RU2354535C2

RU2354535C2 - Method for impregnation of abrasive tool

Info

Publication number: RU2354535C2
Application number: RU2007111229/02A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Шумячер (RU); Вячеслав Михайлович Шумячер; Андрей Вячеславович Славин (RU); Андрей Вячеславович Славин; Сергей Анатольевич Крюков (RU); Сергей Анатольевич Крюков
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2009-05-10
Also published as: RU2007111229A

Abstract

FIELD: instrument making.

SUBSTANCE: invention is related to the field of abrasive machining and may be used in production of large and highly porous abrasive tool. The latter is submerged into impregnation chamber with solution or melt of impregnator, where ferromagnetic particles are introduced with size of 5-20 mcm in amount of 15-30% from impregnator volume. And at the moment of tool extraction from chamber with impregnator and during drying or cooling it is exposed to external magnet field to harden impregnator in tool pores.

EFFECT: quality of impregnation, process efficiency, tool strength and its heat conductivity are increased, and process power intensity is also reduced.

2 ex

Description

Изобретение относится к производству абразивного инструмента, в частности к повышению эксплуатационных характеристик крупного и высокопористого абразивного инструмента.The invention relates to the production of abrasive tools, in particular to improving the operational characteristics of a large and highly porous abrasive tool.

Известен способ пропитки абразивного инструмента, при котором после завершения пропитки его извлекают, а охлаждение инструмента осуществляют до затвердевания импрегнатора на боковых его поверхностях, после чего производят повторную пропитку поливом импрегнатора на верхнюю поверхность инструмента при одновременном охлаждении боковых поверхностей до температуры ниже температуры фазового перехода расплава (см. авт.свид. СССР №1191273, кл. B24D 3/34, 1985, Бюл. №42).A known method of impregnation of an abrasive tool, in which, after the impregnation is completed, it is removed, and the tool is cooled until the impregnator hardens on its side surfaces, after which the impregnator is re-impregnated onto the upper surface of the tool while the side surfaces are cooled to a temperature below the melt phase transition temperature ( see USSR Autosd. No. 1191273, class B24D 3/34, 1985, Bull. No. 42).

Этим способом повышают качество пропитки за счет устранения вытекания импрегнатора через боковые поверхности инструмента.This method improves the quality of impregnation by eliminating the leakage of the impregnator through the side surfaces of the tool.

Однако при пропитке крупного или высокопористого инструмента в момент его извлечения из ванны с импрегнатором для сушки или охлаждения последний успевает частично вытечь из пор инструмента и неравномерно распределиться на боковых его поверхностях. Повторная пропитка поливом импрегнатора на верхнюю поверхность инструмента не устранит неравномерность первоначальной пропитки из-за защемления воздуха в порах затвердевшим импрегнатором на боковых поверхностях.However, when a large or highly porous tool is impregnated at the time of its removal from the bath with an impregnator for drying or cooling, the latter manages to partially leak from the pores of the tool and unevenly distribute on its lateral surfaces. Repeated impregnation by watering the impregnator on the upper surface of the tool will not eliminate the unevenness of the initial impregnation due to the pinched air in the pores of the hardened impregnator on the side surfaces.

Известен способ пропитки абразивного инструмента, при котором инструмент погружают в камеру с расплавом импрегнатора (серой), выдерживают в ней, а затем постепенно охлаждают в жидкой среде, которую подают в камеру с расплавом серы, одновременно вытесняя последнюю, причем жидкость перед подачей в камеру нагревают до температуры пропитки, затем обеспечивают ее циркуляцию с одновременным охлаждением до температуры отверждения серы (см. авт.свид. СССР, №1222521, кл. B24D 3/34, 1986, Бюл. №13). Этот способ принят за прототип.A known method of impregnation of an abrasive tool, in which the tool is immersed in a chamber with impregnator melt (sulfur), kept in it, and then gradually cooled in a liquid medium, which is fed into the chamber with sulfur melt, while displacing the latter, and the liquid is heated before being fed into the chamber to the temperature of the impregnation, then ensure its circulation with simultaneous cooling to the temperature of sulfur curing (see ed. certificate of the USSR, No. 1222521, class B24D 3/34, 1986, Bull. No. 13). This method is adopted as a prototype.

Предложенным способом, как утверждают авторы, интенсифицируется процесс и снижаются трудозатраты, а также повышается качество пропитки.The proposed method, according to the authors, intensifies the process and reduces labor costs, and also improves the quality of impregnation.

Недостатком этого способа является невозможность его применения, когда в качестве импрегнатора используется вяжущий водный раствор, например силикатный клей, требующий сушки изделия, а не охлаждения, как в случае с расплавом серы. Немаловажным недостатком является повышенная энергоемкость процесса пропитки из-за двойного нагрева: первоначально серы до 150°С, а затем и жидкости, вытесняющей расплав серы из камеры, до 145°С.The disadvantage of this method is the impossibility of its application when an astringent aqueous solution is used as an impregnator, for example, silicate glue, which requires drying of the product, and not cooling, as is the case with sulfur melt. An important drawback is the increased energy intensity of the impregnation process due to double heating: initially sulfur to 150 ° C, and then the liquid displacing the sulfur melt from the chamber to 145 ° C.

Кроме того, ограниченная скорость подачи вытесняющей жидкости (до 15 мм/мин), чтобы не допустить вымывание расплава серы из пор инструмента, резко снижает производительность процесса.In addition, the limited flow rate of the displacing liquid (up to 15 mm / min), in order to prevent the washing out of the sulfur melt from the pores of the tool, sharply reduces the productivity of the process.

Предлагаемым способом решается задача ликвидации указанных недостатков аналога и прототипа за счет устранения вытекания импрегнатора из пор инструмента как в момент его выемки из камеры, так и во время его охлаждения или сушки, а также сокращения энергоемкости и повышения производительности процесса пропитки путем введения в раствор или расплав импрегнатора ферромагнитных частиц и воздействия на них внешним магнитным полем.The proposed method solves the problem of eliminating these drawbacks of the analogue and prototype by eliminating the leakage of the impregnator from the pores of the tool both at the time of its removal from the chamber, and during its cooling or drying, as well as reducing the energy intensity and increasing the productivity of the impregnation process by introducing it into the solution or melt impregnator of ferromagnetic particles and exposure to them by an external magnetic field.

Решение этой задачи позволяет достичь следующий технический результат - повысить качество пропитки и производительность процесса, прочность инструмента и его теплопроводность, а также сократить энергоемкость процесса пропитки.The solution to this problem allows you to achieve the following technical result - to improve the quality of the impregnation and productivity of the process, the strength of the tool and its thermal conductivity, as well as reduce the energy consumption of the impregnation process.

Указанный результат достигается тем, что в раствор или расплав импрегнатора вводят ферромагнитные частицы размером 5-20 мкм в количестве 15-30% от объема импрегнатора и в момент извлечения инструмента из камеры и во время сушки или охлаждения подвергают его воздействию внешним магнитным полем до отверждения импрегнатора в порах инструмента. В качестве ферромагнетика применяют частицы из магнетита, железа, никеля, кобальта или их сплавов. Применение ферромагнитных частиц и магнитного поля позволяет повысить вязкость импрегнатора в десятки раз (см. Фертман В.Е. Магнитные жидкости. Минск, Изд-во «Высшая школа», 1988. - 184 с). Это объясняется тем, что под воздействием магнитного поля ферромагнитные частицы стремятся развернуться вдоль силовых линий и сгруппироваться в цепочки, за счет которых резко повышается вязкость импрегнатора, что устраняет вытекание импрегнатора из пор инструмента. Кроме того, ферромагнитные частицы, оставаясь в отвердевшем импрегнаторе, являются своеобразными упрочняющими элементами, повышающими механическую прочность инструмента, а их выполнение, например из железа, никеля, улучшает теплопроводность инструмента во время шлифования. Выбор размера частиц в пределах 5-20 мкм обусловлен минимальным размером пор в инструменте, который находится в пределах 100-150 мкм. Такой размер частиц позволяет им свободно проникать в поры инструмента совместно с раствором или расплавом импрегнатора. Количественное содержание ферромагнитных частиц в пределах 15-30% от объема импрегнатора обеспечивает необходимую вязкость раствору или расплаву для предотвращения вытекании их из пор инструмента при сушке или охлаждении.This result is achieved by the fact that ferromagnetic particles of 5-20 μm in the amount of 15-30% of the volume of the impregnator are introduced into the solution or melt of the impregnator and, when the instrument is removed from the chamber and during drying or cooling, it is exposed to an external magnetic field until the impregnator cures in the pores of the instrument. Particles of magnetite, iron, nickel, cobalt or their alloys are used as a ferromagnet. The use of ferromagnetic particles and a magnetic field can increase the viscosity of the impregnator tens of times (see Fertman V.E. Magnetic fluids. Minsk, Vysshaya Shkola Publishing House, 1988. - 184 s). This is explained by the fact that, under the influence of a magnetic field, ferromagnetic particles tend to turn along the lines of force and group into chains, due to which the viscosity of the impregnator sharply increases, which eliminates the leakage of the impregnator from the pores of the tool. In addition, ferromagnetic particles, remaining in the hardened impregnator, are a kind of reinforcing elements that increase the mechanical strength of the tool, and their implementation, for example from iron, nickel, improves the thermal conductivity of the tool during grinding. The choice of particle size in the range of 5-20 μm is due to the minimum pore size in the tool, which is in the range of 100-150 μm. This particle size allows them to freely penetrate into the pores of the tool together with the solution or melt of the impregnator. The quantitative content of ferromagnetic particles in the range of 15-30% of the volume of the impregnator provides the necessary viscosity for the solution or melt to prevent them from flowing out of the pores of the instrument during drying or cooling.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В камеру, выполненную из немагнитной нержавеющей стали, подают раствор или расплав импрегнатора с ферромагнитными частицами, при этом полученный состав импрегнатора непрерывно и интенсивно перемешивают. Затем в камеру помещают абразивный инструмент, например шлифовальный круг, и, постепенно погружая в импрегнатор, производят его пропитку и выдержку для более полного и равномерного заполнения пор инструмента импрегнатором. В момент выемки инструмента из камеры после пропитки для сушки или охлаждения включают электромагниты для создания вокруг инструмента магнитного поля, за счет которого резко повышается вязкость импрегнатора, находящегося в порах инструмента, что предотвращает его вытекание. После отверждения импрегнатора в порах инструмента при сушке или охлаждении выключают электромагниты.A solution or molten impregnator with ferromagnetic particles is fed into a chamber made of non-magnetic stainless steel, while the resulting composition of the impregnator is continuously and intensively mixed. Then an abrasive tool, for example, an grinding wheel, is placed in the chamber, and, gradually immersed in the impregnator, it is impregnated and aged for more complete and uniform filling of the tool pores with the impregnator. At the time of removal of the tool from the chamber after impregnation for drying or cooling, electromagnets are turned on to create a magnetic field around the tool, due to which the viscosity of the impregnator located in the pores of the tool increases sharply, which prevents its leakage. After curing of the impregnator in the pores of the instrument, the electromagnets are turned off during drying or cooling.

Пример 1.Example 1

Проводят пропитку шлифовальных кругов водным раствором силикатного клея, имеющим следующее соотношение компонентов, вес.%:The grinding wheels are impregnated with an aqueous solution of silicate glue having the following ratio of components, wt.%:

силикатный клей 20-25silicate glue 20-25

вода - остальное.water is the rest.

В данный раствор вводятся ферромагнитные частицы железа размером 15-20 мкм в количестве 25-30% от объема раствора. Полученную смесь помещают в камеру и интенсивно и непрерывно ее перемешивают.Ferromagnetic particles of iron with a size of 15-20 microns in the amount of 25-30% of the solution volume are introduced into this solution. The resulting mixture is placed in a chamber and stirred intensively and continuously.

Шлифовальные круги подают по одному или пакетом в камеру, постепенно погружая их в подготовленный раствор импрегнатора до полной их пропитки, после чего круги выдерживают в растворе в течение 5-7 мин. В момент выемки кругов из раствора импрегнатора включают электромагниты для создания магнитного поля с напряженностью в диапазоне 700-1200 А/см, позволяющего повысить вязкость водного раствора импрегнатора с 2,37·10^-3 до 145·10^-3 Па·с, что предотвращает вытекание импрегнатора из пор инструмента.Grinding wheels are fed one at a time or in a bag into the chamber, gradually immersing them in the prepared impregnator solution until they are completely impregnated, after which the wheels are kept in solution for 5-7 minutes. At the moment of extraction of the circles from the impregnator solution, electromagnets are turned on to create a magnetic field with a strength in the range of 700-1200 A / cm, which allows to increase the viscosity of the impregnator aqueous solution from 2.37 · 10 ^-3 to 145 · 10 ^-3 Pa · s, which prevents leakage of the impregnator from the pores of the tool.

Сушку кругов производят потоком воздуха с температурой 80°С в течение 0,5 ч. После затвердевания импрегнатора в порах инструмента выключают электромагниты.The circles are dried by a stream of air with a temperature of 80 ° C for 0.5 hours. After the impregnator hardens in the pores of the tool, the electromagnets are turned off.

Пример 2.Example 2

Проводят пропитку шлифовальных кругов расплавом серы. В расплав вводятся ферромагнитные частицы железа размером 5-15 мкм в количестве 15-20% от объема расплава.The grinding wheels are impregnated with a sulfur melt. Ferromagnetic particles of iron with a size of 5-15 microns in the amount of 15-20% of the volume of the melt are introduced into the melt.

Круги, подогретые до 150-160°С, подают в камеру, постепенно погружая их в подготовленный расплав импрегнатора до полной их пропитки, после чего круги выдерживают в расплаве в течение 10-30 мин в зависимости от характеристики кругов.The circles heated to 150-160 ° C are fed into the chamber, gradually immersing them in the prepared impregnator melt until they are completely impregnated, after which the circles are kept in the melt for 10-30 minutes depending on the characteristics of the circles.

В момент выемки кругов из расплава серы включают электромагниты для создания магнитного поля с напряженностью в диапазоне 400-900 А/см, при этом вязкость расплава серы с ферромагнитными частицами повышается с 7,12·10^-3 до 248·10^-3 Па·с, предотвращая вытекание расплава из пор кругов.At the moment of extraction of the circles from the sulfur melt, electromagnets are switched on to create a magnetic field with a strength in the range of 400-900 A / cm, while the viscosity of the sulfur melt with ferromagnetic particles increases from 7.12 · 10 ^-3 to 248 · 10 ^-3 Pa · s , preventing the flow of the melt from the pores of the circles.

Охлаждение кругов производят потоком воздуха комнатной температуры до 105-110°С. При такой температуре происходит затвердевание серы в порах и на поверхности инструмента. После этого электромагниты выключают.The circles are cooled by a stream of room temperature air up to 105-110 ° С. At this temperature, sulfur solidifies in the pores and on the surface of the instrument. After that, the electromagnets are turned off.

Claims

A method of impregnating an abrasive tool, comprising immersing the tool in an impregnation chamber with a solution or melt of an impregnator, holding it, removing the tool after the impregnation is completed and drying or cooling it, characterized in that 5-20 microns ferromagnetic particles are introduced into the solution or melt of the impregnator 15-30% of the volume of the impregnator and at the time of removal of the tool from the chamber with the impregnator and during drying or cooling, expose it to an external magnetic field until the impregnation cures torus in the pores of the instrument.