JP2013521149A - 超砥粒加工物の研削で使用する研削材物品 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (79)
- 砥粒が結合材料内に含有された本体を有する結合研削材を含む研削材物品であって、
前記本体は、センタレス研削作業の場合に、約350J/mm3以下の平均比研削エネルギ(SGE)により、少なくとも約8mm3/秒の平均材料除去(MRR)速度で、少なくとも約5GPaの平均ビッカース硬度を有する超砥粒加工物を研削することができる、研削材物品。 - 超砥粒材料を含む加工物を研削するように構成された本体を有する結合研削材を含む研削材物品であって、
前記本体は、有機材料および金属材料を含む複合結合材料内に含有された砥粒を含み、前記砥粒のうちの約82体積%以上が、前記複合結合材料の前記金属材料内に含有される、研削材物品。 - 砥粒が複合結合材料内に含有された本体を有する結合研削材を含む研削材物品であって、
前記複合結合材料は、約3.0MPa・m0.5以下の破壊靱性を有し、前記本体は、少なくとも約5GPaの平均ビッカース硬度を有する超砥粒加工物のセンタレス研削時に、少なくとも約8mm3/秒の平均材料除去速度(MRR)に対して、研削するための最低基準動力が約150W/mm以下である、研削材物品。 - 前記本体は、前記超砥粒加工物のセンタレス研削時に、研削するための最低基準動力が、約150W/mm以下、約140W/mm以下、約130W/mm以下、約120W/mm以下、約110W/mm以下、または約100W/mm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記本体は、少なくとも約10mm3/秒、少なくとも約12mm3/秒、少なくとも約14mm3/秒、少なくとも約16mm3/秒、または少なくとも約18mm3/秒の平均材料除去速度(MRR)を達成する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記本体は、約8mm3/秒〜約40mm3/秒、約14mm3/秒〜約40mm3/秒、約18mm3/秒〜約40mm3/秒、または約20mm3/秒〜約40mm3/秒の範囲内の平均材料除去速度(MRR)を達成する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記加工物は、基材および前記基材を覆う研削材層を含む複合材料である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記加工物は、多結晶ダイヤモンド成形体(PDC)掘削要素を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記基材はサーメットを含む、請求項8に記載の研削材物品。
- 前記基材は金属を含む、請求項8に記載の研削材物品。
- 前記基材は、少なくとも約8のモース硬度を有する金属を含む、請求項8に記載の研削材物品。
- 前記基材は、遷移金属材料を含む金属要素を含む、請求項8に記載の研削材物品。
- 前記基材は炭化タングステンを含む、請求項12に記載の研削材物品。
- 前記基材は、基本的に、炭化タングステンで構成される、請求項13に記載の研削材物品。
- 前記研削材層は前記基材に直接接合される、請求項8に記載の研削材物品。
- 前記研削材層は、炭素、フラーレン、炭化物、ホウ化物、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項8に記載の研削材物品。
- 前記研削材層はダイヤモンドを含む、請求項15に記載の研削材物品。
- 前記研削材層は多結晶ダイヤモンドを含む、請求項17に記載の研削材物品。
- 前記研削材層は、基本的に、ダイヤモンドで構成される、請求項18に記載の研削材物品。
- 前記研削材層は、少なくとも約9のモース硬度を有する、請求項8に記載の研削材物品。
- 前記加工物は円筒体の形態である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記本体は環状形状を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 中心開口を有する砥石車の形態である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記中心開口内に挿入体を含む、請求項23に記載の研削材物品。
- 前記挿入体は金属材料を含む、請求項24に記載の研削材物品。
- 前記本体は、前記挿入体の外周縁部に沿って延びる、請求項25に記載の研削材物品。
- 前記本体は、前記研削材物品の縁部のまわりに円周方向に延びる研削材リムを画定する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記加工物は、少なくとも約4.0MPa・m0.5、少なくとも約5.0MPa・m0.5、少なくとも約6.0MPa・m0.5、または少なくとも約8.0MPa・m0.5の破壊靱性を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記加工物は、約16.0MPa・m0.5以下、約15.0MPa・m0.5以下、約12.0MPa・m0.5以下、または約10.0MPa・m0.5以下の破壊靱性を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記加工物は、約4.0MPa・m0.5〜約16.0MPa・m0.5、約4.0MPa・m0.5〜約12.0MPa・m0.5、または約4.0MPa・m0.5〜約10.0MPa・m0.5の範囲内の破壊靱性を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記加工物の平均ビッカース硬度は、少なくとも約10GPa、少なくとも約15GPa、または少なくとも約25GPaである、請求項1に記載の研削材物品。
- 前記SGEは、約325J/mm3以下、約310J/mm3以下、約300J/mm3以下、または290J/mm3以下である、請求項1に記載の研削材物品。
- 前記SGEは、約50J/mm3〜約350J/mm3、約75J/mm3〜約325J/mm3、または約75J/mm3〜約300J/mm3の範囲内である、請求項1に記載の研削材物品。
- 有機材料および金属材料を含む複合結合材料内に砥粒が含有された本体を有する結合研削材を含む研削材物品であって、
前記複合結合材料は、約3.0MPa・m0.5以下の破壊靱性を有する、研削材物品。 - 前記破壊靱性は、約2.5MPa・m0.5以下、または約2.0MPa・m0.5以下である、請求項34に記載の研削材物品。
- 前記破壊靱性は、約1.5MPa・m0.5〜約3.0MPa・m0.5の範囲内である、請求項35に記載の研削材物品。
- 前記結合材料には有機材料が含まれる、請求項1〜3または34のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記結合材料には、有機材料および金属材料を含む複合材が含まれる、請求項37に記載の研削材物品。
- 前記有機材料には、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ、樹脂、アラミド、ポリエステル、ポリウレタン、およびそれらの組み合わせからなる材料の群から選択される材料が含まれる、請求項38に記載の研削材物品。
- 前記有機材料にはポリアレナゾールが含まれる、請求項39に記載の研削材物品。
- 前記有機材料にはポリベンゾイミダゾール(PBI)が含まれる、請求項40に記載の研削材物品。
- 前記有機材料は、前記結合材料の総体積の約20体積%以下、前記結合材料の総体積の約18体積%以下、または前記結合材料の総体積の約16体積%以下を構成する、請求項38に記載の研削材物品。
- 前記有機材料は、前記結合材料の総体積の約1体積%〜約20体積%、または前記結合材料の総体積の約1体積%〜約18体積%を構成する、請求項42に記載の研削材物品。
- 前記金属材料には金属合金が含まれる、請求項38に記載の研削材物品。
- 前記金属材料には遷移金属元素が含まれる、請求項44に記載の研削材物品。
- 前記金属材料には銅およびスズが含まれる、請求項45に記載の研削材物品。
- 前記金属材料は、基本的に、青銅で構成される、請求項46に記載の研削材物品。
- 前記金属材料は、前記結合材料の総体積の少なくとも約20体積%、前記結合材料の総体積の少なくとも約30体積%、または前記結合材料の総体積の少なくとも約40体積%を構成する、請求項38に記載の研削材物品。
- 前記金属材料は、前記結合材料の総体積の約20体積%〜約99体積%、または前記結合材料の総体積の約30体積%〜約95体積%を構成する、請求項48に記載の研削材物品。
- 前記結合材料は、有機材料の体積(OM)の金属材料の体積(MM)に対する比率(OM/MM)が約0.25以下、約0.23以下、約0.20以下、または約0.15以下である、請求項1〜3、または34のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記結合材料には樹脂が含まれる、請求項1〜3または34のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記結合材料にはフェノール樹脂が含まれる、請求項51に記載の研削材物品。
- 前記本体は、前記本体の総体積の少なくとも約10体積%の結合材料、または前記本体の総体積の少なくとも約20体積%の結合材料を含む、請求項1〜3または34のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記本体は、前記本体の総体積の約10体積%〜約80体積%の結合材料を含む、請求項1〜3または34のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記本体は、前記本体の総体積の少なくとも約5体積%の砥粒、または前記本体の総体積の少なくとも約10体積%の砥粒を含む、請求項1〜3または34のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記本体は、前記本体の総体積の約5体積%〜約60体積%の砥粒を含む、請求項55に記載の研削材物品。
- 前記砥粒は、約250μm未満の平均粒径を有する、請求項1〜3または34のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記砥粒は、約200μm未満の平均粒径を有する、請求項57に記載の研削材物品。
- 前記砥粒は、約1μm〜約250μm、または約50μm〜約250μmの範囲内の平均粒径を有する、請求項58に記載の研削材物品。
- 前記本体は、前記本体の総体積の約10体積%以下、前記本体の総体積の約8体積%以下、または前記本体の総体積の約5体積%以下の間隙を含む、請求項1〜3または34のいずれか一項に記載の研削材物品。
- 前記本体は、前記本体の総体積の約0.5体積%〜約10体積%、前記本体の総体積の約0.5体積%〜約8体積%、前記本体の総体積の約0.5体積%〜約5体積%、または前記本体の総体積の約0.5体積%〜約3体積%の範囲内の間隙を含む、請求項60に記載の研削材物品。
- 前記砥粒のうちの約85%以上、約87%以上、または約90%以上が、前記複合結合材料の前記金属材料内に含有される、請求項2または34に記載の研削材物品。
- 有機材料および金属材料を含む複合結合材料内に砥粒が含有された本体を有する結合研削材を含む研削材物品であって、
前記結合材料は、有機材料の体積(OM)の金属材料の体積(MM)に対する比率(OM/MM)が約0.25以下である、研削材物品。 - 前記有機材料には、ポリイミド、ポリアミド、樹脂、エポキシ アラミド、ポリエステル、ポリウレタン、およびそれらの組み合わせからなる材料の群から選択される材料が含まれる、請求項63に記載の研削材物品。
- 前記有機材料にはポリベンゾイミダゾール(PBI)が含まれる、請求項64に記載の研削材物品。
- 前記金属材料には銅およびスズが含まれる、請求項63に記載の研削材物品。
- 前記結合材料は、有機材料の体積(OM)の金属材料の体積(MM)に対する比率(OM/MM)が約0.23以下、または約0.15以下である、請求項66に記載の研削材物品。
- 前記砥粒は、約250μm未満の平均粒径を有する、請求項63に記載の研削材物品。
- 前記本体は、少なくとも約5GPaの平均ビッカース硬度を有する超砥粒加工物のセンタレス研削時に、研削するための最低基準動力が約4.0kW以下である、請求項63に記載の研削材物品。
- 研削材物品を形成する方法であって、
有機材料、金属材料、および砥粒を含む混合物を形成することと、
前記混合物を処理して、有機材料および金属材料を含む複合結合材料内に砥粒が含有された本体を有する研削材物品を形成することであって、前記結合材料は、有機材料の体積(OM)の金属材料の体積(MM)に対する比率(OM/MM)が約0.25以下であることと、
を含む方法。 - 処理することには、前記混合物を圧縮成形することが含まれる、請求項70に記載の方法。
- 処理することには、前記混合物に対して熱間圧縮成形プロセスを行うことが含まれる、請求項70に記載の方法。
- 熱間圧縮成形は、約600℃以下の圧縮成形温度で行われる、請求項72に記載の方法。
- 熱間圧縮成形は、約550℃以下の圧縮成形温度で行われる、請求項73に記載の方法。
- 熱間圧縮成形は、約500℃以下の圧縮成形温度で行われる、請求項74に記載の方法。
- 熱間圧縮成形は、約400℃〜約600℃の範囲内の圧縮成形温度で行われる、請求項72に記載の方法。
- 熱間圧縮成形は、約400℃〜約490℃の範囲内の圧縮成形温度で行われる、請求項76に記載の方法。
- 熱間圧縮成形は、約10トン/平方インチ以下の最大圧縮成形圧力で行われる、請求項72に記載の方法。
- 熱間圧縮成形は、約0.5トン/平方インチ〜約10トン/平方インチの範囲内の最大圧縮成形圧力で行われる、請求項78に記載の方法。
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