KR950011758B1 - 연마물 제조방법 및 그 방법으로 제조된 연마물 - Google Patents

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Description

연마물 제조방법 및 그 방법으로 제조된 연마물
본 발명은 유리질 결합된 연마물, 특히 연삭휠(grinding wheel)의 제조방법 및 그 방법으로 부터 제조된 연마물품에 관한 것이다.
본 발명의 방법에서는 연마물품을 가압성형 및 소결시키기 전에 접착 그릿 (grit), 유리질접착, 일시적인 결합제(temporary binder)등과 같은 접착물과 설탕/전분입자를 혼합한다.
유리질 접착 연삭휠 및 기타 연마물은 오랫동안 이분야에서 알려졌다. 그러나 이같은 휠 및 연마물은 그 제조물질 및 공정상의 개량 뿐만 아니라, 연삭성능, 보다 큰 유용성, 보다 큰 사용연한 및 경제상의 이익에 대하여 계속 과제가 되어왔다.
이 분야에서 유리질 결합물질의 조성 및 성질에 대한 개량 뿐만 아니라 연마입자 (abrasive grains)및 제조방법의 개선이 있었다.
이같은 개선결과 연삭성능의 증가, 경비절감, 작업물 개량 및 휠의 수명등 많은 성과가 있었다.
그러나 유용성 및 성능 특히 장치 및 이들이 연삭한 부품의 정밀도 및 성능과 휠성능 및 연삭공정에서의 경제성등은 계속 추구되고 있는 것이다.
본질적으로 유리질결합 연삭휠은 휠제조의 소결단계(firing step)동안 형성된 및/혹은 용융된 유리질물질로써 결합된 알루미나와 같은 연마 입자 혹은 그릿(grit)을 갖는다.
종종 고체 윤활제와 같은 기타물질도 그 제조도중 휠에 포함된다.
유리질 결합된 연삭 휠제조에 전형적 방법에서는 연마입자, 예를 들어, 프릿 (frit)이나 기타 유리화될 수 있는 물질, 일시적인 결합제(temporary binder)와 같은 결합물 및 기타윤활제 및 기공생성제등과 같은 물질을 함께 혼합하여 균일혼합물을 만든다.
그후 이 혼합물을 요구하는 연삭휠의 크기 및 형상을 갖는 금형내에 넣은 후, 압축하여 수성 페놀수지 결합제와 같은 일시적인 결합제에 의해서 함께 지지되는 일시적인 자기-지시형상(a temporary self-supporting shape)으로 압축시킨다.
이 일식적으로 결합된 미소결 휠(green wheel)을 건조시킨 후 가마에 넣고 일시적인 결합제 및 기공생성제를 소거시키고 결합물질을 유리질화 시키기 위해 특정 시간 및 온도로 가열 즉 소결시킨다.
이 가열 사이클은 연삭휠의 조성에 달려있다.
따라서 이는 연마 입자 및/혹은 유리질 결합의 조성에 따라 변화시킬 수 있다.
제1단계에서는, 대기하에서 소결시키는 동안 야기될 수 있는 산화 혹은 기타 바람직하지 않은 반응을 감소시키거나 막기 위하여 질소와 같은 불활성 기체를 사용하는 것으로 알려져 있다.
이와 같이 유리질 결합된 연삭휠의 제조방법은 여러가지 영구적 성분과 일시적 성분을 물리적으로 결합시키는 단계를 포함한다.
영구적 성분은 가공이 끝난 휠의 조성물로서 남는 반면, 일시적 성분은 소결단계에서 소실되어 최종 휠에는 나타나지 않는다.
이들 일시적 물질은 종종 휠의 구조, 성질 및 연삭성능에 큰 영향을 미친다.
예를 들어, 디클로로벤젠과 땅콩 껍질(ground nut shells)등과 같은 일시적인 기공생성 유기물이 연삭휠내에 기공을 만들고 결정하는데 사용되었다.
유리질 결합 연삭휠은 성질, 경제성 및 연삭조작에 대한 성능(즉, 휠속도, 송입율 및 절삭깊이등과 같은 연삭조건 뿐만 아니라 작업물(Workpiece)의 형상, 크기 및 조성)을 최적화시키기 위해 여러가지 등급으로 제조된다.
이들 여러가지 등급은 휠제조의 조성, 물성, 구조 및/혹은 제조방법을 변경시킴으로써 얻어질 수 있다.
이와 같이, 예를 들어, 휠이 제조되는 특정조건을 포함하여 특정방법에 따라 휠의 등급이 변경된다.
따라서, 휠구조 및 성능은 휠제조방법에 따라 결정될 수 있는 것이다.
유리질 결합된 연삭휠은 공극, 즉 기공(pores)를 함유하는 것으로 잘 알려져 있으며 이들 공극의 수 및 혹은 크기는 휠의 등급에 따라 변하고 휠의 구조를 결정지우는 것으로도 알려져 있다.
일반적으로, 기공이 보다 클수록 그리고/혹은 기공수가 많을수록 휠은 보다 부드럽게, 즉 약하게 된다.
역으로, 일반적으로 기공이 작을수록 그리고/혹은 기공수가 적을수록 휠은 단단하게, 즉 강하게 된다.
이들 기공은 흡입된 공기 및/혹은 휠의 소결동안 휘발된 공극생성제로 부터 형성된 것이다.
이와 같이 유리질 결합된 연삭휠은 그 기공도, 구조 및 연마작용에 따라 부드러운 것부터 강한것끼리 광범위하게 분류될 수 있다. 부드러운 휠은 빨리 마모되는 경향이 있고 약한 구조를 보여준다.
이같은 휠은 연삭동안 마모성 입자가 빨리 파괴되어 소실되기 때문에 저속 및 비교적 약한 연삭조건하에 사용된다.
반면 단단한 휠은 마모가 보다 느리고, 잘 파괴되지 않으며 높은 물리적 강도를 나타낸다.
이들 휠 a) 고속으로, b) 보다 경질의 금속 및 합금을 연삭시키는데, c) 정밀연삭시 그리고 d) 격렬한 연삭조건(예를 들어 높은 송입속도, 가혹한 조건등)에 사용하기에 적합하다.
부드러운 휠에서와 같이 기공도가 큰 유리질 결합연삭 휠은 휠의 기공도가 증가함에 따라 제조의 신뢰도가 보다 떨어진다. 이같은 난점은 원칙적으로 휠의 기공도가 증가함에 따라 소결전 및 소결도중에 휠의 강도가 저하되는데서 비롯된다.
기공도가 큰 휠의 기공함량이 증가함에 따라, 휠내의 연마 입자 및 유리질 결합의 량이 감소하게 되고 그 결과 휠의 강도가 저하되는 것이다.
종래의 휠제조방법에서, 이 강도에서의 손실은 압압단계 후의 휠이 약해지고 소결단계동안 휠이 처짐(sagging)으로써 증명된다.
이들 문제점들이 본 발명자에 의해 해결되었으며, 그 결과 휠의 여러 성분과 설탕/전분 입자를 혼합시킨 후 휠성분의 혼합물을 금형내에 넣고 그 혼합물을 압축시키고 나서 그 압축 혼합물(즉 미소결 휠)을 성형시로부터 꺼내어 가마내에서 그 휠을 소결시켜 결합물을 유리질화시키는 공정을 개발하였다.
이 공정에 따라 기공도가 큰, 즉 부드러운, 유리질 결합 연삭휠을 보다 신뢰성있게 제조하게 되었으며 종래의 휠제조방법이 갖는 문제점을 해결하였다.
유리질 결합된 연삭휠 등급의 변화를 이해하고 또한 이들 등급에 관련하여 본 발명의 제조방법의 이해를 돕기 위하여, 유리질 결합된 연삭휠의 등급을 휠 구조지수 (Wheel structure Index, WSI)로 나타낼 수 있다.
이 지수는 마모뮬의 벌크(bulk)밀도(BD), 연마입자의 참밀도(TD), 휠의 전체 연마입자 성분내의 연마입자의 체적분획(f)및 휠의 입자 체적 분획(GVF)에 의해 얻어진다.
휠 구조지수값은 다음 일반식으로 나타낼 수 있다.
여기서, (GVF)t는 휠에 대한 전체 입자 체적분획으로써, 연마입자의 전체체적을 유리질결합된 마모성휠의 체적으로 나눈 값이다.
fn은 휠의 전체 연마입자 성분내의 주어진 연마입자의 체적분획이며, (BD)n은 fn 체적분획의 연마 입자의 벌크 밀도이며, (TD)n은 fn 체적분획의 연마 입자의 참밀도 (True Density)이다.
여기서, f1은 입자 번호 1의 체적분획이며, f2은 입자 번호 2의 체적분획이며, f10은 입자 번호 10의 체적분획이며, (BD)1은 입자번호 1의 벌크밀도이고, (BD)2은 입자번호 2의 벌크밀도이고, (BD)10은 입자번호 10의 벌크밀도이고, (TD)1은 입자번호 1의 참밀도이고, (TD)2은 입자번호 2의 참밀도이고, (TD)10은 입자번호 10의 참밀도이다.
(GVF)t 값은 휠내의 연마 입자의 전체 체적을 측정하고 그 체적을 휠의 체적으로 나눔으로써 얻어진다.
휠내의 연마 입자의 전체 체적을 계산함에 있어서는, 연마 입자 각각의 형태의 줄량을 그 입자의 참밀도로 나누어 휠내의 그 입자의 체적을 구한다.
연마 입자의 이들 체적각각을 함께 더하여 연마 입자의 전체 체적을 구한다.
예를 들어 산화 알루미늄 및 탄화규소 입자를 갖는 유리질 결합연삭휠에 있어서는, 연마 입자의 전체 체적은 휠내의 산화 알루미늄의 중량을 산화알루미늄 입자의 참밀도로 나누어 휠내의 그 입자의 체적을 구한다.
마찬가지로 탄화규소 마모성 입자의 중량을 탄화수소 입자의 참밀도로 나누어 휠내의 그 체적을 구한다.
이들 산화알루미늄과 탄화규소 입자의 체적을 더함으로써 휠내의 연마입자의 전체 체적을 얻는다.
주어진 연마입자의 체적분획(f)는 휠내에 사용된 이 입자의 체적을 측정하고 그 체적을 연마입자 전체적으로 나눔으로써 얻어진다.
휠내의 연마입자의 전체체적의 측정은 상술된 바와 같다. 연마입자의 전체체적을 연마 입자의 각 타입의 체적으로 나눔으로써 휠내의 연마 입자 각 타입에 대한 체적분획(f)를 얻는다.
WSI 계산은 유리질 결합된 산화 알루미늄 연삭휠에 대한 다음 예를 통해 보다 더 기술될 수 있으며, 여기서 산화알루미늄 연마 입자의 벌크밀도(BD)는 1.7gm/cc이고 참밀도는 4.00gm/cc이다.
이 실시예의 휠에는 한가지 형태의 연마 입자가 사용되기 때문에 (f)값은 하나이다.
이 예에서 (GVF)t 값은 0.48이다.
이와 같이 WSI=0.48/(1.70/4.00)
WSI=0.48(4.00)/1.70
WSI=1.129
기공도가 큰, 즉 상기된 방법에 따라 본 발명자가 앞서 개발한 부드러운, 유리질 결합 연마 연삭휠은 1 혹은 그 이하의 WSI 값을 갖는다.
부드러운 휠제조 방법에서의 한가지 문제점인 기공도가 큰, 즉 부드러운 휠을 소결시키기 전에 및 소결동안 일어나는 물리적인 역화현상은 기공도가 적은 즉 단단한 휠제조방법에서는 휠내의 대량의 결합 및 연마 입자때문에 일어나지 않는 것으로 보인다.
이와 같이 기공도가 적은 유리질 결합된 연삭휠을 신뢰도가 있게 제조하는 방법은 알려져 있다.
그러나 이 방법으로 제조된 기공도가 적은 휠은 연삭도중 특히 단단한 금속을 연삭하는 도중에는 보다 그 성능이 떨어짐을 보인다.
이들 저 기공도휠은 1 이상의 WSI를 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 방법에 따라 제조된 저기공도의 즉 단단한 유리질 결하연삭휠의 성능이 떨어지는 것을 극복하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 예를 들어 연삭휠과 같은 유리질 결합 연마물품을 제조하는 개선된 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 성능이 개선된 유리질 결합된 연마 연삭휠 제조방법을 제공하는데 있다.
나아가 본 발명의 목적은 높은 구조적 균일성을 갖는 유리질 결합된 연마 연삭휠을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 종래의 유리질 결합된 연삭휠이 갖는 구조 및 성능의 문제점을 해결하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 a) 휠을 제조하기 위하여 설탕/전분입자를 연마입자, 유리질 결합 물질 및 기타 성분에 혼합시키고, b) 이 혼합물을 금형내에 넣고 c) 금형내에서 이 혼합물을 압축시킨 후 d) 압축 혼합물을 금형에서 떼어내고 나서 e) 그 압축혼합물을 소결시켜 결합물질을 유리질화시키는, 단계를 포함하여 이루어지는 휠구조지수(WSI)가 1 이상인, 개선된 연마물 제조방법을 포함하는 본 발명에 의해 이루어진다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명에 의하면 WSI가 1 이상인 유리질 결합 연마물품, 특히 유리질 결합연삭 휠 제조방법이 제공되며, 이 방법은 a) 연마입자, 유리질 결합물질 및 일시적인 결합제를, WSI가 1 이상으로, 함께 혼합하여 균질의 혼합물을 만들고, b) 그 혼합물을 금형내에 놓고, c) 상기 혼합물을 적절한 크기 및 형태로 압축시킨 후 d) 그 압축혼합물을 금형으로 부터 떼어내고 나서 e) 그 압축혼합물을 소결하여 유리질 결합된 연마 물품으로 제조하는, 단계를 포함하며 그 물품을 제조하기 위하여 설탕/전분 입자를 혼합물에 혼합시키는 단계로써 특징 지워진다.
본 발명의 실시에 있어선, 본 발명의 범위에 벗어나지 않고, 연삭성능이 개선된, WSI가 1 이상인, 유리질 결합 연삭휠을 제조하기 위해 여러가지 변형이 가능하다.
본 발명의 방법의 일실시예로써, 1 이상의 WSI에서 a) 연마 입자와 예를 들어 페놀수지 결합제와 같은 일시적인 결합제를 그 결합제에 의해 연마 입자의 균일한 코팅(coating)을 얻을 때까지 함께 혼합하고, b) 계속 혼합하면서 상기 결합제가 코팅된 입자에 유리질 결합물질을 첨가하여 균질의 혼합물을 얻고, c) 상기 b) 단계의 혼합물에 설탕/전분 입자를 첨가하여 균질의 혼합물을 얻을때까지 계속 혼합하고, d) 바람직하지 않은 덩어리를 제거하기 위해 상기 c) 단계에서 제조된 혼합물을 입도선별 (screen)하고, e) 상기 입도 선별된 혼합물을 평량하여 제조될 휠의 크기 및 형상을 갖는 금형에 넣고 f) 그 혼합물을 금형내에서 압축시키고, g) 그 압축된 혼합물을 금형에서 떼어낸 후 h) 그 압축된 혼합물을 건조시키고 나서 i) 상기 건조된 압축혼합물을 연마 입자와 함께 결합시기키 위해 소결하는 단계를 채택 이용할 수도 있다. 상기 (a)(b)(d)(e)(f)(g)(h) 및 (i) 단계 각각은 종래기술에도 있으나, WSI 1 이상인 연삭휠에서 상기 (c)단계는 종래에는 개시된 바가 없는 것이다.
본 발명의 다른 실시방법에서는, 2가지 이상의 연마입자를 사용함으로써 WSI 1 이상인 유리질 결합연삭물품 제조할 수 있다. 즉, 예를 들어 산화알루미늄 및 탄화규소의 같이 물리적 성질 및 /혹은 화학적 설질이 다른 2 이상의 연마 입자를 상술한 바와 같이 연마 입자와 일시적인 결합제를 혼합하기 전에 함께 철저히 혼합시킬 수 있다. 나머지 단계 (a) 내지 (i)는 전술한 바와 같다.
본 발명의 실시방법으로는 또한, 연마 입자와 일시적인 결합제를 함께 혼합하기 전에 예를 들어 여러가지 크기의 산화알루미늄 입자와 같이 동일조성을 갖는 여러가지 크기의 연마 입자를 함께 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시방법으로는 a) 연마 입자와 일시적인 결합제를 상기 결합제에 의해 입자가 균일하게 코팅될 때까지 함께 혼합하고 b) 유리질 결합물질과 설탕/전분입자를 함께 혼합하여 균질의 혼합물을 얻고, c) 상기 a)에서 얻은 결합제 코팅된 연마 입자와, 상기 b)에서 얻은 혼합물을 함께 혼합하여 균질혼합물을 얻고, d) 상기 c)에서 얻은 혼합물을 제조될 연마물품의 크기 및 형상을 갖는 금형에 넣고, e) 그 혼합물을 금형내에서 압축한 후 f) 그 압축혼합물을 상기 금형에서 제거하고 g) 압축혼합물을 건조시키고 나서 h) 상기 압축혼합물을 연마 입자와 함께 소결시킴을 포함한다.
본 발명의 실시에 있어서는 통상의 크기를 갖는 여러가지 연마 입자를 단독(1종)으로 또는 조합하여 사용할 수가 있으며, 그 예로서는 용융알루미나, 졸-겔 알루미나, 탄화규소, 탄화텅스텐, 등방성 질화붕소, 탄화붕소, 다이아몬드 및 질화알루미늄등을 들 수 있다.
프릿(frit), 및 분말(power) 형태의 무기 유리질 결합형성 화합물과 광물질 (minerals)의 혼합물을 포함하여 이 분야에서 잘알려진 유리질 결합조성물이 사용될 수 있다.
이 분야에서 알려진 일시적인 결합제는 유리 혹은 무기든지 공지의 양으로 본 발명에 사용될 수 있으며, 예를 들면 수성 페놀 수지 조성물 및 수성파라핀 왁스 에멀션을 들 수 있다.
연삭휠 제조에 있어서의 보조제 역시 본 발명의 방법을 실시함에 사용될 수 있다. 본 발명의 방법을 실시함에 있어서 연삭휠 제조에 연삭조제(grinding aids)를 사용하는 것이 필요하다고 밝혀지지는 않았지만, 이 같은 조제(aids) 역시 사용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 1 이상 WSI를 갖는 유리질 결합연마 물품이 필요하다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 유리질 결합연마 물품은 1 이상이고 2 이상의 WSI를 갖는다.
유리질 결합 연마물품의 보다 바람직한 WSI 값 범위는 1.00-1.70이다.
본 발명은 본 발명의 설탕/전분 입자를 사용하지 않는 종래의 방법으로 제조된 연삭휠보다 그 연삭성능이 개선된, WSI가 1 이상인 고도로 균질한 유리질결합 연삭휠 제조방법을 제공한다.
종래의 휠보다 본 발명에 의해 제조된 연삭휠의 연삭성능이 개선되었을 뿐만 아니라, 본 발명에 의해서와 같이 설탕/전 분입자를 사용하지 않는 종래의 방법으로 제조된 WSI의 휠보다 본 발명의 방법에 의해 제조된 휠의 구조적 균질성이 보다 큰 것으로 관찰되었다.
본 발명의 방법으로 제조된 연삭휠은 강철을 연삭하는데 유용하며 이 분야의 통상의 크기 및 형태일 수 있다.
WSI가 1 이상이고 성능이 개선된, 특히 종래방법을 제조된 휠보다 연삭성능이 향상된 유리질 결합연마 연삭휠은 설탕/전분 입자를 휠형성 성분에 혼합시키는 방법으로 제조될 수 있다는 것을 기대하지 않게 발견하였다.
완성된 연삭휠 내에서 설탕/전분입자의 존재는 발견되지 않았으며, 따라서 이들 입자는 최소한 이들이 휠을 형성하기 위한 성분내에 혼합된 형태로는 완성된 유리질 결합연삭 휠에는 존재하지 않는 것으로 믿어진다.
본 발명의 방법에 따라 사용되는 설탕/전분입자는 다양한 범위의 조성을 나타낼 수 있다.
전분에 대한 설탕의 비는 다양한 범위에 걸쳐 변화시킬 수 있다.
이들 입자들은 또한 입자의 설탕 및 전분성분과 친밀하게 혼합하여 기타 물질을 함유할 수도 있다.
이들 입자들에서는 설탕 및 전분이 친밀한 물질적 및/혹은 화학적 결합이 일어나서 단일입자를 형성한다.
본 발명의 실시에 있어서 설탕 및 전분의 각각의 입자를 함께 물리적으로 혼합한것은 사용하지 않는다.
전분에 대한 설탕의 비는 중량비로 50/50-90/10이다.
전분에 대한 설탕의 바람직한 비는 중량부로 70/30-85/15이다.
입자크기 100-10 메쉬, 즉 약 0.15mm-2.00mm 크기의 최대칫수를 갖는, 바람직하게는 50-16메쉬, 즉, 0.30-1.18mm의 최대칫수를 갖는, 설탕/전분입자를 본 발명의 실시에 사용할 수 있다.
연마물품내에 약 1.0-15중량%의 연마 입자와 같은 량의 설탕/전분 입자를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 연마물품 내에서 2.0%-10.0중량%의 연마입자와 같은 량의 설탕/전분입자를 사용할 수 있다.
통상의 이분야에서 알려진 혼합기술, 조건 및 장치등을 본 발명의 방법을 실시하는데 사용될 수 있다.
연삭휠과 같은 유리질 결합된 연마물품을 그 소결전 가압하기 위한 통상의 기술, 조건 및 장치를 사용할 수 있다.
소결전 가압된 유리질 결합 연마물품의 건조는 일시적인 결합제 성분과 함께 물품내부에 통상 도입된 물이나 유기용매를 제거하기 위해 사용될 수 있으며, 통상의 기술, 조건 및 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
건조후,통상 미소결 물품(green article) 혹은 미소결 휠(green wheel)이라고 하는 가압된 연마물품은 약 1000°F의 고온처리를 하여 그 연마 입자와 함께 지지하는 유리질 결합을 형성한다.
이 소결단계는 통상 물품의 크기 및 향상, 유리질 결합의 조성 및 연마 입자의 성질에 따라 대기, 가열온도 및 시간이 조절되는 도가니내에서 수행된다. 이분야에서 잘 알려진 소결조건을 본 발명의 실시에 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 기술한다.
여기서 특별히 언급하지 않는 한 물질의 량은 중량기준이며, 온도는 °F이고,
1) CUBITRON MLM 졸-겔 알루미나 연마제는 1988. 5. 17 허여된 미국특허 4,744,802의 명세서 및 청구범위에 의하고, Minnesota Minin and Manufacturing Company에서 제조된 것이다(CUBITRON은 이 회사의 등록상표이다.)
2) 결합 A는 SiO262.28; TiO20.32; Al2O310.99; Fe2O3; B2O35.11; K2O 3.81; Na2O 4.20; Li2O 4.48; CaO 3.88; MgO 3.04 및 BaO 0.26; 의 조성물 기준으로 한 몰 % 산화물을 갖는다.
3) 결합 B는 SiO247.34; TiO20.40; Al2O341.79; Fe2O30.08; K2O 2.25; Na2O 2.25; Li2O 1.13; CaO 2.25; MgO 4.75의 조성을 기준으로 한 몰 % 산화물을 갖는다.
4) 3029 UF 수지는 65중량% 우레아 프롬알데히드 35중량% 물로 된 조성물이다.
5) T-1은 우레아 포름알데히드 파우더 수지와 옥수수전분의 70/30 중량비의 건조 혼합물이다.
6) VINSOL은 Hercules Inc. 에서 제조된 송진(pine resin)이다(VINSOL은 Hercules Inc. 의 등록상표이다).
7) CRUNCHLETS CR 20은 전분에 대한 설탕의 중량비가 78.5; 21.5이고 입자크기가 0.354mm-1.19mm 범위인 설탕/전분입자이다(RUNCHLETS는 Custom Industries In.의 등록상표이다).
하기 실시예에 있는 배합물의 성분은 게재된 페어센트에 따라 다음과 같은 방법으로 합쳤다.
2이상의 다른 화학조성; 물리적 구조나 크기가 다른 연마입자가 사용된 경우, 이들은 다음 단계전에 함께 혼합하였다.
연마 입자 3029 UF 수지 및 에틸렌 글리콜(사용된 경우)을 연마 입자의 균일한 코팅이 얻어질때까지 함께 혼합하였다. 그 결과 혼합물에, 결합혼합물, 덱스트린 분말 및 T-1(사용된 경우)를 혼합하면서 첨가하고 균일한 혼합물이 얻어질때까지 계속 혼합하였다.
그후 VINSOL(사용하는 경우)를 교반하면서 상기 혼합물에 첨가하였다.
그 후 균질혼합물을 얻을때까지 교반하면서 CHUNCHLETS CR 20 입자를 첨가하였다. 그리고 나서 그 결과 조성물을 입도선별하여 바람직하지 않은 덩어리를 제거하고 소정량의 스크린된 혼합물을 제조되는 연삭휠의 형상 및 크기를 갖는 강철 금형내에 넣었다.
그 금형은 명목상 14.5×0.60×4.905인치였다.
금형내에서 그 혼합물을 균일하게 배합한후, 냉간가압하여 혼합물을 14.5× 0.60×4.905인치 크기로 압축하였다.
이 압축혼합물, 즉 미소결 휠을 금형으로 부터 빼낸후 실온에서 275°F까지 13시간동안 가열하여 건조시킨 후 실온까지 공기냉각시켰다.
이 건조된 미소결 휠을 실시예에 기술된 조건에 따라 소결시켰다. 그 결과물인 휠을 최종 크기(14×0.50×5.00인치)로 가공하였다.
[실시예]
실시예 1 내지 4에서의 공기내 소결사이클은 실온에서 1650°F가지 11시간, 1650°F에서 12시간 유지, 1650°F에서 2100°F까지 6.5시간 그리고 2100°F에서 3시간 유지로 행하였다.
그후 휠을 주위공기내에서 냉각하여 27.5시간에 걸쳐 실온까지 냉각시켰다.
실시예 1-4에 의해 제조된 휠은 WSI 값이 1.115였다.
상기 표에서의 모든 량은 중량 % 기준이다.
상기 실시예들에 의해 제조된 연삭휠에 대한 휠의 연삭성능을 평가하기 위하여 다음 절차 및 조건에 따라 시험을 행하였다.
14×0.5×5.00인치 휠을 Universal Center 타입 그라인더 상에 재치하고 휠속도 1718RPM, 승입속도 0.0417인치/min, 0.0625인치/min 및 0.0833인치/min에서 회전하는(200표면 ft/min)4×0.20×1.25인치 4125 강철 원통형 작업물상에 플런지 연삭을 행하였다.
각 시험동안 CIMSTAR 40 금속작업유체를 사용하였다(CIMSTAR는 Cincinn ati Milacron Inc. 의 등록상표이다).
각 시험은 작업물의 직경 0.500인치만큼 제거하도록 행하였다.
각 시험에 대한 휠마모 및 작업물로 부터 제거된 금속에 대하여 측정하고 G-비를 계산하였다.
G-비는 휠마모 체적당 제거된 금속의 체적이다.
다음 결과를 얻었다.
* A는 송입속도 0.0417인치/min이고, B는 송입속도 0.0625인치/min이며, C는 송입속도 0.0833인치/min이다.
실시예 1, 2, 3 및 4에 있어서의 G-비 값을 비교하면 각 송입속도에서, 설탕/전분입자를 휠제조성분에 혼합하는 단계를 사용한 본 발명의 방법에 따라 제조된 휠은 WSI가 1.0이상, 임을 알 수 있다.
즉, 실시예 1 및 3은 현저하게 높은 G-비를 나타내고 따라서 설탕/전분입자를 휠제조성분에 혼합하는 단계를 사용하지 않는 공정(즉 실시예 2 및 4)으로 제조한 휠보다 연삭성능이 월등하게 뛰어난 것이다.
이와 같이 예를 들어 송입속도 0.0417인치/min에서 실시예 1에 대한 G-비 37.56과 동일 송입속도에서의 실시예 2에 대한 G-비 24.81을 대비해 볼때 본 발명의 방법(실시예 1)에 따라 제조된 휠이 휠제조용 성분에 설탕/전분입자를 혼합하는 단계를 사용하지 않은 방법(실시예 2)에 의해 제조된 휠보다 그 연마(연삭)성능이 50% 이상 증가됨에 나타내는 것이다.

Claims (14)

  1. (a) 연마입자, 유리질 결합물질 및 일시적인 결합제 성분을 함께 혼합하여 균질의 혼합물을 형성하는 단계; (b) 그 혼합물을 금형내에 넣는 단계; (c) 상기 혼합물을 금형내에서 압축시키는 단계; 및 (d) 상기 압축된 혼합물을 소결하여 연마 입자를 함께 결합시키는 단계; 를 포함하는, 휠구조지수(Wheel Structure Index, WSI)가 1이상인 유리질 결합된 연마물 제조방법에 있어서, 상기 혼합물을 금형내에 넣는 단계 이전에 상기 혼합물에 설탕/전분입자를 혼합시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 설탕/전분입자는 연마입자, 유리질 결합물질 및 일시적인 결합제 성분으로 이루어진 혼합물에 혼입됨을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 설탕/전분입자가 전분에 대한 설탕의 비가 중량비로 50/50-90/10 비율임을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전분에 대한 설탕의 비는 중량비로 70/30-85/15 범위임을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 설탕/전분입자 크기는 0.15mm-2.00mm 범위임을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 설탕/전분입자 크기는 0.30-1.18mm 범위임을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 설탕/전분입자는 연마입자의 중량을 기준으로 약 1.0%-15.0중량% 범위로 사용됨을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 설탕/전분입자의 함량은 연마 입자의 중량을 기준으로 약 2.0-10중량% 임을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 혼합물에 설탕/전분입자를 혼합시키는 단계는, (a) 연마입자, 유리질결합물질 및 일시적인 결합제 성분을 함께 혼합하여 균일의 혼합물을 형성하는 단계 이전에 상기 설탕/전분입자를 유리질결합 물질에 혼합사키는 단계임을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 연마입자는 용융알루미나, 졸-겔 알루미나, 탄화규소, 등방성 질화붕소(cubic boron nitride)및 다이아몬드로 구성되는 연마입자 그룹에서 선택된 1종임을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 연마입자는 화학적 성질이 다른 최소 2가지 연마 입자임을 특징으로 하는 유리질 결합된 연마물 제조방법.
  12. 제1항의 방법으로 제조된 연마물.
  13. 제5항의 방법으로 제조된 연마물.
  14. 제10항의 방법으로 제조된 연마물.
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