunden und darein geformt befindet sich auf der Rück- oder Oberseibe 14 der Schleifscheibe eine 3· oder zusammengesetzte Scheibe oder

++
Schicht 28 aus einem Unterlagenmaterial, die sich zu dem umlaufenden Rand 16 der Scheibe hin erstreckt. Die Scheibe 28 aus Unterlagenmaterial vorzugsweise eine zusammengesezte Scheibe bestehend aus einer dünnen Schicht Papier, die verbunden ist mit einer Schicht aus Glasfieberleinen (Nr.955 paper stick),das mit Harz beschichtet und offenmaschig 4jO χ 4>0 mm (5x5 mesh) ist aus einem schwach gedrehten Glasfieberleinen mit ungefähr 5 Öffnungen auf 2,54 cm (Eli Sandman Company, Worcester,Massachusetts).

++ oder Stütz-Das 2. Schleifmaterial kann irgendeines der bekannten Schleifmaterialien sein wie Aluminiumoxid, Granat, Siliciumcarbid, Siliciumoxid, Schmirgel, Flintstein und Quarz und deren Gemische, die weniger teuer, weniger dauerhaft und weniger wirksam sind als das 1. Schloifmaterial aus zusammengeschmolzener Tonerde und Zirkonerde. Pur die meisten Schleifzwecke umfaßt das 2. Schleifmaterial vorzugsweise Teilchen von Aluminiumoxid mit einer Körnungsnummer von entweder 0,73 mm oder 0,34 mm (24 oder 46 grit size). Für andere Anwendungszwecke kann die Eörnungsnuramer jedoch im Bereich von 0,25 bis 1,19 mm (16 bis 60 grit size) liegen und gegebenenfalls nicht weiter gehen als 1,19 mm (16 grit)

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und einen Feinkornanteil enthalten. Wenn der Eeinkornanteil und die größeren Teilchen (smaller grit size particles) zusammengebunden v/erden, ergeben sie einen dichteren und festeren 2. Schleifteil, der den 1. Schleifteil unterstützt.

Die ersten zusammengeschmolzenen Tonerde-Zirkonerde-Schleifteilchen sind vorzugsweise in der Walzenmühle hergestellte

im

längliche Teilchen mit einer wesentlichen gleichmäßigen Körnungsnummer von 0,25 bis 1,19 mm mit einer sehr reinen feinen kristallinen Struktur enthaltend 10 bis 60 Gew.-% Zirkonoxid. Bei den erfindungsgemäßen Schleifscheiben sind jedoch längliche Teilchen aus zusammengeschmolzener Tonerde-Zirkonerde mit einer Körnungsnummer von 0,73 um (24 grit size) mit einem Zirkonerdegehalt von ungefähr 43 Gew.-^, einer spezifischen Dichte von 4,66 und einem Schüttgewicht von 2,065 bis 2,19 g/cm (129 Ms 137 lbs/cb.ft)für die meisten Grobschleifoperationen in der Gießereitechnik bevorzugt, während bei anderen Arbeiten Teilchen mit einem Zirkonerdegehalt von 25 °/° und einer spezifischen Dichte von 4,35 ausreichen.

Die Tonerde-Zirkonerde-Schleifteilchen sind vorzugsweise von der in der US-Anmeldung 386 718 angegebenen Art. Sie werden hergestellt durch schnelles Kristallisieren und Verfestigen eines eutektischen oder nahezu eutektischen geschmolzenen Gemisches von Aluminiumoxid und 35 bis 50 und vorzugsweise ungefähr 40 Gew.-% Zirkonoxid. Eines der verschiedenen Verfahren zum schnellen Kristallisieren des geschmolzenen Gemisches "besteht darin, daß man es zwischen eine Vielzahl von 19,05 mm dicken Platten gießt, die sich in einem Abstand von ungefähr, 4,762 mm voneinander entfernt befinden und die das Gemisch schnell abkühlen und zu einem Produkt verfestigen mit einer mikrokristallinen Struktur der folgenden typischen Analyse (jeweils in Gewichtsprozent)

-8-

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- 8 -, ' ,; .·■ 1Α-45 590

SiO₂ 0,21 io

Pe₂O₃ 0,15 #

TiO₂ 0,15 io

Na₂O 0,04 io

ZrO₂ 40,56 £

Al₂O₃ 58,89 (durch Differenz)

Die geringen Mengen an Kalk oder Magnesiumoxid wurden nicht "bestimmt. Die Analyse zeigt jedoch, daß das feinkristalline Tonerde-Zirkonerde-Schleifmaterial von sehr hoher Reinheit war und weniger als 1 Gew.-% Verunreinigungen enthielt·

Das verfestigte Tonerde-Zirkonerde-Produkt besitzt eine sehr hohe Festigkeit, verbunden mit sehr günstigen Mikrobrucheigenschaften. Auch die Zirkonerde liegt in Form von Stäbchen (oder Plättchen) mit einem mittleren Durehmesser von weniger als 0,3 /Um (3000 A) vor und vorzugsweise mindestens 25 Gew.-$ der Zirkonerde liegen in tetragonal kristalliner Form vor.Das verfestigte Produkt besteht aus eutektischen Zellen oder Kolonien, die typischerweise eine Größe von 40 um oder weniger besitzen. Gruppen von Zellen mit einer identischen Orientie-

bzw·Bereiche

rung der Mikrostruktur bilden Körner, von denen jeder typischerweise 2 bis 100 oder mehr Zellen oder Kolonien umfaßt. Während des Zerstoßens oder Mahlens bricht das Material entlang der Bereich- und Zellgrenzen und wird zunächst mit Hilfe von Backenbrechern und dann mit Walzenmühlen zerkleinert, um längliche Schleifteilchen zu erhalten, die getrennt und gesiebt werden, um Teilchen mit der gewünschten Körnungsnummer zu er-

bzw Bereich" halten. Der Ausdruck "Korn ist nicht synonym mit dem Ausdruck

"Schleifkorn"· Typischerweise enthält ein Schleifbzw .Bereiche korn eine große Anaahl mikrokristalliner Körner in dem oben angewandten Sinn.

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Die Schleifscheiben 10 und 10' können entweder durch Heißoder Kaltpressen auf irgendeine dem Fachmann "bekannte Art hergestellt werden. Eine Form mit einem ein Mittelloch "bildenden Stift, der umgeben ist von einer kreisförmigen Höhlung,

der
in die Mitte vertieft ist, kann angewandt werden, um die Schleifscheibe 10 mit der vertieften Mitte herzustellen und eine Form die ebenfalls in der Mitte einen Stift zur Bildung des Mittelloches besitzt, aber eine gerade zylinderförmige Höhlung ,kann angewandt werden, um die gerade Schleifscheibe 10' herzustellen. Die Schleifscheiben können geformt werden, indem man zunächst die Papierseite der Papier- Glasfaser -Scheibe 28 aus dem zusammengesetzten Stützmaterial mit einem Mittel loch , um den Stift herum ,auf den Boden der Form aufbringt. Dann breitet man eine gleichmäßige Schicht aus einem vorher hergestellten Gemisch, enthaltend ein geeignetes Bindeharz und die 2. Schleifteilchen auf der Oberfläche der Glasfaser-Unterlage 28 aus. Anschließend bringt man die Scheibe 24 aus Glasfaser -Verstärkungsmaterial mit einem Mittelloch um den Dorn herum und auf die Schicht aus dem 2. Schleifmaterial auf und anschließend breitet man wieder eine gleichmäßige Schicht aus einem Gemisch aus einem geeigneten und verträglichen Bindeharz und.dem 1. Schleifmaterial,enthaltend Teilchen des Tonerde-Zirkonerde-Schleifmaterials aus. Zuletzt legt man die den Mittelteil verstärkende Scheibe 22 mit einem Mittelloch um den Dorn und auf die Schicht aus dem 1. Schleifmaterial und bringt eine obere Formplatte der gewünschten Form oben auf die Schichten auf, um entweder den vertieftet Mitte'oaer

glatterMitte^ei Schleifscheibe zu erzeugen. Die gesamte wie oben angegeben gefüllte Form wird dann zwischen die Platten einer üblichen Kalt- oder Heißpresse gebracht. Dann wird die Presse betätigt, um die Formplatte nach unten zu drücken und die Scheiben und Schleifgemische mit einem Druck von 1,575 bis 6,3 kg/ mm zu einer selbsttragenden Struktur mit vorher bestimmter Dicke, Durchmesser und Dichte zusammenzupressen. Nach dem Formen wird die Scheibe aus der Form entnommen und ungefähr 6 h in einem Ofen von ungefähr 175⁰C gegeben, um das Harz vollständig zu härten. + (1 bis 4 t/ inch²)

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Das Bindeharz umfaßt irgendeines der üblichen und bekannten heißhärtenden oder unschmelzbaren Harze wie Phenol-Aldehyd—/ Epoxy-, Polyester-, Polyimid- und/oder Polybenzimidazolharz in flüssiger oder Pulverform. Vorzugsweise umfaßt das Bindeharz ein phenolisches (Phenol-Aldehyd)Harζ in Pulverform, das mit anderen Füllstoffen und Färbemitteln vorvermischt und dann mit vorbestimmten Mengen der 2. und 1. Schleifteilchen vermischt worden ist.

Ein geeignetes Gemisch aus 1· Schleifteilchen und Bindeharz zum Grobschleifen kann die folgenden Mengen in Gewichtsprozent enthalten:

Bestandteil Gew. -ja

Tonerde-Zirkonerde-Schleifteilchen

0,73 mm (24 grit)" 78,54

Bindeharz Gew.-$ 21,46

100,00

pulverförmiges phenolisches Harz (VARCUM
Chemical Co.Nr.29-345 40,9

Wallastonit -(C-6 53,0
Interface Corp. ,Y/illsboro,
New York)

Calcium-öxid (CaO) 5,1
Ruß 1 ,0

100,0

Das 2. Gemisch aus dem 2. Schleifmaterial und dem Bindeharz kann die folgenden Bestandteile enthalten:

-11-

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Bestandteile Gew.-%

Aluminiumoxid-Schleifteilchen,

0,73 mm . ' 75,62

Binde-Harz Gew.-$ 24,38

pulverförmiges phenolisches '

(VARCUM Chemical Co.Nr.29-345) 40,9

Wallastonit -(C-6

Interface Corp.) * 53,0

Calciumoxid (CaO) " 5,1
Ruß ' . 1 ,0

100,00

Zusätzlich wurden zu dem 1. und 2. Gemisch der Schleifteilchen und des Bindeharzes 45 cm Furfural-Weichmacher und 25 cm Creosotöl (CARBOSOTA) auf je 454 g pulverförmiges Phenolharz gegeben. Das Creosotöl wurde getrennt mit dem Bindeharz vermischt und das Furfural mit den Schleifteilchen, die es benetzte, bevor die benetzten Schleifteilchen mit dem Bindeharz vermischt wurden. Anschließend wurdenzu dem gesamten Gemisch aus benetzten Schleifteilchen und Bindeharz 4 cm eines Gemisches aus 60 Gew.-$ Furfural und 40 Gew.-^ Rizinusöl gegeben und schließlich 0,23 g trockene kolloidale Kieselsäure (CAB-O-SIL) auf je 454 g des gesamten Schleifgemisches.

Pig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe, die auf einer Welle befestigt ist und sich in einem Winkel zu der Oberfläche des Werkstückes V/ befindet, das bearbeitet werden soll, um zu zeigen, wie bei der normalen Anwendung die ursprüngliche Schleiffläche oder -rand 16 in einem Winkel zu der Rück- oder Oberseite und der Unter- oder Arbeitsseife 12 abgenutzt wird. Man sieht, daß, wenn die Schleifscheibe in einem Winkel angewandt wird, die Länge der Schleiffläche 16 vergrößert wird und daß.der dünnste, schwächste und brüchigste Teil der Schleifscheibe sich am äußersten Rand 16a an der Verbindung zwischen der Schleif-

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■ ' ill

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fläche 16 und der Rück- bzw.Oberseite I4 befindet· Wenn Schleifdruck angewandt wird; neigen der Rand 16a und der angrenzende abgeschrägte Teil des 2. Schleifteils dazu abzubrechen, da sie nur von der Glasfaserunterlage 28 gehalten werden. Dadurch schleift oder entfernt der 2. Schleifteil 26 wesentlich weniger unerwünschtes Material. Im Gegensatz dazu besitzt der 1. Schleifteil 20 keinen so brüchigen Rand oder Kante wie der Rand 16a und wird fester unterstützt und gehalten durch den 2. Schleifteil der Schleifscheibe. Somit wird der größte Teil der Schleif- oder Schneidearbeit von dem 1. Schleifteil 20 geleistet mit dem dauerhafteren schneller schneidenden und wirksameren Tonerde-Zirkonerde-Schleifmittel, ohne daß dieser Teil dazu neigt _t abzubrechen.·

Es wurden Schleifscheiben mit einem Durchmesser von 17,8 cm (7 inch) einer Dicke von 6,35 mm (1/4 inch) und einem Loch in der Mitte mit einem Durchmesser von 2,22 cm (7/8 inch) erfindungsgemäß hergestellt mit dem 0,73 mm Tonerde-Zirkon-

Schleif örde-.korn -Harz-Gemisch und dem 0,73 mm Aluminiumoxid-Schleifkorn -Harz-Gemisch. Die Schleifscheiben wurden untersucht und mit verschiedenen anderen Schleifscheiben verglichen, die alle eine vergleichbare Form und Größe besaßen, 0,73 mm Teilchen und das oben beschriebene Bindeharz enthielten, sich jedoch durch die Art, das Volumen und die Lage der Schleifteilchen in der Scheibe unterschieden. Einige waren nur aus Aluminiumoxid oder Tonerde-Zirkonerde hergestellt, enthielten das Tonerde-Zirkonerde-Schleifmittel in dem 2. Schleifteil und das Aluminiumoxid in dem 1. Schleifteil oder waren hergestellt aus einem Gemisch enthaltend 50 VoI·-# Tonerde-Zirkonerde und 50 tfo Tonerde in beiden Teilen. Eine andere Schleifscheibe bestand aus einem Gemisch enthaltend 75 Vol.-jS Tonerde-Zirkonerde und 25 Vol.-% Granatin dem 1. Schleifteil und Tonerde in dem 2. Schleifteil.Das Tonerde-Zirkonerde-Schleifmittel, das bei allen untersuchten Schleifscheiben angewandt wurde, enthielt ungefähr 43 Gew.-5ε Zirkonerde.

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Die Schleifversuche wurden durchgeführt, indem man jede Schleifscheibe auf einer automatischen Vorrichtung befestigte, die geeignet war, den Drehtisch einer tragbaren Schleifmaschine (Chicago Pneumatic 360 cycle right angle portable grinder rotable) mit 5200 UpM zu durchqueren und zu handhaben, die so geneigt war, daß die Unterseite der Scheibe einen Winkel von 25° zu Horizontalen Ebene bildete, um die Lage, die angewandte Kraft und die Bewegung einer handgetriebenen tragbaren Schleifmaschine zu simulieren.

Jede Schleifscheibe wurde in 4 Durchgängen untersucht, wobei bei jedem die Schleifscheibe in den kreisförmigen Rand eines Ringes aus Stahlguß mit einem äußeren Durchmesser von 30,5 cm und einem inneren Durchmesser von 27,2 cm sich einfraß, der auf einem hin- und herdrehbaren Tisch befestigt war, der sich mit 15 UpM drehte und alle 0,5 min die Richtung wechselte. Jeder Durchgang dauerte 1.5 min, wobei eine konstante nach unten gerichtete Kraft von 9,1 kg (200 lbs) auf die Scheibe ausgeübt wurde, die sich 3,5 cm quer zu dem kreisförmigen Rand hin- und herbewegte. Nach jedem Durchgang wurde der Ring aus Stahlguß gewogen und die Schleifscheibe gemessen, um das Gewicht des pro Stunde entfernten Metalls (kg/h) und die Stärke des Verschleißes pro Stunde (cm^J/h) zu bestimmen. Das "Schleifverhältnis" der Scheibe ist das Verhältnis von entferntem Metall zu Verschleiß an der Scheibe.

In den folgenden Tabellen I und II bedeutet "RGR" das "relative Schleifverhältnis" in Prozent, das bestimmt wird durch das SchleifVerhältnis χ 100 der untersuchten Schleifscheibe dividiert durch das Schleifverhältnis einer üblichen Standardschleifscheibe mit 0,73 mm Aluminiumoxid Schleifmittel in der gesamten Schleifscheibe, die einen RGR-Wert von 100 % besitzt. Die "relative Schnittgeschwindigkeit" in Prozent ist angegeben als "RRC" und wird bestimmt, indem man die Schnittgeschwindigkeit χ 100 der untersuchten Schleifscheibe durch diejenige einer vergleichbaren üblichen Standardschleifscheibe, die mit 100 % bewertet wird und ganz aus Aluminiumoxid-Schleifmittel besteht, dividiert. Die-Ergebnisse eines solchen Versuchs sind in der. folgenden Tabelle I angegeben.

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Tabelle I

.Art der Art und Lage der Verschleiß Abschliff rel. rel· Schleif- 0,73 mm Schleif- (in 3/h ) (Ibs/h ) Schleif- Schnittscheibe körner CGP/h kg/h verhält- geschwin-

1.Schleif- 2.Schleif- nis (RGR) digkeit (RRC)

teil teil (#) (#)

Standard-

Schleif- Aluminium* Aluminium- (3,43) (2,91) 100 100

scheibe oxid oxid

Abwand- Tonerde- Tonerde- (1,46) lung der Zirkonerde Zirkonerde c^ o-i Schleif- ° '

scheibe 50 Vol.-# 50 Vol.-3έ (2,32)

Tonerde- Tonerde-

Zirkonerde Zirkonerde

vermischt vermischt 38,0

mit 50 Vol-# mit

Aluminium- 50 V0I.-5S

oxid Aluminiumoxid

Aluminium- Tonerde- (3,58) (3,08) 102 106" oxid Zirkonerde 58 66 1

(3	,00)	243 .	103
(3	,13)	159	108
1	,424

erf.gem. Tonerde- Aluminium- (1,34) (2,82) 2,47 97

ZirkQnium- oxid 21,96 1,279 erde -

75 Vo.-fo Aluminium- _{ri 7R}\ t₉ _q1 \ _1q, ₁₀₀

Tonerde- oxid 29 17

Zirkonium- ' '

erde

25 Vol.-/«

Granat

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Aus den Versuchsdaten kann man sehen, daß die Schleifscheibe mit Tonerde-Zirkonerde sowohl in dem 1. als auch in dem 2. Schleifteil mit einem RGR-Wert von 243 $ und einem RRC-Wert von 103 -% -wesentlich "besser war als die Standard-Schleifscheibe mit Aluminiumoxid in dem 1. und 2. Schleifteil. Lie Schleifscheibe mit einem Gemisch aus 1/2 (50$) Tonerde-Zirkonerde und 1/2 (50 %) Aluminiumoxid, bezogen auf das Volume^ in dem 1. und 2. Schleifteil, ergab wie erwartet einen RGR-Wert von 159 % und einen RRC-Wert von 108 $, was eine Verbesserung gegenüber der Standard-Scheibe bedeutet, die ganz aus Aluminiumoxid besteht, aber nicht gleich ist wie die Scheibe aus Tonerde-Zirkonerde in beiden Schleifteilen. -Die erfindungsgemäße Schleifscheibe, die jedoch in dem 1. Schleifteil ganz aus Tonerde-Zirkonerde und im 2. Teil aus Aluminiumoxid besteht,, ergab einen RGR-Wert von 247 i° und einen RRC-Wert von 97 $. Diese Werte liegen sehr nah&an den V/er ten für die Schleifscheibe, die ganz aus Tonerde-Zirkonerde besteht. Im Gegensatz dazu ergab die Schleifscheibe mit Aluminiumoxid in dem 1. Schleifteil und Tonerde-Zirkonerde in dem 2. Schleifteil einen RGR-Wert von 102 % und einen RRC-Wert von 106 $. Diese Werte entsprechen denjenigen der Standard-Schleifscheibe aus Aluminiumoxid. Die Daten zeigen, daß die erfindungsgemäßen Schleifscheiben, die nur ungefähr die Hälfte der te'urerenTonerde-Zirkonerde in dem 1.Schleifteil der Scheibe und ein weniger teueres Schleifmittel in dem 2. Schleifteil enthalten, nahezu ebenso wirksam sind, wie eine Schleifscheibe, die vollständig aus Tonerde-Zirkonerde besteht. Das heißt, es wird nur ungefähr die halbe Menge des teueren Schleifmittels benötigt, ohne daß eine wesentliche Verschlechterung der Wirksamkeit eintritt.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der 1. Schleifteil einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe ein 1. Schleifgemisch enthalten, bestehend aus den besseren zusammengeschmolzenen Tonerde-Zirkonerde-Schleifkörnern und bis zu 1/4 oder 25 Vol.-? der Schleifteilchen aus weniger kostspieligen, weniger wirksamen und weniger dauerhaften Schleif teilchen ,die zum Verdünnen

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oder als Füllmaterial dienen, wie Granat, Flintstein, Siliciumoxid, Schmirgel, Silicium, Carbid, Tonerde und Quarz und deren Gemischen. Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Zusatz die Wirksamkeit der Schleifscheibe nicht wesentlich verschlechtert gegenüber einer solche^ die nicht 25 $ des billigeren Schleifmaterials enthält. Wie aus Tabelle I hervorgeht, wurden Schleifscheiben hergestellt und untersucht, bei denen der 1. und 2. Schleifteil aus Schleifmittel und Bindeharzgemischen in den folgenden Mengen bestanden. 1.Schleifteil
Bestandteile Gew.-^

1. Schleifgemisch Vol.-# 78,54

0,73 mm Teilchen aus
Tonerde-Zirkonerde 75

0,62 bis 1,65 mm(12 bis 28 grit)

21,46

Teilchen aus Granat	25
	TOT
Binde-Harz	Gew."%
pulverförmiges Phenol-Harz
(VAROUM Chemical Co.Nr.29-345)	40,9
Wallastonit -(C-6	53,0
Interface Corpl.)
Calciumoxid (CaO)	5,1
Ruß	1,0
	100,0
t 2. Schleifteil
Bestandteile

100,00

Gew. -jo 0,73 mm Aluminiumoxid-Schleifteilchen 75,62

Binde-Harz Gew. -% 24,38

100,00

pulverförmiges Phenol-Harz

(VARCUM Chemical Co.Nr.29-345) 40,9 Wallastonit (C-6

Interface Corp.)

Calciumoxid (CaO)

RUß ___X_;_

100,0

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Die 25 io Granatteilchen in dem 1 .Schleifteil

besaßai die folgende Korngrößenverteilung:

Korngröße

mm meseh <fi

1,19 Ms 1,68 ( <i 12 >16) 1/2 - 3

1,0 bis 1,19 ( < 16 ^18) 8-30

0,73.bis 1,0 ( ^ 18 > 24) 50-65

0,64 bis 0,73 ( < 24 >28) 12 - 25

Zusätzlich wurden zu dem 1. und dem 2. Gemisch der Schleifmaterialien und des Bindeharzes 45 cm Purfural-Weichmaeher und 25 cnr Greosotöl (ClRBOSOTA) auf je 454 g pulverförmiges Phenolharz zugegeben. Das Creosotöl wurde getrennt mit dem Bindeharz vermischt und das Furfural mit den Schleifteilchen, die es benetzte, bevor die benetzten Schleifteilchen mit dem Harz vermischt wurden. Anschließend v/urden zu dem gesamten Gemisch aus benetzten Schleifteilchen und Bindeharz 4 cnr eines Gemisches aus 60 Gew.-^ Furfural und' 40 Gew.-^ Rizinusöl und schließlich 0,23 g trockene kolloidale Kieselsäure (GAB-O-SIL) für je 454 g des gesamten Gemisches zugegeben.

Die in Tabelle I angegebenen Daten zeigen, daß die Scheibe mit dem Tonerde-Zirkonerde-SchleifmitteL, das mit 25 % Granatteilchen vermischt ist in dem 1. Schleif teil und 0,7<Jmm Aluminiumoxidteilchen in dem 2. Schleifteil einen RGR-Wert von 193 i° und einen RRC-Wert von 100 ^ ergibt und eine Leistungsfähigkeit
die fast gleich ist wie diejenige von Scheiben mit Tonerde-Zirkonerde nur in dem 1. Teil und in der gesamten Scheibe.

Bei einer weiteren Ausführungsform wurde eine erfindungsgemäße Schleifscheibe vergleichbarer Form und Größe hergestellt, wobei jedoch feinere 0,34 mm (46 grit) Tonerdeteilchen in dem 2. Schleifteil verwendet wurden und ein Gemisch aus Tonerde-Z ir koner de und 25 $ Granat in dem 1. Schleifteil. Dabei wurden die folgenden Substanzen verwendet.

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1. Schleifteil

Bestandteile Gew. -jo

1. Gemisch . Vol.-$ 79,6

0,59 bis 0,84 mm (20 - - 30 grit) Tonerde-Zirkonerde 75

0,64 bis 1,68 mm(12 —- 28 grit) Granat . _2_5

100

Bindeharz Gev;. -jo 20,4

100,0

phenolisches Harzpulver
(Union Carbide BRP5417) 42

flüssiges Harz (Weichmacher)
(VARCUM 29-390) 14

Wallastonit (C-6

Interface Corp.) 42,9

Ruß 1,1

100,0

2. Schleifteil '

Bestandteil Gew.-,ί

0,34 mm Aluminiumoxid 77,8

Bindeharz Gew. -fo 2?. ,2

100,0

pulverförmiges Phenolharz (Union Carbide BRP5417) flüssiges Harz (Weichmacher) Wallastonit (C-6 Interface Corp.) Ruß

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Von dem Gesamtvolumen der 0,59 bis 0,84 mm (20 - 30 grit) Tonerde-Zirkonerde-Schleifteilchen besaß 1/3 eine Körnungsnummer von 0,84 mm, 1/3 eine Körnungsnummer von 0,73 mm und. 1/3 von 0,59 mm. Der 0,64 bis 1,68 mm Granat besaß die gleiche' Größenverteilung wie in der oben angegebenen Tabelle.

Zusätzlich, wurden zu.dem 1. und 2. Bindeharz jeweils 25 cur Creositöl auf je 454 g trockenes pulverförmiges Phenolharz zugegeben. Das Creositöl wurde getrennt mit dem Bindeharz vermischt bevor dieses mit den Schleifteilchen vermischt wurde. Dann wurden zu dem 1. und 2. Gemisch aus den Schleifteilchen und dem Bindeharz 4 cnr eines Gemisches enthaltend 60 Gew.-^ Purfural und 40 "Jo Rizinusöl und schließlich 0,23 g kolloidale Kieselsäure auf je 454- g des gesamten Schleifgemisches zugegeben.

Die Schleifscheibe wurde untersucht und die Ergebnisse mit einer vergleichbaren Standardscheibe verglichen. Der Schleifversuch wurde an dem ringförmigen Rand eines rotierenden Ringes aus Stahlguß der gleichen Art und auf die gleiche Weise und mit der gleichen Vorrichtung durchgeführt, wie oben angegeben, mit der Ausnahme, daß die Scheibe sich 7,94 cm quer zu dem Rand hin und her bewegte (reciplocated and traversed) und nicht wie oben angegeben 4,49 cm. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in' der folgenden Tabelle- II angegeben.

Tabelle II

Art der Art und Lage der Verschleiß Abschliff rel. rel· Schleif-Schleifteilchen (in^/h) (lbs/h) Schleif- Schnittscheibe 1.Schleif-2.Schleif- cm^)h kg/h verhält- geschwin-

teil teil nis RGR digkeit RRC

Standard-Aluminium- Aluminium- (9,75) (4,70) 100 schleif- oxid oxid 1S9 8 2 1^5 scheibe 0,73 mm 0,34 mm ^*'-⁵

erf.gem. 75 Vol.~% Aluminium-

Schleif- Tonerde- oxid

scheibe Zirkonerde 0,35 mm (5,12) (5,28) 214

(20 -30
• grit.)

25 Vol.-?; ⁸³'^{9 2}'⁴

Grana t
(12-28 grit)

-20-

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2U9317

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Vie aus den Werten hervorgeht, zeigt die Vergleiehs-Standard-Scheibe in Tabelle II einen höheren Verschleiß und eine stärkere Entfernung des Metalls als die Standard-Schleifscheibe in Tabelle I, Das beruht auf der Tatsache, daß die mit 9,1 kg nach unten gedrückte Scheibe einen längeren Weg auf dem ringförmigen Rand zurücklegt, als die in Tabelle I angegebene Scheibe. Dadurch schneidet sie stärker in den Ring aus Stahlguß ein. Beim Vergleich des relativen Schleifverhältnisses (RGR) und der relativen Schnittgeschwindigkeit (RRC) zeigt es sich jedoch, daß die Scheibe mit 75 $ Torierde-Zirkonerde und 25 $> Granat und 0,34 mm Aluminiumoxid einen zweimal so guten RGR-Wert und einen etwas besseren RRC-Wert besitzt als der für die Standard-Scheibe mit 100 angegebene Wert und die Werte im wesentlichen gleich sind wie der RGR-Wert von

247 und der RRC-Wert von 97 für die andere erfindungsgemäße Schleifscheibe, bei der der 1. Schleifteil ganz aus Tonerde-Zirkonerde besteht und das Aluminiumoxid in dem 2. Schleifteil eine Körnungsnummer von 0,73 mm besitzt.

Alle untersuchten Schleifscheiben besaßen im wesentlichen eine prozentuale Zusammensetzung von ungefähr 46 Vol.-$ Schleifmittel, 34 Vol.-#B.indeharzund 20 Vol.-# Poren und eine Dichte von ungefähr 2,7·

Es hat sich also gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Schleifscheiben mit vertiefter oder gerader Mitte für tragbare Schleifmaschinen besonders günstige Eigenschaften besitzen.

Pa tentansprüche

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Claims

Ansprüche

1. ^] Verstärkte harzgebundene Schleifscheibe vorbestimmter iTUirke mit einer relativ schmalen äußeren Schleiffläche zwischen Ober- und Unterseite und daran befestigtem Verstärkungsmaterial sowie einem Montageeinsatz für die Mittenöffnung zur drehbaren Befestigung an einer Welle, dadurch gekennzeichnet, daß ein primärer Schleifteil vorliegt, der sich entlang der unteren Seite der Scheibe zu der äußeren Schleiffläche hin erstreckt und einen Teil der vorbestimmten Stärke der Scheibe einnimmt und der aufgebaut ist aus harzgebundenem Schleifkorn in Form von zusammengeschmolzener Tonerde und Zirkonerde mit einem Anteil an-10 bis 60 % ZrO₂ und daß ein sekundärer Schleifteil in Verbindung mit dem ersten Schleifteil steht und sich von diesem bis zur Oberseite der Schleifscheibe und an die äußere Schleiffläche hin erstreckt und aufgebaut ist aus harzgebundenem Schleifkorn anderer Art und von geringerer Dauerhaftigkeit als in dem primären Schleifteil.

2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifkorn des primären Schleifteils mit Granat, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Schmirgel, Flint, Silicat und/oder Quarz gestreckt ist und das streckende Schleifkorn bis zu 25 Vol.-% des gesamten Schleifkorns ausmacht.

3. Schleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifkorn des sekundären Schleifteils Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Granat, Silicat, Quarz, Schmirgel und/oder Flint ist.

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4. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Schleifkorn des sekundärenSchleifteils eine Korngröße von maximal 1,19 mm und das Schleifkorn aus Tonerde/Zirkonerde eine Korngröße von 0,25 bis 1,19 mm hat.

5. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Tonerde/Zirkonerde-Schleifkorn größer als das Schleifkorn des sekundären Schleifteils.

6. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das verstärkende Material eine erste Scheibe eines offenmaschigen Glasfasergewebes zwischen dem primären und dem sekundären Schleifteil der Scheibe ist.

7. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine zweite Scheibe aus Glasfasergewebe an die Unterseite der Schleifscheibe und den primären Schleifteil und eine dritte Scheibe aus Glasfasergewebe an die Oberseite der Schleifscheibe und den sekundären Schleifteil gebunden ist.

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