SE418738B - Slipmedel samt forfarande for tillverkning av slipmedlet - Google Patents

Description

15 20 25 30 55 H0 7806023-3 slipmedel som gör det möjligt att tillverka slipskivor som vid sin användning alstrar mindre vibrationer än konventionella slip- skivor.

Slipmedlet enligt uppfinningen kännetecknas därav, det består av ett granulat med en granulstorlek av över 40 mesh, varvid granulerna innehåller 15-H0 att mesh och under 10 volymsprocent slipkorn med en storlek av under 60 mesh, 2-75 volyms- procent porbildarkorn med en storlek av över 325 mesh och under 50 mesh, och 10-50 volymsprocent hartsbindemedel, och varvid varje granul innehåller minst 10 slipkorn och minst 10 porbildarkorn.

Uppfinningen avser även ett förfarande för framställning av slipmedlet. Förfarandet kännetecknas därav, att man blandar 15-RO volumsprocent slipmedel med en kornstorlek under 60 mesh, 2-75 volymsprocent kornformig porbildare med en kornstorlek över 525 mesh och under 50 mesh, och 10-50 volymsprocent hartsbinde- medel, samt granulerar blandningen till bildning av granuler som innehåller minst 10 slipkorn och minst 10 porbildarkorn. ' Slipmedlet skall alltså bestå av granuler med en storlek av #0 - 10 mesh. Då det i följande beskrivning och patentkrav hän- visas till mesh avses siktning enl._Eg3¿, Den angivna granulstor- leken innebär att granulerna har en bredd av 0,Ä - 2 mm. Granulerna _kan.ha en i huvudsak sfärisk form, men de kan också ha en lång- sträckt form, varvid dock förhållandet längd:bredd skall vara mindre än 3:1. Hur granuleringsprocessen tillgår kommer att be-' skrivas längre fram.

Granulerna skall innehålla 15-H0 volymsprocent slipkorn med en storlek av under 60 mesh, vilket i huvudsak innebär en storlek av mindre än 0,5 mm. Man anpassar slipkornstorleken till den önskade granulstorleken på ett sådant sätt att varje granul kommer att innehålla minst 10 och företrädesvis minst 100 slip- korn, Materialet i slipkornen kan utgöras av ett naturligt eller syntetiskt material på aluminiumoxidbas, såsom korund eller zirkonkorund. Andra exempel på användbara material är kiselkarbid, bornitrid, och diamant.

Granulerna skall vidare innehålla ett andra slag av fasta kroppar, nämligen porbildare, i en mängd av 2-75 volymsprocent och med en partikelstorlek av över 325 mesh och under 50 mesh, vilket i huvudsak motsvarar 0,05 - 0,3 mm. Porbildarkornen är I lämpligen i huvudsak sfäriska, varvid den angivna storleken av- ser deras diameter. Porbildarna skall bestå av kroppar som är så spröda eller har så låg hållfasthet att de lätt krossas då de l0 15 20 25 30 35 H0 7806023-3 kommer i kontakt med det föremål som slipas, och därigenom frilägger nya slipkorn. Vi föredrar att använda ihåliga porbildarkorn, företrädesvis s.k. mikrosfärer som består av sfäriska, tunnväggiga kroppar av exemeplvis glas, keramik, plast eller annat konstharts. Tillverkningen av sådana mikrosfärer till- hör den kända tekniken och skall ej beskrivas här. Porbildar- kropparna behöver dock ej vara ihåliga. De kan exempelvis bestå av granuler av små grafitkorn som är tämligen löst bundna vid varandra. Vid kontakt med slipföremålet krossas granulen, och de från varandra frigjorda grafitkornen försvinner från slipverk- tyget och efterlämnar ett hålrum, en por, varigenom nya slipkorn exponeras på slipverktygets yta.

I likhet med slipkornen skall porbildarkornen anpassas till den önskade granulstorleken på ett sådant sätt att varje granul kommer att innehålla minst 10 och företrädesvis minst 100 por- bildarkorn.

Slipkornen och porbildarkornen binds till varandra medelst ett hartsbindemedel som skall föreligga i en mängd av 10-50 volyms- procent. För att erhålla en tillfredsställande bindning är det i allmänhet tillräckligt att tillföra en volym bindemedel som väsent- ligt understiger volymen mellan de fasta kornen. Resultatet blir att den fördiga granulen kommer att innehålla ett nätverk av sammanhängande porer. Denna porvolym kan uppgå till så mycket som 50 % áv_g3gnglens totala volym. Z Hartsbindemediet káívšlïa ett naturligt eller syntetiskt harts, exempelvis en plast, och då företrädesvis en härdplast. Vi föredrar att använda härdplaster av typ fenol-formaldehyd-plast och karbamid-formaldehyd-plast och blandningar av dessa. Andra exempel på användbara bindemedel är hårdgummi (ebonit), epoxi- hartser,och shellack. Bindemedlet kan på känt sätt innehålla fyll- medel. I Vid tillverkningen av granulatet enligt uppfinningen blandar man slipkorn, porbildare och bindemedel. Bindemedlet kan tillsättes i flytande form, exempelvis löst i ett lösningsmedel. Alternativt kan bindemedlet tillsättas i form av ett pulver, men man bör då till blandningen även sätta ett temporärt bindemedel som håller samman granulerna innan det egentliga bindemedlet har bundit de fasta kornen i granulerna till varandra. Det temporära bindemedlet kan t.ex. utgöras av en vattenlösning av karboxymetylcellulosa, CMC.

Om bindemedlet utgörs av en härdplast skall denna befinna sig i ohärdat eller endast delvis härdat tillstånd. Den fuktiga blandningen 7806023-3 10 15 20 25 50 35 HO kan nu granuleras på olika sätt. En granuleringsmetod består däri, att man låter blandningen torka, och krossar den torkade blandningen till granuler av önskad storlek. För att underlätta torkningen breds den fuktiga blandningen lämpligen ut till ett skikt med en tjocklek av l-2 mm. En annan granuleringsmetod består däri att man pressar den fuktiga blandningen genom ett finmaskigt nät, företrädesvis med en maskvidd av 0,75-2 mm. Det därvid erhållna granulatet torkas, lämpligen i en fluidiserad bädd.

Om det torkade granulatet skall användas för tillverkning av flexibla slipverktyg, måste bindemedlet först sluthärdas, om det består av en ofullständigt härdad plast. Härdningen lämpligen genom att hålla granulatet vid l80°C under 2U timmar, exempelvis i en fluidiserad bädd. Granulatet kan därefter med hjälp av ett lim anbringas på t.ex. ett band eller ark medelst en i och för sig känd teknik. Limmet kan därvid mer eller mindre fylla den tidigare nämnda porositeten i granulkornen. Om ett temporärt bindemedel har använts företar man också en värmning, lämpligen under de ovan angivna betíngelserna. Kornen av det egentliga bindemedlet smälter därvid mer eller mindre, och flyter ut mellan slipkornen och porbildarkornen och binder dessa vid varandra. Samtidigt sluthärdas bindemedlet, om det har tillförts i form av en ofullständigt härdad plast.

Försök har utförts med slipband innehållande granulat enligt uppfinningen. De praktiska försöken med dessa band inriktades med tonvikt på bandens förmåga att borttaga material från ett arbetsstycke under längre tid, s.k. livslängdsprov. Samtidigt bestämdes bandens skärförmåga genom mätning av effektåtgången vid konstant matningshastighet vilket innebär att en konstant material- mängd slipades bort per tidsenhet. En låg och framför allt jämn effektåtgång under verktygets livslängd betyder god skärförmåga.

Vid jämförelse med ett konventionellt slipband, exempelvis 320-kornsband, med ett likaledes 320-korns slipband uppbyggt med nämnda granulat och viss konstant matningshastighet, blev livslängden för det konventionella bandet ca 12 minuter, medan 36 minuters utslitningstid, alltså 3 Som utslitningskriterium användes viss effekten ökar med tilltagande förslit- sker granulatbandet visade ca gånger större livslängd: maximal effektåtgång, då ningsgrad hos bandet. j En väsentlig parameter vid slipning med flexibla slipverktyg är dessutom ytjämnheten hos den slipade produkten.

För att utröna granulatbandets egenskaper med hänsyn till 10 15 20 25 30 35 H0 7806023-3 5 erhållen ytjämnhet slipades rostfri plåt, som är ett besvärligt material att slipa vid krav på god ytjämnhet.

Vid försök med exempelvis 150-korns slipband erhölls en skillnad av något mer än 100 % bättre ytjämnhet för granulat- bandet i jämförelse med ett konventionellt slipband.

Ett slipband uppbyggt med granulat enligt uppfinningen gav dessutom ett mera likvärdigt resultat vid slípningens början och slut än ett konventionellt band, vilket är en stor fördel. I försöken med l50-korns band erhölls en skillnad av 1,6 Ra-enheter för konventionellt band, medan granulatbandet visade endast 0,7 enheter.

I Om det torkade granulatet skall användas för tillverkning av fasta slipverktyg, pressas granulatet till önskad form i ett form- verktyg. Något ytterligare bindemedel behöver därvid vanligen ej tillsättas, utan det på granulernas yta befintliga bindemedlet ger tillräcklig bindning mellan granulerna för att en hanterbar press- kropp skall bildas. Denna presskropp upphettas nu så att binde- medlet smälter mer eller mindre, och samtidigt härdas om det har tillförts i form av en ofullständigt härdad plast. Upphettningen sker lämpligen under EH timmar vid 18006. Därvid sker dels en konsolidering av bindemedlet inom varje granul, dels en hopsmält- ning av bíndemedlet i beröringsytorna mellan angränsande granuler, så att presskroppen efter avsvalning bildar en väl konsoliderad kropp med hög hållfasthet.

Slipförsök har utförts i en relativt vek slipmaskin, verktygs- slipmaskin TACCHELLA 6AP, där en konventionellt uppbyggd plastbunden slipskiva har jämförts med en slipskiva enligt uppfinningen.

Slipningen utfördes med skärvätska och provmaterialet var cylindriska rullar av SKF-stål.

Tre olika matningshastigheter har använts och i övrigt har för slipoperationen normala skärdata använts: Resultat från försök med låg inmatningshastighet: Vid samma skärförmåga, dvs. samma effektåtgång, visar den konventionella slipskivan ca. 1,8 gånger större förslitning än granulatskivan.

Resultat från försök med medelhög inmatningshastighet (medelhög = 2 x lågl; Vid detta försök förslits den konventionella slipskivan 2,8 gånger snabbare än granulatskivan. 7806023-3 k!! 10 15 20 25 50 35 H0 Resultat från försök med hög inmatningshastighet (hög = 2 x medelhög): Den konventionella slipskivan förbrukas här 3,7 gånger snab- bare än granulatskivan.

Uppfinningen skall beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar. Fig. l visar en granul enligt uppfinningen. Fig. 2 visar ett snitt genom ett slipband med en beläggning av granulatet enligt uppfinningen. Fig. 3 visar ett snitt genom en del av en slipskiva uppbyggd av granulatet enligt uppfinningen.

Granulen enligt fig. 1 innehåller ett flertal slipkorn l och ett flertal sfäriska porbildarkorn 5, sammanhållna medelst ett bindemedel 2. Bindemedlet uppfyller endast en del av utrymmet mellan de fasta kornen. Den återstående delen av detta utrymme utgörs av porer H som normalt bildar ett sammanhängande porsystem. siipbenaet enligt fig. 2 består ev ett flexibelt ryggmateriai 5, ett på ryggmaterialet anbringat limskikt 6, samt vid limskíktet' bundna granuler 7 av det slag som visas i fig. l.

Den slipskiva, av vilken en del illustreras i fig. 3, består av granuler 8 av det slag som visas i fig. 1. Med 9 betecknas porer mellan granulerna. Med 10 betebknas beröringsytorna mellan angränsande granuler. I dessa beröringsytor är granulerna fast förenade med varandra, genom att bindemedlet i de två angränsande granulernas ytor här har smält samman. I utförandet enligt fig. 3 är alla granuler av ungefär samma storlek. Porositeten 9 blir då maximalt hög, exempelvis 40 volymsprocent. Genom att blanda granuler av Olika St0rlek kan man på känt sätt nedbringa porositeten 9, exempelvis till 5 volymsprocent. Man eftersträvar dock i allmänhet en hög porositet. Uppbyggnad av finkorniga (60-korn och finare) s.k. högporösa slipskivor är med föreliggande tillverk- ningsmetod möjlig, vilket endast hitintills kunnat göras med keramiskt bindemedel. Fördelen med finkorniga organiskt bundna högporösa slipskivor gentemot keramiskt bundna är den högre _ _ _ dämpningenjvilket ger ett lugnare slipförlopp utan oroande vibra- tioner. Skivorna kan med andra ord användas i slipmaskiner, som är mindre stabilt uppbyggda, och ändå ge en bättre ytfinish på den slipade produkten. Detta är en klar fördel gentemot keramiskt bundna högporösa skivor i finkornigt utförande. Det högporösa utförandet ger möjlighet till bättre spånavgång och tillförsel av skärvätska i kontaktstället mellan slipskiva och arbetsstycke än normalt uppbyggda finkorniga slipskivor. En ytterligare förbättring av slip- skivans egenskaper är därför den organiskt bundna högporösa skivan 10 15 20 25 30 35 H0 7806023-3 med dess dämpande effekt.

.Exemgel l. l00 g pulverformigt, icke fullhärdat fenolharts (Peracit 5046 från Perstorp AB) löses i l00 g metanol. Efter fullständig upplösning nedblandas 500 g korundslipmedel av kornstorlek 150, och l0 g plastsfärer (Bakelite Phenolic Microballoons<:>, HJO-0930 från Union Carbide), med en diameter av O,lmm. Denna blandning strykes ut i ett ca l mm tjockt skikt på en med polytetrafluoreten impregnerad väv och torkas vid ca 5000. När det hela är torrt lossas massan från underlaget och nedkrossas till önskad kornstor- lek. De erhållna granulerna innehåller 30 volymsprocent korund- slipkorn, 25 volymsprocent plastsfärer, och 20 volymsprocent fenolplast.

Exemgel 2.

H50 g pulverformigt, icke fullhärdat fenolharts (Peracit 50Å6), 2 kg korundslipmedel av kornstorlek 150, och 50 g plast- sfärer av samma slag som i exempel l nedrörcs i 1,2 kg vatten. Till denna blandning sättes 75 g CMC-klister (Modocoll) under försiktig omrörning för att undvika att röra ned för mycket luft. Blandningen får stå ca. l tim. för att låta limmet "svälla". Med blandningen förfares sedan på samma sätt som enligt exempel l. De erhållna granulerna innehåller 30 volymsprocent korundslipkorn, 30 volyms- procent plastsfärer, och 20 volymsprocent bindemedel.

Exemgel 3. 450 g pulverformigt, icke fullhärdat fenolharts (Peracit 5046), 2 kg kiselkarbid av kornstorlek 150, och 50 g plastsfärer av samma slag som i exemepl l nedröres i 500 g av en 3 procentig CMC-vattenlösning §Modocoll). Massan bearbetas till fullständig blandning. Den pressas sedan genom en granuleringsmaskin försedd med ett finmaskigt nät med 2 mm maskvidd, nämligen "Feingranulator RFG 100" från Alexanderwerk, Västtyskland. Det så erhållna granulatet torkas därefter i en fluidiserad bädd, nämligen en torkapparat VB-0,3 från Niro Atomizer, Danmark, vid en tempera- 50°C under en tid av 10 min._ _ De erhållna granulerna 30 volymsprocent plastsfärer, tur av innehåller 30 volymsprocent slipkorn, och 20 volymsprocent bindemedel.

I samtliga tre exempel framställs ett granulat innehållande ett icke fullhärdat fenolharts som bindemedel. Granulatet är avsett för tillverkning av slipskivor. Samma granulat kan användas för tillverkning av slipband, om fenolhartset först bringas till full- ständig härdning. Detta sker genom värmning av granulatet till 7806023-3 8 18o°c under 214 timmar, lämpligen i enmfluiaiserad bädd. m

Claims (2)

1. vsosozz-3 P A T E N T K R A V l. Slipmedel k ä n n e t e c k n a t därav, att det består av ett granulat med en granulstorlek av över H0 mesh (FEPA) och under 10 mesh, varvid granulerna innehåller 15-H0 volymsprocent slipkorn med en storlek av under 60 mesh, 2-75 volymsprocent porbildarkorn med en storlek av över 325 mesh och under 50 mesh, och 10-50 volymsprocent hartsbindemedel, och varvid varje granul innehåller minst 10 slipkorn och minst 10 porbildarkorn.

2. Slipmedel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att porbildarkornen utgörs av ihåliga plastsfärer. 5. Slipmedel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att porbildarkornen utgörs av pulvriserade sliphjälp- medel, t.ex. grafit, sammanhållna i korn i storlekar enligt krav l. Ä. Förfarande för tillverkning av ett slipmedel enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att man blandar 15-40 volymsprocent slipmedel med en kornstorlek under 60 mesh, 2-75 volymsprocent kornformig porbildare med en kornstorlek över 325 mesh och under 50 mesh, och 10-50 volymsprocent harts- bindemedel, samt granulerar blandningen till bildning av granuler som innehåller minst 10 slipkorn och minst 10 porbíldar- korn. ' 5. Förfarande enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t därav, att man torkar blandningen, och krossar den torkade blandningen till ett granulat. 6. Förfarande enligt krav H, k ä n n e t e c k n a t därav, att man pressar blandningen genom ett granuleringsnät, samt torkar det sålunda erhållna granulatet. 7. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att man till blandningen även sätter ett temporärt binde- medel, t.ex. karboxymetylcellulosa löst i vatten. 8. Förfarande enligt krav Ä, varvid bindemedlet utgöres av en ofullständigt härdad härdplast, k ä n n e t e c k n a t därav, att man upphettar granulatet till fullständig härdning av plasten. 9. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a tmww därav, att man torkar granulatet i en fluidiserad bädd. 10- Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att en härdbar plast användes som bindemedel och att granulatet härdas i en fluidiserad bädd. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Storbritannien 1 470 849 US 2 734 812 (51-298), 2 806 772 (51-296), 3 329 488 (51-296)