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Schleifwerkzeug Die Erfindung betrifft Schleifgegenstände und besonders
Gegenstände, bei welchen eine glasige keramische Bindemasse für Diamantschleifstoffe
verwendet wird.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft Schleifgegenstände,
bei welchen die Schleifteilchen oder -körnet in feste Massen eingebettet sind. Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Schleifgegenständen mit
keramischen Bindemitteln, insbesondere von Diamantschleifvorrichtungen, welche eine
dichte, außergewöhnlich harte Struktur haben.
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Obgleich Diamant als Schleifmittel wegen seiner einzigartigen Härte
in großem Umfang verwendet wird, haben doch die hohen Kosten die Verwendung bei
manchen Arbeitsgängen verhindert, bei welchen sie wünschenswert wäre. Es ist daher
von großer Wichtigkeit, Diamantschleifgegenstände in solcher Weise herzustellen,
daß ein unnötiger Verlust von Diamant durch ein vorzeitiges Versagen des Bindemittels
vermieden wird. Im allgemeinen ist die Verwendung von Diamantschleifstoffen für
Schleifarbeiten um so weniger kostspielig, je länger ein Diamantkorn durch Bindemittel
festgehalten wird.
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Es wurde nun festgestellt, daß keramische Massen, die aus der Erhitzung
von einen größeren Prozentsatz von Talkum enthaltenden Mischungen bei hohen Temperaturen
stammen, ausgezeichnete Bindemittel für Diamantschleifkörper sind. Solche verglasten
Bindemittel sind sehr hart, fest und zäh und halten darum die Diamantteilchen fest.
Die Benutzung solcher Bindemittel ist auch .vorteilhaft, da ihre Schrumpfung sehr
gering ist und daher die Regulierung der Abmessungen der hergestellten Gegenstände
und das Ausschalten von Verziehungen leichter ist. Obgleich solche Bindemittel bei
Diamantschleifstoffen
von besonderem Wert sind, können sie natürlich auch für andere Schleifstoffe verwendet
werden, wie Siliciumkarbid, geschmolzene Tonerde, Schmirgel, Corund, Borkarbid usw.,
auch in Mischung mit Diamant und einem oder mehreren der vorgenannten Schleifmittel.
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In den nachstehenden Beispielen sind Bindemittelmassen angegeben,
die für die Herstellung von Schleifgegenständen mit Diamantschleifmitteln geeignet
sind.
| Beispiel I |
| Feldspat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5,7'10 |
| Kugelton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11,40/0 |
| Talkum . . . . .. . . . . . . . 77,90/0 |
| Siliciumkarbid (fein zerteilt) . . . . . . . . 5,00/0 |
| Beispiel II |
| Feldspat ..... . . ..... .. .. .. . ... . .. 15,2% |
| Kugelton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2o,9
% |
| Talkum .... ........ 58,9% |
| Siliciumkarbid (fein zerteilt) . . . . . . . . 5,0% |
| Beispiel III |
| Feldspat ......................... 4,7% |
| Kugelton ....... ................ 9,4% |
| Talkum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64,10/0 |
| Siliciumkarbid (fein zerteilt) . . . . . . . . 21,8% |
Man sieht aus den vorstehenden Beispielen, daß die Verhältnisse der Zusätze in wesentlich
weiten Grenzen variiert werden können. Wenn Mischungen der Art gemäß- Beispiel I,
1I und III verwendet werden, kann der Prozentgehalt der Zusätze, wie in der nachstehenden
Tabelle 1 gezeigt, schwanken.
| Tabelle 1 |
| angenäherter |
| Prozentgehalt |
| Feldspat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o bis
16 |
| Kugelton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o bis 30 |
| Talkum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5o bis loo |
| Siliciumkarbid . . . . . . . . . . . . . . . . o bis 25 |
Obgleich die Grenzen, in welchen die Zusammensetzung der Bindemittelmischung variieren
kann, weit sind, wie sich aus der Tabelle 1 ergibt, wurde doch gefunden, daß für
praktische Verwendung der Feldspatgehalt ungefähr zwischen 3 bis 15 % liegen sollte,
der Kugeltongehalt ungefähr zwischen 5 bis 2o%, der Talkumgehalt annähernd zwischen
55 bis 8o01/,D und der Siliciumkarbidgehalt annähernd zwischen 5 bis :2,2%.
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Bei der Herstellung von Schleifgegenständen mit dem verbesserten Bindemittel
gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Rohmaterialien des Bindemittels in fein
verteilter Form, beispielsweise in einer Kugelmühle, zusammengemischt. Das gemischte
Bindemittel wird dann mit einer Schleifkörpermischung versetzt, welche den gewünschten
Anteil an Diamant und/oder anderen Schleifmitteln enthält, und mit einer kleinen
Menge Wasser, um einen formbaren Brei zu ergeben. Die Diamantschleifmittelrnischung
wird dann in die gewünschte Form gepreßt und durch Erhitzen in einem Ofen gesichert.
Das nachstehende Beispiel zeigt eine Schleifstofffmischung, die für die Verwendung
beim Herstellen von Diamantschleifkörpern sehr befriedigend ist.
| Beispiel IV |
| Gewichtsteile |
| Diamantschleifmittel . . 28 |
| Bindemittel (gemäß Beispiel II) .. 72 |
| Wasser ....................... 7 |
Andere Beispiele von Schleifmischungen, die geeigneter sind zur Formung von Schleifplatten,
sind die folgenden:
| Beispiel V |
| Gewichtsteile |
| DiamantschIeifmittel . . ... . . . 29 |
| Bindemittel (gemäß Beispiel I) .... 71 |
| Wasser ....................... 5 |
| Beispiel VI |
| Gewichtsteile |
| Diamantschleifmittel .. . . . . 14,9 |
| Bindemittel (gemäß Beispiel I) .... 85,1 |
| Wasser ....................... 5,0 |
| Beispiel VII |
| Gewichtsteile |
| Diamantschleifmittel ... . 15,0 |
| Bindemittel (gemäß Beispiel III) . . 85,o |
| Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,5 |
Während bei den vorstehend wiedergegebenen Beispielen Bindemittel verwendet werden,
in welchen außer Talkum ein Bindemittel, Kugelton, enthalten, ist und ein Flußmittel,
Feldspat, ist es klar, daß auch andere Bindemittel verwendet werden können, wie
Bentonit, oder selbst organische Bindemittel, wie Stearinsäure oder Traganthgummi.
Auch kann man an Stelle von Feldspat als Flußmittel eine Erdalkaliverbindung verwenden,
wie Bariumcarbonat.
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Das in den Beispielen I, II und III erwähnte Siliciumkarbid ist sehr
fein verteilt, vorzugsweise etwa 0,03 mm oder feiner, und bringt eine nur
unbedeutende Schleifwirkung hervor. Die Wirkung ist mehr die eines nichtreaktiven
Füllmittels, welches das Abblättern des Bindemittels während des Brennens verhindert
und Anlaß zur Ausbildung einer gleichmäßigen Struktur gibt. AnStelle vonSiliciumkarbid
können auch andere Füllmittel benutzt werden von der Natur des Zirkons, geschmolzenen
Quarzes, geschmolzener Tonerde u. dgl., die bei der angewendeten Brenntemperatur
nicht reaktionsfähig sind. Etwa 5 % nicht reagierendes Füllmittel sind ausreichend
zur Erreichung der eben erwähnten Ergebnisse. Indessen ist es möglich und oft auch
erwünscht, beträchtliche Mengen nicht reagierenden Füllmittels zu verwenden und
so die Struktur des Gegenstandes zu verändern und verschiedene Grade von Diamantschleifmitteln
zu erzeugen, die sich innerhalb weiter Grenzen halten.
Bei dem Formen
der Bindemittelmischung aus den Zusätzen ist es äußerst wünschenswert, daß die Zusätze
eine kleine Teilchengröße haben und das Gemisch so weitgehend wie nur irgend möglich
homogen ist. Obgleich das Trockenmahlen der Zusätze in der Kugelmühle in einigen
Fällen genügt, wird es doch vorgezogen, die Zusätze zu mischen und die Teilchengröße
durch verlängertes Mahlen in der Kugelmühle unter Wasserzusatz zu verringern. Nach
dem Naßmahlen kann das Bindemittelgemisch getrocknet und wieder in den Zustand feinster
Unterteilung gebracht werden, bevor es, zu dem Schleifmittelkorn hinzugemischt und
Wasser für das Formen zugegeben wird.
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Beim Formen von Schleifgegenständen aus Schleifgemischen der vorstehend
beschriebenen Art ist es erwünscht, hohe Formdrücke anzuwenden. Man hat gefunden,
daß Drücke innerhalb der Grenzen von etwa 65o bis 180o kg/cm2 für praktische Zwecke
ausreichend sind. Da indessenhöhereDrücke ein weiteres. Ansteigen der Härte und
ein Verringern der Schrumpfung bei den geformten Gegenständen zur Folge haben, können
Drücke bis etwa 4ooo kg/cm2 oder mehr in den Fällen, verwendet werden, in welchen
ihre Verwendung zweckmäßig und wirtschaftlich ist.
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Da Diamant gegen Oxydation bei hohen Temperaturen nicht widerstandsfähig
ist, ist es erwünscht, beim Brennen der Schleifgegenstände in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung eine reduzierende Atmosphäre anzuwenden. Ein geeigneter
Weg, um solche Diamantschleifgegenstände vor Oxydation während des Brennens zu schützen,
besteht darin, die Gegenstände in einen Tiegel, eine Brennkapsel oder einen Behälter
aus Kohle zu tun, der mit einem Kohlendeckel versehen ist. Die in einem solchen
Behälter bei den benutzten hohen Temperaturen herrschende Atmosphäre ist genügend
reduzierend oder wenigstens nicht oxydierend und genügt zur Verhinderung der Oxydation
der Diamantteilchen. Diamant hat eine steigende Neigung zum Graphitieren, wenn er
auf Temperaturen über etwa 130o° erhitzt wird, selbst unter nicht oxydierenden Bedingungen.
Demgemäß ist es erwünscht, daß die angewendeten Brenntemperaturen nicht wesentlich
über 130o° liegen. Gegenstände, wie die in Beispiel IV bis VII beschriebenen, können
bei dieser Temperatur ganz befriedigend gebrannt werden. Da im allgemeinen die zum
Brennen auf den gewünschten Härtegrad erforderliche Temperatur um so niedriger ist,
je höher der Anteil an Flußmittel odervorhandenem anorganischem Binidemittel, ist
es verständlich, daß die verwendeten Temperaturen innerhalb gewisser Grenzen variiert
werden können, je nach der Zusammensetzung des Bindemittels und des Verwendungszweckes,
für welche der herzustellende Gegenstand benutzt werden soll. Beispielsweise sind
Wetzsteine üblicherweise härter als Schleifscheiben, und so müßte bei Verwendung
derselben Schleifmischung zur Herstellung einmal einer Schleifscheibe und das andere
Mal eines Wetzsteines die Schleifscheibe bei etwas niedrigerer Temperatur gebrannt
werden. Wie bekannt, ist es bei Schleifgegenständen des öfteren unnötig, daß der
Körper durch und durch Schleifeigenschaften besitzt. Es ist beispielsweise bei der
Formung von Wetzsteihen allgemein üblich, diese entweder durch Aufkleben eines Schleifkörpers
auf einen Träger herzustellen oder auch in einigen Fällen einen Träger mit einem
Schleifteil durch gemeinsames Brennen zu vereinigen. In gleicher Weise ist es wohl
bekannt, daß viele Schleifscheiben Kerne oder Trageglieder enthalten. Einige von
diesen werden wie Wetzsteine geformt, indem ein Schleifteil auf eine Unterlage aufgeklebt
wird. Häufig werden die Unterlagen oder der Kern und. der Schleifteil der Scheibe
geformt und zusammengebrannt. Obgleich die Unterlagen oder Kerne, auf die hier Bezug
genommen ist, Füllstoffe enthalten können, die mehr oder weniger Schleifmittelcharakter
haben, ist es nicht beabsichtigt, daß diese eine Schleifwirkung ausüben, und sie
werden als nicht schleifende Teile eines Schleifgegenstandes angesehen.
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' Die Schleifgemische gemäß der vorliegenden Erfindung sollen bei
Herstellung von zusammengesetzten Schleifgegenständen der oben beschriebenen Art
verwendet werden. Wenn die Unterlage oder der Kern und der Schleifteil eines solchen
Gegenstandes zusammen geformt werden sollen, kann die Unterlage oder der Kern aus
demselben Bindemittelgemisch geformt werden wie der Schleifteil unter Zusatz einer
hinreichenden Menge Füllmittel, damit in der Unterlage oder dem Kern dieselbe Schrumpfung
und derselbe Ausdehnungskoeffizient erreicht wird wie in dem Schleifteil. Irgendwelche
nicht mitreagierenden Füllmittel können verwendet werden. In vielen Fällen ist es
zum befriedigenden Einstellen der Bindemassen zur Verwendung als Unterlage oder
Kern für einen zusammengesetzten Schleifgegenstand beispielsweise nur notwendig,
den Siliciumkarbidgehalt desselben zu vergrößern.
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Wie oben ausgeführt, haben die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten.
Schleifgegenstände verglaste Bindemittel, die sehr hart und zäh sind und die Schleifkörner
festhalten. Die Bindemittel sind keinem hohen Grad von Schrumpfung unterworfen,
wie sie für viele keramische Bindemittel charakteristisch ist, und so ist die Größengebung
bei der Formung einfacher. Die Zähigkeit der Bindemittel gemäß der vorliegenden
Erfindung beruht wahrscheinlich auf der Tatsache, daß sie nach dem Brennen hauptsächlich
kristallinischer Natur sind und gewöhnlich nur ungefähr 5 bis 300/0 glasige Phase
enthalten, die von der Menge des Flußmittels und des vorhandenen Bindemittels abhängt.
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Wo in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen Prozentangaben
gemacht sind, handelt es sich um Gewichtsprozent.