DE2904228C2

DE2904228C2 - Schleifwerkzeug für keramische Werkstoffe

Info

Publication number: DE2904228C2
Application number: DE2904228A
Authority: DE
Inventors: geb. Oreper Faina Borisovna Moskovskaja oblast' Danilova; Viktor Andrianovi&ccaron; Chimki Moskovskaja oblast' Loba&ccaron;ev; Vladimir Nikolaevi&ccaron; Moskva Lvov; Vladimir Gavrilovi&ccaron; Moskva Safronov
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICESKIJ INSTITUT PRIRODNYCH ALMAZOV I INSTRUMENTA MOSKVA SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICESKIJ INSTITUT PRIRODNYCH ALMAZOV I INSTRUMENTA MOSKVA SU
Priority date: 1978-05-04
Filing date: 1979-02-05
Publication date: 1982-01-28
Also published as: SU1135625A1; DE2904228A1; US4282012A; CS201982B1; SE430345B; FR2424949B1; IT7919812A0; FR2424949A1; IT1166608B; SE7901004L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schleifwerkzeuge mit Diamant, kubischem Bornitrid oder anderen überharten Werkstoffen zur Bearbeitung von keramischen Werkstoffen, wie Teilen aus Glaskeramik.

Bekannt ist (DE-OS 17 65 433) eine Masse zur Herstellung von Schleifscheiben, bestehend aus Schleifmitteln, Edelmetallpulvern und einem Bindemittel aus einer nichtmetallischen, anorganischen Substanz. Diese Substanz stellt ein keramisches Bindemittel dar. Der Schmelzpunkt dieses Bindemittels muß unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegen. Die in der Masse enthaltenen Metallpulver müssen eine gute Oxydationsbeständigkeit bei der Sintertemperatur der Schleifscheibe (800⁰C) besitzen. Aus diesem Grund ist eine Verwendung von Edelmetallpulvern (Silber-, Platinoder Kupferpulver) mit einer Edelmetallbeschichtung vorgesehen.

Der Herstellung eines solchen Werkzeugs haften folgende Nachteile an:

1. Die Schmelztemperatur des keramischen Bindemittels muß unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegen; diese Forderung bedingt eine komplizierte Zusammensetzung des Bindemittels sowie eine komplizierte Technologie zu deren Herstellung. Das Bindemittel besteht aus teurem Bleioxid, S1O2, Borsäure und Na-Oxid; außerdem werden noch plastischer Ton, calciniertes Soda und Borsäure zugesetzt. Das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bindemittels ist langwierig und kompliziert. Obwohl die Sintertemperatur des Schleifwerkzeugs zwar niedriger ist als bei gewöhnlichen keramischen Bindemitteln (800°C im Gegensatz zu 1300°C), ist sie trotzdem noch hoch. Das führt zur Komplizierung und Verteuerung des Herstellungsverfahrens, bedingt durch den Einsatz von teurer Ausrüstung aus hitzefestem Material und von Hochtemperaturöfen, sowie erhöhtem Stromverbrauch usw. Außerdem sind bei der Herstellung des Schleifwerkzeuges aus synthetischem Diamant besondere Maßnahmen gegen eine Graphitbildung erforderlich, wie z. B. die Verwendung von beschichteten Diamanten, was ebenfalls die Herstellung erschwert und verteuert.

2. Die hohe Sintertemperatur (800°C) bedingt die Notwendigkeit, wenig oxydierende Edelmetallpulver (Silber-, Platin- oder Kupferpulver) mit einer Beschichtung aus Edelmetall zu verwenden. Solche Edelmetallpulver sind teuer. Außerdem müssen diese Edelmetallpulver äußerst feinkörnig sein (0,001 bis 0,0005 mm), was ebenfalls kostensteigernd wirkt. Andere Nachteile der bekannten Schleifscheiben beim Hochleistungsschleifen von Keramik werden dadurch verursacht, daß keramische Mikrospäne an den keramischen Komponenten des Schleifwerkzeuges haften bleiben. Irgendein Einfluß der im Schleifwerkzeug enthaltenen Komponenten auf

en das zu bearbeitende Material zur Verbesserung des Schneidverfahrens ist nicht zu erwarten. Außerdem ist es nicht möglich, bei der bekannten technischen Lösung ein Schleifwerkzeug aus überharten Schleifmitteln, z. B. Diamant und kubischem Bornitrid, herzustellen, da der Masse 34% Wasser zugesetzt werden, was zu einer hohen Porosität führt Bei Verwendung von Schleifwerkzeugen aus gewöhnlichen Schleifmitteln (Siliciumcarbid, Al-Oxid) erreicht man beim Schleifen von hochfestem keramischem Material keinen Hochleistungseffekt

Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Werkzeuges entfallen sämtliche erwähnten Nachteile.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, zur Bearbeitung von mineral- und metallkeramischem Material ein Schleifwerkzeug auf der Basis eines anorganischen, nichtmetallischen Bindemittels zu entwickeln, das sich durch einfachere Zusammensetzung, billigere Komponenten und niedrigere Sintertemperatür auszeichnet

Diese Aufgabe wird wie aus dem vorstehenden Anspruch ersichtlich gelöst.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung der Masse erlaubt es, das Schleifwerkzeug bei 280 bis 350⁰C herzustellen. Ein anderer Vorzug der erfindungsgemäßen Masse ist ihre einfache Zusammensetzung: sie besteht aus maximal 4 Komponenten, während die bekannte Masse gemäß DE-OS 17 56 433 neun Komponenten enthält.

Außerdem können als Komponenten der Masse billigere Nichtedelmetallpulver verwendet werden, da die Gefahr ihrer Oxydierung nicht wesentlich ist. Die Körnigkeit der Pulver bis 0,05 mm spielt ebenfalls keine wichtige Rolle.

Beim Schleifen von metallkeramischen festen Legierungen und Keramikmaterial zeigen sich Vorzüge in einem geringeren Verschleiß des Werkzeuges.

Die Verwendung von Ätzalkali (in Foim einer Alkalihydroxidmischung oder eines Alkalieutektikums) als Bindemittel ermöglicht es, eine fehlerfreie Bearbeitungsfläche durch die chemische Wirkung der Alkalien auf den bearbeiteten Werkstoff zu erreichen und die Preßtemperatur bei der Herstellung der Werkzeuge herabzusetzen.

Bei der Auswahl der Prozentsätze der einzelnen Komponenten in der Masse waren folgende Gesichtspunkte ausschlaggebend. Eine Verminderung des Gehaltes an Diamantpulver unter 12,5% hat eine beträchtliche Abnahme der Schleifleistung der Werkzeuge zur Folge. Eine Erhöhung des Gehaltes an Diamantpulver über 37,5% bringt dagegen nur eine unnötige Verteuerung des Werkzeuges. Bei einer Herabsetzung des Metallpulvergehaltes unter 30% reicht die mechanische Festigkeit des Werkzeuges nicht mehr aus und eine Erhöhung des Metallpulvergehaltes über 62,5% beeinträchtigt die Selbstschärfeigenschaften. Werden die Komponenten aus der Gruppe der Alkalihydroxide in einer Menge von mehr als 50% genommen, so verschlechtert sich die Haltbarkeit der Werkzeuge über die Zeit, eine Herabsetzung des Alkalianteiles unter 12,5% läßt die gewünschte positive Wirkung nicht mehr erreichen.

Die Herstellung des Werkzeuges geschieht folgenderweise. Die oben angegebenen Komponenten werden zunächst zur Aufbereitung eines diamantpulverhaltigen Gemenges abgewogen. Beim Wiegen der Alkalien sind die üblichen Sicherheitsvorschriften, wie sie zum Umgang mit Alkalien gültig sind (Gummihandschuhe,

Atemschulzmaske, trockener Raum), zu beachten. Die Komponenten werden in einen abschließbaren Behälter zum Durchmischen eingebracht Die durchgemischte Masse wird in eine Preßform gefüllt und einem spezifischen Druck von 800 bis 1000 kp/cm² ausgesetzt, wobei die Temperatur der Schmelztemperatur der jeweiligen Alkalikomponente entsprechen soll (siehe Tabelle). Bei nachfolgender Kühlung bildet sich ein Werkzeug von hoher Festigkeit

Der Preßraum sowie alle Gelenke der Preßform sollen vor dem Pressen mit Graphitschmiermittel geschützt werden.

Tabelle

Beispiele der Ausführung der Erfindung

Die in den Tabellen angegebenen Beispiele zeigen, daß die Ergänzung der schleif- und metallpulverhaltigen Masse mit Komponenten aus der Alkaligruppe höhere Schleifleistungen beim geringen spezifischen Verbrauch an Schleifmitteln (Diamanten) erreichen läßt Darüber hinaus wird auch die Preßtemperatur während der Herstellung der Werkzeuge niedriger, so daß sich auch die Standzeit der Preßform verlängert. Eine Beeinträchtigung der Preßform durch die Ätzwirkung der Alkalikomponenten wurde bei eingehaltenen Forderungen bezüglich der Herstellungsbedingungen (trockener Raum, Graphitschutzanstrich) nicht beobachtet.

Zusammensetzung
der Masse in VoL-%

Prcßbedingungeti

Temperatur, C

Druck. kp/cm²

Harte des Werkzeuges in HKb

El. Leitfähigkeit des Werkzeuges m/Ohm -mni'

Prülungsergebnissc

Bearbeiteter
Werkstoff

Leistung Spcz. Schleif-

g/min Diamant- verfahren

verbrauch

mg/g

Diamant 25
Kupfer 50
Alkali (NaOIl) 25

Diamant 25
Kupfer 62,5
Alkalieutcktikum 12,5
(NaOI I-0,42,
KOl I-0,58)
Diamant 25
Kupier 25
Alkalimischung
(NaOII-0,42,
KOIl-0,58) 50

Diamant 12,5
Eisen 57,5
Alkali KOII 30
Diamant 20
Siliziumcarbid 17,5
Kupfer-Zinnlegicrung 50

in Pulverform 50
Alkali NaOII 12,5

330-350 800-1000

280-300 800-1000

300-330 800-1000

450-550 1000-1200

330-350 800-1000

103

98

100

105

Metallkeramik 2,8 0,15

Glaskeramik 2,0 0,10

Metallkeramik 2.6 0,13

elektrochemisch,
üblich

elektrochemisch

Metallkeramik	2.0	0,4	üblich
Steinbearbeitung			üblich
(Marmor)
Metallkeramik	2.0	0,5	elektro
zusammen mit			chemisch
Stahl
Metallkeramik	3.2	0,4	üblich
Glaskeramik	2.4	0,15	üblich

Claims

Patentanspruch:

Schleifwerkzeug für keramische Werkstoffe, bestehend aus Schleifkorn, Metallpulver und einem nichtmetallischen anorganischen Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem oder mehreren Ätzalkalihydroxiden mit 12,5 bis 50 Vol.-% zu Metallpulver mit 25,0 bis 62,5 VoI.-% und Schleifkorn mit 12,5 bis 37,5 Vol.-% Anteil besteht