KR20040085004A

KR20040085004A - 메탈본드 휠

Info

Publication number: KR20040085004A
Application number: KR1020040020636A
Authority: KR
Inventors: 아오키기요유키; 차야마다츠시
Original assignee: 구레-노튼 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2004-10-07
Also published as: CN1541808A; JP2004291218A; TW200418614A

Abstract

본 발명은 절삭감이 좋고, 단단하고 수명이 길며, 녹이 발생하지 않고, 또한 가압시의 변형이 없는 고강도인 Ni-Cu-Sn계 메탈본드 휠 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 메탈본드로 결합함으로써 구성된 메탈본드 휠로서, 상기 메탈본드의 화학조성은, Ni를 40 내지 70 wt%, Sn을 19 내지 30 wt%, Ag를 1 내지 7 wt%, 및 적어도 5 wt%를 차지하는 나머지부로서의 Cu로 이루어지는 메탈본드 휠에 관한 것이다. 특히 상기 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자가 티탄 피복되어 있는 것이 바람직하다.

Description

메탈본드 휠{METAL-BOND WHEEL}

본 발명은 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 메탈본드로 결합시켜 구성된 메탈본드 휠 및 그 제조방법에 관한 것이다.

메탈본드 휠은 유리의 표면이나 단면의 연삭 및/또는 연마, 세라믹재료 등의 취성(脆性)재료의 연삭 및/또는 연마(이하 이들 용도에 대하여 언급하는 경우, 「유리연삭」의 용어로 통일하여 기술함)에 사용되고 있다.

유리연삭용 메탈본드 휠을 구성하기 위한 메탈본드의 조성으로서는, Cu-Sn 계(특허문헌 1∼3), Fe-Cu-Sn계(특허문헌 1)가 개시되어 있다. 나아가서는 Co-Cu-Sn계(특허문헌 1 및 3)이나 Ni-Cu-Sn계(특허문헌 4)의 메탈본드도 개시되어 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개소58-217271호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특개평2-76680호 공보

[특허문헌 3]

일본국 특개2001-246566호 공보

[특허문헌 4]

일본국 특개평10-230464호 공보

유리연삭에 사용되는 메탈본드 휠에 요구되는 성질은, 절삭감이 좋은 것(즉 연삭시의 그을림이나 연삭균열의 발생빈도가 적어, 가공능률이 높은 것), 수명이 긴 것, 녹 등이 발생하지 않는 것, 가압시의 변형이 없는 고강도인 것(즉 구부림강도 등이 높다) 등, 다면에 걸친다. 이들 요구를 순조롭게 충족한 메탈본드 휠이 이상적이다.

그러나 상기 종래의 메탈본드 휠에서는 이하에 언급하는 바와 같이 그것들의 요구를 충분히 만족하고는 있지 않았다.

Cu-Sn계 메탈본드에서는, Cu 성분이 많으면 절삭감이 나쁘고, Sn 성분이 많으면 절삭감은 개선되나, 본드의 강도가 저하되고, 그 결과 수명이 짧아진다. 결국 Cu-Sn계의 본드는 일반적으로 수명이 짧다. Fe-Cu-Sn계 메탈본드는 Fe의 첨가량이 증가함에 따라 Cu-Sn계 메탈본드 휠 수명은 길어지나, 유리연삭에 있어서 일반적인 습식연삭시에 연삭 후에 휠의 본드면에 녹이 발생하기 쉽다. 본드면에 녹성분이 있으면, 그것이 다음번의 연삭개시 직후에 피삭재(被削材)에 전사되어 오염이 생긴다는 문제가 지적되고 있다. Co-Cu-Sn계 메탈본드는, 녹은 발생하지 않으나, Co의 첨가량이 증가함에 따라 일반적으로 단단한 본드가 되어 절삭감이 저하된다는 불량이 있다.

이에 대하여, Ni-Cu-Sn계 메탈본드는 Ni를 사용함으로써, 본드를 강하게 하여 휠의 수명을 늘릴 수 있다. 이 관점에서는 Ni량을 비교적 높게 설정하는 것이바람직하다.

그것에 더하여, 단단하고 수명이 긴 메탈본드 휠을 제조하기 위해서는, 고밀도의 가압 소성체로서 제조할 수 있는 것이 필요하게 된다.

그러나 Ni의 양을 높게 설정함에 따라 높은 소성온도가 요구되기 때문에, Ni-Cu-Sn계 메탈본드 휠의 제조에서는, 가열에 의한 변형을 일으키지 않는 카본제의 소성용 형을 사용하는 것이 일반적이다. 이 제법면에서의 제약은 생산비용을 증대시키지 않고 단단하고 수명이 긴 메탈본드 휠을 제공하는 것을 방해하는 것이었다.

즉, Ni-Cu-Sn계 메탈본드 휠의 제조공정에 있어서, 고밀도의 가압 소성체가 얻어지도록 고압을 인가하면 카본형의 마모가 심하고 빈번하게 새로운 형으로 바꿀 필요가 있기 때문에, 생산비용이 증대하고, 그 한편으로 고압에서의 소성에 적합하고, 형 교환의 빈도가 적은 내열합금 또는 내열강재에서는 허용할 수 있는 소성온도에 상한이 있기 때문에, 사용하는 Ni량을 제한하지 않을 수 없다는, 상반된 요구가 존재하고 있었다.

본 발명자에 의하여 검토된 제조예에서는, Ni 성분이 40 wt%를 하회하면, 휠수명의 개선효과는 얻어지지 않고, 반대로 Ni 성분이 40 wt% 이상이면 일반적으로는 800℃ 이상의 소성온도가 필요하게 되었다.

본 발명은 상기한 문제 등을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 절삭감이 좋고, 단단하며 수명이 길고, 녹이 발생하지 않으며, 또한 가압시의 변형이 없는 고강도인 Ni-Cu-Sn계 메탈본드 휠 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

또한 본 발명은 상기와 같은 조성의 메탈본드에서도 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자가 양호하게 결합하여 유지되는 Ni-Cu-Sn계 메탈본드 휠 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, Ni량 40 wt% 이상의 Ni-Cu-Sn계 메탈본드에서 소정량의 Ag를 함유하게 함으로써 유리연삭용도에 적합한 Ni-Cu-Sn계 메탈본드 휠을 효율적으로 생산할 수 있는 것을 발견하고, 이것에 더하여 그 메탈본드 조성에 있어서 티탄 피복된 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 사용하는 것이 더 한층의 이점을 가져오는 것을 발견하고 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 메탈본드로 결합함으로써 구성된 메탈본드 휠에 있어서, 상기 메탈본드의 화학조성은, Ni를 40 내지 70 wt%, Sn을 19 내지 30 wt%, Ag를 1 내지 7 wt%, 및 적어도 5 wt%를 차지하는 나머지부로서의 Cu로 이루어지는 것을 특징으로 하는 메탈본드 휠을 제공한다.

상기 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자가 티탄 피복되어 있는 것이 바람직하다. 또 상기 메탈본드 휠은 유리의 연삭 및/또는 연마에 사용되는 것임을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 메탈본드 휠.

또, 본 발명은 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 메탈본드로 결합하는 메탈본드 휠의 제조방법에 있어서,

(a) Ni가 40 내지 70 wt%, Sn이 19 내지 30 wt%, Ag가 1 내지 7 wt%, 및 적어도 5 wt%를 차지하는 나머지부가 Cu 인 조성의 메탈본드를 얻는 데 필요하게 되는 양으로 그들 금속의 분말혼합물을 준비하여 그 금속분말을 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자와 혼합하는 것; 및

(b) 상기 금속분말과 숫돌입자와의 혼합물을, 내열합금 또는 내열강재를 사용한 금형을 사용하여, 온도 650 내지 850℃에서 소성하는 것을 포함하는 메탈본드 휠의 제조방법을 제공한다.

상기 제조방법에 있어서, 티탄 피복된 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 메탈본드 휠은, 하기의 화학조성을 가지는 Ni-Cu-Sn-Ag계 메탈본드로 구성된다.

Ni 원소는, 메탈본드 조성 중에서 40 내지 70 wt%의 범위로 함유된다. 40 wt%를 하회하면 휠 수명이 저하되고, 70 wt%를 초과하면 소성온도가 너무 높아져 효율적인 생산을 할 수 없다. Ni 원소의 양은 50 내지 70 wt%가 특히 바람직하다.

Sn 원소는, 메탈본드 조성 중에서 19 내지 30 wt%의 범위로 함유된다. Cu-Sn계 중에서 Sn 원소는, 본드의 용융을 돕는 기능이 있다. 19 wt%보다 적으면 소성온도가 너무 높아져 효율적인 생산을 할 수 없다. 30 wt%보다 많아지면 강도가 저하되기 때문에, 휠 수명이 저하된다. Sn 원소의 양은 19 내지 25 wt%가 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서의 Ag의 사용은, 얻어지는 메탈본드에 바람직한 물성을 부여한다. 즉, 소결 촉진 효과이다.

또한 Ag의 사용은, Cu-Sn 계의 금속에 Ag를 가하면, 그 용융시에 저온액층영역이 증대하기 때문에, 그 가하는 양이 비교적 적어도 본드 융점이 내려 간다. 따라서 종래에서는 800℃를 초과하는 고온 소성이 필요하게 된 Ni-Cu-Sn 계 메탈본드를 그것보다도 낮은 온도에서 소성 가능하게 한다. 즉 Ni-Cu-Sn 계 메탈본드 휠의 제조에 있어서, Ag의 사용은 650 내지 850℃의 소성조건을 적용 가능하게 하므로, 그와 같은 비교적 저온영역에서 내용성이 있는 내열합금 또는 내열강재의 금형을 사용하여 소성시에 높은 가압력을 부여할 수 있고, 이와 같이 하여 메탈본드 휠을 고밀도의 소성체로서 제조할 수 있다. 또한 내열합금 또는 내열강재의 금형은 고압을 인가하여도 형 교환의 빈도가 적어서 좋기 때문에 비용상승을 초래하지 않고 상기한 바와 같이 하여 단단하고 수명이 긴 양호한 메탈본드 휠을 제공할 수 있다.

상기의 효과를 얻기 위하여 필요하게 되는 Ag의 양은, 메탈본드 조성 중에서 1 내지 7 wt%의 범위이다. 1 wt%보다 적으면 상기 융점 강하가 얻어지지 않고, 7 wt%를 초과하면 은이 편석되는 경향이 보이며, 7 wt%를 넘어도 Ag에 의한 소결 촉진 효과는 적다. Ag의 양은, 2 내지 5 wt%가 보다 바람직하다.

Cu 원소는, 상기 메탈본드 조성의 나머지부를 구성한다. 그 Cu의 양은, 적어도 5 wt% 이고, Ni와 Cu의 합의 중량으로 60 wt% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 메탈본드 휠은, 상기 메탈본드재료와 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자(이하「초숫돌입자이라고도 함」)와 혼합하여, 가압 소성함으로써 제조된다. 특히 바람직한 숫돌입자는 티탄 피복된 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자이다.

상기 초숫돌입자로서, 상기 티탄 피복된 다이아몬드 숫돌입자 및 /또는 CBN 숫돌입자를 사용하면, 메탈본드와 그들 숫돌입자와의 사이의 결합력을 높일 수 있어, 보다 단단하고 수명이 긴 Ni-Cu-Sn 계 메탈본드 휠을 제공할 수 있다.

본 발명자의 이해에 의하면, 상기의 효과는 소성시에 있어서의 승온 중에 생성되는 Cu-Sn-Ag계의 액층 내에 메탈본드의 주성분이 되는 Ni 원소가 녹아 들고, 이렇게 해서 생긴 Cu-Sn-Ag-Ni의 액층은 그들 초숫돌입자를 피복하고 있는 Ti 금속 또는 TiC 에 대한 습윤성이 양호한 것에 기인한다고 생각된다.

본 발명의 메탈본드 휠에 사용할 수 있는 티탄 피복 다이아몬드 숫돌입자 또는 티탄 피복 CBN 숫돌입자는, 당업자에게 알려져 있고, 시판품을 사용하여도 좋으며, 제조하여 사용하여도 좋다. 그 제조방법은 예를 들면, CVD 법에 의한 피복법을 들 수 있다.

본 발명의 메탈본드 휠은, 다음과 같이 하여 제조된다. 즉, 메탈본드 재료로서, 상술한 각 금속의 조성에 대응하는 양으로 각각의 금속분말을 준비하고, 이들을 소정량의 초숫돌입자와 균일하게 혼합한다. 메탈본드 재료와 초숫돌입자와의 배합비는 통상 체적부로 하여 5 : 95 내지 25 : 75 이다. 그 재료 혼합물을 온도 650 내지 850℃에서 적어도 30 MPa의 최종 가압력으로 약 1시간 인가하여 가압 소성한다.

이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 동시에 설명하나, 이들은 본 발명의 실시 가능성 및 유용성을 예증하는 것으로, 본 발명의 구성을 조금도 한정할 의도는 없다.

[실시예 1] : 본드물성의 테스트

Ni, Cu, Sn을 함유한 메탈본드에 Ag를 첨가하였을 때의 물성의 변화를 조사하여, Ag 첨가의 효과를 확인하였다.

각 원료분말을 하기 소정량 계량하여, 교반 뢰궤기에서 20분간 혼합하여, 메탈본드를 작성하였다.

〔메탈본드의 조성〕

테스트 본드 Ni/Cu/Sn/Ag

= 45/31/19/5 (wt%)

대조 본드 Ni/Cu/Sn/Ag

= 45/36/19/0 (wt%)

다음에, 얻어진 메탈본드를 50 ×5mm의 내열강 금형에 균일하게 충전하여 열간으로 소결하였다. 여기서, 테스트 본드 및 대조 본드의 쌍방 모두 최종압력을 모두 98 MPa로 하고, 최종 가열온도는 400℃, 500℃, 600℃, 650℃, 700℃, 또는 750℃를 적용하였다. 소결체는 냉각 후에 금형으로부터 인출하고, 각 변 마무리가공을 행하여 최종적으로 50 ×5 ×5 mm의 각진 형상의 테스트 피스를 작성하였다.

본드의 물성 테스트

상기한 바와 같이 하여 얻어진 각 테스트 피스에 대하여, 로크웰 경도(HRA),및 구부림 강도를 테스트하였다. 각각의 측정방법은 이하와 같이 하였다.

[로크웰 경도(HRA)]

메탈본드의 물성을 평가하기 위한 로크웰 경도는, JIS 규격(로크웰 경도시험 B7726, 1998)에 따라 기준 하중 10kgf를 가하고, 다음에 일정한 시험 하중을 가하여 다시 되돌렸을 때, 전후 2회의 기준 하중에서의 압자의 침입 깊이(h)로부터 구해진다. 본 테스트에서는 다이아몬드 압자를 사용하여 시험 하중 60kgf 로 하여 100 - 500h의 산출식으로 구하였다. 다이아몬드 압자의 성능은 이하이다.

a) 선단은, 원추부와 구면부가 매끄럽게 접속된 곡면으로 한다.

b) 선단의 원추각도는 120°±30'으로 한다.

c) 선단의 원추부의 모선과 끼워 넣음부의 하중 받침면과의 각도는, 30° ±20'으로 한다.

d) 선단의 구면부의 곡률 반경은, 0.2 ±0.02mm로 한다.

[구부림 강도]

JIS 규격(파인세라믹스의 구부림 강도 시험방법 R1601, 1986)에 따라, 각 테스트 숫돌을 스판간 거리 30mm, 하중 강하속도 3mm/min에서 3점 구부림 강도를 행하였다. 각 테스트 피스에 대하여 3개의 평균치를 취하였다.

테스트 결과

표 1에 로크웰 경도에 대한 테스트 결과를 나타내고, 표 2에 구부림 강도에 대한 테스트 결과를 나타낸다.

로크웰 경도

	400℃	500℃	600℃	650℃	700℃	750℃
테스트 본드	50.7	60.0	61.2	61.0	61.1	60.5
대조 본드	52.1	61.3	62.2	61.6	61.8	60.7

구부림 강도(MPa)

	400℃	500℃	600℃	650℃	700℃	750℃
테스트 본드	300	590	810	970	950	980
대조 본드	260	480	750	880	990	1010

상기 표 1의 결과로부터, 대조 본드와 비교하여 테스트 본드의 경도가 높아져 있음을 알 수 있다.

상기 표 2로부터 분명한 바와 같이, Ag를 5 wt% 함유한 테스트 본드는 고온 소성한 경우에 소결체의 경도는 상승하고, 구부림 강도는 약간 저하되어 있다. 대조 본드의 구부림 강도는 700 내지 750℃ 이상에서 최대치가 되나, 테스트 본드는 650 내지 700℃에서 거의 최대치에 도달하고 있다. 특히 저온도 500 내지 600℃의 구부림 강도값의 차는 현저하다.

이상의 결과로부터, Ag 첨가에 의한 소결 촉진 효과가 보여진다. 따라서 Ag 첨가의 Ni-Cu-Sn계 메탈본드를 사용하면, 절삭감이 좋고, 단단하며, 수명이 긴 휠을 제공할 수 있다고 결론지었다.

[실시예 2] : 메탈본드 휠 제조예 1

티탄 피복 다이아몬드 숫돌입자 #500(GE사로부터 구입, 상품명 : MBM30/40 Ti)을 사용하여 메탈본드 휠의 테스트 피스를 제작하였다.

〔혼합비〕

숫돌입자 1000 중량부

금속분말 4200 중량부

〔메탈본드의 조성〕

Ni/Cu/Sn/Ag

= 45/28/25/2 (wt%)

상기 각 원재료를 계량하여 교반 뢰궤기에서 20분간 혼합하여 재료 혼합물을 제조하고, 50 ×5mm의 내열강 금형에 균일하게 충전하였다. 가압 소성은, 동일한 조건으로 복수 조제된 재료 혼합물에 대하여, 각각 다른 최종 가열온도 650℃, 700℃ 또는 750℃를 적용하였다. 최종 압력은 모두 100 MPa로 하였다. 얻어진 소결체를 냉각 후에 금형으로부터 인출하고, 각 변 마무리가공을 행하여, 최종적으로 50 ×5 ×5 mm의 각진 형상의 테스트 피스를 제작하였다.

[실시예 3] : 메탈본드 휠 제조예 2

티탄 피복되어 있지 않은 다이아몬드 숫돌입자 #500을 사용한 이외는, 상기실시예 2와 동일하게 하여 테스트 피스를 제작하였다.

실시예 2 및 3의 테스트 피스의 물성 테스트

상기한 바와 같이 하여 제작된 실시예 2 및 3의 각 테스트 피스에 대하여,로크웰 경도(HRB) 및 구부림 강도를 측정하였다. 각각의 측정방법은 이하와 같이 하였다.

〔로크웰 경도 〕

메탈본드 휠의 물성을 평가하기 위한 로크웰 경도는, JIS 규격(로크웰 경도시험 B7726, 1998)에 따라 기준 하중 98.07N(10 kgf)을 가하고, 다음에 일정한 시험 하중을 가하여 다시 되돌렸을 때, 전후 2회의 기준 하중에 있어서의 압자의 침입 깊이(h)로부터 구해진다. 본 테스트에서는 직경 1.5875mm(1/16 인치)의 강철볼을 사용하고, 시험 하중 980.7N(100kgf)으로 하여 130 - 500h의 산출식으로 구하였다.

〔구부림 강도〕

JIS 규격(파인세라믹스의 구부림 강도 시험방법 R1601, 1986)에 따라 각 테스트 숫돌을 스판간 거리 30mm, 하중 강하속도 3mm/min로 3점 구부림 강도를 행하였다. 각 테스트 피스에 대하여 3개의 평균치를 취하였다.

표 3에 로크웰 경도의 측정결과를 나타내고, 표 4에 구부림 강도(MPa)의 측정결과를 나타내었다.

로크웰 경도

	650℃	700℃	750℃
실시예 2	112	112	111
실시예 3	107	106	106

구부림 강도(MPa)

	650℃	700℃	750℃
실시예 2	590	600	610
실시예 3	490	510	510

상기의 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 2 및 3의 모두에 있어서, Ni 량이 40 wt%를 초과하는 메탈본드 조성을 채용하여, 비교적 저온에서 소결시키고 있으나, 경도 및 강도로서의 물성값은 모두 바람직하게 높은 레벨에 있었다. 이와 같이 실시예 2 및 3 모두 뛰어난 연삭 휠을 제조할 수 있음을 나타내었다.

또, 실시예 2와 실시예 3의 비교에 의하여 상기 메탈본드 조성에 있어서 티탄 피복 다이아몬드 숫돌입자를 사용하는 것의 이점이 보여진다. 즉, 실시예 2의 결과는, 로크웰 경도 및 구부림 강도 중 어느 것에 대해서도 실시예 3의 결과를 유의적으로 상회하고 있고, 이것으로부터 40 wt%를 초과하는 다량의 Ni를 함유하고, 또한 소량의 Ag를 함유하는 해당 메탈본드 조성에 있어서, 티탄 피복 다이아몬드 숫돌입자와의 결합력, 즉 해당 숫돌입자의 유지력이 높아진다는 효과가 확인되었다.

[실시예 4 및 5]

티탄 피복 다이아몬드 숫돌입자 #500을 사용하여, 실시예 4 및 5의 유리연삭용 메탈본드 휠을 제작하였다. 비교예로서는, 일본국 특개소58-217271호 공보에기재되는 바와 같이 Fe-Cu-Sn계 메탈본드를 사용하여 휠을 준비하였다. 각각의 휠사양은 하기와 같이 하였다.

〔혼합비〕

숫돌입자 1000 중량부

금속분말 4200 중량부

〔메탈본드의 조성〕

실시예 4Ni/Cu/Sn/Ag

= 45/28/25/2 (wt%)

실시예 5Ni/Cu/Sn/Ag

= 65/8/25/2 (wt%)

비교예Fe/Cu/Sn

= 60/28/12 (wt%)

상기 각 원료를 계량하여 교반 뢰궤기에서 20분간 혼합하여 메탈본드 휠용 재료 혼합물을 제조하였다. 뒷면 금속으로는 스틸제 뒷면 금속을 사용하고, 그 뒷면 금속 위에 바깥 둘레 203mm, 높이 12.5mm, 휠층 두께 3.5mm 원형상의 휠 외형을 성형하기 위한 내열 합금형이 준비되었다. 이 내열 합금형에 상기 메탈본드 휠용 재료 혼합물을 균일하게 충전하여 최종 압력을 모두 100 MPa로 하고, 최종 가열온도를 모두 750℃로 하여 가압 소성하였다. 얻어진 소결체는 냉각 후에 금형으로부터 인출하고, 마무리가공을 행하여 최종적으로 바깥 둘레 202mm, 두께 12mm, 구멍지름 50.8mm의 1A1의 휠이 제작되었다. 또한 각 휠의 바깥 둘레 사용면(연삭면)에5개의 홈을 형성하여 각 테스트용 휠을 완성시켰다. 하기 연삭 테스트에서는 각 휠 모두 중앙의 홈부를 사용하였다.

연삭 테스트

연삭 테스트에서는 하기 조건으로 유리 단면부를 연삭하였다.

휠 치수 : 바깥 둘레 202, 두께 12 mm, 구멍지름 50.8 mm

바깥 둘레 사용면에 5개의 홈

피삭재 : 재질 액정용 유리기판

치수 길이 150 mm

높이 1OO mm

두께 0.7 mm

0.7 mm의 두께부를 연삭하였다.

연삭반 : 종류 오카모토고사쿠 횡축 평면 연삭반

형식 CNC-52B (7.5 kw)

연삭액 : 종류 수계 연삭액

유량 30리터/분

마무리조건 : 스틱 WA#800G

휠 주속도 25m/s

마무리 연삭깊이 1mm ×1회

마무리 이송 500m/min

마무리 방향 업 커트 드레싱

연삭조건 : 습식 플랜지 연삭

휠 주속도 30 m/s

테이블 속도 6 m/min

연삭깊이 0.2 mm/pass

연삭방향 업 커트만

연삭 여유값 40 mm/1매당 ×20매

연삭길이 600 m

평가항목으로서, 연삭 테스트에 사용된 각 휠에 대하여, 휠 반경 소모(mmR), 연삭동력, 마무리면 조도(Ra㎛), 휠 사용면의 녹 발생상태를 조사하였다. 각각의 측정방법은 하기와 같다.

〔휠 소모〕

카본 레플리카법에 의해 사용 전후의 형상을 비교하였다.

〔연삭 동력〕

휠축 모터의 소비전력을 W라 하고, 612 ×W /주속 (60/100)으로 하여 구해진 다. 또한 주속으로서 상기 휠 주속도를 사용하였다.

〔마무리면 조도 Ra〕

중심선 평균 조도(Ra)는, 조도의 곡선으로부터 그 중심선의 방향으로 측정길이(1)의 부분을 발췌하고, 이 발췌부분의 중심선을 X축, 세로배율의 방향을 Y축, 조도 곡선 y = f(x)로 나타내었을 때, 다음 식에 의하여 구해지는 값을 마이크로미터(㎛)로 나타낸 것을 말한다.

〔휠 사용면의 녹 발생상태〕

연삭 완료하고 나서 하룻밤 방치 후, 휠 사용면의 녹 발생상태를 육안으로 관찰하였다.

표 5에 상기 연삭 테스트 결과를 나타낸다.

	휠 반경 소모	연삭 동력	마무리면 조도	녹 발생
실시예 4	0.012	86	0.6	없음
실시예 5	0.010	80	0.6	없음
비교예	0.014	100	0.6	있음

상기 테스트 결과로부터, 이하의 것이 보여진다.

휠 반경 소모에 대하여, 실시예 4 및 실시예 5 모두 비교예보다 휠의 마모가 적다는 결과가 나타났다.

연삭 동력에 대해서는, 실시예 4 및 실시예 5 모두 비교예보다 낮은 값이 나타났다. 이것은 휠의 절삭감이 좋은 것을 의미하여, 피삭재인 유리의 연삭 그을름 및 연삭 균열이 발생하는 빈도를 감소시킬 수 있음을 나타내고 있다.

면 조도에 대해서는, 실시예 4, 실시예 5, 비교예 모두 동일한 값을 나타내었다. 이것은 그들 실시예의 제품이 연삭용 휠로서 종래의 제품과 동등한 품질을 가지고 있음을 나타내고 있다.

녹 발생에 대해서는, 실시예 4와 실시예 5의 어느 것에도 발생하지 않고, 비교예에서만 발생한 것이 확인되었다. 이것은 비교예의 메탈본드에 함유되어 있는 Fe가 원인이라고 할 수 있다. 따라서 본 실시예의 휠에 의하면, 피삭재가 녹으로 인해 오염되는 일이 없어져 피삭재의 생산효율이 향상된다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명은 절삭감이 좋고 연삭시의 그을림이나 연삭 균열의 발생빈도가 적으며, 단단하고 수명이 길고, 녹이 발생하지 않으며, 또한 가압시의 변형이 없는 고강도인 Ni-Cu-Sn 계 메탈본드 휠 및 그 제조방법을 제공할 수 있고, 특히, Ni량이 높은 조성의 메탈본드에 있어서도 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 양호하게 결합시켜 유지할 수 있는 메탈본드 휠과 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims

다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 메탈본드로 결합함으로써 구성된 메탈본드 휠에 있어서,

상기 메탈본드의 화학조성은, Ni를 40 내지 70 wt%, Sn을 19 내지 30 wt%, Ag를 1 내지 7 wt%, 및 적어도 5 wt%를 차지하는 나머지부로서의 Cu로 이루어지는 것을 특징으로 하는 메탈본드 휠.
제 1항에 있어서,

상기 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자가, 티탄 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈본드 휠.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 메탈본드 휠은, 유리의 연삭 및/또는 연마에 사용되는 것임을 특징으로 하는 메탈본드 휠.
다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 메탈본드로 결합하는 메탈본드 휠의 제조방법에 있어서,

(a) Ni가 40 내지 70 wt%, Sn이 19 내지 30 wt%, Ag가 1 내지 7 wt%, 및 적어도 5 wt%를 차지하는 나머지부가 Cu 인 조성의 메탈본드를 얻는 데 필요하게 되는 양으로 그것들 금속의 분말 혼합물을 준비하여 상기 금속분말을 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자와 혼합하는 것; 및

(b) 상기 금속분말과 숫돌입자와의 혼합물을, 내열합금 또는 내열강재를 사용한 금형을 사용하여 온도 650 내지 850℃에서 소성하는 것을 포함하는 메탈본드 휠의 제조방법.
제 4항에 있어서,

티탄 피복된 다이아몬드 숫돌입자 및/또는 CBN 숫돌입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 메탈본드 휠의 제조방법.