RU2078678C1

RU2078678C1 - Abrasive tool

Info

Publication number: RU2078678C1
Application number: RU94042215A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Мартынов; М.Г. Эфрос; А.М. Цывьян; И.Х. Стратиевский; В.П. Зинченко
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Абразивы и шлифование"
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1997-05-10
Also published as: RU94042215A

Abstract

FIELD: abrasives. SUBSTANCE: invention concerns abrasive tools of fused corundum (76.9-91.8 wt %) on glass binding material (8.2-23.1 wt %), in particular, for discs designed for profiled polishing. Binder contains oxides of (in wt %): silicon, 60.5-64.0; aluminium, 13.5-20.5; boron, 1.6-10.7; magnesium, 0.1-1.2; calcium, 0.6-3.2; potassium, 1.4-6.6; sodium, 2.4-8.5; ferric, 0.3- 0.4; and additionally lithium, 0.6-2.9; and titanium, 0.2-1.9. Binder may also contain cobalt and nickel oxides, 0.2-0.4 and 0.1-0.5 wt %, respectively. EFFECT: improved performance characteristics. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к абразивному производству, а именно к абразивному инструменту из электрокорунда, предназначенному для обработки деталей сложного профиля, например, к шлифовальным кругам для профильного шлифования. The invention relates to abrasive production, namely to an electrocorundum abrasive tool for processing parts of complex profile, for example, to grinding wheels for profile grinding.

Шлифовальные круги для обработки деталей сложного профиля должны обладать высокой прочностью и кромкостойкостью. Эти свойства обеспечивают определенным соотношением абразивного материала и связки и составом связки. Grinding wheels for machining complex profile parts must have high strength and edge resistance. These properties provide a certain ratio of abrasive material and binder and the composition of the binder.

Известны шлифовальные круги для такого вида шлифования, выпускаемые зарубежными фирмами, однако их приобретение требует значительных средств. Known grinding wheels for this type of grinding produced by foreign companies, however, their acquisition requires significant funds.

Известен абразивный инструмент, изготавливавшийся с использованием керамической связки, в которую входят, мас. литийборосиликатная фритта 15,0-60,0: огнеупорная глина 0,1-40,0; полевошпатовый материал 15,0-60,0; криолит 5,0-15,0. Однако, в настоящее время указанная связка не используется из-за своей агрессивности к огнеупорам печей обжига вследствие содержания в ней криолита и выделения фтора при обжиге. Known abrasive tool made using a ceramic bond, which includes, by weight. lithium borosilicate frit 15.0-60.0: refractory clay 0.1-40.0; feldspar material 15.0-60.0; cryolite 5.0-15.0. However, at present, this bond is not used because of its aggressiveness to refractories of kilns due to the content of cryolite in it and the release of fluorine during firing.

Наиболее близким к заявляемому является абразивный инструмент, изготавливаемый из формовочной смеси, включающей, мас. электрокорундовый материал 76,3-88,4; каолин 2,1-5,7; полевой шпат 2,1-5,7; тальк 0,7-1,9; жидкое стекло 3,4-4,5; сухой декстрип 0,2-1,6; борокальциевую фритту 2,1-5,7. При этом борокальциевая фритта имеет следующий состав, мас. двуокись кремния 22,0-38,9; окись алюминия 14,5-15,5; окись бора 25,0-35,0; окись кальция 12,5-17,5; окись натрия 6,5-7,5; окись калия 2,5-3,5, при соотношении окиси бора к окиси кальция 2:1 (прототип). Произведя принятые в технологии производства абразивов расчета, получаем следующий состав инструмента в готовом виде, мас. 79,4-94,3 электрокорунда и 5,7-20,6 связки, содержащей 52,0-55,5 SiO₂; 20,5-23,5 Al₂O₃; 8,5-10,5 B₂O₃; 0,1-0,3 MgO, 4,2-5,5 CaO; 1,3-2,5 K₂O; 3,0-4,5 Na₂O; 0,3-0,4 Fe₂O₃. Однако производительность этих кругов на операциях профильного шлифования недостаточна; требуется частная правка кругов вследствие их недостаточной прочности и кромкостойкости.Closest to the claimed is an abrasive tool made of molding sand, including, by weight. electrocorundum material 76.3-88.4; kaolin 2.1-5.7; feldspar 2.1-5.7; talcum powder 0.7-1.9; water glass 3.4-4.5; dry dextree 0.2-1.6; Borocalcium frit 2.1-5.7. While borocalcium frit has the following composition, wt. silicon dioxide 22.0-38.9; alumina 14.5-15.5; boron oxide 25.0-35.0; calcium oxide 12.5-17.5; sodium oxide 6.5-7.5; potassium oxide 2.5-3.5, with a ratio of boron oxide to calcium oxide of 2: 1 (prototype). Having made the calculation abrasives adopted in the production technology, we obtain the following composition of the tool in finished form, wt. 79.4-94.3 electrocorundum and 5.7-20.6 binder containing 52.0-55.5 SiO ₂ ; 20.5-23.5 Al ₂ O ₃ ; 8.5-10.5 B ₂ O ₃ ; 0.1-0.3 MgO; 4.2-5.5 CaO; 1.3-2.5 K ₂ O; 3.0-4.5 Na ₂ O; 0.3-0.4 Fe ₂ O ₃ . However, the performance of these circles in the operations of profile grinding is insufficient; private dressing of circles is required due to their insufficient strength and edge resistance.

Предлагаемый абразивный инструмент содержит электрокорунд и связку в виде стекла, включающую оксиды кремния, алюминия, бора, магния, кальция, калия, натрия и железа и дополнительно оксиды лития и титана при следующем соотношении оксидов, мас. SiO₂ 60,5-64,0; Al₂O₃ 13,5-20,5; B₂O₃ 1,6-10,7; MgO 0,1-1,2; CaO 0,6-3,2; Li₂O 0,6-2,9; K₂O 1,4-6,6; Na₂O 2,4-8,5; TiO₂ 0,2-1,9; Fe₂O₃ 0,3-0,5. При этом инструмент содержит, мас. электрокорунда 76,9-91,8, связки 8,2-23,1. Кроме того, связка может содержать дополнительно к указанным оксидам 0,2-0,4 мас. оксида кобальта и 0,1-0,5 мас. оксида никеля.The proposed abrasive tool contains electrocorundum and a binder in the form of glass, including oxides of silicon, aluminum, boron, magnesium, calcium, potassium, sodium and iron, and additionally oxides of lithium and titanium in the following ratio of oxides, wt. SiO ₂ 60.5-64.0; Al ₂ O ₃ 13.5-20.5; B ₂ O ₃ 1.6-10.7; MgO 0.1-1.2; CaO 0.6-3.2; Li ₂ O 0.6-2.9; K ₂ O 1.4-6.6; Na ₂ O 2.4-8.5; TiO ₂ 0.2-1.9; Fe ₂ O ₃ 0.3-0.5. The tool contains, by weight. electrocorundum 76.9-91.8, ligaments 8.2-23.1. In addition, the bundle may contain in addition to these oxides 0.2-0.4 wt. cobalt oxide and 0.1-0.5 wt. nickel oxide.

Граничные пределы содержания абразивного материала и связки определены экспериментально и обусловлены необходимостью создания высокопрочного и кромкостойкого инструмента, а также требованиями технологичности процесса их изготовления. Boundary limits of the abrasive material and ligament content are determined experimentally and are caused by the need to create high-strength and edge-resistant tools, as well as the requirements of the manufacturability of the process of their manufacture.

Содержание электрокорунда от 76,9 до 91,8 мас. обеспечивает получение шлифовальных кругов твердостью от МЗ до СТЗ. Увеличение содержания электрокорунда выше 91,8% не позволяет получить инструмент необходимой степени твердости, уменьшение его содержания не отвечает требованиям технологичности. The content of electrocorundum is from 76.9 to 91.8 wt. provides grinding wheels with hardness from MZ to STZ. An increase in the content of electrocorundum above 91.8% does not allow to obtain an instrument of the necessary degree of hardness, a decrease in its content does not meet the requirements of manufacturability.

Интервалы содержания связки определены по рецептурным кривым степень твердости содержание связки. Увеличение содержания связки более 23,1 мас. приводит к появлению выплавок и деформации инструмента. При содержании связки менее 8,2% невозможно получить кромкостойкие круги. The intervals of the ligament content are determined by prescription curves the degree of hardness of the ligament content. The increase in the ligament content of more than 23.1 wt. leads to the appearance of smelting and deformation of the tool. When the binder content is less than 8.2%, it is impossible to obtain edge-resistant circles.

Выбор содержания оксидов в связке проведен экспериментально и обусловлен необходимостью получения связки в стеклообразном состоянии; при этом могут быть использованы разные марки исходных минеральных компонентов связок (глина, каолин, полевой шпат) и фритт. The choice of the oxide content in the binder was carried out experimentally and is due to the need to obtain a binder in a glassy state; in this case, different grades of the initial mineral components of the ligaments (clay, kaolin, feldspar) and frit can be used.

Содержание оксидов SiO₂, Al₂O₃ и B₂O₃ в указанных количествах обеспечивает проведение обжига инструмента по режимам промышленных печей. Изменение содержания SiO₂ в сторону увеличения приводит к повышению температуры спекания компонентов и необходимости повышения температуры обжига до температур, требующих изменения конструкций печей обжига. Уменьшение содержания SiO₂ или увеличение содержания Al₂O₂ приводит к получению состава, не образующего стекла. Уменьшение содержания Al₂O₃ ниже указанного предела нецелесообразно, поскольку Al₂O₃ вводится главным образом глиной или каолином и уменьшение глинистой компоненты не обеспечит требуемой прочности сырых заготовок. Изменение содержания B₂O₃, вводимого фриттой, в сторону уменьшения не обеспечивает получения стекловидной связки, увеличение содержания B₂O₃ из-за снижения температуры размягчения делает состав нетехнологичным.The content of oxides SiO ₂ , Al ₂ O ₃ and B ₂ O ₃ in the indicated amounts provides for firing the tool according to the regimes of industrial furnaces. Changing the SiO ₂ content upwards leads to an increase in the sintering temperature of the components and the need to increase the firing temperature to temperatures requiring a change in the design of the kiln. A decrease in the content of SiO ₂ or an increase in the content of Al ₂ O ₂ results in a non-glass composition. The decrease in the content of Al ₂ O ₃ below the specified limit is impractical, since Al ₂ O ₃ is introduced mainly by clay or kaolin and a decrease in the clay component will not provide the required strength of the crude workpieces. The change in the content of B ₂ O ₃ introduced by the frit, in the direction of reduction does not provide a vitreous ligament, an increase in the content of B ₂ O ₃ due to lower softening temperature makes the composition non-technological.

Содержание оксидов CaO, MgO, Li₂O, K₂O, Na₂O в указанных пределах обеспечивает получение стекловидных однородных мостиков связки, обеспечивающих высокую прочность закрепления электрокорунда в инструменте. Увеличение содержания CaO, MgO и K₂O делает состав более тугоплавким, а при уменьшении их содержания ниже указанных пределов способность к образованию связки в виде однородного прочного стекла уменьшается.The content of oxides CaO, MgO, Li ₂ O, K ₂ O, Na ₂ O within the specified limits provides for obtaining glassy homogeneous bridges of the bundle, providing high strength of electrocorundum fixing in the tool. An increase in the content of CaO, MgO, and K ₂ O makes the composition more refractory, and with a decrease in their content below the indicated limits, the ability to form a bond in the form of a uniform strong glass decreases.

Увеличение содержания оксидов Li₂O и Na₂O, вводимых фриттой, из-за увеличения содержания фритты делает состав нетехнологичным. Уменьшение их содержания не обеспечивает получения связки в виде стекла.The increase in the content of Li ₂ O and Na ₂ O oxides introduced by the frit, due to the increase in the frit content, makes the composition non-technological. Reducing their content does not provide a ligament in the form of glass.

При содержании Fe₂O₃ выше 0,5 мас. при обжиге в зоне контакта зерна и связки может происходить восстановление Fe₂O₃ до Fe, при этом прочность соединения связки и зерна снижается. Нижняя граница содержания Fe₂O₃ обусловлена использованием глины и полевого шпата.When the content of Fe ₂ O ₃ above 0.5 wt. during firing in the zone of contact of grain and binder, reduction of Fe ₂ O ₃ to Fe can occur, while the bond strength of the binder and grain is reduced. The lower limit of the content of Fe ₂ O ₃ due to the use of clay and feldspar.

Оксиды Ni₂O₃, Co₂O₃ и TiO₂ в указанных пределах повышают адгезионные свойства связки, однако увеличение их содержания выше указанных пределов может привести к кристаллизации алюминатов титана, кобальта и никеля.The oxides Ni ₂ O ₃ , Co ₂ O ₃ and TiO ₂ within the specified limits increase the adhesive properties of the binder, however, an increase in their content above the specified limits can lead to the crystallization of aluminates of titanium, cobalt and nickel.

Абразивный инструмент изготавливают из белого электрокорунда зернистостями 6 40 по известной технологии, включающей приготовление связки, увлажнение электрокорунда временным связующим, смешивание увлажненного абразивного материала со связкой, формирование заготовок требуемого размера, их сушку и обжиг при соответствующей температуре. An abrasive tool is made of white electrocorundum with a grain size of 6-40 according to the known technology, including preparation of a binder, moistening of electrocorundum with a temporary binder, mixing moistened abrasive material with a binder, forming blanks of the required size, drying and firing them at the appropriate temperature.

Связку готовят из глины, каолина, полевого шпата и фритты. A bunch is made of clay, kaolin, feldspar and frit.

Компоненты измельчают до получения порошка размером 60-10 мкм и смешивают в нужных пропорцих по принятой в абразивной промышленности технологии. The components are ground to obtain a powder of 60-10 microns in size and mixed in the right proportions according to the technology adopted in the abrasive industry.

Были изготовлены круги различных типоразмеров и характеристик 8 составов по изобретению, приведенных в табл.1. Для их изготовления в качестве абразивного материала использовали белый электрокорунд марки 25А зернистостями 6-40, в качестве связки стеклосвязку 7 различных составов, приведенных в табл. 2. В качестве исходных компонентов связки использовали обычно применяющиеся в абразивном производстве глину, каолин, полевой шпат Манского и Белгородского месторождений и щелочную алюмоборосиликатную фритту, содержащую дополнительно оксиды никеля, титана и кобальта (состав N 1) и щелочную алюмоборосиликатную фритту, дополнительно содержащую оксид титана (состав N 2). Circles of various sizes and characteristics of 8 compositions according to the invention, are shown in table 1. For their manufacture, white electrocorundum of grade 25A with grit sizes 6-40 was used as abrasive material, as a bundle glass bond 7 different compositions are given in table. 2. As the initial components of the binder, clay, kaolin, feldspar of the Mansky and Belgorod deposits and alkaline aluminoborosilicate frit, additionally containing nickel, titanium and cobalt oxides (composition No. 1) and alkaline aluminoborosilicate frit, additionally containing titanium oxide, were commonly used in abrasive production. (composition N 2).

Круги составов 1-4 (табл.1) были испытаны на операции профильногго шлифования заготовок из стали У10А 52-57 НРС_э, круги составов 5 и 6 испытывали на операции глубинного шлифования зубьев на дисках полумуфт из стали 40Х и круги составов 7 и 8 на операции глубинного шлифования призм из стали 12ХН3А.Circles of compositions 1-4 (Table 1) were tested on the profile grinding operation of workpieces made of U10A steel 52-57 NRS _e , circles of compositions 5 and 6 were tested on the operation of deep grinding of teeth on the half-coupling discs made of 40X steel and circles of compositions 7 and 8 on operations of deep grinding of prisms from steel 12XH3A.

Как показали испытания, предлагаемые круги имеют повышенную стойкостную наработку и кромкостойкость и обеспечивают высокую точность обработки деталей сложного профиля. As tests have shown, the proposed wheels have a high service life and edge resistance and provide high precision machining of complex sections.

Claims

1. An abrasive tool containing electrocorundum and a binder in the form of glass, including oxides SiO ₂ , AI ₂ O ₃ , B ₂ O ₃ , MgO, CaO, K ₂ O, Na ₂ O and Fe ₂ O ₃ , characterized in that the binder additionally contains oxides Li ₂ O and TiO ₂ in the following ratio of oxides, wt.

SiO ₂ 60.5 64.0
Al ₂ O ₃ 13.5 20.5
B ₂ O ₃ 1.6 10.7
MgO 0.1 1.2
CaO 0.6 3.2
Li ₂ O 0.6 2.9
K ₂ O 1.4 6.6
Na ₂ O 2.4 8.5
TiO ₂ 0.2 1.9
Fe ₂ O ₃ 0.3 0.5
while the tool contains, by weight. electrocorundum 76.9 91.8 and ligaments 8.2 23.1.

2. The tool according to claim 1, characterized in that the bundle additionally contains 0.2 to 0.4 wt. Co ₂ O ₃ and 0.1 0.5 wt. Ni ₂ O ₃ .