SE451687B - Agglomererade slipmedelspartiklar - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 451 687 2 och bättre slípresultat vid belagda slipmedel kan uppnås genom att tillhanda- hålla agglomerat av slippartiklar bundna i skummat glas, varvid slippartik- larna innefattas inom väggarna för den cellformiga glasmatrisen. ' Sådana agglomeret kan framställas genom blandning av lämpliga slipper- tiklar med konventionellt kända sammansättningar, varvid erhålles en skumed glasstruktur vid bränning. Glassammansättningen, skummedlet och om så önskas, sliphjälpmedel blandas tillsammans, formas till små agglomeret av önskad form, brännes och kyles. Agglomeraten kan därefter siktas till lämpliga stor- lekar och utnyttjas på konventionellt sätt för att ge belagda slipskivor, band eller skikt. De kan också utnyttjas för att framställa hartsbundna slip- skivor.

Föreliggande uppfinning utnyttjar den grundläggande skörheten för cell- formigt glas och dess kontrollerade variation av skörhet såsom matris för slippartikler. Då cellformigt glas befinner sig vid lämplig skumtemperatur expanderar det och fäster vid de flesta material som finns omkring det.

Dessutom tenderar det att inkapsla partiklar i dess bana.

Denna sista tendens utnyttjas då uppmätta slippartikler blandas i en cellbildande glasmängd och massan bringas till en cellformningstemperatur. Överraskande nog distribueras slippartiklarna lätt i cellen även om de är fullständigt inkapslade av glaset i väggarna.

Således blandas blandningar av olika cellbildande glasmängder med olika volymhalter i procent av partiklar, varefter blandningen formas till pellets av lämpligt stora, osintrede sfärer och dessa sfärer torkas och brännas för att ge slipaggregatet.

Cellformigt glas säljes som ett mjukt slipmedel av egen kraft. Dess huvudsakliga produktkvalitet är dess lätthet att smulas sönder utan kata- strofsl nedbrytning så att vid slipning av ett arbetastycke skarpa glasytor konstant bildas. Dessutom är materialet ogenomträngligt så att ingen vätska absorberas i strukturen. Slipagglomeratens prestanda beror på skörheten hos matrisen. Ideellt sett så bör matrisen spricka sönder eller smulas sönder så snart som de inkapslade kornen börjar att förlora sitt toppvärde i skärför- måga. Enligt föreliggande uppfinning tillhandahållas en produkt, vari fina slippartiklar är inkapslade inom väggarna av skumceller såsom en diskret för- orening. Ideellt sett borde matrisen uppvisa en värmeutvidgningskoefficient som ligger så nära som möjligt motsvarande för slipkornen för ett minimera köldsprickor.

Kornen kan formas till extruderede, avhuggna biter eller kan formas till sfärer. Skörheten eller söndersmulbarheten kan kontrolleras genom förhållan- det mellan porer och korn och/eller förhållandet mellan glas och korn. Högre matris-densiteter (D,96 g/cm3 och däröver) tenderar att brytas sönder såsom _ _.-.__._t _ 10 15 20 25 30 35 40 451 687 3 glas medan lägre densiteter ökar söndersmulbarheten: Då storleken av aggregaten har stor variation, beroende på den speciella användningen och kornstorleken, är aggregaten allmänt 250 pm eller större i diameter eftersom skumglas-processen begränsar den minsta storleken för glas- partikelaggregaten. Den maximala storleken som användes bör inte vara över 5 mm, åtminstone vid tillämpningar med belagda slipmedel. Slippartiklarna är allmänt inte finare än 10 um, inte heller grövre än 2 eller 3 mm.

De föredragna slippartiklarna består av sintrad aluminiumoxid, men sam- sintrade'slipmedel av aluminiumoxid-zirkoniumoxid-legering kan också utnytt- jas, liksom slipkorn av kiselkarbid.

Såsom visas i exemplen nedan kan sodaglas användas, men en icke-glas- kristalliserande aluminiumborosilikatförening är överlägsen.

Slípmedlen och glasblandningarna för formning av agglomeraten_inne- håller mellan 40 och 80 % (torr bulkvolym) av mald glaskomposition och mellan 20 och 6 % slipmedelskorn. Upp till 20 % tillsats av sliphjälpmedel såsom kryolit kan tillsättas till sådana blandningar. Den slutliga produkten, i det fall då det har form av sfärer, har en bulkdensitet av mellan 0,32 och 0,88 9/cmz.

Den optimala bränningstemperaturen och -tiden beror på den speciella sammansättning som utnyttjas, den önskade densiteten (porositeten) av produkten. I allmänhet är en temperatur av 800-90000 eller högre under 20 minuter lämplig.

Stegen enligt ett föredraget utförande av föreliggande uppfinning är följande: 1. Beredning av ett skumbart glas genom kulmalning av sodaglasskärvor med 0,25 % kolsvart och 0,5 % kiselkarbid med en storlek av 3 um under 24 timmar i en satsvis kulkvarn till en median partikelstorlek av 5 um eller mindre. H 2. Tillsats av en laddning av 79 volym-% av det skumbara glaset och 30 volym-% av slipmedelspartiklar, speciellt sintrad mörk aluminiumoxid med en partikelstorlek av 0.085 mm (eng. 180 grit), varefter dessa blandas torrt vid hög hastighet. Efter den torra blandningen tillsättes 1 % alun i form av en utspädd vätska, varpå blandningen blandas vått och följas av en 0,4 % tillsats av fastämnen av en vattenuppslamning av montmorillonit vid 4 % fastämneshalt som bindemedel. Tillräckligt med ytterligare vatten tillsättes för att pelletisera blandningen till en pellet-storlek av 0,853 mm/0,422 mm. 3. De så bildade allmänt sfäriska pellets torkas därefter i en svävtork och blandas torrt med aluminiumhydrat-separermedel och brännas i en rote- rande ugn vid en temperatur av ca 8500 under 20 minuter.

De resulterande partiklarna uppvisar en specifik täthet av 0,48-0,56 10 15 20 25 à 35 40 451 687 9/om3.

Vid mikroskopisk analys observeras att glaset tenderar att inkapsla aluminiumoxidpartiklarna i ett nätverk av skumbubblor. Det kan också observeras att aluminiumoxidpartiklarna tenderar att koncentreras vid periferin av bubblorna på ett sätt som liknar vad som sker vid skumflotation.

Partiklarna vid ytan täckas fortfarande av ett lager av glas.

Partiklarna siktades till 0,853 mm/0,599 mm - och 0,599 mm/0,422 mm - fraktioner, varefter de testades genom att de utnyttjades som om de själva var slipmedelspartiklar genom att tillverka belagda slipremmar på konven- tionellt sätt. Remmarna testades i ett standardtestsystem för metallbearbet- ning och jämfördes med remmar tillverkade av korn av mörk aluminiumoxid med en partikelstorlek av 0.085 mm (eng. 180 grit). 0' 0 Man fann att den initiella tid som åtgick för att uppnå jämförbar ytbe- arbetning var längre för remmarna med aggregat än remmarna med korn men den totala mängden avlägsnad metall och remmens livstid var mellan 2-6 gånger motsvarande för standardremmen med korn. _ I Upprepade försök gav oregelbundna resultat, vissa gav ovannämnda resultat, andra väsentligt sämre resultat. Det konstaterades att orsaken till det oregelbundna resultatet var tendensen för sodaglas till glaskristallisa- tion och möjligheten för kristobalitkristallerna att orsaka brister som ibland gör att glaset brister. Ytterligare försök gjordes med utnyttjande av remmen med ett vattenhaltigt smörjmedel och den resulterande prestandan var genomgående dålig. Det antogs att detta orsakats genom den dåliga beständig- heten för glas mot vatten. j :D _ 7 ' Således bestämdes att utnyttja en sats som skulle vara huvudsakligen icke-glaskristalliserande borosílikat tillverkad ur en blandning av lera eller vulkanisk aska och kemiska tillsatsmedel liknande vad som beskrivits i us patentskriften 3.793.030; En blandning av ss a: vulkanisk aska, 15 f: kænmflas,msmmmma%dmmu,L7%nümmmmu;2% natriumbikarbgnat beh 1/4 kolsvart maldea till-sammans. En tillsats av 1 9.: flytande alun gjordes innan pelletiseringen. De resulterande pellets då de brändes vid 930°C uppvisade prestanda huvudsakligen motsvarande prestandan för pellets gjorda av smälta glasskärvor, vilket testade reproducerbarheten.

Dessutom, vid undersökning i våt omgivning, minskade prestandan men var fort- farande bättre än motsvarande för konventionella remmar gjorda av korn med en storlek av 0.085 mm (eng. 180 grit). Aluminiumborosílikatet hade ökad beständíghet mot vatten. Z Vidare fann man att en tillsats av 10 % pulverformigt kryolit ökade skärprestandan. Kryolit är ett välkänt sliptillsatsmedel för metaller och är tydligtvis inkapslat på sätt som liknar det sätt på vilket aluminíumoxidpar- 10 15 20 25 30 35 40 451 687 tiklarna inkapslas.

Följande exempel visar att kiselkarbid eller samsíntrade aluminiumoxid- zirkoniumoxid slippartiklar kan användas även om det inte är föredraget.

Det första experimentet utnyttjade blandningen av skummat standardsoda- glas, till vilket 3 % 39 krystolon med en partikelstorlek av 0.085 mm (eng. 180 grit) sattes och 10 % fin kryolit. Produkten skummades vid ca 85000.

Det resulterande aggregatet var lättare än motsvarande gjort av aluminium- oxid, dess bulkdensitet var 0,359 g/cm; med en partikelstorlek av 1,676 mm/0,853 mm mot 0,432-0,464 g/cm3 med en partikelstorlek av 1,676 mm/0,853 mm men verkade i övrigt lika. Det noterades att vissa av partiklarna associerades med större bubblor, vilket antyder att även kiselkarbid av grövre storlek har inflytande på skumreaktionen. Dessa stora bubblor försvagar förmodligen aggregatet. _ Det andra experimentet utnyttjade samma ingredienser förutom att sam- sintrad aluminiumoxid-zirkoniumoxid med en partikelatorlek av 0.178 mm (eng. 80 grit) innehållande 40 % zirkoniumoxid användes. Det resulterande aggregatet var huvudsakligen ekvivalent mot aluminiumoxiden i alla avseenden.

En mikroskopisk undersökning av de inkapslade aluminiumoxid-zirkoniumoxid- partiklarna visade att trots de reducerande betingelserna vid skumning fanns det tecken på oxidation av metallkomponenter i kornen. Denna effekt reducerar brotthållbarheten för kornen.

Det kan således visas att andra slipmedel kan inkapslas till aggregat liksom aluminiumoxid man att det finns bieffekter som kan reducera deras an- vändbarhet.

Belagda slipmedelsprodukter är gjorda av agglomerat enligt föreliggande uppfinning genom bindning av aggregaten i ett enkelt lager på en böjlig underlagsskiva, på konventionellt sätt, välkänt inom tekniken, med utnytt- jande av termohärdare och limöverdrag, klister eller en kombination av klister och harts. I Som en följd av dessa exempel befanns att kiselkarbidinnehållande aggre- gat, vid vissa anvândningar såsom vid slipning av titanmetall är klart över- lägsna konventionella kiselkarbidbelagda slipprodukter.

Dessutom fanns att vid utnyttjandet av glasformande kemiska blandningar i stället för föramält och malt glas vid bildningen av aggregaten uppnåddes överlägsna vätningsegenskaper för slipmedlet. Dessutom är det resulterande aggregatet annorlunda i struktur i förhållande till typiska glasinnehållande blandningar. I de glasformade blandningarna är slipmedelspartiklarna mera enhetligt fördelade inuti den flercelliga aggregatenheten i jämförelse med de glasblandningar där slipmedelspartiklarna tenderar att koncentreras i den yttre omkretsen av cellväggarna av den flercelliga matrisen.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 40 451 687 6 Vid ett praktiskt utförande torrblandades en skumningsbar blandning av en glassats, 70 %, med rå kiselkarbid, 30 %, Till denna blandning sattes % alun på basis av torra fastämnen i vattenlösníng, följt av tillräcklig mängd (0,4 %) vattenuppslamning av montmorillonit för att pelletisera till en partikelstorlek av 0,853 mm/0,422 mm. Dessa allmänt sfäriska partiklar torkades och brändes vid 85000 under 20 minuter i en roterande ugn. Om så önskas kan 10-20 % tillsats av kryolit såsom sliphjälpmedel göras vid det torra blandningssteget. De brända partiklarna belades på en rem på standardsätt och testades torrt vid bearbetning av titanmetall och vått vid bearbetning av en glasskiva. I bägge fallen var inkörníngstiden_längre än motsvarande för en vanlig kiselkarbidrem men den användbara slipperioden var längre. I fallet av titan slipade en standardrem 16 g, medan den experimentella remmen med rundad form slipade totalt 245 g. Vårslipningen av glas var liknande: 18 g mot 180 g för den experimentella remmen med rundad form.. . _ _ Experimentet upprepades med användande av en blandning av kemikalier och mineral som gav en glasaktig oxidsammansättning, vilken är känd att ge god bindning med Siß. Detta bindemedel kulmaldes med kol, varefter det blandades, pelletiserades och brändes på liknande sätt som tidigare exempel. Torrför- söken med titan var ekvivalenta med glasmatrismaterialet men våtbearbet- ningen av glas ökades och en slipning av 2,48 g erhölls. Mikroskopiska undersökningar visade att kornen i glaset hade vandrat huvudsakligen till periferin av bubblorna och att bubblornae centrum om- fattade ett antal stora celler. Nodulerna av bindemedelssammansättningan hade Sit fördelat i hela nodulerna och de inre slutna cellerna var små och enhet- liga till sin storlek. PATENTKRAV

1. Agglomererade slipmedelspartiklar omfattande en matris med sli- medelspartiklar däri, k ä n n e t=e c k n a d-e -av att matrisen är av cell- formigt glas och att slipmedelspartiklarna är inneslutna inom cellväggarna av glaset, varvid partiklarna är närvarande i störst koncentration i de yttre väggarna. 1 »H V

2. Slipagglomerat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a't av att slip- medelspartiklarna omfattar sintrad aluminiumoxid, samaintrad aluminiumoxid- zirkoniumoxid eller kiselkarbid. _¿ 7

3. Slipagglomerat enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c-k n a t av att agglomeraten innefattar partiklar av kryolit.¿ r

4. Slipagglomerat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t av att det har en specifik densitet av mellan 0,33 och 0,38 g/cm3. 10 15 20 25 30 35 40 451 687 7

5. Slipagglomerat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t av att det har allmänt sfärisk form.

6. Slipagglomerat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t av att glaset är ett aluminium-boroailikatglas.

7. Slipagglomerat enligt något av Föregående krav i form av ett belagt slípmedelsskikt, k ä n n e t e c k n a t av ett böjlígt underlag till vilket nämnda agglomerat är adhesivt bundna.