PL101683B1 - Method of manufacturing abrasive ceramic products - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ceramicznych wyrobów sciernych, szczególnie tarcz i na¬ rzedzi sciernych stosowanych w przemysle z przeznaczeniem do prac szlifierskich i polerskich.

Wedlug znanych i stosowanych technologii ceramiczne wyroby scierne wytwarzane sa z mieszaniny spoiw ceramicznych i ziarna sciernego. Spoiwa ceramiczne komponowane sa w oparciu o surowce ilaste, krzemionkowe i skalenie jako skladniki podstawowe oraz skaleniowce, boraks, kwas borny, krzemian sodu, cyrkon, rutyl, kolemanit, lepidolit, spodument i inne surowce mineralne glównie borowe i litowe jako dodatki modyfikujace wlasnosci spoiwa. Surowce te rozdrabniane sa do wielkosci ziarna ponizej 0,06 mm i mieszane ze soba sposobem mechanicznym w temperaturze otoczenia. Nastepnie ujednorodnione spoiwo w stanie surowym laczone jest z ziarnem w stosunku wagowym okreslonym ogólnie przyjetymi tabelami strukturalnymi, formowane w okreslo¬ ne normami ksztalty metoda odlewania lub prasowania i wypalane w temperaturach do 1350°C, zaleznie od rodzaju stosowanego w wyrobie ziarna, z wyjatkiem wyrobów z dodatkiem ziarna diamentowego, dla których wypal prowadzony jest w temperaturze ponizej 1000°C. Wyrób taki jest stosowany jako gotowe narzedzie scierne. Spoiwa wiazace ziarno scierne dobierane sa zaleznie od rodzaju ziflrna oraz jego odpornosci na reakcje termiczno-chemiczne i/albo ulegaja pelnemu zeszkleniu, jak na przyklad przy elektrokorundzie, albo osiagaja stan spieczenia zblizony do porcelany to znaczy zachowuja stan niepelnego przereagowania na przyklad przy wegliku krzemu.

Wyrób scierny wytworzony opisanym sposobem posiada szereg wad z punktu widzenia wlasnosci eksploa¬ tacyjnych. Sa to przede wszystkim: nierównomiernosc rozlozenia spoiwa oraz nierównomiernosc rozprowadze¬ nia skladników w spoiwie. Zasadnicza przyczyna powyzszych wad jest duza niejednorodnosc zarówno chemicz¬ na, jak i strukturalna podstawowego surowca jakim sa skalenie. Stwarza ona stale zagrozenie albo zbytniego uplynnienia spoiwa w procesie wypalania, które narusza przestrzegany uklad faz w wyrobie powodujac deforma¬ cje i niejednorodnosc produktu, albo niewystarczajacego chemicznego zwiazania spoiwa z ziarnem. Zjawiska te w sposób zasadniczy rzutuja na twardosc narzedzia po wypaleniu.

Szczególna niedogodnoscia znanych sposobów wytwarzania wyrobów sciernych o spoiwie ceramicznym jest koniecznosc bardzo scislego dozowania skladników dla zapewnienia w wypalonym wyrobie odpowiednich udzia-2 101 683 lów objetosciowych spoiwa, scierniwa i porów, które okreslaja strukture i twardosc umowna wyrobu, co zwie¬ ksza koszty wytwarzania. Zaleznosc struktury i twardosci od tych samych czynników przy braku mozliwosci ingerencji w podniesienie stopnia jednorodnosci fazowej i wytrzymalosciowej spoiwa powoduje, ze otrzymywane produkty nie zawsze odpowiadaja zalozonym parametrom wytrzymalosciowym. Efekt techniczny jest wynikiem zespolu czynników procesu wypalania i determinuje jakosc wyrobu gotowego, ograniczajac jego uzytecznosc.

Celem wynalazku jest usuniecie wyzej opisanych wad.

Sposób wytwarzania ceramicznych wyrobów sciernych wedlug wynalazku polega na przygotowaniu mie¬ szaniny spoiwa i materialu sciernego. Jako spoiwo stosuje sie spoiwo ceramiczne, zeszkliwiajace sie, które po zeszkleniu zawiera tlenki inicjujace w czasie wtórnej obróbki cieplnej proces dewitryfikacji spoiwa. Jako tlenki inicjujace dewitryfikacje spoiwa stosuje sie tlenki Ag, Au; Cu lub Ti, Zr, Cr, Zn, P lub F, Li, B. Z tak przygotowa¬ nej masy po wprowadzeniu do niej plastyfikatora formuje sie wyroby i wypala je. Po procesie wypalania wyroby poddaje sie wtórnej obróbce cieplnej, w trakcie której zachodzi proces dewitryfikacji. Proces dewitryfikacji prowadzi sie do momentu osiagniecia zadanego stopnia odszklenia spoiwa, po czym wyrób chlodzi sie do normalnej temperatury.

W procesach zorganizowanych czasowo, jak na przyklad linie sh produkcyjnych pracujacych cyklicznie zachodzi potrzeba ograniczania czasu trwania poszczególnych etapów produkcji, lub ich wydluzania dla lepszego wykorzystania narzedzi. Wtedy wspomniana dewitryfikacje temperaturowo-czasowa prowadzi sie w stalym prze¬ dziale czasu i temperaturze zaleznej od wymaganego stopnia odszklenia spoiwa. W procesach zorganizowanych gniazdowo, gdzie nastepuje grupowanie urzadzen podobnych w jednym pomieszczeniu, wazne jest dobre wyko¬ rzystanie wszystkich walorów technicznych kazdego urzadzenia. Wtedy proces dewitryfikacji prowadzi sie w sta¬ lej temperaturze i przedziale czasu zaleznym od wymaganego stopnia odszklenia spoiwa. W tym przypadku do prowadzenia wyzej opisanego procesu regulowania twardosci wyrobów sciernych mozna wykorzystac grupe wzglednie tanich pieców przemyslowych, gdzie temperatura jest wynikiem ilosci doprowadzonej energii, a sto¬ pien wymaganej dewitryfikacji wyznaczany czasowo. Takie urzadzenia nie wymagaja stosowania kosztownych regulatorów temperatury, a wynik procesu jest ustalony czasowo. W wiekszosci surowców mineralnych znajduja sie juz pewne ilosci srodków inicjujacych dewitryfikacje, jednakze zapewnienie dobrych wyników regulacji twardosci wyrobu sciernego wymaga korzystnego uzupelnienia, lub modyfikowania skladu surowcowego spoiwa.

Winnym wykonaniu sposobu wedlug projektu, zamiast wtórnej obróbki cieplnej, wyroby po wypaleniu poddaje sie obróbce swietlnej za pomoca dzialania silnego zródla promieniowania na przyklad pozafiolkowego, co równiez inicjuje proces dewitryfikacji spoiwa. Obróbke te prowadzi sie do momentu osiagniecia zadanego stopnia odszklenia spoiwa.

Wynalazek zostanie blizej objasniony na przykladach przytoczonych ponizej, z których przyklad I przed¬ stawia proces regulowania twardosci przy zmiennej temperaturze i w stalym przedziale czasu narzedzi wykona¬ nych ze spoiwa zawierajacego tlenki litu i chromu, przyklad II przedstawia proces regulowania twardosci w zmiennym czasie i w stalym przedziale temperatury, narzedzi sciernych wykonanych ze spoiwa zawierajacego tlenek chromu, przyklad III przedstawia sposób regulowania twardosci wyrobów ze spoiwa zawierajacego zwiazki litu i miedzi metoda wtórnej obróbki fotochemicznej w zmiennym czasie przy uzyciu silnego zródla promienio¬ wania ultrafiolkowego.

Przyklad I.

Tlenek krzemu Tlenek magnezu Tlenek wapnia Tlenek sodu Tlenek glinu Tlenek zelaza Tlenek chromu Tlenek litu Spoiwo ceramiczne o zestawie tlenkowym: Si02 MgO CaO Na20 A1203 Fe203 Cr203 Li20 — 58,0% wagowych - 13,5% wagowych - 10,0% wagowych - 5,5% wagowych - 5,5% wagowych — 4,0% wagowych - 1,0% wagowych - 2,5% wagowych 100,0% wagowych Skladniki rozdrobnione do wielkosci ziarna ponizej 60 (im i nawilzone dekstryna miesza sie ogólnie zna¬ nym sposobem z ziarnem sciernym elektrokorundu 99A o granulacji 46, formuje sie ksztalt na prasie hydraulicz¬ nej i wypala sie w temperaturze 1300°C. Mikrotwardosc mostków spoiwa w otrzymanym wyrobie okreslana jako mikrotwardosc wyjsciowa wynosi okolo 600 kg/mm2.

Poddajac te wyroby wtórnej obróbce cieplnej w róznych temperaturach, w jednakowym czasie 4 godzin uzyskuje sie wyroby o charakterystyce:101 683 3 Czas przetrzymania (godziny) 4 godziny Temperatura Cc) 650 750 850 950 Gestosc spoiwa (g/cm3) Mikrotwardosc mostków spoiwa w wyrobie (kg/mm2 ) 2,70 1 600 1 2,75 950 2,82 | 1160 nie zmieniaja sie Przyklad II. Spoiwo ceramiczne o zestawie tlenkowym: Tlenekkrzemu Si02 Tlenekmagnezu MgO Tlenekwapnia CaO Tleneksodu Na20 Tlenekglinu A1203 Tlenekzelaza Fe203 Tlenekchromu Cr203 — 58,0% wagowych — 16,0% wagowych — 10,0% wagowych — 5,5% wagowych — 5,5% wagowych — 4,0% wagowych — 1,0% wagowych 100,0% wagowych Po rozdrobnieniu tych skladników do wielkosci ziarna ponizej 60 /im i nawilzeniu dekstryna miesza sie je ogólnie znanym sposobem z ziarnem sciernym elektrokorundu szlachetnego 99A o granulacji 46, formuje sie na prasie hydraulicznej i wypala w temperaturze 1300°C. Otrzymane wyroby scierne posiadaja zalozona charakte¬ rystyke 99A46I6. Poddajac te wyroby wtórnej obróbce cieplnej w temperaturze 700°C przez 1, 2 i 3 godziny uzyskuje sie wyroby o charakterystyce: po 1 godzinie obróbki wtórnej - 99AJ6 po 2 godzinach obróbki wtórnej - 99AK6 po 3 godzinach obróbki wtórnej - 99AL6 Przyklad III. Spoiwo ceramiczne o skladzie tlenkowym: Tlenekkrzemu Si02 Tlenekmagnezu MgO Tlenekwapnia CaO Tleneksodu Na20 Tleneklitu Li20 Tlenekmiedzi Cu2 O Tlenekglinu A1203 Tlenekzelaza Fe203 - 58,00% wagowych - 13,25% wagowych - 10,00% wagowych - 5,50% wagowych - 2,95% wagowych - 0,75% wagowych - 5,50% wagowydi - 4,05% wagowych 100,00% wagowych Po rozdrobnieniu tych skladników do wielkosci ziarna ponizej 60 /im i nawilzeniu dekstryna miesza sie je ogólnie znanym sposobem z ziarnem sciernym elektrokorundu, szlachetnego 99A o granulacji 60, formuje ksztalt na prasie hydraulicznej i wypala w temperaturze 1300°C. Otrzynfane wyroby scierne posiadaja zlozona charakte¬ rystyke 99A60H6.

Poddajac te wyroby wtórnej obróbce fotochemicznej silnym zródlem promieniowania pozafiolkowego uzyskuje sie wyroby o charakterystyce: po 0,5 godzinie obróbki wtórnej - 99A60J6 po 1,0 godzinie obróbki wtórnej - 99A60K6 po 1,5 godzinie obróbki wtórnej - 99A60K6

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania ceramicznych wyrobów sciernych polegajacy na przygotowaniu mieszaniny spoiwa i materialu sciernego, uformowaniu tej mieszaniny i wypaleniu jej, z n a m i e n n y t y m, ze przygotowuje sie mieszanine materialu sciernego i spoiwa zeszkliwiajacego sie, które po zeszkliwieniu zawiera tlenki inigujace w czasie wtórnej obróbki cieplnej proces dewitryfikacji spoiwa, w postaci tlenków Ti, Zr, Cr, Zn, P lub Ag, Au Cu4 wntta lub F, Li, B po czym do tak przygotowanej masy wprowadza sie plastyfikator, mase formuje sie, wypala, nastepnie prowadzi sie wtórna obróbke cieplna, w trakcie której zachodzi proces dewitryfikacji.

2. Sposób wytwarzania ceramicznych wyrobów sciernych polegajacy na przygotowaniu mieszaniny spoiwa i materialu sciernego, uformowaniu tej mieszaniny i wypaleniu jej, z n a m i e n n y t y m, ze przygotowuje sie mieszanine materialu sciernego i spoiwa zeszkliwiajacego sie, które po zeszkliwieniu zawiera tlenki inicjujace w czasie wtórnej obróbki cieplnej proces dewitryfikacji spoiwa, w postaci tlenków Ti, Zr, Cr, Zn, P lub Ag, Au, Cu lub F, Li, B po czym do tak przygotowanej masy wprowadza sie plastyfikator, mase formuje sie, wypala, nastepnie prowadzi sie obróbke swietlna wyrobów za pomoca dzialania silnego zródla promjeniowania jak promieniowania pozafiolkowego, w trakcie której zachodzi proces dewitryfikacji. Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120 + 18 Cena 45 zl