DE69516863T2

DE69516863T2 - Verfahren zum herstellen von pulver-vorformlingen und davon hergestellte schleifartikel

Info

Publication number: DE69516863T2
Application number: DE69516863T
Authority: DE
Inventors: N. Tselesin
Original assignee: Ultimate Abrasive Systems Inc
Current assignee: Ultimate Abrasive Systems Inc
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2015-02-11
Also published as: EP0754106A1; CA2186481A1; CN1094087C; EP0754106B1; AU682932B2; JP3294277B2; ATE192686T1; CA2186481C; DE69516863D1; WO1995027596A1; US5620489A; DK0754106T3; TW252936B; KR100310788B1; CN1145048A; JPH10503428A; ZA9410384B; ES2148490T3; AU1700095A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen die Herstellung von Schleiferzeugnissen und betrifft insbesondere den Einsatz weicher, flexibler und leicht verformbarer Pulverteile als Vorformlinge für die Herstellung von Schleiferzeugnissen mit darin enthaltenen Superschleifteilchen (superabrasive particles) (siehe beispielsweise US-A-5 264 011).

TECHNISCHER HINTERGRUND

Pulver-Vortormlinge werden bei der Herstellung von Schleiferzeugnissen, die eine Vielzahl von Superschleifteilchen, wie beispielsweise Diamant, kubisches Bornitrit und dergleichen enthalten, verbreitet eingesetzt. Derartige Pulver-Vorformlinge werden herkömmlicherweise hergestellt, indem pulverförmige Gemische aus Halteverbindungen (retaining compositions) und Superschleifteilchen in Kaltpressen oder Walzenverdichtungsgeräten verdichtet werden. Die Verdichtungsdrücke reichen von 300 bis 10000 kg/cm², was zu einer 20-50%-igen relativen Dichte der ungesinterten Preßkörper führt. Derartige ungesinterte Preßkörper sind hart, steif und spröde. Die ungesinterten Preßkörper werden entweder mit oder ohne Druck sowie mit oder ohne Imprägnierung gesintert.
Es gibt ein Verfahren zum Herstellen von Schleiferzeugnissen, bei dem ein nicht verdichtetes Gemisch der pulverförmigen Halteverbindung mit der Vielzahl von darin enthaltenen Superschleifteilchen direkt in eine Sinterform gegeben, anschließend verdichtet und in der Sinterform gesintert wird. Für dieses Verfahren ist eine Vielzahl von Einstellungen erforderlich, um das Pulver gleichmäßig in der Sinterform zu verteilen. Durch die Einstellungen verlangsamt sich das Herstellungsverfahren, weshalb das Verfahren für die Anforderungen der Massenherstellung nicht gut geeignet ist.
Bei allen oben beschriebenen Verfahren kann das pulverförmige Gemisch einige Bindemittel enthalten, die herkömmlichen ungesinterten Preßkörper werden jedoch nicht von dem Bindemittel zusammengehalten, sondern hauptsächlich durch die Wechselwirkung zwischen den Teilchen des Pulvers, d. h. durch mechanisches Ineinandergreifen der Teilchen. Die oben aufgeführten Verfahren werden weit verbreitet eingesetzt, um herkömmliche Schneid-, Bohr- und Schleifwerkzeuge und Elemente für Abtragwerkzeuge herzustellen, so beispielsweise Segmente für Sägen und dergleichen.
Es werden pulverförmige Vorformlinge hergestellt, indem Pulver auf ein Substrat gesprüht wird und das Pulver in sich und an dem Substrat mit einem Klebstoff, so beispielsweise einem Sprühklebstoff, fixiert wird. Derartige Vorformlinge sind flexibel, es kann jedoch zum Verlust von Pulver kommen, wenn sie gebogen werden. Teil eines derartigen Verfahrens sind auch in der Luft verteilte Teilchen sowie Aerosolsprays, wodurch aufgrund des Umweltschutzes das Verfahren nur sehr begrenzt eingesetzt werden kann. Dieses Verfahren ist vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung eingesetzt worden, um Erzeugnisse herzustellen, wie sie in den US-Patenten Nr. 4,925,467, 5,049,165, 5,092,910 und 5,190,568 sowie in der US-Patent-Anmeldung Serien-Nr. 08/066,475 unter dem Titel "Patterned Abrasive Material and Method" (Strukturiertes. Schleifmaterial und Verfahren) sowie der Anmeldung mit der Serien-Nr. 08/024,649 unter dem Titel "Abrasive Cutting Tool" (Abtragendes Schleifwerkzeug) offenbart sind.
Weiche und flexible Vorformlinge aus Pulvern und/oder Fasern, die sowohl metallische als auch nichtmetallische Materialien enthalten, sind ebenfalls bekannt. Wobei unserem Wissen nach derartige Vorformlinge auf dem Gebiet der Herstellung von Erzeugnissen, die superschleifende Teilchen enthalten, nicht bekannt sind. Gegenwärtig werden die weichen und flexiblen Vorformlinge durch Gießen oder Extrudieren einer Verbindung aus Hartlotzusatzwerkstoff oder keramischen Bestandteilen oder Hartmetallauflageverbindungen einschließlich metallischer Bestandteile und nichtmetallischer Schleifbestandteile, wie beispielsweise Wolframkarbidteilchen, hergestellt. Derartige weiche und flexible Vorformlinge können um mehr als 90º gebogen werden und können mit Scheren oder dergleichen geschnitten werden.
Die bereits bekannten weichen und flexiblen Vorformlinge umfassen einen hohen Gehalt an verschiedenen Bindemitteln, d. h. bis zu 95 Vol.-% und bis zu 20 Gew.-%. Durch das Bindemittel werden diese Vorformlinge weich und flexibel, doch trotz des hohen Gehaltes an Bindemitteln sind die Vorformlinge nicht stabil und müssen vorsichtig behandelt werden. Dies gilt besonders für die sehr dünnen Vorformlinge mit Maßen von ungefähr 0,005-0,10 Inch, bzw. 0,10-0,25 mm.
Es ist wichtig, zwischen den weichen und flexiblen Vorformlingen und den Erzeugnissen zu unterscheiden, die beim Walzverdichten entstehen, selbst wenn ein Bindemittel vorhanden ist. Wenn ein walzverdichtetes Erzeugnis ein Bindemittel enthält, ist das Bindemittel in erheblich geringerer Menge vorhanden als bei einem flexiblen Vorformling. Das walzverdichtete Erzeugnis wird nicht von dem Bindemittel zusammengehalten, sondern durch das mechanische Ineinandergreifen der Teilchen, so daß das walzverdichtete Erzeugnis erheblich weniger flexibel ist als die weichen und flexiblen Vorformlinge.
Weiche und flexible Vorformlinge, die aus Hartlotzusatzwerkstoffverbindungen bestehen, werden eingesetzt, um mehrere Teile durch Hartlöten, größtenteils durch Hartlöten im Ofen zusammenzusetzen. Weiche und flexible Vorformlinge, die aus Hartmetallauflageverbindungen bestehen, werden eingesetzt, um verschlissene Teile instandzusetzen. Zu diesem Zweck werden die Vorformlinge auf eine verschlissenen Stelle an dem Teil aufgetragen.
Das Hartlötverfahren unter Einsatz der weichen und flexiblen Vorformlinge, die aus Hartlotzusatzwerkstoff bestehen, nimmt erhebliche Zeit in Anspruch, da die beträchtliche Menge an Bindemittel entfernt werden muß. Die Zeit zum Entfernen des Bindemittels wird als "Entwachs"-Zyklus ("dewaxing" cycle) bezeichnet, und in dieser Zeit kann das Bindemittel schmelzen, verdampfen oder aus dem Vorformling auslaufen. Es hat sich herausgestellt, daß, wenn die Entwachszeit verkürzt oder weggelassen wird, das Pulver des weichen und flexiblen Vorformlings buchstäblich von dem verflüssigten Bindemittel ausgewaschen werden kann.
Versucht man, die bekannten weichen und flexiblen Vorformlinge einzusetzen, um eine Vielzahl von Superschleifteilchen aufzunehmen und so Schleiferzeugnisse herzustellen, ist zu berücksichtigen, daß:
1. Verbindungen des Hartlotzusatzwerkstoffs-Vorformling nicht den gewünschten Matrix-Verbindungen zur Aufnahme von Superschleifteilchen entsprechen;
2. Weiche und flexible Vorformlinge nicht mit daran oder darin befindlichen Superschleifteilchen hergestellt werden;
3. Weiche und flexible Vorformlinge relativ instabil und nicht so fest sind, wie dies für die Herstellung von Schleiferzeugnissen wünschenswert ist, und sie insbesondere nicht den Anforderungen für die Massenherstellung von Schleiferzeugnissen genügen, für die dünne (0,005-0,20 Inch, bzw. 0,1-0,5 mm) flexible Vorformlinge erforderlich sind;
4. Die Zeit zum Entwachsen erheblich verringert werden muß, um die erforderlichen Produktionsgeschwindigkeiten insbesondere bei der Massenherstellung zu ermöglichen; und
5. Erhitzungs- und/oder Hartlötprozesse allein nicht die zuverlässigste Matrix zum Halten von Superschleifteilchen erzeugen.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen von Schleiferzeugnissen und verschleißfesten Teilen, wobei diese Erzeugnisse bzw. Teile eine Vielzahl von Superschleifteilchen, beispielsweise aus Diamant, kubischem Bornitrit oder dergleichen, umfassen, die willkürlich oder systematisch in einer alten Matrix verteilt sind. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert und beinhaltet die Herstellung und den Einsatz von pulverförmigen Vorformlingen in Form von weichen, leicht verformbaren flexiblen Körpern aus einem Gemisch in Form eines Schlamms bzw. einer Paste aus einem Matrixmaterial und einer flüssigen Bindemittelphase, das eine Vielzahl von Superschleifteilchen enthalten kann.
Bei der Herstellung der weichen, leicht verformbaren und flexiblen Vorformlinge werden die pulverförmigen Verbindungen auf der Grundlage von Kriterien ausgewählt, die sich auf die Haltekraft beziehen, die für die einzuschließenden Superschleifteilchen erforder lich ist. Es kann jede beliebige Anzahl von Matrixmaterialien bzw. pulverförmigen Zusammensetzungen mit jeder beliebigen Anzahl von Bindemitteln eingesetzt werden. Das Bindemittel wird so ausgewählt, daß es dem Erzeugnis die gewünschte Integrität verleiht, wobei gleichzeitig Flexibilität und Bearbeitbarkeit erhalten bleiben. In dem Gemisch, das zur Herstellung des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings eingesetzt wird, ist die Konzentration der pulverförmigen Verbindung und der Schleifteilchen (wenn sie enthalten sind) niedrig, und das Volumen der Bindemittelphase ist hoch. Das Volumen der Bindemittelphase in dem Gemisch übersteigt das Volumen der pulverförmigen Verbindung und der Schleifteilchen erheblich.
Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine poröse Schicht an dem weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling angebracht. Die poröse Schicht dient dazu, die Schleifteilchen während der folgenden Verarbeitung des Materials zu halten. Geeignetes Material kann ohne die poröse Schicht hergestellt werden, mit der porösen Schicht entsteht jedoch ein qualitativ höherwertiges Produkt als ohne die poröse Schicht.
Die Endbearbeitung der weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlinge der vorliegenden Erfindung schließt das Sintern oder eine andere Wärmebehandlung ein. So entsteht ein qualitativ hochwertiges Schleifmaterial mit oder ohne poröse Schicht darin, das für eine Vielzahl von Schneid- oder Schleifwerkzeugen und dergleichen verwendet werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Lektüre der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die eine Form des Substrats zeigt, das zur Herstellung des Vorformlings gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, wobei sich in dem Substrat einige Superschleifteilchen befinden;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines weiteren Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wobei das Substrat auf einer Oberfläche ausgebildet ist, bei der es sich um ein poröses Material handeln kann;
Fig. 3 eine Fig. 1 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch die Superschfeifteilchen auf der Oberfläche des Substrats zeigt;
Fig. 4 eine Fig. 3 ähnelnde Ansicht ist, wobei die Superschleifteilchen von einem Träger gehalten werden, der auf das Substrat aufgelegt wird;
Fig. 5 eine Schnittansicht ist, die einen kontinuierlichen Prozeß zum Herstellen des Substrats und zum Aufbringen von Superschleifteilchen auf eine Fläche desselben veranschaulicht;
Fig. 6 eine Fig. 5 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch das Substrat auf einer Oberfläche mit Superschleifteilchen darauf ausgebildet zeigt;
Fig. 7 eine Fig. 1 ähnelnde Ansicht ist, die einen Vergleich zwischen der Dicke des Substrats und der Größe der Superschleifteilchen zeigt;
Fig. 8 eine Fig. 7 ähnelnde Ansicht ist, die den Vorformling jedoch nach dem Sintern zeigt;
Fig. 9 eine Schnittansicht ist, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Vorformlingen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 10 eine Schnittansicht ist, die einen Prozeß des Sinterns unter Druck darstellt;
Fig. 10A eine Fig. 10 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch eine Vielzahl von Vorformlingen in der Form zeigt;
Fig. 11 eine Schnittansicht ist, die eine Anordnung eines Vorformlings mit porösen Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 12-17 Fig. 11 ähnelnde Ansichten sind, die verschiedene Abwandlungen derselben zeigen;
Fig. 18 eine Schnittansicht ist, die das Extrudieren des Vorformlings in Öffnungen einer porösen Schicht zeigt;
Fig. 19 eine Schnittansicht ist, die einen kontinuierlichen Prozeß zum Zusammensetzen eines Vorformlings gemäß der vorliegenden Erfindung unter Einsatz von Walzen darstellt;
Fig. 19A eine Schnittansicht ist, die das Gießen eines Profil-Vorformlings auf einem Substrat darstellt;
Fig. 19B eine Fig. 19A ähnelnde Ansicht ist, die jedoch das Gießen eines Vorformlings zwischen zwei Substrate darstellt;
Fig. 19C eine Schnittansicht ist, die die Verformung eines flachen Vorformlings zeigt;
Fig. 20 eine auseinandergezogene Schnittansicht ist, die eine gemischte Anordnung zum Herstellen eines Schleiferzeugnisses zeigt;
Fig. 20A eine Fig. 20 ähnelnde Ansicht ist, die jedoch eine Abwandlung derselben zeigt;
Fig. 21 eine Schnittansicht ist, die die Anordnung in Fig. 20 nach dem Zusammensetzen und dem Sintern zeigt;
Fig. 22 und 23 Fig. 20 und 21 ähneln, jedoch eine Abwandlung derselben zeigen;
Fig. 24 und 25 sowie Fig. 26 und 27 Fig. 20 und 21 ähneln, jedoch weitere Abwandlungen derselben zeigen; und
Fig. 28 eine Seitenansicht ist, die die Anordnung eines Schneidwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESTE AUSFÜHRUNGSMÖGLICHKEIT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Im folgenden wird im einzelnen auf die Zeichnungen und auf die hier veranschaulichend dargestellten Ausführungen der Erfindung Bezug genommen, wobei zu sehen ist, daß die Erfindung aus zwei Hauptteilen besteht: Herstellung weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformlinge und Einsatz der weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlinge zur Herstellung von Schleiferzeugnissen.

HERSTELLUNG DES VORFORMLINGS

Der Vorformling wird hergestellt, indem eine flüssige Bindemittelphase mit einer pulverförmigen Verbindung in den entsprechenden Anteilen gemischt wird. In dem Gemisch kann eine Vielzahl von Superschleifteilchen enthalten sein oder auch nicht. So kann je nach den speziellen Anteilen, die gewählt werden, das Bindemittelphase-Pulver- Gemisch in Form eines Breis oder einer Paste hergestellt werden.
Das Mischen der flüssigen Bindemittelphase mit dem Haltepulver kann mit einer Vielzahl von Standardeinrichtungen ausgeführt werden, zu denen praktisch alle Einrichtungen gehören, die sich zum Vermischen von Pulver und Flüssigkeit eignen. Daher muß auf diese Einrichtungen nicht detailliert eingegangen werden.
Es gibt eine Reihe von Materialien, die als die Bindemittelphase für den Vorformling eingesetzt werden können. Die Bindemittelphase kann organisch oder anorganisch sein, sie sollte jedoch so ausgewählt werden, daß sie die Teilchen des Pulvers trägt, die Teilchen in Suspension hält und dem abschließenden Vorformling Integrität und Flexibilität verleiht. Vorzugsweise wird eine Bindemittelphase ausgewählt, die es ermöglicht, daß durch Luft, ein niedriges Vakuum, Wärme oder eine Kombination daraus wenigstens einen Teil der flüchtigen Bestandteile der Bindemittelphase verdampft, um das Bindemittel darin zumindest teilweise auszuhärten. Zu derartigen Bindemitteln gehört wasserlöslicher Klebstoff.
Es ist bekannt, daß bei der Pulvertechnologie nach dem Stand der Technik eine Person Pulver und Superschleifteilchen mischen muß. Derartige Pulver und Superschleifteilchen fliegen in der Luft und sind schädlich für die Gesundheit der Arbeiter. Sicherheitsmasken und dergleichen stehen zur Verfügung, sind jedoch unbequem zu tragen und nicht vollständig wirksam. Mit der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem nach dem Stand der Technik dadurch gelöst, daß die Pulver und die Superschleifteilchen mit Maschinen verarbeitet werden können, die entsprechend abgedeckt sind, um das Austreten der Teilchen auf ein Minimum zu verringern. Das Material wird von Menschen nur nach dem Mischen der pulverförmigen Bestandteile mit der Bindemittelphase bearbeitet, so daß keine Gefahr mehr besteht, daß Teilchen in der Luft schweben.
Der Fachmann weiß, daß viele Materialien als Bindemittelphase eingesetzt werden können, wobei dies von den genauen Eigenschaften, die gewünscht werden, abhängt. Die folgenden Materialien haben sich jedoch, um nur einige zu nennen, als geeignet für die Bindemittelphase erwiesen: Sanford's Rubber Cement (zu beziehen von Sanford Corporation, Bellwood, (Illinois) in einer Kombination mit Carter's Rubber Cement Thinner (zu beziehen von Dennison Carter's Division, Dennison Manufacturing Company, Framington, Minnesota), Nicrocoat Cements (zu beziehen von Wall Colmanoy Company, Madison Heights, Minnesota) in Kombination mit Exosen Nr. 40 (zu beziehen von Smithkline Beckman Company, Lewiston, Pensylvania).
In der Bindemittelphase-Pulver-Verbindung ist die Bindemittelphase normalerweise in einem Anteil von 3 bis 20 Gew.-% der Verbindung enthalten, der Anteil kann jedoch vergrößert werden. Der Volumentanteil des Pulvers in der Bindemittelphase-Pulver- Verbindung beträgt normalerweise 1 bis 5 Vol.-%, kann jedoch auf einen Bereich von 0,3 bis 10% vergrößert werden. Ein geeigneter Vorformling weist von 5,0 bis 8,5 Gew.-% einer Bindemittelphase aus Gummilösung und Verdünnung auf. Das Haltepulver wird in der Bindemittelphase dispergiert und von ihr gehalten. Superschleifteilchen können ebenfalls in der Bindemittelphase dispergiert und darin gehalten werden.
Wie aus Fig. 1 der Zeichnungen ersichtlich ist, umfaßt das Substrat 10 zum größten Teil Bindemittelphase 11. Es ist eine Vielzahl Teilchen 12 eines Haltepulvers in der Bindemittelphase 11 verteilt, und des weiteren sind Superschleifteilchen 14 in der Bindemittelphase verteilt. Aus der obenstehenden Erläuterung ergibt sich, daß die Superschleifteilchen 14 enthalten sein können oder auch nicht. Dies wird weiter unten ausführlicher erläutert.
In Fig. 2 ist zu sehen, daß das Substrat 10 die Bindemittelphase 11 und Haltepulver 12 enthält. Superschleifteilchen 15 sind hier an einer Schicht 16 befestigt dargestellt, wobei die Schicht 16 dann an das Substrat 10 angelegt wird. Die Schicht 16 kann viele verschiedene Formen annehmen, so beispielsweise die eines Films mit einem niedrigen Schmelzpunkt oder dergleichen, vorzugsweise handelt es sich jedoch um ein poröses Material, wobei dies weiter unten ausführlicher erläutert wird.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung von Fig. 2, wobei das Substrat 10 im wesentlichen das gleiche ist. Die Superschleifteilchen 18 in Fig. 3 sind jedoch an der Oberseite des Substrats 10 angeordnet. Die Superschleifteilchen können in das Substrat 10 hineingepreßt werden oder mit einem Klebstoff gehalten werden. Der Klebstoff kann die Bindemittelphase 11 sein oder es kann sich um einen separat aufgetragenen Klebstoff handeln. Desgleichen zeigt Fig. 4 die Anordnung in Fig. 3, jedoch mit einem Träger 19, an dem die Schleifteilchen 20 haften. Die Teilchen 20 an dem Träger 19 können so, wenn gewünscht mit dem Substrat 10 in Kontakt gebracht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können weiche, leicht verformbare, flexible Vorformlinge hergestellt werden, indem eine Zusammensetzung aus flüssiger Bindemittelphase und Pulver auf einer Fläche verteilt wird, um ein Substrat 10 herzustellen. Die Verbindung kann in Form eines Breis oder einer Paste vorliegen, anschließend wird das Substrat auf der Fläche ausgehärtet, z. B. getrocknet, um die flüchtigen Komponenten zu entfernen und den weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling herzustellen, und dabei kann, wenn gewünscht, Wärme oder Druck eingesetzt werden.
In einigen Fällen, und zwar insbesondere dann, wenn die Superschleifteilchen erheblich größer sind als die Teilchen des Haltepulvers, oder die Viskosität der flüssigen Bindemittelphase nicht so ausgeglichen ist, daß die Superschleifteilchen suspendiert sind, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Trennung bzw. Abscheidung der Superschleifteilchen nach dem Mischen zu verhindern. So kann das Substrat 10 unmittelbar nach dem Mischen in Form gegossen werden, oder kontinuierliches Mischen kann mit gleichzeitigem Gießen oder Beschichten kombiniert werden.
Die Superschleifteilchen in den Substraten sind nicht von dicht gepackten Teilchen eines Haltepulvers umgeben, wie dies bei den herkömmlichen ungesinterten Preßkörpern der Fall ist. Statt dessen sind die Superschleifteilchen in dem Substrat vorwiegend durch die Bindemittelphase suspendiert und mit sehr wenigen Teilchen des Haltepulvers in Kontakt. Dies ist in Fig. 1-4 der Zeichnungen dargestellt.
Superschleifteilchen können dem Substrat beim Vorgang des Formens bzw. Aushärtens des Substrates zur Herstellung des Vorformlings zugesetzt werden. So ist beispielsweise auf Fig. 5 der Zeichnungen zu verweisen. Eine Bindemittelphase-Pulver- Zusammensetzung 21 wird auf eine Fläche 22 aufgetragen und mit einem Streichmesser 24 auf eine einheitliche Dicke verstrichen, um ein Substrat 26 herzustellen. Hinter dem Streichmesser 24 sind die Superschleifteilchen 25 auf der Oberfläche des Substrats 26 verteilt. Es versteht sich, daß die Zusammensetzung 21 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Superschleifteilchen 25 auf das Substrat 26 aufgetragen werden, nicht ausgehärtet ist, so daß die Teilchen daran haften. Wenn gewünscht, oder wenn aufgrund der Viskosität des Substrats und des Gewichtes der Teilchen 25 erforderlich, kann Druck ausgeübt werden, um die Superschleifteilchen 25 wenigstens teilweise in das Substrat 26 hinein zu drücken. Des weiteren können zusätzliche Klebstoffe oder dergleichen aufgetragen werden, wenn dies erforderlich ist.
Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 5 dargestellten Anordnung. In Fig. 5 wird die Bindemittelphase-Pulver-Verbindung 21 auf die Fläche 22 aufgetragen und mit einem Streichmesser 24 auf die gewünschte Dicke verstrichen. In Fig. 6 jedoch trägt die Fläche 22 eine Vielzahl von Superschleifteilchen 28, und die Bindemittelphase-Pulver- Verbindung wird auf die Teilchen 28 aufgetragen. Die Superschleifteilchen 28 können je nach Wunsch vollständig oder nur teilweise mit der Bindemittelphase-Pulver- Zusammensetzung bedeckt werden.
Der Unterschied zwischen der Dicke des Substrats und der Größe der Superschleifteilchen kann erheblich sein. Es liegt jedoch auf der Hand, daß sich der Unterschied beim Sintern erheblich verändert. Fig. 7 zeigt ein Substrat 10 mit darin enthaltenen Superschleifteilchen 14. In diesem Zustand kann die Dicke t des Substrats 3d bis 10d entsprechen, wobei d die Abmessung der Superschleifteilchen in der Richtung der Dicke des Substrats ist. Nach dem Aushärten des Substrats zum Herstellen des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings und nach dem Sintern entspricht dies der Darstellung in Fig. 8. Es liegt natürlich auf der Hand, daß sich die Größe der Superschleifteilchen 14 beim Sintern nicht ändert, der Vorformling wird jedoch erheblich verdichtet. Nach dem Sintern entspricht die Dicke t vorzugsweise ungefähr der Abmessung d, wobei der Bereich vorteilhafterweise t = 0,3 - 2d beträgt. Es sollte erwähnt werden, daß Superschleifteilchen aller Größen für den Einsatz in dem hier offenbarten Verfahren geeignet sind, die bevorzugten Größen reichen jedoch von 18 bis 324 mesh (1,0 mm bis 0,035 mm).
Das Gewicht des trockenen Haltepulvers pro Volumeneinheit des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings (Gramm Pulver pro Kubikzentimeter des Vorformlings) bestimmt die Dicke des gesinterten Schleifmaterials, wobei klar ist, daß das Bindemittel der Bindemittelphase beim Sintern oder einer anderen Wärmebearbeitung abläuft oder verdampft. Die Dichte von Kobalt beträgt beispielsweise 8,9 g/cm³, und ein Kobalt- Vorformling enthält 0,8 g/cm² des trockenen Kobaltpulvers. Daher beträgt die Dicke des vollständig verdichteten gesinterten Erzeugnisses ungefähr 0,9 mm, was sich ergibt, indem 0,8 g/cm² durch 8,9 g/cm³ dividiert wird. Es ist anzumerken, daß die Dicke des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings keinen Bestandteil der Berechnung darstellt, da diese irrelevant ist. Die wichtige Größe ist die Menge des trockenen Pulvers pro Flächeneinheit des Vorformlings.
Ein Verfahren zum Herstellen von weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlingen der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt. Das heißt, eine Vielzahl von Fächern 29 wird unter einen Beschickungstrichter 30 bewegt, der die Bindemittelphase-Pulver- Zusammensetzung abgibt. Jedes Fach 29 nimmt eine vorgegebene Menge der Zusammensetzung auf, so daß schließlich weiche, leicht verformbare, flexible Vorformlinge mit einem vorgegebenen Gewicht entstehen. Die Fächer 29 können, wie in Fig. 9 dargestellt, auf ein Förderband 31 aufgelegt werden, oder sie können Teil eines Förderbandes 31 sein, das sich kontinuierlich oder intermittierend bewegen kann, und zwar zeitlich so gesteuert, daß die Bindemittelphase in der Zusammensetzung ausgehärtet ist, bevor die Vorformlinge aus den Fächern 29 entnommen werden. Bei dem dargestellten System werden die Vorformlinge von einem weiteren Förderband 32 aufgenommen, das die Vorformlinge dem nächsten Bearbeitungsschritt zuführt. Es versteht sich, daß das Förderband 31 verschiedenen Formen haben kann, zu denen auch eine Zick-Zack- Form in der horizontalen Ebene und eine Treppenform in der vertikalen Ebene gehören.
Beim Einsatz des in Fig. 9 dargestellten Systems, kann, wenn eine zusätzliche Schicht auf dem Vorformling gewünscht wird, die Schicht mit den Superschleifteilchen oder ohne sie darauf auf den Boden der Fächer 29 aufgetragen werden. Des weiteren können Superschleifteilchen mit oder ohne eine Schicht auf die Verbindung aufgetragen werden, nachdem das Fach 29 in gewünschtem Maße gefüllt worden ist.
Der weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling kann also, wie in Fig. 9 dargestellt, in Form einzelner Platten hergestellt werden, oder er kann, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, in Form fortlaufender Bänder hergestellt werden. Beide Formen lassen sich dann leicht mit Scheren, Papierschneidern, Stanzen oder dergleichen schneiden.

HERSTELLUNG VON SCHLEIFERZEUGNISSEN

Fig. 10 der Zeichnungen zeigt die bevorzugte Einrichtung und das bevorzugte Verfahren zum Erwärmen eines weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings und zum Verdichten des Vorformlings. Fig. 10 zeigt eine im allgemeinen herkömmliche Sintervorrichtung zum Sintern unter Druck. Es ist zu sehen, daß ein Unterstempel 34 und ein Oberstempel 35 vorhanden sind, wobei der Raum zwischen den Stempeln 34 und 35 von den Seitenplatten 36 abgeschlossen ist. In dem so ausgebildeten Hohlraum befindet sich ein weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling 38, in dem hier Superschleifteilchen 39 verteilt sind, wobei sich an der Oberseite des Vorformlings 38 eine Vielzahl von Schleifteilchen 40 befindet.
Der Fachmann weiß, daß die Stempel 34 und 35 aufeinander zugedrückt werden, wie dies mit den Pfeilen dargestellt ist, und daß ein elektrischer Strom durch die Sintervorrichtung und/oder den Vorformling geleitet wird, um den Vorformling zu erhitzen. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Seitenplatten 36 die seitliche Bewegung des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings beim Sintern einschränken, auch wenn es zu einem Fließen von Flüssigkeit kommen kann, wenn das Bindemittel und/oder die Haltematrix schmelzen und flüssig werden.
Ein weiterer Vorteil des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings in einer Sintervorrichtung, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, besteht darin, daß die Weichheit des Vorformlings die Umverteilung von Material relativ leicht macht. Dadurch können Schwankungen der Dicke und der Spannung einfach durch den üblichen Druck auf den Vorformling beim Sintern ausgeglichen werden. Der Vorformling ist daher weniger anfällig für verschiedene Unausgewogenheiten, wodurch die Sinterformen weniger leicht beschädigt werden. Die Erfinder haben eine 50fache Verringerung des Verbrauchs an Graphit-Formteilen aufgrund des Einsatzes des hier offenbarten Verfahren registriert. Es ist anzumerken, daß aufgrund der Weichheit und der Verformbarkeit des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings Schleiferzeugnisse mit einer Wellenform in Massenherstellung erzeugt werden können, ohne daß es zu einem erheblichen Verbrauch an wellenförmigen (und damit teuren) Stempeln, so beispielsweise Graphit- oder Metallstempeln, kommt.
Es versteht sich, daß die Sinterform mit verschiedenen Anordnungen von weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlingen gefüllt werden kann, wobei die Anordnungen voneinander durch Stempel und/oder Trennwände getrennt sind, wie dies im US- Patent Nr. 5,203,880 unter dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schleifwerkzeugen" vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung offenbart wird. Dieses "Zusammen"-Sintern ist in Fig. 10A dargestellt. Die einzigartige Gleichmäßigkeit, Weich heit und Verformbarkeit des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings macht das Zusammen-Sintern auf Vorrat akzeptabel für das Massenherstellungsverfahren.
Obwohl das Erhitzen der weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlinge unter Druck viele Vorteile aufweist, hat es auch einen schwerwiegenden Nachteil: Durch das Erhitzen schmilzt und verdampft das Bindemittel und beginnt zu fließen, und das flüssige bzw. verdampfte Bindemittel neigt, verstärkt durch den wirkenden Druck, dazu, das Haltepulver und die Superschleifteilchen aus der Form zu transportieren. Wenn der Großteil des Haltepulvers aus der Form ausgespült wird, gibt es natürlich praktisch kein Matrixmaterial mehr, das die verbliebenen Superschleifteilchen halten kann. Des weiteren nimmt das geschmolzene Bindemittel und/oder die geschmolzene oder entfernte Haltematrix des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings die Superschleifteilchen mit, die so aus der Form ausgespült werden.
Es hat sich herausgestellt, daß, um das Problem des Verlustes an Haltepulver und Superschleifteilchen zu lösen, eine poröse Schicht an dem weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling angelegt werden kann, um seitliche Bewegung der Teilchen zu verhindern. Die poröse Schicht kann viele Formen annehmen, sie wird jedoch nicht von einem Bindemittel zusammengehalten, wie es in dem weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling eingesetzt wird. Statt dessen Kann es sich bei der porösen Schicht um Gewebedraht, einen herkömmlichen verdichteten Vorformling, Gitterrost oder netzartige Metallstrukturen oder dergleichen handeln.
Aus Fig. 11 ist zu ersehen, daß die Superschleifteilchen 41 größer sind als die Öffnungen in der porösen Schicht 42. Unter Druck können die Teilchen 41 in die poröse Schicht 42 hineinschneiden. Die Teilchen 44 aus dem Haltepulver sind kleiner als die Öffnungen in der Schicht 42, so daß diese Teilchen leicht in die Öffnungen der Schicht 42 eintreten.
Wie in Fig. 11 dargestellt, ist eine zweite poröse Schicht 45 an der gegenüberliegenden Seite des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings vorhanden, und die in Fig. 11 dargestellte Anordnung wird zusammengedrückt und unter Druck erhitzt. Die porösen Schichten 42 und 45 halten die Superschleifteilchen und verhindern seitliche Bewegung (senkrecht zur Richtung der wirkenden Verdichtungskraft) und stellen zusätzliches Volumen zur Aufnahme des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings dar und verhindern seitliche Bewegung der Teilchen des Haltepulver in dem weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling. Die porösen Schichten absorbieren auch vorübergehend flüssiges Bindemittel, und verringern so den Strom von Bindemittel und verhindern damit das Ausspülen von Haltepulver und Superschleifteilchen.
Die poröse Schicht bzw. Schichten können an verschiedenen Positionen in Bezug auf den weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling und anderen Schichten einer zu sinternden Anordnung angebracht werden. Um nur ein Beispiel zu nennen, wobei dies keine Einschränkung darstellt, zeigt Beispiel 12 den weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling 46 mit einer porösen Schicht 48 auf einer Seite, und einer Schicht Schleifteilchen 49 an der gegenüberliegenden Seite der porösen Schicht 48, wobei ein Substrat bzw. Träger 50 die Teilchen 49 festhält. Fig. 13 zeigt die gleiche Anordnung, wobei sich das Substrat 50 jedoch zwischen den Teilchen 49 und der porösen Schicht 48 befindet.
Fig. 14 zeigt den weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling 46 in der Mitte, wobei sich die poröse Schicht 48 auf einer Seite befindet, und die Superschleifteilchen 49 sowie das Substrat 50 sich auf der gegenüberliegenden Seite befinden. Fig. 15 zeigt die Superschleifteilchen 49 und das Substrat in der Mitte, wobei sich der weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling 46 auf einer Seite befindet und sich die poröse Schicht 48 auf der gegenüberliegenden Seite befindet. Fig. 16 entspricht Fig. 15, wobei jedoch die Positionen der Superschleifteilchen 49 und des Substrats 50 umgekehrt sind.
Fig. 17 zeigt zwei weiche, leicht verformbare, flexible Vorformlinge 46 und 46'. Eine poröse Schicht 48 befindet zwischen den Vorformlingen, und die Superschleifteilchen 49 mit dem Substrat 50 befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite eines der Vorformlinge.
Die poröse Schicht kann die Form eines Siebgewebes, eines Vlieses, einer Streckfolie, von Wirkmaterialien und Textilgeweben haben. Auch ein Material, das walzverdichtet, extrudiert, gesintert oder dergleichen wurde, kann eingesetzt werden. Es kann praktisch jedes Material verwendet werden, solange das Material stark porös (ungefähr 30% bis 99,5% Porösität) ist, Poren aufweist, die zur Oberfläche offen und miteinander verbun den sind, wobei ausreichende Integrität vorhanden ist, um die Superschleifteilchen zu halten und Bewegung des Haltepulvers beim Vorgang des Sintern zu verhindern.
Gegenwärtig sind die besten Materialien, die für den Einsatz als poröse Schichten bekannt sind, Metall-Vliesmaterialien, und insbesondere eine Nickelfaser-Pulver- Vliesmatte, die von National Standard, Woven production Division, Corbin, Kentucky, hergestellt wird und unter dem Handelsnamen "Fibrex" vertrieben wird. Die Porösität dieser Matte beträgt 85-98%, die Faser hat einen Durchmesser von 20 Mikrometer und macht ungefähr 80 Gew.-% der Matte aus, während das Pulver ungefähr 20 Gew.-% ausmacht.
Es hat sich auch herausgestellt, daß Kupfer-Drahtnetz im Bereich von 20 bis 200 mesh gut als die poröse Schicht eingesetzt werden kann. Einige Streckmetalle (von Delker Corporation hergestellt) sind für den gleichen Zweck eingesetzt worden.
Fig. 18 der Zeichnungen zeigt einen weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling 51, nachdem der Vorformling 51 an eine poröse Schicht 52 gedrückt worden ist. Die hier dargestellte poröse Schicht 52 weist eine erhebliche Dicke auf, und besteht aus einer Vielzahl von Zellen 54, so daß die poröse Schicht 52 ein Zellmaterial umfaßt. Es ist zu sehen, daß das Material des Vorformlings 51 in die Zellen 54 gedrückt worden ist. Es hat sich in einigen Fällen als vorteilhaft erwiesen, den Vorformling 51 vor dem Wirken von Wärme und Druck beim Sintern zu verdichten. Das Material des Vorformlings 51, das iri den Öffnungen bzw. Zellen 54 der porösen Schicht 52 aufgenommen ist, neigt dazu, in den Öffnungen zu bleiben und sich seitlich nicht zu bewegen.
Es versteht sich, daß die Rolle der porösen Schicht 52 sich darauf beschränken kann, das Fließen des Material des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings 51 zu beschränken. So kann eine poröse Schicht 52 aus einem Material mit einem Schmelzpunkt bestehen, der unter den Sintertemperaturen liegt. In diesem Fall schmilzt die poröse Schicht, nachdem zumindest ein Teil des Bindemittels beim Vorgang des Erhitzens aus dem Vorformling entfernt worden ist, und das Haltepulver zumindest teilweise verfestigt ist, auf den Vorformling, so daß die Halteverbindung modifiziert wird. Bei einem weichen, leicht verformbaren, flexiblen Kobalt-Nickel-Vorformling kann eine poröse Schicht aus Kupfer, Bronze, Messing, Zink, Aluminium oder verschiedenen Kombination daraus eingesetzt werden, wobei auch andere poröse Schichten möglich sind.
Eine weitere Funktion einer porösen Schicht 52 kann darin bestehen, daß sie beim Erhitzen des Vorformlings Wärme und/oder Elektrizität leitet. So leitet beispielsweise eine Maschenstruktur oder eine Streckfolie aus Kupfer leicht Wärme oder Elektrizität und ermöglicht so gleichmäßiges Erhitzen. Des weiteren kann die poröse Schicht Superschleifteilchen in den Zellen 54 enthalten. Ein Vorformling, wie er in Fig. 18 dargestellt ist, kann an einer porösen Schicht 52 mit Superschleifteilchen darin angelegt werden, oder die poröse Schicht kann als Substrat in einer Anordnung wie sie in Fig. 6 der Zeichnungen dargestellt ist, eingesetzt werden.
Bei jeder Anordnung ist zu berücksichtigen, daß, wenn die poröse Schicht mit Superschleifteilchen gefüllt ist, die Fähigkeit der porösen Schicht zum Absorbieren von Bindemittel beim Erwärmen abnimmt. Wenn also mit einer porösen Schicht eine Schicht hergestellt werden soll, die mit Superschleifteilchen gefüllt bzw. nahezu gefüllt ist, kann eine zusätzliche poröse Schicht erforderlich oder wünschenswert sein, um das Bindemittel zu absorbieren und die Verdrängung des Haltepulvers zu verhindern.
In Fig. 19 der Zeichnungen ist zu sehen, daß der weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling ausgezeichnet für Massenherstellungsverfahren geeignet ist. Die in Fig. 19 dargestellte Anordnung enthält Rollen 55 und 56 zum Zusammensetzen einer Vielzahl zu sinternder Schichten. Es ist eine Rolle mit Vorformling 58 vorhanden, um eine Seite der Anordnung herzustellen, sowie eine Rolle mit Substrat 59, um die gegenüberliegende Seite der Anordnung herzustellen. Wahlweise wird eine Rolle aus einer porösen Schicht 60 zwischen dem Vorformling 58 und dem Substrat 59 angeordnet.
Das Substrat 59 kann eine Vielzahl von Superschleifteilchen 61 aufweisen, die zuvor darauf aufgetragen wurden, oder, wie hier dargestellt, ein Vorratsbehälter 62 kann Superschleifteilchen beim Vorgang des Zusammensetzens auf das Substrat 59 auftragen. In beiden Fällen ist vorgesehen, daß das Substrat bzw. der Träger 59 einen Klebstoff aufweist, der die Superschleifteilchen 61 zeitweise festhält.
Der weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling 58 kann, wie oben erläutert, viele verschiedenen Formen annehmen. Der Vorformling 58 kann eine Vielzahl von Superschleif- und Schleifteilchen enthalten, oder auch nicht. Der Vorformling kann auf ein Substrat aufgebracht werden, um dem Vorformling größere Integrität zu verleihen.
Die poröse Schicht 60 kann in der Anordnung enthalten sein oder auch nicht. Der Vorformling 58 kann, wie oben erwähnt, eine poröse Schicht als Substrat bzw. Träger aufweisen, und diese kann für einige Erzeugnisse ausreichend sein. Wenn jedoch eine oder mehrere zusätzliche poröse Schichten gewünscht werden, können sie der Anordnung wie in Fig. 19 dargestellt zugeführt werden. Fig. 19 zeigt auch Trennschichten 66 und 67. Derartige Trennschichten sind im US-Patent Nr. 5,203,880 unter dem Titel "Method and Apparatus for Making Abrasive Tools" (Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Schleifwerkzeugen) vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung offenbart. Gemäß der Offenbarung in diesem Patent wirken diese Trennschichten unterstützend beim Durchdringen der Haltematrix durch die Superschleifteilchen und bei der Verteilung der Temperatur in der Sinterform beim Sintervorgang. Diese Trennschichten 66 und 67 können an der Anordnung des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings angebracht werden oder nicht. Wenn sie an dem Vorformling angebracht werden, stellen die Trennschichten einen Teil der Anordnung selbst dar.
Es versteht sich, daß bei allen in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Verfahren Trennschichten wie die Trennschichten 66 und 67 eingesetzt werden können oder auch nicht. Wenn Trennschichten eingesetzt werden, können sie auch als das Substrat für den weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling eingesetzt werden (siehe Bezugszeichen 22 in Fig. 5 und 6). Es versteht sich, daß im Großteil der Figuren der Zeichnungen keine Trennschichten dargestellt sind, um die Darstellung zu vereinfachen.
Der Fachmann weiß, daß die Walzen 55 und 56 die Schichten 58, 59 und 60 sowie die Trennschichten 66 und 67 zu einer einzelnen Anordnung zusammendrücken. Es ist vorgesehen, daß die Anordnung 64 dann von einer Schneideinrichtung 66 in einzelne Teile bzw. Platten 65 geschnitten wird. Die einzelnen Platten 65 können von einer Fördereinrichtung 68 aufgenommen werden, um sie zu einer Sintereinrichtung zu transportieren.

BEISPIELE

Fig. 20 und 21 der Zeichnungen zeigen eine Anordnung bzw. eine andere, die jeweils gesintertes Schleifmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben. Es ist ein weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling 70 mit darin verteilten Superschleifteilchen 71 vorhanden. Die gegenüberliegende Seite der Anordnung ist ein weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling 72 ohne Schleifteilchen. Zwischen diesen beiden äußeren Schichten befinden sich zwei zusätzliche Vorformlinge 74 und 75, in denen jeweils Superschleifteilchen verteilt sind. Zwischen den Vorformlingen 70 und 74 befindet sich eine poröse Schicht 76, und zwischen den Vorformlingen 74 und 75 befindet sich eine poröse Schicht 78.
In Fig. 21 ist zu sehen, daß die Superschleifteilchen in Schichten bleiben, und auf einer Seite befinden sich die Superschleifteilchen 71 an der Oberfläche der gesinterten Anordnung, während die gegenüberliegende Seite des Vorformlings 72 eine Trägerschicht ohne Superschleifteilchen bildet. Dieses gesinterte Schleifmaterial kann eingesetzt werden, um Schneid- und Schleifwerkzeuge herzustellen.
Der weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling kann eine Umrißform haben, die der Form einer Verdichtungseinrichtung, so beispielsweise Stempeln, mit denen beim Sintern Druck erzeugt wird, entspricht oder auch nicht. Der profilierte, weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling wird zusammen mit solchen ohne Umrißform oder flachen von dem Erfinder zum Herstellen von Schleiferzeugnissen gemäß US-Patent 5,190,568 unter dem Titel "Abrasive Tool with Contoured Surface" (Schleifwerkzeug mit Profilfläche) eingesetzt.
Fig. 19A zeigt einen auf einer Seite profilierten weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling. Ein Verfahren zum Herstellen des einseitig profilierten, weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings beinhaltet den Einsatz eines profilierten Substrats 111, einer Bindemittel-Pulver-Verbindung 112, die auf das Substrat 111 gegossen wird.
Fig. 19B zeigt die Struktur eines zweiseitig profilierten weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings. Fig. 19B zeigt zwei Substrate bzw. Wände 114 und 115 sowie eine Bindemittel-Pulver-Verbindung 116 zwischen den Wänden 114 und 115. Gemäß dem in Fig. 19B dargestellten Verfahren wird der zweiseitig profilierte weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling hergestellt, indem ein Bindemittel-Pulver-Brei zwischen die zwei profilierten Wände 114 und 115 gegossen wird, so daß der zweiseitig profilierte weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling 116 entsteht.
Es versteht sich, daß Wand 114 und Wand 115 unterschiedliche Profile haben können, und daß jede Seite des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings ein Profil hat, das dem Profil (Relief) der entsprechenden Wand entspricht. Es versteht sich auch, daß die Wände vertikal oder horizontal angeordnet sein können, und daß beim Vorgang der Verfestigung der Bindemittel-Pulver-Verbindung 116 wahlweise Druck ausgeübt und/oder der Abstand zwischen den Wänden verändert werden kann.
Ein weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling ohne Profil bzw. mit flacher Form kann vor dem Sintern in einen profilierten umgewandelt werden. Das flache Profil 118 kann zwischen profilierten Verdichtungseinrichtung geformt werden. Fig. 19C zeigt eines der Verfahren zum Formen eines flachen, weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings 118 zu einem profilierten weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling 119 mit zwei Profilwalzen bzw. Zahnrädern 120 und 121. Für die bevorzugte Anordnung ist keine Veränderung der Dicke des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings aufgrund des Formens erforderlich. Für dieses Formen ist kein sehr großer Druck erforderlich, da der weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling leicht verformt werden kann.
Fig. 20 zeigt auch die Trennschichten 66a und 67a, die als Teil der Anordnung an die weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlinge 70 und 72 angelegt werden. Fig. 21 zeigt diese Trennschichten nicht, was darauf hindeutet, daß zumindest ein Teil der Trennschichten von den gesinterten Schleifmaterial beim Vorgang des Reinigens nach dem Sintern oder beim Vorgang des Abrichtens (dressing) des Schleifwerkzeuges entfernt worden ist.
Ein Verfahren zum Einsatz der Trennschichten in Kombination mit dem weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling ist in Fig. 20A dargestellt. Die Trennschicht 100 wird auf eine Seite der Anordnung 103 so aufgelegt, daß sie einen weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling 101, eine Schicht aus porösen Material 102 sowie eine Schicht aus Superschleifteilchen 104 auf einem Substrat 105 enthält. Ein Maschenmaterial 106 mit Öffnungen 108 wird an die Trennschicht 100 angelegt, und das bevorzugte Maschenmaterial 106 weist geordnet verteilte Öffnungen 108 auf. Unter Druck, der von einem oder beiden der Stempel 35a und 35b erzeugt wird, wird die Anordnung 103 wenigstens teilweise in Öffnungen 108 des Maschenmaterials 106 extrudiert, so daß die Trennschicht 100 verformt wird und Abdrücke auf der Oberfläche der Anordnung 103 verbleiben. Die gesamte Anordnung 103 wird dann, wie in Fig. 10 und 10A dargestellt, in die Sinterform gegeben und anschließend gesintert, wenn vorzugsweise Sintern unter Druck ausgeführt wird. Der Druck, mit dem die Anordnung 103 in die Öffnungen 108 extrudiert wird, kann vor dem Sintern ausgeübt werden, außerhalb der Sinterform und/oder in dieser Sinterform und/oder beim Vorgang des Sinterns. Nach dem Sintern werden das Maschenmaterial 106 und die Trennschicht 100 aus der Form entnommen. Das Entfernen des Maschenmaterials 106 von dem gesinterten Schleiferzeugnis stellt kein Problem dar, da die Trennschicht 100 Diffusion zwischen der Anordnung 103 und dem Maschenmaterial 106 verhindert. Das entstehende Schleiferzeugnis umfaßt ein Profil, das dem Aufbau des Maschenmaterials 106 entspricht.
Es versteht sich, daß weitere Optionen (von denen einige in Fig. 20 dargestellt sind) gegeben sind, die umgesetzt werden können oder auch nicht. Das Maschenmaterial 106 kann an beide Seiten des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings 101 angelegt werden, um ein zweiseitig profiliertes Schleiferzeugnis herzustellen (siehe Trennschicht 109 in Fig. 20A), eine weitere Trennschicht 110 kann eingesetzt werden, um das Maschenmaterial 106 von dem Stempel 35a zu trennen, und eine Trennschicht 115 kann eingesetzt werden, um eine andere Seite der Anordnung 103 von dem Stempel 35b zu trennen. Es versteht des weiteren, daß mehrere Anordnungen, die weiche, leicht verformbare, flexible Vorformlinge und das Maschenmaterial zum Extrudieren umfassen, zusammen gesintert werden können, wie dies in Fig. 10A dargestellt ist. Des weiteren können Trennschichten unterschiedlicher Dicke und verschiedener Art für einander gegenüberliegende Seiten des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings 101 eingesetzt werden. Das Maschenmaterial 106 zum Extrudieren kann aus verschiedenen Materialien bestehen, so beispielsweise aus Stahlsiebgewebe, Streckmetall, maschinell hergestellten Zacken (machined crags), Wabengewebe oder dergleichen. Vorzugsweise sind die Öffnungen in dem Maschenmaterial 106 so groß, daß wenigstens ein Superschleifteilchen 104 durch sie hindurch gelangt, so beispielsweise Dia manten mit einer Größe von 0,015 bis 0,200 mm (80-100 mesh), wobei das Maschenmaterial zum Extrudieren Öffnungen mit einer Größe von 1,00 bis 0,850 mm (18 bis 20 mesh) umfaßt. Vorzugsweise schmilzt darüber hinaus das Maschenmaterial 106 nicht bei Sintertemperaturen und weist eine minimale Verformbarkeit unter Druck auf, durch die das Maschenmaterial mehrfach verwendet werden kann.
Fig. 22 und 23 der Zeichnungen zeigen eine Anordnung bzw. ein gesintertes einlagiges Schneidwerkzeug. Fig. 22 zeigt die zusammengesetzten Schichten und enthält eine mittlere poröse Schicht 79 mit einer Vielzahl von Superschleifteilchen 80 in den Öffnungen. Es ist anzumerken, daß die Teilchen 80 wenigstens so breit sind wie die Schicht 79, so daß sich die Teilchen 80 vollständig durch die poröse Schicht 79 hindurch erstrecken.
Jede Seite der Mittelschicht 79 enthält zwei weiche, leicht verformbare, flexible Vorformlinge 81, 82 sowie 81', 82', die durch poröse Schichten 84, 84' voneinander getrennt sind.
Wenn die Baugruppe unter Druck erhitzt wird, entsteht das in Fig. 23 dargestellte Material. Die Erfinder haben dieses Verfahren zur Herstellung von Schleiferzeugnissen mit einer Schicht von Diamanten eingesetzt, wie es dargestellt ist. Es versteht sich jedoch, daß das Schleiferzeugnis entsprechend anderen hierin eingeschlossenen Offenbarungen beliebig viele Schichten enthalten kann.
Fig. 24 und 25 zeigen die Herstellung einer Nicht-Diamant-Basis an einem herkömmlichen Diamantsegment. Der Einsatz gegenwärtig zur Verfügung stehender Verfahren ist problematisch, da die Basis 85 relativ dünn ist, so daß das Pulver sehr dünn und gleichzeitig jedoch sehr einheitlich in einer Sinterform verteilt sein muß. Beim Einsatz der Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung jedoch kann ein weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling 86 auf das Segment 88 aufgesetzt werden, und das Haltepulver wird ohne weiteres gleichmäßig verteilt. Die abschließende Dicke der Basis 85 kann, wie oben ausführlich erläutert, leicht errechnet werden.
Fig. 26 und 27 zeigen den Einsatz eines herkömmlichen ungesinterten Preßkörpers mit willkürlich verteilten Schleif- und/oder Superschleifteilchen in Kombination mit Vorform lingen der vorliegenden Erfindung sowie die porösen Schichten, die geordnet verteilte Superschleifteilchen aufweisen. Der mittlere ungesinterte Preßkörper 89 weist eine poröse Schicht 90, 90' an jeder Seite auf, und daran schließt sich ein weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling 91, 91' an. Die Außenseite umfaßt eine poröse bzw. zellige Schicht 92, 92', in der eine Vielzahl von Superschleifteilchen 94, 94' geordnet verteilt ist.
Die Anordnung in Fig. 26 kann in der mit den Pfeilen 95 bzw. in der mit den Pfeifen 96 angedeuteten Richtung verdichtet werden. Die Erfinder haben dieses Verfahren mit Druck in der Richtung der Pfeile 95 eingesetzt, um Diamantsegmente für Sägeblätter sowie ein Räumsägeblatt (ream saw blade) herzustellen.
Fig. 28 zeigt die Herstellung einer Trennscheibe. Einzelne Teile 98 oder ein vollständiger Ring aus dem weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling können in geeigneter Form hergestellt und um den Umfang eines Kerns 99 herum angeordnet werden. Aus der obenstehenden Erläuterung versteht sich, daß die Teile 98 jede beliebige Anzahl von Schichten enthalten können oder auch nicht und je nach Wunsch viele oder wenige Superschleifteilchen aufweisen können.
Nachdem die Teile 98 bzw. der Ring an dem Kern 99 angebracht worden sind/ist, wird die Anordnung gesintert (vorzugsweise unter Druck), so daß das Sintern des Vorformlings und das Befestigen des Vorformlings an dem Kern 99 in einem Schritt ausgeführt werden.
Es folgen einige spezielle Beispiele für den Einsatz des Verfahrens der vorliegenden Erfindung:
1. a) Herstellen eines weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings in Form einer Platte oder eines Bandes aus einer diamanthaltigen Verbindung, so beispielsweise aus Wall Colmonoy's Aushärtpulver 50 oder aus Kennametal's Pulver N50, oder aus jeder beliebigen anderen pulverförmigen Verbindung, die sich für den Einsatz mit den Superschleifteilchen eignet. Diese Haltepulver werden beim Vorgang des Herstellens des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings nicht mit Diamanten vermischt.
b) Schneiden des Vorformlings mit einem Papierschneider oder einer Schere in die Form, die für die Sinterform und für die Struktur der Schleifteilchen geeignet ist.
c) Einfügen von Diamanten in die Öffnungen des Maschenmaterials und vorübergehendes Halten derselben mit einem Klebeträger. Wahlweise kann das Maschenmaterial anschließend entfernt werden.
d) Anlegen des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings an den Träger, der Superschleifteilchen enthält. Wahlweise kann Druck und/oder Klebstoff eingesetzt werden, um die Anordnung zusammenzuhalten. Als weitere Option können Trennschichten auf wenigstens eine Seite der Anordnung aufgelegt werden, wie dies im US-Patent 5,203,280 unter dem Titel "Method and Apparatus for Making Abrasive Tools" offenbart ist.
e) Einlegen der Anordnung in eine Heizeinrichtung, z. B. zwischen Heizplatten, bzw. in eine Sinterform. Es können mehrere Anordnungen pro Vorrichtung eingelegt werden.
f) Erhitzen der Anordnung unter Druck, beispielsweise auf bis zu 1040ºC und 300 kg/cm²' d. h. Ausführen des sog. "Warmverdichtens".
g) Entnehmen der gesinterten Anordnung aus der Vorrichtung, Reinigen und Schneiden in durch die Struktur erforderliche Teile, wenn notwendig, anschließendes Anbringen der Teile in einem Träger, wenn erforderlich, um das Enderzeugnis herzustellen.
2.a) Herstellen eines weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings in Form einer Platte oder eines Bandes aus einem Breigemisch der Diamantteilchen und einer Diamanthalteverbindung, so beispielsweise aus Wall Colmonoy's Aushärtpulver 50 oder Kennametal's Pulver N50, oder aus jeder beliebigen anderen pulverförmigen Verbindung, die sich für einen Einsatz mit den Schleifteilchen eignet.
b) Schneiden des Vorformlings mit einem Papierschneider oder einer Schere in die Form, die für die Sinterform und die Struktur der Schleifteilchen geeignet ist.
c) Wahlweise Auflegen von Trennschichten auf wenigstens eine Seite des Vorformlings, wie in dem US-Patent 5,203,880 unter dem Titel "Method and Apparatus for Making Abrasive Tools" offenbart, um eine Anordnung herzustellen.
d) Einlegen der Anordnung in eine Heizvorrichtung, z. B. zwischen Heizplatten, bzw. in eine Sinterform. Es können mehrere Anordnungen pro Vorrichtung eingelegt werden.
e) Erhitzen der Anordnung unter Druck, z. B. bis auf 1040ºC und 300 kg/cm², d. h. Ausführen, des sog. "Warmverdichtens".
f) Entnehmen der gesinterten Anordnung aus der Vorrichtung, Reinigen und Schneiden in aufgrund der Struktur erforderliche Teile, wenn notwendig, anschließendes Anbringen der Teile an einem Träger, wenn erforderlich, um das Enderzeugnis herzustellen.
3.a) Herstellen eines weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings in Form einer Platte oder eines Bandes aus einem Breigemisch aus einer ersten Vielzahl von Diamanten und einer Diamanthalte-Verbindung, z. B. aus Wall Colmonoy's Aushärtpulver 50 oder Kennametal's Pulver N50, oder aus jeder beliebigen anderen pulverförmigen Verbindung, die für den Einsatz mit den Schleifteilchen geeignet ist.
b) Schneiden des Vorformlings mit einem Papierschneider oder einer Schere in die Form, die für die Sinterform und die Struktur der Schleifteilchen geeignet ist.
c) Einfügen einer zweiten Vielzahl von Diamanten in Öffnungen des Maschenmaterials und vorübergehendes Halten derselben mit einem Klebeträger. Wahlweise kann das Maschenmaterial anschließend entfernt werden.
d) Anlegen des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings, der die erste Vielzahl von Diamanten enthält, an den Träger, der die zweite Vielzahl von Diamanten enthält. Wahlweise können Druck und/oder Klebstoff eingesetzt werden, um die Anordnung zusammenzuhalten. Als weitere Option können Trennschichten auf wenigstens eine Seite der Anordnung aufgelegt werden, wie dies im US-Patent 5,203,880 unter dem Titel "Method and Apparatus of Making Abrasive Tools" offenbart ist.
e) Einlegen der Anordnung in eine Heizvorrichtung, z. B. zwischen Heizplatten, bzw. in eine Sinterform. Es können mehrere Anordnungen pro Vorrichtung eingelegt werden.
f) Erwärmen der Anordnung unter Druck, z. B. bis auf 1040ºC und 300 kg/cm², d. h. Ausführen des sog. "Warmverdichtens".
g) Entnehmen der gesinterten Anordnung aus der Vorrichtung, Reinigen und Schneiden in aufgrund der Struktur erforderliche Teile, wenn notwendig, anschließend Anbringen der Teile an einem Träger, wenn erforderlich, um das Enderzeugnis herzustellen.
Es versteht sich, daß die erste und die zweite Vielzahl von Diamanten und im allgemeinen alle Superschleifteilchen sich bezüglich der Herkunft, der Größe, der Form und der physikalisch-mechanischen Eigenschaften voneinander unterscheiden oder einander entsprechen können.
4.a) Herstellen eines weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings in Form eines Bandes aus einer Diamanthalte-Verbindung, beispielsweise aus Wall Colmonoy's Aushärtpulver 50 oder Kennametal's Pulver N50, oder aus jeder beliebigen anderen pulverförmigen Verbindung, die sich für den Einsatz mit den Schleifteilchen eignet. Diese Haltepulver werden beim Vorgang des Herstellen des weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings nicht mit Diamanten vermischt.
b) Schneiden des Vorformlings mit einem Papierschneider oder einer Schere in die Form, die für die Sinterform und die Struktur der Schleifteilchen geeignet ist.
c) Schneiden der Nickel-Vliesmatte von National Standard in geeignete Teile.
d) Zusammensetzung einer Schichtstruktur "Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling - Nickelmatte - Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling". Wahlweise können Druck und/oder Klebstoff eingesetzt werden, um die Integrität dieser Anordnung zu verbessern.
e) Einfügen von Diamanten in Öffnungen des Maschenmaterials und vorübergehendes Halten mit einem Klebeträger. Wahlweise kann das Maschenmaterial anschließend entfernt werden.
f) Anlegen dieses Trägers, der die Superschleifteilchen enthält, an die Schichtstruktur "Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling - Nickelmatte - Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling". Wahlweise können Druck und/oder Klebstoff eingesetzt werden, um die Anordnung zusammenzuhalten. Als weitere Option können Trennschichten auf wenigstens eine Seite der Anordnung aufgelegt werden, wie dies im US-Patent 5,203,880 unter dem Titel "Method and Apparatus of Making Abrasive Tools" offenbart ist.
e) Einlegen der Anordnung in eine Heizvorrichtung, z. B. zwischen Heizplatten, bzw. in eine Sinterform. Es können mehrere Anordnungen pro Vorrichtung eingelegt werden.
f) Erhitzen der Anordnung unter Druck, beispielsweise auf bis zu 1040ºC und 300 kg/cm², d. h. Ausführen des sog. "Warmverdichtens".
g) Entnehmen der gesinterten Anordnung aus der Vorrichtung, Reinigen und Schneiden in aufgrund der Struktur erforderliche Teile, wenn notwendig, anschließendes Anbringen der Teile an einem Träger, wenn erforderlich, um das Enderzeugnis herzustellen.
5.a) Herstellen eines weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings in Form einer Platte oder eines Bandes aus einem Breigemisch aus den Superschleifteilchen und einer Diamanthalte-Verbindung, beispielsweise aus Wall Colmonoy's Aushärtpulver 50 oder Kennametal's Pulver N50, oder aus jeder beliebigen anderen pulverförmigen Verbindung, die für den Einsatz mit den Schleifteilchen geeignet ist.
b) Schneiden des Vorformlings mit einem Papierschneider oder einer Schere in die Form, die für die Sinterform und die Struktur der Schleifteilchen geeignet ist.
c) Schneiden der Nickel-Vliesmatte von National Standard in geeignete Teile.
d) Zusammensetzen einer Schichtstruktur "Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling - Nickelmatte - Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling". Wahlweise können Druck und/oder ein Klebstoff eingesetzt werden, um die Integrität dieser Anordnung zu verbessern. Als weitere Option können Trennschichten auf wenigstens eine Seite der Anordnung aufgelegt werden, wie dies im US-Patent 5,203,880 unter dem Titel "Method and Apparatus of Making Abrasive Tools" offenbart ist.
e) Einlegen der Anordnung in eine Heizvorrichtung, beispielsweise zwischen Heizplatten, bzw. in eine Sinterform. Es können mehrere Anordnungen pro Vorrichtung eingelegt werden.
f) Erwärmen der Anordnung unter Druck, beispielsweise auf bis zu 1040ºC und 300 kg/cm², d. h. Ausführen des sog. "Warmverdichtens".
g) Entnehmen der gesinterten Anordnung aus der Vorrichtung, Reinigen und Schneiden in aufgrund der Struktur erforderliche Teile, wenn notwendig, anschließendes Anbringen der Teile an einem Träger, wenn erforderlich, um das Enderzeugnis herzustellen.
6.a) Herstellen eines weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings in Form einer Platte oder eines Bandes aus einem Breigemisch aus den Superschleifteilchen und einer Diamanthalte-Verbindung, beispielsweise aus Wall Colmonoy's Aushärtpulver 50 oder aus Kennametal's Pulver N50, oder aus jeder beliebigen anderen pulverförmigen Verbindung, die für einen Einsatz mit den Schleifteilchen geeignet ist.
b) Schneiden des Vorformlings mit einem Papierschneider oder einer Schere in die Form, die für die Sinterform und die Struktur der Schleifteilchen geeignet ist.
c) Schneiden der Nickel-Vliesmatte von National Standard in geeigneten Teil.
d) Zusammensetzen einer Schichtstruktur "Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling - Nickelmatte - Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling". Wahlweise können Druck und/oder ein Klebstoff eingesetzt werden, um die Integrität dieser Anordnung zu verbessern.
e) Einfügen von Diamanten in Öffnungen des Maschenmaterials und vorübergehendes Halten mit einem Klebeträger. Wahlweise kann das Maschenmaterial anschließend entfernt werden.
f) Anlegen dieses Träger, der die Superschleifteilchen enthält, an die Schichtstruktur "Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling - Nickelmatte - Weicher, leicht verformbarer, flexibler Vorformling". Wahlweise können Druck und/oder Klebstoff eingesetzt werden, um die Anordnung zusammenzuhalten. Als weitere Option können Trennschichten auf wenigstens eine Seite der Anordnung aufgelegt werden, wie dies im US-Patent 5,203,880 unter dem Titel "Method and Apparatus of Making Abrasive Tools" offenbart ist.
e) Einlegen der Anordnung in eine Heizvorrichtung, z. B. zwischen Heizplatten, bzw. in eine Sinterform. Es können mehrere Anordnungen pro Vorrichtung eingelegt werden.
f) Erwärmen der Vorrichtung unter Druck, beispielsweise auf bis zu 1040ºC und 300 kg/cm², d. h. Ausführendes sog. "Warmverdichtens".
g) Entnehmen der gesinterten Anordnung aus der Vorrichtung, Reinigen und Schneiden in aufgrund der Struktur erforderliche Teile, wenn notwendig, anschließendes Anbringen der Teile an einem Träger, wenn erforderlich, um das Enderzeugnis herzustellen.
Es versteht sich, daß die bevorzugten Ausführungen der Erfindung, die hier dargestellt sind, Anordnungen aus Superschleifteilchen, wie Diamanten, kubischem Bornitrit und dergleichen umfassen, die in geordneter Weise auf einem Substrat oder einem Träger verteilt sind, sowie einen vorgefertigten weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformling, der aus Metall, Keramik, Epoxydharzmaterial mit Bindemitteln oder anderen Kunststoffen besteht. Die Anordnungen aus den obengenannten Bestandteilen werden erhitzt bzw. gesintert, und zwar vorzugsweise unter Druck von außen. Der weiche, leicht verformbare, flexible Vorformling kann willkürlich verteilte Superschleifteilchen enthalten oder auch nicht, und eine Trennschicht kann Teil der Anordnung sein, um zu verhindern, daß es zu Kontakt und/oder Diffusion zwischen den weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlingen und den Formteilen kommt.
Für den Fachmann liegt auf der Hand, daß die speziellen Ausführungen der Erfindung hier lediglich veranschaulichend dargestellt sind und in keiner Weise als einschränkend zu verstehen sind, d. h. es können zahlreiche Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, und vollständig auf äquivalente zurückgegriffen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen umrissen ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Schleiferzeugnisses, wobei eine Vielzahl von Schleifteilchen und eine Menge eines pulverförmigen, zu sinternden Matrixmaterials vermischt und gesintert werden, um das Erzeugnis auszubilden, gekennzeichnet durch:

Herstellen eines Gemischs aus der Menge des pulverförmigen, zu sinternden Matrixmaterials und einer flüssigen Bindemittelphase, wobei das Volumen der flüssigen Bindemittelphase in dem Gemisch größer ist als das Volumen des zu sinternden Matrixmaterials, Herstellen eines weichen, leicht verformbaren und flexiblen Vorformlings aus dem Gemisch, wenigstens teilweises Anordnen einer Vielzahl von Schleifteilchen in dem Vorformling und anschließendes Sintern des Vorformlings, um das Schleiferzeugnis auszubilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorformling unter Druck gesintert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Schleifteilchen in den Vorformling angeordnet wird, indem die Teilchen mit dem Gemisch aus pulverförmigem, zu sinternden Matrixmaterial und der flüssigen Bindemittelphase vermischt werden, bevor der Vorformling ausgebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Schleifteilchen in den Vorformling angeordnet wird, indem die Teilchen auf wenigstens einer Seite des Vorformlings angeordnet werden und die Teilchen dann in den Vorformling hineingedrückt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schleifteilchen in den Vorformling hineingedrückt werden, bevor der Vorformling gesintert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schleifteilchen während des Sinterns des Vorformlings in den Vorformling hineingedrückt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schleifteilchen willkürlich in dem Vorformling angeordnet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schleifteilchen in einer nicht willkürlichen Struktur in dem Vorformling angeordnet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Teil der Teilchen willkürlich in dem Vorformling angeordnet wird, und ein anderer Teil nicht willkürlich auf wenigstens einer Seite des Vorformlings angeordnet und anschließend in den Vorformling hineingedrückt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der weiche, leicht verformbare und flexible Vorformling aus einem Brei oder einer Paste aus dem Gemisch aus pulverförmigem, zu sinterndem Matrixmaterial und flüssiger Bindemittelphase hergestellt wird, die flüssige Bindemittelphase wenigstens ein Bindemittel und wenigstens einen flüssigen flüchtigen Bestandteil enthält und das Volumen der flüssigen Bindemittelphase in dem Gemisch größer ist als das Volumen des pulverförmigen, zu sinternden Matrixmaterials, der Brei bzw. die Paste auf einer Trägerfläche zu einem Substrat geformt wird, wobei das Substrat anschließend ausgehärtet wird, um wenigstens einen Teil des flüssigen, flüchtigen Bestandteils daraus zu entfernen und den Vorformling auszubilden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Schleifteilchen in dem Vorformling angeordnet wird, indem die Teilchen auf der Trägerfläche angeordnet werden, bevor das Substrat darauf hergestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schleifteilchen willkürlich auf der Trägerfläche angeordnet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schleifteilchen in einer nichtwillkürlichen Struktur auf der Trägerfläche angeordnet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Trägerfläche eine Vielzahl von Öffnungen enthält, die sich zur Oberfläche derselben hin erstrecken, und die Schleifteilchen in den Öffnungen der Trägerfläche angeordnet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Schleifteilchen in dem Vorformling angeordnet wird, indem die Schleifteilchen auf einer Fläche des Substrats gegenüber der Trägerfläche angeordnet werden, bevor das Substrat ausgehärtet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Schleifteilchen willkürlich auf der Oberfläche des Substrats angeordnet werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Schleifteilchen in einer nichtwillkürlichen Struktur auf der Oberfläche des Substrats angeordnet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Schleifteilchen in den Vorformling angeordnet wird, indem die Schleifteilchen auf einer Seite des Vorformlings angeordnet werden, nachdem der Vorformling ausgebildet wurde, und die Teilchen anschließend in den Vorformling hineingedrückt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 3, das das Anordnen wenigstens einer porösen Schicht an einer Seite des Vorformlings einschließt, um eine Anordnung herzustellen, bevor der Vorformling unter Druck gesintert wird, wobei die Anordnung anschließend unter Druck gesintert wird, so daß die poröse Schicht in den Vorformling hineingedrückt wird, wobei die poröse Schicht eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die sich zu einander gegenüberliegenden Oberfläche derselben hin erstrecken, um Bewegung des zu sinternden Matrixmaterials und der Schleifteilchen beim Sintern unter Druck einzuschränken.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Schleifteilchen in dem Vorformling angeordnet werden, indem die Teilchen auf einer Seite der porösen Schicht angeordnet werden, wobei die Teilchen und die poröse Schicht anschließend in den Vorformling hineingedrückt werden, um die Vielzahl von Schleifteilchen während des Sinterns der Anordnung unter Druck wenigstens teilweise in dem Vorformling anzuordnen.

21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Anordnung einen zweiten Vorformling enthält, der an einer Seite der porösen Schicht gegenüber der einen Seite der porösen Schicht angeordnet wird, bevor die Anordnung gesintert wird, so daß die poröse Schicht während des Sinterns der Anordnung unter Druck in beide Vorformlinge hineingedrückt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Vorformling auf einer Fläche der porösen Schicht ausgebildet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Schleifteilchen in dem Vorformling angeordnet werden, indem die Teilchen auf der porösen Schicht angeordnet werden, bevor der Vorformling auf der porösen Schicht ausgebildet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die poröse Schicht eine niedrigere Schmelztemperatur hat als das zu sinternde Matrixmaterial.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die poröse Schicht während des Sinterns der Anordnung wenigstens teilweise schmilzt.

26. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Anordnung eine zweite poröse Schicht enthält, die an einer Seite des Vorformlings gegenüber der einen Seite des Vorformlings angeordnet wird, bevor die Anordnung gesintert wird, so daß beide poröse Schichten beim Sintern der Anordnung unter Druck in den Vorformling hineingedrückt werden.

27. Verfahren nach Anspruch 19, das das Anordnen wenigstens einer Schicht aus Trennmaterial an wenigstens einer Seite der Anordnung vor dem Sintern der Anordnung unter Druck und das anschließende Entfernen der Schicht aus Trennmaterial von der Anordnung einschließt.

28. Verfahren nach Anspruch 27, das das Anordnen einer zweiten Schicht aus Trennmaterial an einer Seite gegenüber der einen Seite der Anordnung vor dem Sintern der Anordnung unter Druck und das anschließende Entfernen der zweiten Schicht aus Trennmaterial von der Anordnung einschließt.

29. Verfahren nach Anspruch 27, das das Anordnen wenigstens einer Schicht aus Maschenmaterial an der Schicht aus Trennmaterial vor dem Sintern, so daß das Maschenmaterial durch die Schicht aus Trennmaterial beim Sintern der Anordnung unter Druck in die Anordnung hineingedrückt wird und ein Profil des Maschenmaterial auf einer Seite der Anordnung ausgebildet wird, und das anschließende Entfernen der Schicht aus Maschenmaterial und der Schicht aus Trennmaterial von der Anordnung einschließt.

30. Verfahren nach Anspruch 29, das das Anordnen einer zweiten Schicht aus Trennmaterial an einer Seite des Maschenmaterial gegenüber der Anordnung vor dem Sintern der Anordnung unter Druck und das anschließende Entfernen beider Schichten aus Trennmaterial von der Anordnung einschließt.

31. Verfahren nach Anspruch 29, wobei es sich bei dem Maschenmaterial um ein Drahtsieb handelt, das geordnet verteilte Öffnungen aufweist.

32. Verfahren nach Anspruch 29, wobei es sich bei dem Maschenmaterial um Streckmetall handelt.

33. Verfahren nach Anspruch 2, das das Anordnen wenigstens einer Schicht aus Trennmaterial an wenigstens einer Seite des Vorformlings vor dem Sintern des Vorformlings unter Druck und das anschließende Entfernen der Schicht aus Trennmaterial von dem Vorformling einschließt.

34. Verfahren nach Anspruch 33, das das Anordnen einer zweiten Schicht aus Trennmaterial an einer Seite des Vorformlings gegenüber der einen Seite des Vorformlings vor dem Sintern des Vorformlings unter Druck und das anschließende Entfernen der zweiten Schicht aus Trennmaterial von dem Vorformling einschließt.

35. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dicke des Vorformlings vor dem Sintern das 3- bis 10-fache der Teilchengröße der Schleifteilchen beträgt.

36. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Volumen des pulverförmigen, zu sinternden Matrixmaterials in dem Gemisch 0,3 bis 10% beträgt.

37. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Gewicht der flüssigen Bindemittelphase in dem Gemisch zwischen 3 und 20% beträgt.

38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Gewicht der flüssigen Bindemittelphase in dem Gemisch zwischen 5,0 und 8,5% beträgt.

39. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bindemittel Gummilösung ist.

40. Verfahren nach Anspruch 30, das das Anordnen einer dritten Schicht aus Trennmaterial an einer Seite der Anordnung gegenüber der einen Seite der Anordnung vor dem Sintern der Anordnung unter Druck sowie das anschließende Entfernen der dritten Schicht aus Trennmaterial von der Anordnung einschließt.

41. Verfahren nach Anspruch 29, das das Anordnen einer zweiten Schicht aus Trennmaterial an einer Seite der Anordnung gegenüber der einen Seite der Anordnung und das Anordnen einer zweiten Schicht aus Maschenmaterial an die zweite Schicht aus Trennmaterial angrenzend vor dem Sintern, so daß beide Schichten aus Trennmaterial beim Sintern der Anordnung unter Druck durch die jeweiligen angrenzenden Schichten von Trennmaterial hindurch in die Anordnung hineingedrückt werden und so ein Profil des Maschenmaterials auf beide Seiten der Anordnung ausgebildet wird, und das anschließende Entfernen beider Schichten aus Maschen- und Trennmaterial einschließt.

42. Verfahren nach Anspruch 41, wobei alle Schichten aus Trennmaterial eine andere Dicke haben.

43. Verfahren nach Anspruch 41, wobei alle Schichten aus Maschenmaterial aus einem anderen Material bestehen.

44. Verfahren nach Anspruch 33, das das Anordnen wenigstens einer Schicht aus Maschenmaterial an die Schicht aus Trennmaterial angrenzend vor dem Sintern, so daß das Maschenmaterial beim Sintern des Vorformlings unter Druck durch die Schicht aus Trennmaterial hindurch gedrückt wird und ein Profil des Maschenmaterials auf einer Seite des Vorformlings ausgebildet wird, und das anschließende Entfernen der Schicht aus Maschenmaterial und der Schicht aus Trennmaterial von dem Vorformling einschließt.

45. Verfahren nach Anspruch 44, wobei es sich bei dem Maschenmaterial um ein Drahtsieb mit einer geordneten Verteilung von Öffnungen darin handelt.

46. Verfahren nach Anspruch 44, wobei es sich bei dem Maschenmaterial um Streckmetall handelt.

47. Verfahren nach Anspruch 44, das das Anordnen einer zweiten Schicht aus Trennmaterial an einer Seite des Maschenmaterials gegenüber dem Vorformling vor dem Sintern des Vorformlings unter Druck und das anschließende Entfernen der zweiten Schicht aus Trennmaterial von dem Vorformling einschließt.

48. Verfahren nach Anspruch 47, das das Anordnen einer dritten Schicht aus Trennmaterial an einer Seite des Vorformlings gegenüber der einen Seite des Vorformlings vor dem Sintern des Vorformlings unter Druck und das anschließende Entfernen der dritten Schicht aus Trennmaterial von dem Vorformling einschließt.

49. Verfahren nach Anspruch 44, das das Anordnen einer zweiten Schicht aus Trennmaterial an einer Seite des Vorformlings gegenüber der einen Seite des Vorformlings sowie das Anordnen einer zweiten Schicht aus Maschenmaterial an die zweite Schicht aus Trennmaterial angrenzend vor dem Sintern, so daß beide Schichten aus Maschenmaterial durch entsprechende angrenzende Schichten aus Trennmaterial hindurch beim Sintern des Vorformlings unter Druck in den Vorformling hineingedrückt werden und so ein Profil des Maschenmaterials auf beiden Seiten des Vorformling ausgebildet wird, sowie das anschließende Entfernen beider Schichten aus Maschen- und Trennmaterial einschließt.

50. Verfahren nach Anspruch 49, wobei alle Schichten aus Trennmaterial eine andere Dicke haben.

51. Verfahren nach Anspruch 49, wobei alle Schichten aus Maschenmaterial aus einem anderen Material bestehen.

52. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Schleifteilchen in dem Vorformling angeordnet wird, indem die Teilchen willkürlich in einer Schicht aus ungesintertem, verdichtetem, zu sinterndem Matrixmaterial verteilt werden, und das Verfahren den Schritt des Anordnens einer Seite dieser Schicht an dem Vorformling zum Ausbilden einer Baugruppe und das anschließende Sintern der Anordnung unter Druck einschließt, um das Schleiferzeugnis auszubilden.

53. Verfahren nach Anspruch 52, wobei die Anordnung des weiteren einen zweiten Vorformling enthält, der an einer Seite der Schicht gegenüber der einen Seite der Schicht aus ungesintertem, verdichtetem, zu sinterndem Matrixmaterial angeordnet wird, bevor die Anordnung unter Druck gesintert wird.

54. Verfahren nach Anspruch 53, wobei die Anordnung eine Schicht aus porösen Material enthält, die an jedem der Vorformlinge angeordnet wird, wobei die porösen Schichten Poren aufweisen, die zur Oberfläche derselben hin offen sind, und sie beim Sintern der Anordnung unter Druck in die Vorformlinge hineingedrückt werden.

55. Verfahren nach Anspruch 54, wobei zusätzliche Schleifteilchen in den porösen Schichten auf nichtwillkürliche Weise vor dem Sintern angeordnet werden.

56. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Schleifteilchen in dem Vorformling angeordnet wird, indem ein Klebstoff auf wenigstens einige Bereiche einer Oberfläche des weichen, leicht verformbaren und flexiblen Vorformlings aufgetragen wird, eine Vielzahl von Schleifteilchen wenigstens auf die Klebebereiche aufgetragen wird und die Schleifteilchen dann in den Vorformling hineingedrückt werden.

57. Verfahren nach Anspruch 56, wobei Schleifteilchen, die nicht an den Klebebereichen haften, von der Oberfläche des Vorformlings entfernt werden, bevor die Schleifteilchen in den Vorformling hineingedrückt werden.

58. Verfahren nach Anspruch 56 oder 57, wobei die Schleifteilchen in den Vorformling hineingedrückt werden, bevor der Vorformling gesintert wird.

59. Verfahren nach Anspruch 56 oder 57, wobei die Schleifteilchen während des Sinterns des Vorformlings in den Vorformling hineingedrückt werden.