EP1019220A1 - Abrasivwerkzeug - Google Patents

Abrasivwerkzeug

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Publication number
EP1019220A1
EP1019220A1 EP99938050A EP99938050A EP1019220A1 EP 1019220 A1 EP1019220 A1 EP 1019220A1 EP 99938050 A EP99938050 A EP 99938050A EP 99938050 A EP99938050 A EP 99938050A EP 1019220 A1 EP1019220 A1 EP 1019220A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
percent
metal
weight
tool according
abrasive tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99938050A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Strelsky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Tyrolit Schleifmittelwerke
Original Assignee
Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Tyrolit Schleifmittelwerke
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG, Tyrolit Schleifmittelwerke filed Critical Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Publication of EP1019220A1 publication Critical patent/EP1019220A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12007—Component of composite having metal continuous phase interengaged with nonmetal continuous phase

Definitions

  • the invention relates to an abrasive tool with a carrier body and at least one associated abrasive element with sintered metal-bonded abrasive grains.
  • the invention further relates to a method for producing and using such a tool.
  • the invention relates to the production and use of grinding, cut-off, sawing or hollow drilling tools consisting of sintered metal-bonded cutting segments containing diamond or cubic boron nitride and support bodies made of steel, on which the cutting segments are fastened by soldering, welding or direct sintering.
  • Such tools are used for shaping, separating and drilling metal, glass, natural stone, artificial stone, concrete, ceramic and plastics reinforced or unreinforced with fibers or fillers. These are abrasive processes for wet and dry use.
  • the actual cutting material that is used is preferably a high-performance abrasive such as cubic boron nitride or diamond with grain sizes of 150 to 900 ⁇ m.
  • the sintered metal bond fulfills an equally important task as the cutting material in the abrasive tools according to the invention.
  • the following properties and tasks of an economical sintered metal bond for abrasive tools are known from the prior art:
  • FIG. 1 shows schematically the displacement of abrasive grain in a bond that has become doughy due to excessive heat. The effect is, as described above, friction loss, high power consumption, flying sparks, low cutting performance and high noise levels, since the cutting edges of the abrasive grains disappear under the surface of the bond.
  • the binding In addition to the application of the holding forces for the grain, the binding must be optimized in its wear behavior with respect to the workpiece material and its stock removal products, with respect to the machining setting values and with respect to the coolant air or coolant. If the bond matrix is too wear-resistant, the abrasive grains are worked out prematurely by the grinding chips. Again, uneconomical work is the result, as the grains are exposed too quickly. If, on the other hand, the bond is made too wear-resistant, the abrasive grain is held too long and this can lead to dulling by rounding the cutting edges and thus to a loss of the cutting properties of the tool.
  • the process technology of pressure sintering is generally used.
  • the principle of short-circuit current heating or inductive heating is used to generate the required process heat.
  • Multi-part sintering molds according to FIG. 2 are used, in which a temperature gradient generally occurs during sintering, since a temperature which is sometimes up to 40 ° C. higher occurs in the center of the segment to be sintered than in the outer regions of the segment.
  • pressure sintering which is customary in practice, if a liquid phase is present, this is pressed out more strongly in the center area than in the edge areas, which leads to undesirable Inhomogeneities such as fluctuations in size, structure and hardness and can lead to boiling out.
  • the base metal that has been predominantly used to date has been cobalt for many years. This metal has limited resources. Similar to the silver or gold price, the cobalt price is the subject of speculative transactions. The constantly increasing price pressure in the sector of metal-bound high-performance abrasives forces the manufacturers of the corresponding materials to search for alternatives. The replacement of cobalt with a single replacement math shark proved to be technically impossible. From today's perspective, iron appears to be the most promising as a basic raw material, since the iron price is low and is not the subject of speculative business.
  • the soft iron With copper, the soft iron can be made slightly harder.
  • the maximum copper solubility in iron is 1.4 percent by weight at 850 ° C.
  • Tin makes iron harder but also brittle and can therefore only be added in small quantities (F. Rapatz: Die Engineering, 1962).
  • carbon causes a hardening effect through the formation of carbide with iron and through its influence on the ⁇ - ⁇ conversion, but is also embrittling and is considered to be difficult to weld. For these reasons, no carbon is advantageously added to the alloy according to the invention.
  • tungsten carbide increases the wear resistance of cobalt bonds. With iron bindings, an improvement in wear resistance is also possible, but only to a limited extent due to the low inherent hardness of the iron bond.
  • the invention primarily relates to an abrasive tool according to claim 1.
  • the various metal carbides, metal borides and metal silicides react to a small extent with the binder metals iron, copper and tin.
  • the metal carbides of chromium, moybdenum and titanium react with iron and copper on the contact surfaces and thus harden the binder metal by forming an intermetallic phase and the particularly good integration of these hard materials.
  • Chromium boride reacts to a small extent with iron to form an intermetallic phase.
  • These hard materials are well connected to the matrix and increase wear resistance.
  • the suicides of chromium and molybdenum react with iron and form various iron silicides, which are hard but also brittle. The content of these hard materials in iron bonds must therefore be adjusted very carefully.
  • the metal bond according to the invention By matching the hard materials with the iron-copper-tin matrix, all of the above properties can be met by the metal bond according to the invention. It was found that at least two metal carbides, metal borides, metal silicides or combinations thereof should be alloyed with the soft bond matrix in order to meet all of the above requirements. The more complex the task to be performed, the more hard materials have to be used. Wear resistance can be increased by adding tungsten carbides. A feature of the alloy according to the invention is the achievement of hardness values of up to about 120 Rockwell B (HRB) degrees of hardness without a great loss of ductility. A bond according to the invention with approx. 10% coarse-grained tungsten carbides and a hardness of 120 HRB achieves an impact bending value of approx.
  • HRB Rockwell B
  • the hardness of the copper-coated iron powder is about 85 HRB after sintering. Tin increases the hardness of the bond base to approximately 95 HRB. The hardness can be increased to about 105 HRB with a chrome carbide. The addition of further metal borides and / or metal carbides achieves the hardness of 120 HRB already mentioned above.
  • Each binding component enables the improvement of a tool property.
  • Metal borides in combination with metal carbides increase the hardness of iron bonds and reduce bond wear during use. With tin, the sintering temperature can be reduced to temperatures at which grinding tools can be manufactured without damaging the abrasive grain.
  • Some metal carbides regulate the proportion of liquid phase and, through their addition, increase process reliability. Hardening effects of iron-based materials below 850 ° C can be achieved by adding metal silicides.
  • 1 is a schematic representation of a cutting grain displacement in a sintered metal bond that is too soft
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a multiple sintering mold for producing cutting segments according to the invention
  • 3 shows a graph of the cutting results of the alloy according to the invention in comparison with the standard binding used up to now for the application and iron binding corresponding to the state of the art
  • Fig. 4 is a schematic diagram of a cutting tool according to the invention.
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a drilling tool according to the invention.
  • FIG. 2 shows a basic illustration of a multiple sintered mold for producing cutting segments according to the invention as used in the manufacturing example of cutting segments according to the invention described below.
  • Graphite is preferably used as the material for the sintering molds.
  • the molds consist of the support rings 6, the inner parts 7, the separating plates 8 between the segments and the press rams 9.
  • the arrangement of the segments 10 is in the middle of the sintered mold in order to enable a homogeneous sintering temperature.
  • 2 shows segments with a neutral zone.
  • 3 shows a comparison of the test results with the alloy according to the invention in comparison with the results of a cobalt alloy used as standard and an iron bond corresponding to the prior art.
  • Saw blades with a diameter of 300 mm were produced as tools.
  • the tools were mounted on a cut-off machine. Washed concrete slabs were used as the material to be processed. Vertical pendulum cuts with water sprinkling were carried out. 60 cuts were made with each saw.
  • the specific cutting performance Z as one of the most important parameters for abrasive cutting processes is highest with bonds with known iron bonds corresponding to the state of the art (290 cm 2 / min).
  • the proven cobalt-based standard binding has a cutting performance of 238 cm 2 / min.
  • the new iron alloy according to the invention achieves a comparable machining performance (198 cn ⁇ 7min).
  • the alloy according to the invention has a footprint of 4.8 m 2 / mm and therefore exceeds the previous cobalt bond by approx. 7%.
  • the tested alloys were made from the following powder mixtures:
  • the iron bond according to the invention consists of 91 percent by weight of the copper-coated (preferably spherical) iron powder (average particle size between 4 and 6 ⁇ m), 2 percent by weight chromium boride (particle size ⁇ 10 ⁇ m), 2 percent by weight chromium carbide (particle size ⁇ 10 ⁇ m), 1 percent by weight tin ( Particle size 4 to 15 ⁇ m) and 4 percent by weight molybdenum carbide (particle size ⁇ 3 ⁇ m).
  • the prior art cobalt bond consisting of 94
  • the production of the cutting segments was basically the same for all three metal alloys, some parameters such as pressing pressures and sintering temperatures were different.
  • the process parameters of the metal alloy according to the invention are listed below.
  • the amounts of powder were weighed into the composition according to the invention.
  • the mixing was carried out with an intensive mixer.
  • the mixture was then moistened with a 1% paraffin oil mixture.
  • the powder mixture was processed into granules using a granulating system (plant for rolled granules).
  • the granules of the metal alloy according to the invention were then mixed with synthetic diamonds with a grain size of 300 to 600 ⁇ m, the concentration of diamond in the sintered segment being 0.428 carat / cm 3 .
  • the diamond granulate mixtures were precompressed with 3 to 4 tons in a cold press (for example from Fritsch or Dorst).
  • the neutral zone consisting of iron-based granules was filled onto the green compacts and then cold-compressed again with 3 to 4 tons of pressing force.
  • the green compacts were completely sintered at 950 ° C., a sintering pressure of 3 kN / cm 2 and a sintering temperature holding time of 5 minutes.
  • Saw blades with a diameter of 800 mm were produced as tools.
  • the tools were mounted on a stationary, powerful machine. Highly abrasive sand-lime brick was used as the material to be processed.
  • Tool 0 was tested in a wet cut, the test lasting several weeks.
  • the metal alloy according to the invention was found to be significantly easier to cut compared to the metal bond previously used. Half of the test period and after the end of the test, the remaining segment height was measured and 5 the wear was calculated therefrom.
  • the metal alloy according to the invention showed a slightly higher wear, which can be reduced by slightly changing the composition of the alloy composition according to the invention and by changing the type, size or concentration of the superabrasive.
  • the iron bond according to the invention consisting of 70 percent by weight of the iron-coated iron powder (average particle size between 4 and 6 ⁇ m), 3 percent by weight chromium boride (particle size ⁇ 10 ⁇ m), 5 percent by weight 5 chromium carbide (particle size ⁇ 10 ⁇ m), 2 percent by weight tin (particle size 4 to 15 ⁇ m), 8 weight percent molybdenum carbide (particle size ⁇ 3 ⁇ m), 4 weight percent tungsten carbide in the grain size 2 to 4 ⁇ m and 8 weight percent tungsten carbide with grain sizes between 150 and 250 ⁇ m.
  • the amounts of powder were weighed into the composition according to the invention.
  • the mixing was carried out with an intensive mixer (eg the machine factory Gustav Eirich).
  • the mixture was then moistened with a 1% paraffin oil mixture.
  • the powder mixture of the metal alloy according to the invention was then mixed with synthetic diamonds with a grain size of 300 to 600 ⁇ m, the concentration of diamond in the sintered segment being 1,584 carats / cm 3 .
  • the diamond powder mixtures were pre-compacted with 3 to 4 tons in a cold press (eg from Fritsch or Dorst).
  • the green compacts were finished sintered in 9-part graphite sinter molds according to FIG. 2 , a sintering pressure of 3.8 kN / cm 2 and a sintering temperature holding time of 5 minutes.
  • the metal alloy according to the invention is more ductile than the standard bond by a factor of 3 and is therefore more reliable in terms of production and use.
  • Another advantage is the sintering temperature of the metal alloy according to the invention, which is comparatively lower by 100 ° C.
  • the proportion of iron powder coated with copper in the sintered metal bond is 50 to 95 percent by weight, is preferably 70 to 90 percent by weight, the copper content of the copper coated iron being 9 to 30 percent by weight.
  • a soft bond is achieved by the following composition of the sintered metal bond:
  • metal boride preferably chromium boride
  • metal carbide preferably chromium carbide
  • a medium bond is achieved by the following composition of the sintered metal bond:
  • metal boride preferably chromium boride
  • metal boride preferably chromium carbide
  • a hard bond is achieved by the following composition of the sintered metal bond:
  • metal boride preferably chromium carbide, molybdenum carbide and / or tungsten carbide
  • Fig. 4 shows a schematic diagram of a cutting tool according to the invention.
  • the master sheet 11 is preferably made of steel.
  • the diameter of the master blade and the diameter of the inner bore depend on the respective application.
  • the segments 13 with or without a neutral zone 14 are connected to the base sheet by welding, soldering or sintering.
  • the connection point 15 between the master sheet and the segment is of different strength depending on the choice of the method. embossed.
  • the surface 12 of the segments 13 is sharpened before the tool is used in order to enable optimum ease of cutting right from the start.
  • the carrier tube 11 is preferably made of steel.
  • the segments 13 are manufactured with a roof-shaped tip. Through this roof, the drilling phase is always necessary with regard to the attachment of the tool in a neutral zone 14. With the soldered version, a neutral zone is also required for some metal bonds.
  • the interface 15 is checked optically and mechanically before the tool is delivered.

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Abstract

Abrasivwerkzeug mit einem Trägerkörper und mindestens einem damit verbundenen Abrasivelement mit sintermetallisch gebundenem Schleifkorn, wobei die Sintermetallbindung ein mit Kupfer beschichtetes Eisen ist und mit Metallboriden, Metallcarbiden und/oder Metallsiliziden sowie auch mit Zinn legiert ist.

Description

Abrasivwerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Abrasivwerkzeug mit einem Trägerkörper und mindestens einem damit verbundenen Abrasivelement mit sintermetallisch gebundenem Schleif- körn. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und die Verwendung eines solchen Werkzeuges. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung und Verwendung von Schleif-, Trennschleif-, Säge- oder Hohlbohrwerkzeugen bestehend aus Diamant- bzw. kubisches Bornitrid enthaltenden sintermetallgebundenen Schneidsegmenten und Trägerkörpern aus Stahl, auf denen die Schneidsegmente durch Löten, Schweißen oder Direktaufsintern befestigt sind.
Solche Werkzeuge werden zum Formbearbeiten, Trennen und Bohren von Metall, Glas, Naturstein, Kunststein, Beton, Keramik und mit Fasern oder Füllstoffen verstärkten oder unverstärkten Kunststoffen verwendet. Es handelt sich dabei um abra- sive Verfahren für Naß- und Trockeneinsatz. Der eigentliche Schneidstoff, der dabei verwendet wird, ist bevorzugt ein Hochleistungsschleifmittel wie kubisches Bornitrid oder Diamant mit Korngrößen von 150 bis 900 μm.
Eine gleichrangige Aufgabe wie der Schneidstoff erfüllt in erfindungsgemäßen Abrasiv- Werkzeugen die Sintermetallbindung. Aus dem Stand der Technik sind folgende Eigenschaften und Aufgaben einer wirtschaftlichen Sintermetallbindung für Abrasiv- werkzeuge bekannt:
Ausreichende Haltekräfte für das Schleifkorn zur Verhinderung des vorzeitigen Ausfalls von Schleifkorn. Ist die Bindungsmatrix zu weich, können die Schleifkörner durch die Schnittkräfte an den Kornschneiden in ihrer Bindungsumgebung gelockert werden, was zu vorzeitigem Kornausfall mit unwirtschaftlichem Arbeitsergebnis führt. Wenn zu viele Schneidkörner vorzeitig ausfallen, kommt es zusätzlich zu erschwerten Arbeitsbedingungen, gekennzeichnet durch hohe Reibungsverluste an der Berührungsfläche zwischen Bindungsrücken und zu bearbeitendem Werkstoff. Solche Betriebszustände äußern sich durch hohe Leistungsaufnahme, verringertem Bohr-, Schleif- oder Trennfortschritt und sind oftmals verbunden mit erhöhter Lärmentwicklung und Funkenfiug. Eine weitere Erscheinung von zu weichen Einbindeeigenschaften der Metallbindung gegenüber dem Hochleistungsschneidstoff Diamant oder kubischen Bornitrid ist die Gefahr des Eindrückens und / oder des Weiterschiebens von Schneidkörnern in der Bindung. Diese Gefahr tritt besonders dann auf, wenn ohne Flüssigkühlung gearbeitet wird. Fig. 1 zeigt schematisch die Verlagerung von Schleifkorn in einer durch zu hohe Wärmeeinwirkung teigig gewordenen Bindung. Der Effekt ist wie oben beschrieben Reibungsverlust, hohe Leistungsaufnahme, Funkenflug, geringe Schnittleistung und hohe Lärmentwicklung, da die Schneidkanten der Schleifkörner unter der Bindungsoberfläche verschwinden.
Zusätzlich zur Aufbringung der Haltekräfte für das Korn muß die Bindung in ihrem Verschleißverhalten gegenüber dem Werkstückwerkstoff und seinen Abspanprodukten, gegenüber den Bearbeitungseinstellwerten und gegenüber dem Kühlmittel Luft oder Kühlflüssigkeit optimiert werden. Ist die Bindungsmatrix zu verschleißend, werden die Schleifkörner vorzeitig durch die Schleifspäne herausgearbeitet. Wiederum ist unwirtschaftliches Arbeiten die Folge, da die Körner zu rasch freigelegt werden. Wenn dagegen die Bindung zu verschleißfest vorgesehen wird, wird das Schleifkorn zu lange gehalten und dies kann zu einem Abstumpfen durch Verrunden der Schneidkanten und damit zu einem Verlust der Schneideigenschaften des Werkzeuges führen.
Bei der Herstellung, insbesondere bei der Massenherstellung von Schleifkorn enthaltenden Schleif-, Trennschleif- und Bohrwerkzeugen für die Bau- und Gesteinsindustrie, wird in der Regel die Verfahrenstechnik des Drucksinterpressens angewandt. Dabei wird das Prinzip der Kurzschlußstromerhitzung bzw. die induktive Erhitzung für die Erzeugung der benötigten Prozeßwärme herangezogen.
Beispielsweise können dafür Maschinen aus dem Lieferprogramm der Firmen Dr. Fritsch (DSP25AT, SPM75), Sintris (18STV, 19ST3T) oder Arga (CAR1001) verwendet werden. Dabei kommen mehrteilige Sinterformen entsprechend Fig. 2 zum Einsatz, in denen während des Sinterns in der Regel ein Temperaturgradient auftritt, da im Zentrum des zu sinternden Segmentes eine teilweise bis zu 40 °C höhere Temperatur auftritt als in den Außenbereichen des Segmentes. Beim in der Praxis üblichen Drucksintern wird bei Vorhandensein einer flüssigen Phase diese im Zentrumsbereich stärker ausgepreßt als in den Randbereichen, was zu unerwünschten Inhomogenitäten wie Maß-, Gefüge- und Härteschwankungen und zu Auskocherscheinungen führen kann.
Das bisher in überwiegendem Maße eingesetzte Basismetall ist seit vielen Jahren Cobalt. Dieses Metall ist ressourcenmäßig beschränkt verfügbar. Der Cobaltpreis ist ähnlich dem Silber- oder Goldpreis Gegenstand von Spekulationsgeschäften. Der ständig steigende Preisdruck am Sektor metallgebundener Hochleistungsschleifstoffe zwingt die Hersteller entsprechender Werkstoffe, nach Alternativen zu forschen. Der Ersatz von Cobalt durch ein einziges Ersatzmatehai erwies sich als technisch nicht machbar. Am vielversprechendsten erscheint nach heutiger Sicht Eisen als Basisroh- stoff, da der Eisenpreis niedrig und kein Gegenstand von Spekulationsgeschäften ist.
Mit Kupfer kann das weiche Eisen geringfügig härter gemacht werden. Die maximale Kupferlöslichkeit in -Eisen beträgt 1 ,4 Gewichtsprozent bei 850 °C. Zinn macht Eisen härter aber auch spröder und kann daher nur in geringen Mengen hinzulegiert werden (F. Rapatz: Die Edelstahle, 1962). Kohlenstoff bewirkt bei Eisen-Kupfer-Legierungen durch Carbidbildung mit Eisen und durch seinen Einfluß auf die γ-α-Umwandlung einen Härtungseffekt, wirkt allerdings auch versprödend und gilt als schlecht schweißbar. Aus diesen Gründen wird der erfindungsgemäßen Legierung günstigerweise kein Kohlenstoff hinzulegiert.
Durch das Hinzufügen von Wolframcarbid wird bei Cobaltbindungen die Verschleißfestigkeit gesteigert. Bei Eisenbindungen ist eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit ebenfalls möglich, allerdings wegen der geringen Eigenhärte der Eisenbindung nur in eingeschränktem Maße.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu dem Bindungssystem Eisen, Kupfer (Zinn) weitere Legierungspartner anzubieten, welche bei üblichen Herstelltemperaturen von Superschleifmittel enthaltenden Werkzeugen zwischen 800 und 1000°C möglichst viele der folgenden Forderungen erfüllen, nämlich
die Eigenhärte der Eisenbindung erhöhen um ein Verschieben oder Eindrücken der Schneidstoffkörner bei erschwerten Einsatzbedingungen in ihre Bindungsumgebung zu verhindern, wie in Fig. 1 dargestellt, - nicht versprödend wirken, um in der Herstellung und der Anwendung einen Einsatz ohne Ausbrüchen bzw. Rißbildungen zu ermöglichen,
- die durch Zinn vorgegebene flüssige Phase möglichst rasch zu einer festen Legierungsphase umwandeln, - das Hochleistungsschleifmittel möglichst lange in der Bindung halten,
- das Hochleistungsschleifmittel chemisch, thermisch oder mechanisch in keiner Weise schädigen,
- den Bindungsverschleiß an den Verschleiß des Hochleistungsschleifmittels möglichst gut anpassen, - in ausreichender Menge und geeigneten Teilchengrößen erhältlich sind,
- zu einem akzeptablen Rohstoffpreis verfügbar sind,
- umwelttechnisch möglichst unbedenklich sind.
Gegenstand der Erfindung ist vor allem ein Abrasivwerkzeug gemäß Anspruch 1.
Die verschiedenen Metallcarbide, Metalboride und Metallsilizide reagieren in geringem Ausmaß mit den Bindermetallen Eisen, Kupfer und Zinn. Die Metallcarbide von Chrom, Moybdän und von Titan reagieren mit Eisen und Kupfer an den Kontaktflächen und bewirken damit die Härtung des Bindermetalls durch Bildung einer intermetallischen Phase und die besonders gute Einbindung dieser Hartstoffe. Chromborid reagiert in geringem Umfang mit Eisen unter Bildung einer intermetallischen Phase. Diese Hartstoffe werden gut mit der Matrix verbunden und erhöhen den Verschleißwiderstand. Die Suizide von Chrom und Molybdän reagieren mit Eisen und bilden verschiedene Eisensilizide, die hart aber auch spröd sind. Daher ist der Gehalt dieser Hartstoffe in Eisenbindungen sehr sorgfältig einzustellen.
Durch die Abstimmung der Hartstoffe mit der Eisen-Kupfer-Zinn-Matrix können alle oben angeführten Eigenschaften von der erfindungsgemäßen Metallbindung erfüllt werden. Es zeigte sich, daß zur Erfüllung aller oben angeführten Forderungen zumin- dest zwei Metallcarbide, Metallboride, Metallsilizide oder Kombinationen davon mit der weichen Bindungsmatrix legiert werden sollten. Je komplexer die zu erfüllende Aufgabe, desto mehr Hartstoffe müssen eingesetzt werden. Der Verschleißwiderstand kann durch die Zugabe von Wolframcarbiden noch erhöht werden. Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Legierung ist das Erreichen von Härtewerten bis etwa 120 Härtegraden nach Rockwell B (HRB) ohne starken Verlust der Duktilität. Eine erfindungsgemäße Bindung mit ca. 10 % grobkörnigen Wolframcarbiden und einer Härte von 120 HRB erreicht einen Schlagbiegewert von ca. 0,03 J/mm2. Eine gleichharte Standardbindung auf Cobaltbasis erreicht 0,02 J/mm2. Eine dem Stand der Technik entsprechende Eisenbindung (mit erheblichen Bronze-, Nickel- und Wolfram- carbidzusatz) erreicht nur mehr 0,01 J/mm2 und ist nicht mehr mit ausreichender Sicherheit produzierbar.
Die Härte des mit Kupfer beschichteten Eisenpulvers beträgt nach dem Sintern etwa 85 HRB. Zinn erhöht die Härte der Bindungsbasis auf ca. 95 HRB. Mit einem Chrom- carbid kann die Härte auf etwa 105 HRB erhöht werden. Durch die Zugabe weiterer Metallboride und/oder Metallcarbide erreicht man die oben bereits angeführte Härte von 120 HRB.
Jeder Bindungsbestandteil ermöglicht die Verbesserung einer Werkzeugeigenschaft. Metallboride in Kombination mit Metallcarbiden steigern die Härte von Eisenbindungen und reduzieren den Bindungsverschleiß im Einsatz. Mit Zinn läßt sich die Sinter- temperatur zu Temperaturen reduzieren, bei denen Schleifwerkzeuge ohne Schädigung des Schleifkornes hergestellt werden können. Manche Metallcarbide regulieren den Anteil an flüssiger Phase und heben durch ihren Zusatz die Prozeßsicherheit. Härtungseffekte von Eisenbasiswerkstoffen unterhalb von 850 °C lassen sich durch den Zusatz von Metallsiliziden erzielen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, Graphiken und Bilder weiter erläutert: Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schneidkornverschiebung in einer zu weichen Sintermetallbindung,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Mehrfachsinterform zur Herstellung erfindungsgegenständlicher Schneidsegmente, Fig. 3 eine Graphik der Schneidergebnisse der erfindungsgemäßen Legierung im Vergleich zu der für die Anwendung bisher eingesetzten Standardbindung und nach dem Stand der Technik entsprechenden Eisenbindung,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges und
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuges.
Fig. 1 zeigt ein Schneidkorn vor 2 und nach 3 der Verschiebung bzw. dem Eindrücken bei Verwendung einer Sintermetallbindung 1 mit weichmachenden, niedrigschmelzenden Legierungsbestandteilen wie Cu, Sn, Ag und deren Legierungen. Der zu geringe Kornüberstand 5 der zu weichen Sintermetallbindung führt zu den bereits oben beschriebenen erschwerten Arbeitsbedingungen (hohe Leistungsaufnahme, ver- ringerter Schnittfortschritt, etc.).
In Schneidversuchen mit erfindungsgemäß zusammengesetzten Sintermetallbindungen, die vorwiegend aus hochschmelzenden Bindungsmetallanteil mit intermediärer flüssiger Phase bestehen, zeigen sich keinerlei Konrverschiebungen. Bei diesen Sintermetallbindungen wurde ein ausreichend großer Kornüberstand 4 festgestellt. Dadurch konnten ein optimales Schneid-, Trenn- bzw. Bohrverhalten beobachtet werden.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Mehrfachsinterform zur Herstellung erfindungsgegenständlicher Schneidsegmente wie in nachstehend beschriebenen Fertigungsbeispiel von erfindungsgemäßen Schneidsegmenten verwendet.
Als Material für die Sinterformen wird vorzugsweise Graphit verwendet. Die Formen bestehen aus den Stützringen 6, den Innenteilen 7, den Trennplatten 8 zwischen den Segmenten und den Preßstempeln 9. Die Anordnungen der Segmente 10 ist in der Mitte der Sinterform, um eine homogene Sintertemperatur zu ermöglichen. In der Fig. 2 sind Segmente mit neutraler Zone dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Gegenüberstellung der Versuchsergebnisse mit der erfindungsgemäßen Legierung im Vergleich zu den Ergebnissen einer standardmäßig eingesetzten Cobalt-Legierung und einer dem Stand der Technik entsprechenden Eisenbindung.
Als Werkzeuge wurden Sägeblätter mit 300 mm Durchmesser hergestellt. Die Werkzeuge wurden auf ein Trennschleifgerät montiert. Als zu bearbeitendes Material wurden Waschbetonplatten verwendet. Es wurden vertikale Pendelschnitte mit Wasserberieselung durchgeführt. Mit jeder Säge wurden 60 Schnitte durchgeführt.
Die spezifische Zerspanungsleistung Z als eine der wichtigsten Kenngrößen für abrasive Zerspanungsprozesse ist bei Bindungen mit bekannten, dem Stand der Technik entsprechenden Eisenbindungen am höchsten (290 cm2/min). Die bewährte auf Cobalt basierende Standardbindung hat eine Zerspanungsleistung von 238 cm2/min. Die erfindungsgemäße neue Eisenlegierung erreicht eine vergleichbare Zerspanungs- leistung (198 cnτ7min).
Betrachtet man die spezifische Standfläche der einzelnen Werkzeuge, erkennt man, daß die konventionelle Eisenbindung (2,7 m2/mm Standfläche) viel stärker verschleißt als die Standard-Cobaltbindung (4,5 m2/mm Standfläche). Derartige Verschleißwerte werden von den Endverbrauchern in der Regel nicht akzeptiert. Die erfindungsgemäße Legierung hat eine Standfläche von 4,8 m2/mm erreicht und übertrifft daher die bisherige Cobaltbindung um ca. 7 %.
Die getesteten Legierungen wurden aus folgenden Pulvermischungen gefertigt:
Die erfindungsgemäße Eisenbindung bestehend aus 91 Gewichtsprozent des mit Kupfer umhüllten (vorzugsweise sphärischen) Eisenpulvers (durchschnittliche Teilchengröße zwischen 4 und 6 μm), 2 Gewichtsprozent Chromborid (Teilchengröße ~ 10 μm), 2 Gewichtsprozent Chromcarbid (Teilchengröße ~ 10 μm), 1 Gewichtsprozent Zinn (Teilchengröße 4 bis 15 μm) und 4 Gewichtsprozent Molybdäncarbid (Teilchengröße ~ 3 μm). b) Die dem Stand der Technik entsprechende Cobaltbindung bestehend aus 94
Gewichtsprozent Cobalt (extra fein) und 6 Gewichtsprozent Wolframcarbid
(Teilchengröße > 10 μm).
b) Die dem Stand der Technik entsprechende Eisenbindung bestehend aus 50 Gewichtsprozent Eisen (20 bis 30 μm), 4 Gewichtsprozent Nickel (ca. 5 μm), 9 Gewichtsprozent Kupfer (ca. 5 μm), 22 Gewichtsprozent Bronze 80/20 (8 bis 16 μm) und 15 Gewichtsprozent Wolframcarbid (Teilchengröße > 10 μm).
Die Herstellung der Schneidsegmente war für alle drei Metallegierungen vom Prinzip her gleich, einige Parameter wie Preßdrücke und Sintertemperaturen waren verschieden. Im folgenden werden die Prozeßparameter der erfindungsgemäßen Metallegierung angeführt. Die Pulvermengen wurden in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingewogen. Das Mischen wurde mit einem Intensivmischer durchgeführt. Anschließend wurde die Mischung mit 1 % Paraffinölgemisch angefeuchtet. Die Pulvermischung wurde mit einer Granulieranlage (Anlage für Walzgranulat) zu Granulat verarbeitet. Anschließend wurde das Granulat der erfindungsgemäßen Metallegierung mit synthetischen Diamanten der Korngröße 300 bis 600 μm gemischt, wobei die Konzentration an Diamant im gesinterten Segment 0,428 Karat/cm3 betrug.
Die Diamant-Granulat-Mischungen wurden in einer üblicherweise verwendeten Kaltpresse (z.B. von der Fa. Fritsch oder der Fa. Dorst) mit 3 bis 4 Tonnen vorverdichtet. Auf die Grünlinge wurde die neutrale Zone bestehend aus Granulat auf Eisenbasis aufgefüllt und anschließend nochmals mit 3 bis 4 Tonnen Preßkraft kaltverdichtet. In mehrteiligen Graphitsinterformen nach Fig.2 wurden die Grünlinge bei 950 °C, einem Sinterdruck von 3 kN/cm2 und einer Sintertemperaturhaltezeit von 5 Minuten fertiggesintert.
0 Jeweils 18 Segmente wurden auf ein Stahlstammblatt mit einer Laserschweißmaschine (z.B. Rofin-Sinar) aufgeschweißt. Anschließend erfolgte der Test im Vergleich zu einem Werkzeug mit der Standardbindung. Das erfindungsgemäße Werkzeug erwies sich bezüglich der Standfläche als überlegen und bezüglich der Zerspanungsleistung etwa gleichwertig. Weitere Versuchsergebnisse mit einer erfindungsgemäßen Legierung für ein komplett verschiedenes Einsatzgebiet im Vergleich zu den Ergebnissen einer standardmäßig eingesetzten Legierung ergaben ebenfalls den Erfordernissen entsprechende Ergeb- 5 nisse.
Als Werkzeuge wurden Sägeblätter mit 800 mm Durchmesser hergestellt. Die Werkzeuge wurden auf ein stationären, antriebsstarken Maschine montiert. Als zu bearbeitendes Material wurden stark abrasiver Kalksandstein verwendet. Das Werkzeug 0 wurde im Naßschnitt getestet, wobei der Test mehrere Wochen dauerte.
Die erfindungsgemäße Metallegierung zeigte sich im Vergleich zur bisher eingesetzten Metallbindung als wesentlich schnittfreudiger. Zur Hälfte der Versuchszeit und nach Beendigung des Versuches wurde die verbliebene Segmenthöhe abgemessen und 5 daraus der Verschleiß berechnet. Die erfindungsgemäße Metallegierung wies einen geringfügig höheren Verschleiß auf, der durch leichte Abänderung der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung und durch Abänderung der Art, Größe oder Konzentration des Superschleifmittels verringert werden kann.
0 Die getesteten Legierungen wurden aus folgenden Pulvermischungen gefertigt:
a) Die erfindungsgemäße Eisenbindung bestehend aus 70 Gewichtsprozent des mit Kupfer umhüllten Eisenpulvers (durchschnittliche Teilchengröße zwischen 4 und 6 μm), 3 Gewichtsprozent Chromborid (Teilchengröße ~ 10 μm), 5 Gewichtsprozent 5 Chromcarbid (Teilchengröße ~ 10 μm), 2 Gewichtsprozent Zinn (Teilchengröße 4 bis 15 μm), 8 Gewichtsprozent Molybdäncarbid (Teilchengröße ~ 3 μm), 4 Gewichtsprozent Wolframcarbid in der Korngröße 2 bis 4 μm und 8 Gewichtsprozent Wolframcarbid mit Korngrößen zwischen 150 und 250 μm.
(b) Die dem Stand der Technik entsprechende Standardbindung bestehend aus 21 Gewichtsprozent Cobalt (extra fein), 4 Gewichtsprozent Nickel (ca. 5 μm), 6 Gewichtsprozent Kupfer (15 bis 30 μm) und 69 Gewichtsprozent Wolframcarbid (Teilchengröße zwischen 2 und 100 μm). Die Herstellung der Schneidsegmente war für beide Metallegierungen vom Prinzip her gleich, einige Parameter wie Preßdrücke und Sintertemperaturen waren verschieden. Im folgenden werden die Prozeßparameter der erfindungsgemäßen Metallegierung angeführt.
Die Pulvermengen wurden in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingewogen. Das Mischen wurde mit einem Intensivmischer (z.B. der Maschinenfabrik Gustav Eirich) durchgeführt. Anschließend wurde die Mischung mit 1 % Paraffinölgemisch angefeuchtet. Anschließend wurde die Pulvermischung der erfindungsgemäßen Metallegierung mit synthetischen Diamanten der Korngröße 300 bis 600 μm gemischt, wobei die Konzentration an Diamant im gesinterten Segment 1 ,584 Karat/cm3 betrug.
Die Diamant-Pulver-Mischungen wurden in einer üblicherweise verwendeten Kalt- presse (z.B. von der Fa. Fritsch oder der Fa. Dorst) mit 3 bis 4 Tonnen vorverdichtet. In mehrteiligen Graphitsinterformen nach Fig.2 wurden die Grünlinge bei 950 °C, einem Sinterdruck von 3,8 kN/cm2 und einer Sintertemperaturhaltezeit von 5 Minuten fertiggesintert.
Der Vergleich der Härtwerte zwischen Standardbindung (119 HRB) und erfindungsgemäßer Metallegierung (116 HRB) ergab keine wesentlichen Unterschiede. Die erfindungsgemäße Metallegierung ist um den Faktor 3 duktiler als die Standardbindung und daher produktions- und anwendungssicherer. Ein weiterer Vorteil ist die vergleichsweise um 100 °C tiefere Sintertemperatur der erfindungsgemäßen Metal- legierung.
Jeweils 46 Segmente wurden auf ein Stahlstammblatt mit einer Hartlötmaschine aufgelötet. Anschließend erfolgte der Test im Vergleich zu einem Werkzeug mit der Standardbindung. Das erfindungsgemäße Werkzeug erwies sich bezüglich der Stand- fläche als gleichwertig und bezüglich der Schnittgeschwindigkeit als deutlich überlegen.
Insgesamt hat es sich als günstig herausgestellt, daß der Anteil an mit Kupfer beschichteten Eisenpulver in der Sintermetallbindung 50 bis 95 Gewichtsprozent, vor- zugsweise 70 bis 90 Gewichtsprozent beträgt, wobei der Kupferanteil am mit Kupfer beschichteten Eisen 9 bis 30 Gewichtsprozent beträgt.
Eine weiche Bindung erreicht man durch folgende Zusammensetzung der Sinter- metallbindung:
90 bis 95 Gewichtsprozent mit Kupfer beschichtetes Eisen,
0,5 bis 2 Gewichtsprozent Metallborid(e), vorzugsweise Chromborid,
3 bis 4 Gewichtsprozent Metallcarbid(e), vorzugsweise Chromcarbid und
Molybdäncarbid, und 2 bis 4 Gewichtsprozent Zinn
Eine mittlere Bindung erreicht man durch folgende Zusammensetzung der Sintermetallbindung:
89 bis 94 Gewichtsprozent mit Kupfer beschichtetes Eisen, 1 bis 3 Gewichtsprozent Metallborid(e), vorzugsweise Chromborid
6 bis 8 Gewichtsprozent Metallborid(e), vorzugsweise Chromcarbid und
Molybdäncarbid, und 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Zinn
Eine harte Bindung erreicht man durch folgende Zusammensetzung der Sintermetallbindung:
62 bis 70 Gewichtsprozent mit Kupfer beschichtetes Eisen
1 ,5 bis 3 Gewichtsprozent Metallborid(e), vorzugsweise Chromcarbid, Molybdäncarbid und/oder Wolframcarbid, und
0,5 bis 3 Gewichtsprozent Zinn.
Fig. 4 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Scheidverkzeuges. Das Stammblatt 11 besteht vorzugsweise aus Stahl. Der Durchmesser des Stammblattes sowie der Druchmesser der Innenbohrung ist abhängig von der jeweiligen Anwendung. Die Segmente 13 mit oder ohne neutrale Zone 14 werden durch Schweißen, Löten oder Sintern mit dem Stammblatt verbunden. Die Verbindungsstelle 15 zwischen Stammblatt und Segment ist je nach Wahl des Verfahrens unterschiedlich stark aus- geprägt. Die Oberfläche 12 der Segmente 13 wird vor dem Einsatz des Werkzeuges geschärft, um gleich von Beginn an optimale Schneidfreudigkeit zu ermöglichen.
Fig. 5 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuges. Das Trägerrohr 11 besteht vorzugsweise aus Stahl. Die Segmente 13 werden mit einer dachförmigen Spitze gefertigt. Durch dieses Dach wird die Einbohrphase hinsichtlich des Ansetzens des Werkzeuges in eine neutrale Zone 14 immer erforderlich. Bei der gelöteten Ausführung ist für manche Metallbindungen ebenfalls eine neutrale Zone erforderlich. Die Nahtstelle 15 wird vor der Auslieferung des Werkzeuges optisch und mechanisch geprüft.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Abrasivwerkzeug mit einem Trägerkörper und mindestens einem damit verbundenen Abrasivelement mit sintermetallisch gebundenem Schleifkorn, dadurch gekennzeichnet, daß die Sintermetallbindung aus mit Kupfer beschichtetem Eisenpulver hergestellt ist und mit Metallborid, Metallcarbid und/oder Metailsilizid als meallischen Hartstoffen sowie auch mit Zinn legiert ist, wobei mindestens zwei der genannten metallischen Hartstoffe jeweils bevorzugt in einer Menge von 0,5 Gewichtsprozent bis 10 Gewichtsprozent bezogen auf die gesamte Sintermetallbindung vorhanden sind, und wobei die Menge an Zinn mindestens 0,2 Gewichtsprozent ebenfalls bezogen auf die gesamte Sintermetallbindung beträgt.
2. Abrasivwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Me- tallboride Boride der Metalle aus der Gruppe Chrom, Molybdän, Silizium,
Tantal, Titan, Wolfram und Zirkonium sind.
3. Abrasivwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallborid Chromborid (CrB) ist.
4. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das die Korngröße des verwendeten Metallboridpulvers 2 bis 20 μm, bevorzugt 4 bis 10 μm beträgt.
5. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Metallboride an der Sintermetallbindung 0,25 bis 12, bevorzugt 3 bis 8 Gewichtsprozent beträgt.
6. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich- net, daß die Metallcarbide Carbide der Metalle aus der Gruppe Chrom,
Molybdän, Titan, Vanadium und Wolfram sind, die Metallsilizide Suizide der Metalle der Gruppe Chrom, Molybdän, Titan und Zirkonium sind.
7. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallcarbide Chromcarbid (Cr3C2), Molybdäncarbid (M02C) und/oder Wolframcarbid (WC) sind und die Metallsilizide Molybdänsilizid (MoSi2) und/ oder Chromsilizid (CrSi2) sind.
8. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des verwendeten Chromcarbides 2 bis 20 μm, bevorzugt 6 bis 15 μm beträgt.
9. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des verwendeten Molybdäncarbides 0,5 bis 15 μm, bevorzugt 1 bis 5 μm beträgt.
10. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich- net, daß die Korngröße des verwendeten Wolframcarbides 0,2 bis 300 μm
(je nach Anwendungsart) beträgt.
11. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des verwendeten Molybdänsilizides 0,5 bis 15 μm, bevorzugt 1 bis 5 μm beträgt.
12. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des verwendeten Chromsilizides 2 bis 20 μm, bevorzugt 6 bis 15 μm beträgt.
13. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Mengen an Metallcarbiden und Metallsiliziden in den Sintermetallbindungen enthalten sind:
Chromcarbid: 0 bis 15 Gewichtsprozent (bevorzugt 1 ,5 bis 7)
Molybdäncarbid: 0 bis 15 Gewichtsprozent (bevorzugt 1 bis 8)
Wolframcarbid: 0 bis 30 Gewichtsprozent
Chromsilizid: 0 bis 15 Gewichtsprozent (bevorzugt 1 bis 7)
Molibdänsilizid: 0 bis 15 Gewichtsprozent (bevorzugt 1 bis 7)
14. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung der Sintermetallbindung
90 bis 95 Gewichtsprozent mit Kupfer beschichtetes Eisen,
0,5 bis 2 Gewichtsprozent Metallborid(e), vorzugsweise Chromborid,
3 bis 4 Gewichtsprozent Metallcarbid(e), vorzugsweise Chromcarbid und Molybdäncarbid, und 2 bis 4 Gewichtsprozent Zinn
15. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung der Sintermetallbindung
89 bis 94 Gewichtsprozent mit Kupfer beschichtetes Eisen, 1 bis 3 Gewichtsprozent Metallborid(e), vorzugsweise Chromborid
6 bis 8 Gewichtsprozent Metallborid(e), vorzugsweise
Chromcarbid und Molybdäncarbid, und 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Zinn
16. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung der Sintermetallbindung
62 bis 70 Gewichtsprozent mit Kupfer beschichtetes Eisen
1 ,5 bis 3 Gewichtsprozent Metallborid(e), vorzugsweise Chromcarbid, Molybdäncarbid und/oder Wolframcarbid, und
0,5 bis 3 Gewichtsprozent Zinn.
17. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Kupfer beschichtete Eisenpulver auf sphärischen Car- bpnyleisenpulver basiert.
18. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Eisenpulvers 2 bis 15 μm, vorzugsweise 4 bis 7 μm beträgt.
19. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferanteil am mit Kupfer beschichteten Eisen 9 bis 30 Gewichtsprozent beträgt.
20. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Menge an Zinn an der Sintermetallbindung höchstens 10, bevorzugt 1 bis 5 Gewichtsprozent beträgt.
21. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an mit Kupfer beschichteten Eisenpulver in der Sintermetallbindung 50 bis 95 Gewichtsprozent, vorzugsweise 70 bis 90
Gewichtsprozent beträgt.
22. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus Stahl ist.
23. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrasivelemente als Schneide- bzw. Schleifsegmente ausgebildet sind.
24. Abrasivwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrasivelemente durch Löten, Schweißen oder Sintern mit dem Träger verbunden sind.
25. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivwerkzeugs nach einem der Ansprü- ehe 1 bis 24 mit den Schritten
a) Trockenmischen des Sinterpulvers, b) gegebenenfalls Granulieren des Sinterpulvers, c) Mischen des Sinterpulvers bzw. des Granulates mit Schneidstoff bzw. Schleifkorn unter Verwendung eines Anfeuchtmittels, d) Vorpressen der Schneidstoff-Pulver (bzw. Granulat)-mischung zwischen Unterstempel und Oberstempel einer Form, e) gegebenenfalls Aufbringen einer bevorzugt schneidstofflosen Sinterpulvermischung nach Schritt a) auf die vorgepreßte Schneidstoff- Pulver-Mischung, f) Gemeinsames Fertigpressen der Schneidstoff-Pulvermischung und der schneidstofflosen Mischung zwischen einem Unterstempel und einem Oberstempel zu einem Grünling, g) Sintern der Grünlinge, bevorzugt in einer Mehrfachform, h) Verbinden der Schneidsegmente mit einem Trägerkörper an der gemeinsamen Verbindungsfläche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Sinterpulvermischung nach Schritt a) ein mit Kupfer beschichtetes sphärisches Eisenpulver vorzugsweise mit einer Korngröße von 2 bis 15 μm mit den Metallboriden, Metallcarbiden und Metallsiliziden sowie Zinn vermischt wird, wobei der Anteil an beschichtetem Eisenpulver zwischen 50 und 95 Gewichtsprozent, bevorzugt 70 bis 90 beträgt.
26. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 24 mit den Schritten
a) Trockenmischen des Sinterpulvers, b) gegebenenfalls Granulieren des Sinterpulvers, c) Mischen des Sinterpulvers bzw. des Granulates mit Schneidstoff bzw. Schleifkorn unter Verwendung eines Anfeuchtmittels, d) Vorpressen der Schneidstoff-Pulver (bzw. Granulat)-mischung zwi- sehen Unterstempel und Oberstempel einer Form direkt auf einen
Stahlträger, e) Direktaufsintern des grüngepreßten Schneid-/Schleifbelages in einer Stahlform, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Sinterpulvermischung nach Schritt a) ein mit Kupfer beschichtetes sphärisches Eisenpulver mit einer Korngröße von 2 bis 15 μm mit den Metallboriden, Metallcarbiden und Metallsiliziden sowie Zinn vermischt wird, wobei der Anteil an beschichtetem
Eisenpulver zwischen 50 und 95 Gewichtsprozent, bevorzugt 70 bis 90 beträgt.
27. Verwendung von Abrasivwerkzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 24 zum Schleifen, Trennschleifen, Sägen oder Bohren von mineralischen oder
Mineralstoff enthaltenden Werkstückstoffen wie Natur- oder Kunststein, Keramik, Beton, Asphalt und verfüllten Kunststoffen und dergleichen.
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