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QUERVERWEIS
AUF IN BEZUG STEHENDE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung steht in Bezug zu
U.S.-Patent Nr. 5,035,723, ausgegeben am 30. Juli 1991, und Nr. 5,203,886,
ausgegeben am 20. April 1993.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Schleifscheiben,
insbesondere Schleifscheiben mit Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn
mit verbesserten Eckenhalteeigenschaften. Die Erfindung umfasst
des weiteren eine Bindungszusammensetzung, welche eine verbesserte
mechanische Festigkeit und verbesserte Eckenhalteeigenschaften ermöglicht.
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Rückblick
bezüglich
der Technik
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Bewegliche Präzisionsteile werden so konstruiert,
dass sie mit höherem
Ausstoß,
höheren
Wirkungsgraden und einer längeren
Nutzungsdauer funktionieren. Bei diesen Teilen handelt es sich zum
Beispiel um Motoren (Verbrennungsmotoren, Strahltriebwerke & Elektromotoren),
Getriebezüge
(Getriebe & Differentiale) und
Lageroberflächen.
Um diesen Bedürfnissen
zu entsprechen, müssen
diese Teile mit einer verbesserten Qualität einschließlich besseren/festeren Konstruktionen
mit engeren dimensionalen Toleranzen hergestellt werden. Um diese Toleranzen
zu erreichen, werden die Teile mit Materialien besserer Qualität annähernd auf die
Netto- oder die Endform und -größe produziert.
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Schleifscheiben werden oftmals zur
Fertigung des gesamten Teils oder zur Verleihung der Enddimensionen
verwendet. Glasartig gebundene oder glasgebundene Schleifscheiben
sind die Scheiben, die bei Metallteilen am häufigsten verwendet werden.
Um diese Arten von Präzisionsteilen
mit einer Schleifscheibe herzustellen, wird das Reversbild des Teils
in die Scheibenfläche
mit einem Diamantwerkzeug „abgerichtet". Da das Teil, das
hergestellt wird, das Profil der Schleifscheibe annimmt, ist es
wichtig, dass die Schleifscheibe diese Form so lange wie möglich aufrechterhält. Bei
einer idealen Situation würden
dann die Präzisionsteile
mit exakten dimensionalen Toleranzen ohne Materialschaden hergestellt.
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An einer Ecke oder einer Kurve in
der Scheibe fallen die Schleifscheiben typischerweise aus der Form oder
versagen. Standardprodukte aus Schleifmittel mit geschmolzenem Aluminiumoxid
können
das Schleifen von zwei oder drei Stücken, bevor eine bedeutende Änderung
in der Ecke der Scheibe eintritt, überdauern. Daher richten die
Bediener von Schleifmaschinen eventuell nach jedem Stück das Abrichten
der Scheibe ein, um Defekte zu verhindern. Bei Scheiben, die unter
Verwendung von eine höhere
Leistung aufweisenden Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörnern hergestellt
wurden, ist es möglich,
dass die Formänderung
in der Ecke der Scheibe bis nach dem Schleifen von vier oder fünf Stücken nicht
auftritt und die Bediener der Schleifmaschinen das Abrichten dieser
Scheiben nach dem Schleifen von drei Stücken planen können. Während die
Eigenschaft der Reduzierung der Abrichtfrequenz bei Sol-Gel-Aluminiumoxid-Scheiben
eine Verbesserung gegenüber
Standardschleifscheiben darstellt, machen die Abrichtfrequenz und
der Verlust der Sol-Gel-Aluminiumoxid-Scheibe durch das Abrichten
weitere Gewinne bezüglich
der Reduzierung der Abrichtfrequenz zu einem erwünschten Ziel.
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Benötigt wird eine bessere Ecken-
oder Formhalte-Sol-GelAluminiumoxid-Scheibe, so dass das Abrichtintervall
verlängert
werden kann. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn-Scheibe mit verbessertem
Ecken- oder Formhalten herzustellen. Des weiteren ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Bindung herzustellen, welche bei
einer Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn-Scheibe
verwendet werden kann, um das Ecken- oder Formhalten zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine glasartig gebundene Schleifscheibe bereit, wobei der Schleifkornanteil
ein Sol-Gel- aluminiumhaltiges
Schleifmittel umfasst, und wobei die Scheibe verbesserte Ecken-
oder Formhalteeigenschaften und mechanische Eigenschaften aufweist.
Die Erfindung umfasst des weiteren eine Bindungszusammensetzung,
welche verbesserte Ecken- oder Formhalte- und mechanische Eigenschaften
in glasartig gebundenen Scheiben mit Sol-Gel- aluminiumhaltigen
Schleifmitteln ermöglicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1:
Schematische Darstellung von Eckenschleifen mit einer Schleifscheibe
eines Werkstücks
in einem Eckenhaltetest.
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2:
Schematische Darstellung des Bereichs des Eckenradius einer Schleifscheibe
in Kontakt mit der Oberfläche
des Werkstücks
in einem Eckenhaltetest.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die keramisch bzw. glasartig gebundenen
Schleifkörper
der vorliegenden Erfindung umfassen Sol-Gel- aluminiumhaltige Schleifkörner. Sol-Gel-
aluminiumhaltige Schleifkörner
sind in der Technik wohlbekannt. Sol-Gel- aluminiumhaltige Schleifkörner können beimpft
oder unbeimpft sein. Unter Sol-Gel-Aluminiumoxiden
werden Aluminiumoxide hergestellt durch ein Verfahren umfassend
ein Peptisieren eines Sols eines Aluminiumoxidmonohydrats zur Bildung
eines Gels, welches anschließend
getrocknet und gebrannt wird, um alpha-Aluminiumoxid zu bilden, verstanden.
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Des weiteren kann das anfängliche
Sol bis zu 15 Gewichts-% Spinell, Mullit, Mangandioxid, Titanoxid beziehungsweise
Titandioxid, Magnesia, Seltenerdmetalloxide, Zirkonoxidpulver bzw.
Zirkondioxidpulver oder einen Zirkonoxidvorläufer bzw. Zirkondioxidvorläufer (wobei
die Zugabe hiervon in größeren Mengen,
beispielsweise 40 Gewichts-% oder mehr, möglich ist) oder andere kompatible
Zusätze
oder Vorläufer
hiervon enthalten. Diese Zusätze
sind oft enthalten, um derartige Eigenschaften wie Bruchzähigkeit,
Härte,
Bröckeligkeit,
Bruchmechanik oder Trocknungsverhalten zu modifizieren.
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Sobald das Gel gebildet ist, kann
es durch jegliches herkömmliche
Verfahren, wie beispielsweise Pressen, Formen oder Extrudieren geformt
werden und anschließend
sorgfältig
getrocknet werden, um einen rissfreien Körper der gewünschten
Form herzustellen.
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Es ist ein Formen und Schneiden des
Gels in zum Brennen geeignete Größen oder
ein einfaches Ausbreiten des Gels auf jegliche geeignete Form und
Trocknung des Gels, typischerweise bei einer Temperatur unterhalb
der Schaumbildungstemperatur des Gels, möglich. Jegliches aus verschiedenen Entwässerungsverfahren,
einschließlich
Lösemittelextraktion,
kann zur Entfernung des freien Wassers des Gels zur Bildung eines
Feststoffs verwendet werden.
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Nachdem der Feststoff getrocknet
ist, kann er geschnitten oder spanabhebend bearbeitet werden, um eine
gewünschte
Form zu bilden, oder durch jedes geeignete Mittel, wie beispielsweise
eine Hammer- oder Kugelmühle,
zerkleinert oder gebrochen werden, um Partikel oder Körner zu
bilden. Es kann jegliches Verfahren zur Zerkleinerung des Feststoffs
eingesetzt werden.
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Nach der Formung kann das getrocknete
Gel dann kalziniert werden, um im Wesentlichen alles Flüchtige zu
entfernen und die verschiedenen Komponenten der Körner in
Keramik (Metalloxide) umzuwandeln. Das getrocknete Gel wird im Allgemeinen
erhitzt, bis das freie Wasser und das meiste des gebundenen Wassers entfernt
ist. Das kalzinierte Material wird dann durch Erhitzen gesintert
und wird innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs gehalten,
bis im Wesentlichen das gesamte alpha-Aluminiumoxid-Monohydrat zu
alpha-Aluminiumoxid
umgewandelt ist.
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Wie vorher erwähnt, kann das Sol-Gel-Aluminiumoxid
entweder beimpft oder unbeimpft sein. Bei beimpften Sol-Gel-Aluminiumoxiden werden
Nukleierungsorte absichtlich in die Aluminiumoxidmonohydratdispersion
eingegeben oder in situ darin erzeugt. Die Gegenwart der Nukleierungsorte
in der Dispersion senkt die Temperatur, bei welcher alpha-Aluminiumoxid gebildet
wird, und schafft eine extrem feine kristalline Struktur.
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Geeignete Impfpartikel sind in der
Technik wohlbekannt. Im Allgemeinen weisen sie eine Kristallstruktur
und Gitterparameter, welche denen von alpha-Aluminiumoxid so nahe
wie möglich
kommen, auf. Zu Impfpartikeln, welche verwendet werden können, zählen zum
Beispiel partikulares alpha-Aluminiumoxid,
alpha-Eisenoxid (Fe2O3),
Vorläufer
von alpha-Aluminiumoxid
oder alpha-Eisenoxid, welche zu alpha-Aluminiumoxid beziehungsweise alpha-Eisenoxid
bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur, bei welcher Aluminiumoxidmonohydrat
zu alpha-Aluminiumoxid umgewandelt werden würde, umgewandelt werden. Diese
Impfpartikelarten werden jedoch als Erläuterung und nicht als Beschränkung angegeben.
Die Impfpartikel, die wirksam sein sollen, sollten vorzugsweise
eine Submikrongröße aufweisen.
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Vorzugsweise sollte bei Verwendung
eines beimpften Sol-Gel-Aluminiumoxids
die Menge des Impfmaterials nicht größer als etwa 10 Gewichts-%
des hydratisierten Aluminiumoxids betragen, und es gibt normalerweise
bei Mengen über
etwa 5 Gewichts-% keinen Vorteil. Falls die Impfpartikel angemessen
fein sind (vorzugsweise etwa 60 m2 pro Gramm
oder mehr), können
vorzugsweise Mengen von etwa 0,5 bis 10 Gewichts-% verwendet werden,
wobei etwa 1 bis 5 Gewichts-% noch bevorzugter sind. Die Impfpartikel
können
auch in Form eines Vorläufers
zugegeben werden, welcher bei einer Temperatur unter jener, bei
welcher alpha-Aluminiumoxid gebildet wird, in die aktive Impfpartikelform
umgewandelt wird.
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Unbeimpfte Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel
können
ebenso in einigen Fällen
verwendet werden. Dieses Schleifmittel kann durch das selbe Verfahren,
welches oben beschrieben ist, hergestellt werden, mit Ausnahme der
Einführung
von Impfpartikeln, ausreichende Seltenerdmetalloxide oder deren
Vorläufer
können dem
Sol oder Gel zugegeben werden, um mindestens etwa 0,5 Gewichts-%
und vorzugsweise etwa 1 bis 30 Gewichts-% Seltenerdmetalloxid nach
dem Brennen bereitzustellen.
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Die Schleifscheiben der vorliegenden
Erfindung sind aus Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörnern und wahlweise
einem oder mehreren sekundären
Schleifmitteln zusammengesetzt. Schleifscheiben enthalten Schleifmittel,
Bindung, Porosität
und möglicherweise
andere Füllstoffe
und Additive. Die Mengen des in der Scheibe verwendeten Schleifmittels,
welches ein sekundäres
Schleifmittel umfassen kann, können
stark variieren. Die Zusammensetzung der Schleifscheibe der Erfindung
enthält
vorzugsweise von etwa 34 bis etwa 56 Volumen-% Schleifmittel, noch
bevorzugter von etwa 40 bis etwa 54 Volumen-% Schleifmittel, und
am meisten bevorzugt von etwa 44 bis etwa 52 Volumen-% Schleifmittel.,
Das Sol-Gel- aluminiumhaltige Schleifmittel stellt vorzugsweise
von etwa 5 bis etwa 100 Volumen-% des gesamten Schleifmittels in
der Scheibe und noch bevorzugter von etwa 30 bis etwa 70 Volumen-%
des gesamten Schleifmittels in der Scheibe bereit.
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Sekundäre (s) Schleifmittel stellen
vorzugsweise von etwa 0 bis etwa 95 Volumen-% des gesamten Schleifmittels
in der Scheibe und noch bevorzugter von etwa 30 bis etwa 70 Volumen-%
des gesamten Schleifmittels in der Scheibe bereit. Die sekundären Schleifmittel,
die verwendet werden können,
umfassen zum Beispiel geschmolzenes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid,
kubisches Bornitrid, Diamant, Flint, Granat sowie Blasen-Aluminiumoxid. Diese
Beispiele sekundärer
Schleifmittel sind jedoch zur Erläuterung und nicht als Beschränkung angegeben.
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Die Zusammensetzung der Schleifscheibe
enthält
normalerweise Porosität.
Die Zusammensetzung der Schleifscheibe der Erfindung enthält vorzugsweise
von etwa 0 bis etwa 68 Volumen-Porosität, noch
bevorzugter enthält
sie von etwa 28 bis etwa 56 Volumen-% Porosität, und am bevorzugtesten enthält sie von
etwa 30 bis etwa 53 Volumen-% Porosität. Die Porosität wird sowohl
durch die natürliche
Beabstandung, die durch die natürliche
Packungsdichte der Materialien geschaffen wird, als auch durch herkömmliche
porenerzeugende Mittel wie beispielsweise hohle Glaskügelchen,
zerkleinerte Walnussschalen, Kügelchen
aus Kunststoffmaterial oder organischen Verbindungen, geschäumte Glaspartikel
und Blasen-Aluminiumoxid
gebildet. Diese Beispiele von Porenerzeugern sind jedoch zur Erläuterung
und nicht als Beschränkung
angegeben.
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Die Schleifscheiben der vorliegenden
Erfindung sind mit einer glasartigen Bindung gebunden. Die verwendete
glasartige Bindung trägt
in bedeutender Weise zu den verbesserten Eckenoder Formhalteeigenschaften
der Schleifscheiben der vorliegenden Erfindung bei. Die Rohmaterialien
für die
Bindung umfassen vorzugsweise Kentucky Ball Clay Nr. 6, Nephelin,
Natriumsilicatpulver, Lithiumcarbonat, Flint, Wollastonit und Cobaltspinell.
In Kombination enthalten diese Materialien die folgenden Oxide:
SiO2, Al2O3, Fe2O3,
TiO2, CaO, MgO, Na2O,
K2O, Li2O, B2O3 und CoO. Die
Zusammensetzung der Schleifscheibe enthält vorzugsweise von etwa 3 bis
etwa 25 Volumen-% Bindung, enthält
noch bevorzugter von etwa 4 bis etwa 20 Volumen-% Bindung und enthält am bevorzugtesten
von etwa 5 bis etwa 18,5 Volumen-% Bindung.
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Die Bindung umfasst nach dem Brennen
von 52 bis 62 Gewicht-% SiO2, noch bevorzugter
von etwa 54 bis etwa 60 Gewicht-% SiO2,
und am bevorzugtesten etwa 57 Gewicht-% SiO2;
von 12 bis 16 Gewicht-% Al2O3,
noch bevorzugter von etwa 13 bis etwa 15 Gewicht-% Al2O3 und am bevorzugtesten etwa 14,4 Gewicht-%
Al2O3; von 7 bis
11 Gewicht-% Na2O, noch bevorzugter von
etwa 8 bis etwa 10 Gewicht-% Na2O und am
bevorzugtesten etwa 8,9 Gewicht-% Na2O;
von 0,5 bis 2,5 Gewicht-% K2O, noch bevorzugter
von etwa 1 bis etwa 2 Gewicht-% K2O und
am bevorzugtesten etwa 1,6 Gewicht-% K2O;
von 2,0 bis 3,4 Gewicht-% Li2O, noch bevorzugter
von etwa 2,0 bis etwa 2,7 Gewicht-% Li2O
und am bevorzugtesten etwa 2,2 Gewicht-% Li2O; von
9 bis 16 Gewicht-% B2O3,
noch bevorzugter von etwa 11 bis etwa 14 Gewicht-% B2O3 und am bevorzugtesten etwa 12,6 Gewicht-%
B2O3; vorzugsweise
von etwa 0 bis etwa 2 Gewicht-% CoO, noch bevorzugter von etwa 0,5
bis etwa 1,3 Gewicht-% CoO und am bevorzugtesten etwa 0,9 Gewicht-CoO. Cobaltoxid (CoO)
ist für die
Erfindung nicht notwendig, da es nur als Färbemittel enthalten ist. Die
anderen Oxide in der glasartigen Bindung wie beispielsweise Fe2O3, TiO2,
CaO und MgO sind Verunreinigungen in den Rohmaterialien, welche bei
der Herstellung der Bindung nicht wesentlich sind. Die Bindung stellt
bei Schleifscheiben, die mit Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifmitteln hergestellt
sind, ebenso eine erhöhte
mechanische Festigkeit bereit.
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Die Schleifscheiben werden durch
Verfahren gebrannt, welche dem Fachmann bekannt sind. Die Bedingungen
des Brennens werden hauptsächlich
durch die tatsächliche
Bindung und die tatsächlichen
Schleifmittel, welche verwendet werden, bestimmt. Der keramisch
gebundene Körper
kann des weiteren auch auf herkömmliche
Weise mit einem Schleifhilfsmittel, wie beispielsweise Schwefel,
oder mit einem Vehikel wie beispielsweise Epoxyharz zum Hineintragen
eines Schleifhilfsmittels in die Poren der Scheibe imprägniert werden.
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Die resultierenden Schleifscheiben
weisen unerwarteter Weise verbesserte Ecken- oder Formhalteeigenschaften
auf, welche sowohl quantitativ als auch qualitativ gemessen werden
können.
Auch wenn die Änderung
der Form der Ecke einer Schleifscheibe als das Versagenskriterium
für Schleifscheiben
betrachtet wurde, handelt es sich hierbei nicht um einen quantitativen
Test, da die Änderung
der Form nur unter einem Mikroskop beobachtet werden kann und qualitativ
durch einen Fingernagel oder eine Bleistiftspitze fühlbar ist. Daher
wurde ein Test zum Definieren und Quantifizieren von Scheibeneckenversagensmodi
entwickelt.
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Bei diesem Test werden sowohl die „Radialabnutzung" und der „Abnutzungsbereich" mit einer festgesetzten
Zustellungsrate gemessen. Zur weiteren Definition des Tests, bei
welchem die Schleifscheiben getestet wurden, und zur Schaffung eines
Standards, durch welchen ähnliche
Schleifscheiben gemessen werden können, waren die Bedingungen
des Tests wie folgt:
Schleifmaschine: Bryant LectralineTM LL3 I.D./O.D. (Innendurchmesser/Außendurchmesser),
Schleifmaschine mit 10 Pferdestärken
Nassschleifen:
5-7% Trim MasterChemicalTM VHP E200 mit
Wasser Geschliffenes Werkstückmaterial:
4330V Kurbelwellen-Stahl, Rc 28 bis 32
Werkstückteilgröße: 4 Inch
Außendurchmesser
Breite
des Schleifens von der Ecke des Werkstücks: 0,009 Inch
Eckenradius
der Schleifscheibe: 0,110 Inch
Teilgeschwindigkeit: 200 sfpm
(Umfangsgeschwindigkeit in ft/min.)
Zustellungsrate in das
Teil: 0,0133 Inch/Sekunde
Abgerichtete Scheibenfläche: Rotationsdiamantrolle
(RPC2993) mit 4600 Umdrehungen pro Minute mit einer Abrichtrate
von 0,002 Inch/Sekunde zur Erreichung des 0,110 Radius
Scheibengeschwindigkeit:
12 000 sfpm
Schliffanzahl pro Test: bis zu 12
Zustellung
pro Schliff: 0,04 Inch
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Der Eckenhaltetest ist darauf ausgelegt,
den Grad zu messen, bis zu welchem die Ecke einer Schleifscheibe
während
eines Schleifvorgangs ihre Form hält. Das Halten der Form wird
durch zwei Größen gemessen, „Radialabnutzung" und „Abnutzungsbereich". 1 ist eine schematische Darstellung von
Eckenschleifen mit einer Schleifscheibe 10 eines Werkstücks 12 wie
beispielsweise einer Kurbelwelle. Hierbei stellt 21-26 die inkrementale
Progression der Schleifscheibe durch das Werkstück, 21-22 1 Schliff dar. Die
Breite des Schliffs 14 von der Ecke des Werkstücks beträgt 0,009.
Die Zustellung 16 beträgt
0,04 Inch pro Schliff. Der Eckenradius 18 der Schleifscheibe 10 beträgt 0,110
Inch (0,279 cm). 2 zeigt
den Teil des Eckenradius 30 einer Schleifscheibe 10 in
Kontakt mit der Oberfläche
des Werkstücks 12 in
dem Eckenhaltetest. Die Breite des Schliffs 14, die horizontale
Distanz zwischen A und C in 1,
ist die Dicke des von dem Testwerkstückmaterial zu entfernenden
Metalls. Die Höhe
des Kontakts 32, die vertikale Distanz zwischen A und B
in 2, ist die Höhe des Bereichs
der Schleifscheibe in Kontakt mit dem Testwerkstückmaterial am Ende eines Schleifdurchgangs.
Zur quantitativen Bestimmung des Eckenhaltens wurden zwei Messungen
unter den oben spezifizierten Schleifbedingungen durchgeführt. Bei
diesen zwei Messungen handelt es sich um „Abnutzungsbereich" und „Radialabnutzung".
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Bei dem Abnutzungsbereich handelt
es sich um eine Messung der Änderung
bezüglich
des Bereichs des Profils der Ecke der Schleifscheibe nach dem Schleifen
des Werkstücks.
Der Abnutzungsbereich ist in 2 durch
den Bereich begrenzt durch AEBDA für eine gegebene Höhe des Kontakts 32,
Eckenradius 18 und Breite des Schneidens 14 dargestellt.
Die Radialabnutzung ist ein Maß der
maximalen Änderung
des Eckenradius 18 zwischen Punkten A und B. Die Messung
ist in 2 gezeigt, wobei
die Radialabnutzung DE entspricht, wobei der Punkt E die maximale Änderung
des Eckenradius zwischen den Punkten A und B für eine Höhe des Kontakts 32 ist.
Der Abnutzungsbereich und die Radialabnutzung werden durch Schleifen
eines Plattenabschnitts nach jedem Schliff zum Erhalt des Profils
der Scheibe gemessen. Die Abschnitte werden auf einem optischen
Komparator mit 50facher Vergrößerung verfolgt.
Der Abnutzungsbereich von der Spur wird mit einem Planmeter gemessen,
und die Radialabnützung
von der Spur wird als maximale Radialabmessung mit einem Taster
gemessen.
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In den Beispielen werden Daten aufgezeigt,
welche quantitativ ein verbessertes Eckenhalten der Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifscheiben
zeigen, indem die unerwartete erhöhte Anzahl an Schliffen aufgezeigt wird,
welche die neuen Scheiben durchlaufen können, bevor sie eine Radialabnutzung
und einen Abnutzungsbereich erreichen, welche mit jenen der Standard-Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifscheiben
vergleichbar sind.
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Um dem Fachmann zu ermöglichen,
die Praxis der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen, werden
die folgenden Beispiele zur Darstellung, jedoch nicht zum Zwecke
der Beschränkung,
aufgezeigt. Zusätzliche
Hintergrundinformationen, die in der Technik bekannt sind, sind
in den hierin zitierten Entgegenhaltungen und Patenten zu finden,
welche durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Proben wurden zum Testen und Vergleichen
des Bruchmoduls der neuen Bindung mit Nortons handelsüblicher
Standardbindung zur Verwendung mit beimpften Sol-Gel-Schleifmitteln
hergestellt. Die neue Bindung hatte eine vorgebrannte Zusammensetzung
von 30,3 Gewicht-% pulverisierter Glasfritte (die Fritte mit einer
Zusammensetzung von 41,2 Gewicht-% SiO2,
39,9 Gewicht-% B2O3,
5, 1 Gewicht-% Al2O3,
10, 3 Gewicht-% Na2O, 1, 3 Gewicht-% Li2O, 2,1 Gewicht-% MgO/CaO und Spuren von
K2O), 27,7 Gewicht-% Nephelinsyenit, 20
Gewicht-% Kentucky Nr. 6 Ball Clay, 10 Gewicht-% Natriumsilicatpulver,
4,7 Gewicht-% Flint (Quarz), 4,3 Gewicht-% Lithiumcarbonat, 1 Gewicht-%
Wollastonit und 2 Gewicht-% Reinkobaltaluminatspinell. Die chemischen Zusammensetzungen
von Nephelinsyenit, Kentucky Nr. 6 Ball Clay, Natriumsilicat, Flint, Lithiumcarbonat
und Wollastonit sind in Tabelle I angegeben.
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Die Bindung wurde durch Trockenmischung
der Rohmaterialien in einer Sweco Vibratory Mill über 3 Stunden
hergestellt. Die Bindung wurde mit einem Schleifmittel der Körnungsnummer
60 bestehend aus einem Gemisch von 1 zu 1 von beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit
hochreinem geschmolzenen weißen
Aluminiumoxid-Schleifmittel gemischt. Dies wurde weiter mit einem
pulverisierten Dextrinbindemittel, Flüssigtierleim und 0,1% Ethylenglycol
als Anfeuchter in einem Hobart N-50 Kneter (Kapazität von 2
kg Mischung) bei geringer Geschwindigkeit gemischt. Die Mischung
wurde durch ein Sieb mit einer Maschenzahl von 14 gesiebt, um jegliche
Klumpen aufzubrechen. Die Mischung wurde anschließend in
Blöcke
mit Dimensionen von 4" × 1" × ½" (10,16 cm × 2,54 cm × 1,27 cm) in einer Blockformgebungsvorrichtung
mit drei Vertiefungen gepresst. Die Blöcke wurden unter folgenden
Bedingungen gebrannt: bei 40°C
pro Stunde von Raumtemperatur auf 1000°C, 8 Stunden lang bei dieser
Temperatur gehalten, und anschließend in einem periodischen
Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt.
Ebenso wurden Probenblöcke
mit Nortons handelsüblicher
Standardbindung unter Verwendung des oben aufgeführten Verfahrens hergestellt.
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Die Blöcke wurden ungekerbt an einer
mechanischen Testmaschine Instron Model 4204 mit einer 4-Punkt-Biege-Aufspannvorrichtung
mit einer Stützspanne
von 3" (7,62 cm),
einer Lastspanne von 1" (2,54 cm)
und einer Lastrate von 0,050" (0,127
cm) pro Minute Querhauptgeschwindigkeit getestet. Es wurden Durchläufe mit
Proben durchgeführt,
bei denen der Gehalt der gebrannten Bindung im Bereich von 10 Gewicht-%
bis 30 Gewicht-% der Schleifblöcke
lag. Die Ergebnisse sind wie folgt in Tabelle II und 2 gezeigt:
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Beispiel 2
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Schleifscheiben wurden zum Testen
und Vergleichen des Abnutzungsbereichs und der Radialabnutzung der
neuen Bindung mit Nortons Standardbindungen für beimpfte Sol-Gel-Schleifmittel hergestellt.
Die neue Bindung wies die selbe Zusammensetzung wie jene auf, die
für die
neue Bindung in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Bindung wurde durch Trockenmischung
der Rohmaterialien in einer Sweco Vibratory Mill über 3 Stunden
hergestellt. Die Bindung wurde zu einer Schleifmischung vermischt.
Die Schleifmischung bestand aus 76,56 Gewicht-% Schleifmittel (bestehend
aus einem Gemisch aus 50 Gewicht-% beimpften Sol-Gel-Filamenten
mit einer Körnungsnummer
von 120, 43,54 Gewicht-% hochreinem weißen geschmolzenen Aluminiumoxid mit
Körnungsnummer
70 und 6,46 Gewicht-% Blasenaluminiumoxid in einer Größe von feiner
als Maschenzahl 36, 18,47 Gewicht-% Bindung, 1,38 Gewicht-% Dextrin,
3,06 Gewicht-% Flüssigtierleim,
0,34 Gewicht-% Wasser und 0,18 Gewicht-% Ethylenglycol. Die Mischung
wurde in Scheiben von 10"-
3/16" × 0, 580" × 5, 025" (25,87 cm × 1,47 cm × 12,76 cm) mit einer Gründichte
von 2,190 Gramm/cm3 geformt. Die Scheiben
in dem grünen
Zustand wurden gebrannt bei 40°C
pro Stunde von Raumtemperatur auf 1000°C, gehalten über 8 Stunden, und anschließend in
einem periodischen Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt.
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Ebenso wurden Schleifscheiben unter
Verwendung von Nortons handelsüblicher
Standardbindung hergestellt, welche durch Trockenmischung der Rohmaterialien
in Nortons Produktionsstätte
unter Verwendung von Standardproduktionsverfahren hergestellt wurde.
Die Bindung wurde mit einer Schleifmittelmischung gemischt. Die
Schleifmittelmischung bestand aus 76,27 Gewicht-% Schleifmittel
(bestehend aus einem Gemisch aus 50 Gewicht-% beimpften Sol-Gel-Filamenten
mit einer Körnungsnummer
von 120, 43,54 Gewicht-% hochreinem weißen geschmolzenen Aluminiumoxid
mit Körnungsnummer
70 und 6,46 Gewicht-% Blasenaluminiumoxid in einer Größe von feiner
als Maschenzahl 36), 20,34 Gewicht-% Bindung, 0,92 Gewicht-% Dextrin,
2,30 Gewicht-% einer Mischung (Mischung bestehend aus 40 Gewicht-%
Flüssigtierleim,
30 Gewicht-% pulverisierter Apfelsäure und 30 Gewicht-% Wasser)
und 0,18 Gewicht-% Ethylenglycol. Diese Standardscheibe wurde zum
Kopieren der Versuchsscheibe relativ zu einer Zusammensetzung von
81 Gewicht-% Schleifmittel und 19 Gewicht-Glas gestaltet. Die Scheiben wurden
unter Verwendung eines Produktionszyklus mit einer Brenneinziehtemperatur
von 900°C
gebrannt. Die Schleifscheiben wurden in einem Nasszylinderprofilschliff
an einer Schleifmaschine Bryant -Lectraline LL3 I.D./O.D. (Innendurchmesser/Außendurchmesser)
(10 Pferdestärken)
unter Bedingungen, welche in der Beschreibung dargestellt sind,
getestet. Die Ergebnisse zeigen ein verbessertes Eckenhalten und
sind in den Tabellen III und IV wie folgt gezeigt:
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Beispiel 3
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Schleifscheiben wurden zum Testen
und Vergleichen des Abnutzungsbereichs und der Radialabnutzung der
neuen Bindung mit Nortons Standardbindungen für beimpfte Sol-Gel_Schleifmittel
hergestellt. Die neue Bindung wies die selbe Zusammensetzung wie
jene auf, die für
die neue Bindung in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Bindung wurde
durch Trockenmischung der Rohmaterialien in einer Sweco Vibratory
Mill über
3 Stunden hergestellt. Die Bindung wurde zu einer Schleifmischung
vermischt. Die Schleifmischung bestand aus 83,56 Gewicht-% Schleifmittel
(bestehend aus einem Gemisch aus 25 Gewicht-% beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid
mit einer Körnungsnummer
von 70, 25 Gewicht-% beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit einer Körnungsnummer
von 80 und 50 Gewicht-% hochreinem weißen geschmolzenen Aluminiumoxid
mit Körnungsnummer
70), 12,47 Gewicht-% Bindung, 0,84 Gewicht-% Dextrin, 2,97 Gewicht-%
Flüssigtierleim
und 0,17 Gewicht-% Ethylenglycol. Die Mischung wurde in Scheiben
von 10- 3/16" × 0,580" × 5,025" (25,87 cm × 1,47 cm × 12,76 cm) mit einer Gründichte
von 2,341 Gramm/cm3 geformt. Die Scheiben
in dem grünen
Zustand wurden gebrannt bei 40°C
pro Stunde von Raumtemperatur auf 1000°C, gehalten über 8 Stunden, und anschließend in
einem periodischen Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt.
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Ebenso wurden Schleifscheiben unter
Verwendung von Nortons handelsüblicher
Standardbindung hergestellt, welche durch Trockenmischung der Rohmaterialien
in Nortons Produktionsstätte
unter Verwendung von Standardproduktionsverfahren hergestellt wurde.
Die Bindung wurde mit einer Schleifmittelmischung gemischt. Die
Schleifmittelmischung bestand aus 83,68 Gewicht-% Schleifmittel
(bestehend aus einem Gemisch aus 25 Gewicht-% beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid
mit einer Körnungsnummer
von 70, 25 Gewicht-% beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit einer Körnungsnummer
von 80 und 50 Gewicht-% hochreinem weißen geschmolzenen Aluminiumoxid
mit Körnungsnummer
70), 13,82 Gewicht-% Bindung, 0,50 Gewicht-% Dextrin, 1,82 Gewicht-%
einer Mischung (Mischung bestehend aus 40 Gewicht-% Flüssigtierleim,
30 Gewicht-% pulverisierter Apfelsäure und 30 Gewicht-% Wasser)
und 0,18 Gewicht-% Ethylenglycol. Diese Mischung wurde dann zu einer
Scheibe (mit derselben Dimension wie die oben hergestellten Scheiben
mit der neuen Bindung) gepresst und unter Verwendung eines Produktionszyklus
mit einer Brenneinziehtemperatur von 900°C gebrannt. Diese Standardscheibe
wurde zum Kopieren der Versuchsscheibe relativ zu einer Zusammensetzung von
87,4 Gewicht-% Schleifmittel und 12,6 Gewicht-% Glasbindung gestaltet.
Die Schleifscheiben wurden in einem Nasszylinderprofilschliff an
einer Schleifmaschine Bryant Lectraline LL3 I.D./O.D. (Innendurchmesser/Außendurchmesser)
(10 Pferdestärken)
unter Bedingungen, welche in der Beschreibung dargestellt sind, getestet.
Die Ergebnisse zeigen ein verbessertes Eckenhalten und sind in den
Tabellen V und VI wie folgt gezeigt:
Tabelle
V
Tabelle
VI