DE812294C - Schleifkoerper mit Bindung aus feinverteilten Oxyden - Google Patents

Description

• Schleifkörper mit Bindung aus feinverteilten Oxyden Schleifkörper, insbesondere umlaufende Schleifsegmente oder Schleifscheiben beliebiger Form und Profilierung sind üblicherweise aufgebaut aus dem eigentlichen Schleifkorn und der Bindung, in die das Schleifmittel eingebettet ist. Das Schleifkorn oder Schleifmittel besteht aus einem Werkstoff von möglichst hoher Härte und bewirkt durch seine scharfen Ecken, Spitzen und Kanten, die aus der Bindung herausragen, die eigentliche Abtragung des zu bearbeitenden Werkstoffes. Die; Bindung umgibt die Schleifkörner, abgesehen von den herausragenden arbeitenden Ecken und Kanten allseitig, und verleiht dem Schleifkörper durch die Verkittung der Schleifmittelkörner ihre bleibende Form. Der Aufbau eines solchen Schleif!kärpers ist schematisch in Abb. i wiedergegeben. In dieser bedeuten A die mit Spitzen und Kanten versehenen Schleifkörner, die in die Bindung B eingebettet sind. Gleichgültig, welche Art der Bindung, die silicatisch, magnesitartig, keramisch, vegetabilisch sein kann, angewendet wird, gilt immer der Grundsatz, daß zwischen Schleifkorn und Bindung ein erheblicher Unterschied in der Härte besteht. Daher trägt das Bindematerial zum eigentlichen Schleifvorgang in keiner Weise bei. Nach den gängigen Vorstellungen über den Schleifvorgang soll die Bindung das Schleifkorn jedoch nur so lange festhalten, bis seine scharfen Kanten und Spitzen abgearbeitet sind. Sobald das Korn stumpf geworden ist und der Schleifdruck ein gewisses Maß überschreitet, soll das Korn aus der Bindung ausbrechen und dadurch frische, scharfkantige, gut schneidende Körner freilegen.
• Bei den sogenannten weich eingebundenen Scheiben, bei denen der Anteil der Bindung im Vergleich zur Menge des Schleifkornes verhältnismäßig gering ist, erfolgt das Ausbrechen der Körner in rascher Folge, so daß der Schleifkörper stets mit frischen Kanten und Spitzen und dadurch frei und kühl und nur unter geringem Schleifdruck schneidet. Solche Scheiben werden insbesondere zur Bearbeitung harter Werkstoffe verwendet. Der gute Schnitt derartiger Scheiben wird demgemäß durch eine starke Abnutzung und somit durch eine verhältnismäßig geringe Standfestigkeit erkauft. Bei hart eingebundenen Scheiben mit höherem Bindungsanteil erfolgt das Ausbrechen der Körner erst nach einer stärkeren Abnutzung, so daß solche Scheiben im Gebrauch wohl sparsamer sind, andererseits aber, da sie zeitweise mit wesentlich stumpferen Körnern schneiden, leicht zum .Brennen und Verschmieren neigen.
• Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man zu hochwirksamen Schleifkörpern gelangt, wenn als Bindung entgegen den bestehenden Anschauungen nicht ein gegenüber dem Schleifkorn bedeutend weicherer Stoff benutzt wird, sondern Metalloxyde in feiner Verteilung, insbesondere Aluminiumoxyd, verwendet werden. Das heißt also, ein Werkstoff, der in seiner Härte und Festigkeit den normalerweise benutzten Schleifmitteln, Siliciumkarbid oder Korund, nahezu vollständig gleichkommt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirb als Schleifkorn körniger Korund und als Bindemittel feinstverteilte Tonerde (A1203).verwendet. Im Gegensatz zum Korund handelt es sich bei der als Bindung dienenden Tonerde @um einen fein verteilten, nach dem Erhitzen polykristallinen Stoff, der unter dem Namen Sintertonerde oder Sinterkorund bekannt ist. Demgemäß sind Schleifkorn und Bindung stofflich identisch, jedoch in ihrem strukturellen Aufbau verschieden. In Abb. 2 ist z. B. das Gefüge eines nach ,der Erfindung hergestellten Schleifkörpers in etwa ioofacher Vergrößerung zeichnerisch dargestellt. In der Abbildung bedeuten A die aus Korund bestehenden Schleifkörner, B die diese Schleifkörner umschließende, aus polykristalliner Sintertonerde bestehende Bindung.
• Beide Komponenten, also Korn und Bindung, liegen etwa in der Mohsschen Skala bei Härte g und unterscheiden sich lediglich durch Korngröße und Struktur. Das Schneidmaterial hat bei dem gewählten Beispiel eine Korngröße von ioo bis Zoo My, während die feinknistadline Bindung eine solche von 12 bis 25 My aufweist. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifkörper wird das Metalloxyd, z. B. fein verteilte Tonerde, und das Schleifkorn, z. B. körniger Korund, im gewünschten Verhältnis in üblicher Weise innig gemischt, geformt und bei hohen Temperaturen von vorzugsweise 17oo bis 195o° C gebrannt. Den so hergestellten Schleifkörpern verleiht die verwendete, bei hohen Temperaturen gesinterte Metalloxydbindung eine sehr hohe mechanische Festigkeit. Die eingeschlossenen Schleifkörner werden nicht nur mechanisch gehalten, sondern auch durch die während des Sintervorganges an den Kristallgrenzflächen wirksam werdenden Molekularkräfte innig und fest mit der sie umschließenden feinkristallinen Bindung verbunden. Die Druckfestigkeit solcher erfindungsgemäß hergestellten Schleifkörpergefüge erreicht daher mit bis zu 25 000 kg/cm2 ganz ungewöhnlich hohe Werte.
• Schleifkörper entsprechend ,der Erfindung können auf die durch die folgenden Beispiele erläuterte Weise erhalten werden.
• Beispiel i Weißer Edellcorund für Schleifzwecke in Korngröße unter 0,25 mm wird im Verhältnis i : i mit Sintertonerde, deren Korngröße unter 25 My liegt; gemischt und die Mischung mit Wasser zu einem Schlicker angerührt. Der Schlicker wird in eine Schleifscheibenform bekannter Ausführung eingegossen und in üblicher Weise getrocknet. Der Grünling wird anschließend bei igoo° C gebrannt und ergibt nach dem Sintern eine Schleifscheibe mit harter, aus feinkristalliner Sintertonerde bestehende Bindung. Die Festigkeit des Grünlings kann durch Zusatz organischer beim Sintern verbrennender Bindemittel gesteigert werden.
• Beispiele Weißer Edelkorund für Schleifzwecke in Korngröße unter o,o5 mm wird im Verhältnis 6 : 4 mit Sintertonerde in der Körnung 125 My gemischt. Die Mischung wird mit einem organischen Bindemittel, wie z. B. Tylose, in 4°/uiger Lösung und so viel Wasser versetzt, daß sie eine krümelige Konsistenz annimmt. Darauf wird die Masse in einer normalen Schleifscheibenform unter Anwendung eines Druckes von etwa 25o kg/qcm gepreßt und der Preßkörper getrocknet. Das Brennen erfolgt gemäß Beispiel i wiederum bei igoo°.
• Der neue, .in seinem Aufbau vorstehend beschriebene Schleifkörper zeigt insbesondere bei der Schleifbearbeitung von harten und härtesten Werkstoffen eine außerordentlich hohe Standfestigkeit, die diejenige der bisher gebräuchlichen, z. B. aus Siliciumkarbid oder Korund in keramischer Bindung bestehenden Schleifkörper um ein Vielfaches übertrifft. So ergab ein Vergleichsversuch, bei dem das gleiche Hartmetall sowohl mit einer Silicium-Spezialscheibe für Hartmetallschliff als auch unter sonst gleichen Bedingungen mit einer Schleifscheibe gemäß der Erfindung bearbeitet wurde, für die handelsübliche Scheibe nach Schleifabnahme der gleichen Gewichtsmenge Hartmetall einen Gewichtsverlust von 0,26 g gegenüber einem solchen von nur o,o8 g bei der neuen, nach der Erfindung mit Sintertonerde gebundenen Scheibe. Bei höherer Schliffgüte zeigte somit die neuartige Scheibe eine um 200% höhere Schleifleistung, bezogen auf die gleiche Menge des zerspanten Werkstoffes.
• Die weiter oben erörterten derzeit geltenden Vorstellungen über den Schleifvorgang sind auf das Arbeiten der Scheibe gemäß Erfindung nicht mehr anwendbar, da ein Ausbrechen des Schneidkornes hier, in weit geringerem Maße erfolgen kann als bei solchen Schleifkörpern, in denen, wie bisher üblich, ein erheblicher Unterschied der Härte und mechanischen Festigkeit zwischen Korn und Bindung besteht. Da die durch das Ausbrechen der abgenutzten Körner bewirkte Freilegung neuer scharfkantiger Schleifkörner als unerläßlich für den Erfolg des Schleifvorganges angesehen wurde, war es durchaus überraschend, daß bei erfindungsgemäß aufgebauten Schleifkörpern, bei denen dieser Vorgang gar nicht oder nur in geringem Maße stattfindet, überhaupt befriedigende Schleifergebnisse erzielt werden konnten. Es war weiterhin überraschend, daß diese Schleifscheiben, wie an vorstehenden Beispielen erläutert wurde, weit höhere Schleifleistungen zeigen als die bisher bekannten Schleifkörper.
• Diese überraschende Leistungsfähigkeit der neuen Schleifkörper ist wohl in der Hauptsache darauf zurückzuführen, daß auf Grund ,der außerordentlich festen Einbindung das Schleifkorn fast restlos ausgenutzt werden kann und daß weiterhin die Bindung infolge ihrer hohen Härte und ihres feinkristallinen Gefüges mit Hilfe der zahlreich vorhandenen Kristallkanten den Schleifvorgang unter Abtragung des zu beschleifenden Werkstoffs so lange aufrechterhält, bis frische, grobe, scharfkantige und spitze Schleifkörner an Stelle der abgenutzten zur Wirkung gelangen. Auf diese Weise wird die Schleifarbeit bei den Schleifkörpern nach der Erfindung von der gesamten Masse des Schleifwerkzeuges getragen, während bei Schleifkörpern mit bisher üblichem Aufbau der Bindungsanteil zur Spanabnahme nicht beitragen konnte.
• Die Schleifwerkzeuge gemäß Erfindung weisen eine geringe natürliche Porosität auf. Es hat sich insbesondere zur Erleichterung der Spanabführung als zweckmäßig erwiesen, bei Verwendung von feinstgemahlener calcinierter oder geschmolzener Tonerde für die Herstellung der Bindung noch calcinierte Tonerde im ungemahlenen Zustand hinzuzusetzen, da die drusenartige Struktur dieses Materials eine sperrige Ausbildung des Bindungsgefüg:s befördert. Derartig hergestellte Schleifkörper zeichnen sich durch einen besonders freien kühlen Schnitt und eine geringe Neigung zum Schmieren und Brennen auch bei der Bearbeitung harter Werkstoffe aus. Um diese günstige Wirkung einer porigen Ausbildung der erfindungsgemäßen Schleifwerkzeuge noch zu erhöhen, hat sich die Erzeugung einer zusätzlichen künstlichen Porosität als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese kann erzielt werden durch die Anwendung an sich bekannter Maßnahmen, wie z.13. den Zusatz brennbarer Stoffe, die vor oder während des Sintervorgangesausbrennen, oder auch durch Gastreiben, das vorteilhaft mit Hilfe von z. B. Wasserstoffperoxyd oder anderer gasabgebender Stoffe, wie feinverteilte Metalle oder thermisch zersetzbare Carbonate, durchgeführt wird.
• Die Härte und Festigkeit des für die Schleifkörper gemäß Erfindung als Bindung benutzten Aluminiumoxyds läßt sich durch härtesteigernde Zusätze, wie z. B. Chromoxyd oder durch Zusätze, die wie Magnesium- oder Siliciurnverbindungen eine Regelung von Korngröße und Korngestalt bewirken, in weiten Grenzen variieren. Daraus ergibt sich als weiterer Vorteil die Möglichkeit, die Eigenschaften der Schleifwerkzeuge bezüglich harter oder weicher Schleifwirkung, Standfestigkeit und Ausbildung der Schleiffläche dem jeweils zu bearbeitenden Werkstoff weitgehend auf einfache Weise sicher anpassen zu können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schleifkörper, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel fein verteilte Metalloxyde, insbesondere fein verteiltes Aluminiumoxyd, verwendet und die Schleifkörper bei hohen Temperaturen, z. B. oberhalb 170o° C, gebrannt werden. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifkorn und die Bindung aus dem gleichen Metalloxyd bestehen und z. B. als Schleifkorn gekörnter geschmolzener Korund und als Bindemittel feinstgemahlene calcinierte oder geschmolzene Tonerde verwendet werden. 3. Schleifkörper nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der natürlichen Porosität calcinierte Tonerde in ungemahlenem Zustand zugesetzt wird. 4. Schleifkörper nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Maßnahmen, wie Ausbrennen brennbarer Zusätze oder Gastreiben, z. B. mit Hilfe von Wasserstoffperoxyd oder gasentwickelnden fein verteilten Metallen, eine künstliche Porosität erzeugt wird. Schleifkörper nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß härtesteigernde Zusätze, wie Chromoxyd, und/oder die Korngröße regelnde Zusätze, wie Magnesium- oder Siliciumverbindungen, angewendet werden.