SE529180C2 - Förfarande för slipning av valsar - Google Patents

Description

85 529 180 2 kännetecknas skivor med schellackbindemedel av en relativt låg mekanisk hållfasthet, uttryckt som en relativt låg "spränghastighet" (den rotationshastighet vid vilken centrifugalkraften leder till att skivan splittras), och av en kortare livslängd för skivan. Vid valsslipningsförfaranden begränsas schellackskivor till lägre hastigheter på skivrotationen (tex. 4000 till 8000 sfpm) och kortare livslängd för skivan. Användningen av schellackskivan är problematisk, då det krävs täta justeringar av skivhastighet, ínmatningshastighet och andra parametrar för att undvika smatter då skivdiametern minskas genom nötning av skivan och förändringar av vibrationsamplituden.

Som ett alternativ till schellackskivor har det i US-patentet nr A-5 104 424 föreslagits att använda en kombination av kiselkarbid och sintrade sol-gel- aluminiumoxidkorn i en skiva med bindemedel med hög elasticitetsmodul, för att ha kontroll över valsytans form vid slipning. Denna verktygsutformning har inte blivit kommersiellt användbar.

Det kvarstår således ett behov inom industrin för förbättrade slipnings- verktyg och slip ningsförfaranden lämpliga för tillverkning och rekonditionering av maskinvalsar där en högkvalitativ ytfinish ges till en effektiv kostnad för förfarandet.

Det har visat sig att unika slipskivor tillverkade med vanliga slip- verktygsdelar, såsom bindemedel med fenolharts, och konventionellt aluminium- oxidkorn, vilket företrädesvis agglomererats med utvalda bindemedel, kan användas för att tillhandahålla mer effektiva valsslipningsprocesser än de bästa kända kommersiella valsslipningsprocesserna.

Uppfmningen är ett förfarande för slipning av maskinvalsar, omfattande följande steg: i a) tillhandahållande av en utvald slipskiva; b) montering av skivan på en valsslipmaskin; c) förfarande för att bringa skivan i kontakt med en roterande maskinvals som har en cylindrisk yta; d) förfarande för förflyttning av skivan över maskinvalsens yta, varvid oavbruten kontakt behålls mellan skivan och maskinvalsens yta; och e) förfarande för slipning av maskinvalsens yta till ett värde på ytfinishen som är 10 till 50 Ra, varvid ytan lämnas i stort sett fri från matningsspår, smattermärken och ytojämnheter. 10 15 20 25 30 35 529 180 s l ett alternativt förfarande för slipning av maskinvalsar i enlighet med uppfinningen omfattar förfarande för valsslipning följande steg: a) tillhandahållande av en utvald slipskíva; b) montering av skivan på en valsslipmaskin och rotation av skivan; c) förfarande för att bringa skivan i kontakt med en roterande maskinvals med en cylindrisk yta; d) förfarande att föra skivan över maskinvalsens yta, varvid skivan står i oavbruten kontakt med maskinvalsens yta; e) förfarande för slipning av maskinvalsens yta; och i) upprepning av stegen c) till e); vari skivan förblir i stort sett fri från smatter allteftersom skivan förbrukas genom skipningsstegen. i De smatterbeständiga slipskivorna som kan användas vid förfarandet enligt uppfinningen kan väljas från: i (a) skivor omvattande slipkorn, bindemedel med fenolharts, 36 till 54 volym-% porositet, en maximal härdad densitet av 2,0 g/cms, och en spränghastighet på minst 6000 sfpm; (b) skivor omfattande minst 20 volym-% agglomerat av slipkorn, organiskt hartsbindemedel och 38 till 54 volym-% porositet; och (c) skivor omfattande 22 till 40 volym-% slipkorn och 36 till 54 volym-% porositet bundet i ett organiskt hartsbindemedel, och som har ett maximalt värde på elasticitetsmodulen som är 12 GPa och som har en minsta spränghastighet av 6000 sfpm.

Förfarandet för valsslipning enligt uppfinningen är ett cylindriskt slipförfarande som utförs med utvalda slipskivor med organiska bindemedel, som har ovanliga skivstrukturer och fysikaliska egenskaper. Dessa skivor möjliggör att maskinvalsar får sin ytbehandling snabbare och mycket mer effektivt än vad som var möjligt med förfaranden enligt den kända teknikens valsslipning, varvid användes konventionella slipskivor. Vid förfarandet enligt uppfinningen utförs valsslipningen utan mätbara skivsmatterskador under hela de utvalda slipskivornas livslängd.

Vid förfarandet enligt uppfinningen monteras en utvald slip skiva på en dorn till en valsslipmaskin och roteras företrädesvismed omkring 4000 till 9500 sfpm, mer föredraget till 6000-8500 sfpm. Då den utvalda slipskivan ersätter skivor 10 15 20 25 30 85 529 180 4 enligt känd teknik (t.ex. skivor med schellackbindemedel), gör detta förfarandet det möjligt att köra skivan vid högre rotationshastigheter utan smatter jämfört med de hastigheter som måste hållas för att undvika skakning vid förfaranden enligt känd teknik (t.ex. 4000 till 7000 sfpm). Det smatterbeständiga förfarandet kan utföras vid vilken hastighet som helst som är specificerat för den specifika valsslipmaskin som används, förutsatt att hastigheten inte överskrider de säkerhetsmässiga begränsningar som gäller för den utvalda skivan (dvs. hastighetsbegränsningar avseende skivsprängning).

Lämpliga valsslipningsmaskiner kan erhållas från Herkules, Meuselwitz, Tyskland, Waldrich Siegen, Burbach, Tyskland och Pomini (Techint Company), Milano, _Italien, och från många andra tillverkare av utrustning, vilka tillhandahåller utrustning till valsslipningsindustrin. g Efter det att den roterande skivan har bringats i kontakt med en roterande vals (vid exempelvis 20 till 40 sfpm), förs skivan gradvis över den roterande valsens yta för att avlägsna material från ytan, och lämna en fin, jämn finish på valsen.

Förflyttning över valsen sker med en hastighet på 100 till 150 tum per minut. Med en typisk vals som är 7 fot lång och 2 fot i diameter tar förflyttningen 0,6 till 1,0 minuter att fullborda. Under detta steg står skivan i oavbruten kontakt med valsens yta, vilket förhållande tidigare var känt att ge upphov till regenerativ vibration av skivan, och smatter. Trots denna oavbrutna ytkontakt hålls skivans vibrationsamplitud tämligen oförändrad under skivans hela livslängd, och skivan förblir i stort sett fri från smatter från slipningens igångsättning till dess skivan är förbrukad genom slipningsstegen.

Vid utförande av förfarandet enligt uppfinningen måste den slipade valsens ytfinish vara fri från vågformiga bildningar, spår, märken och andra ytojämnheter.

Om sådana oj ämnheter kvarstår kommer de att överföras från valsens yta till ytan av de metallplåtar som skall valsas med den felaktiga valsen. Om vals- slipningsprocessen inte kan kontrolleras på ett effektivt sätt kommer det att resultera i ett betydande tíllverkningsspill. Vid ett föredraget förfarande behandlas valsens yta till en ytgrovhet uppmätt till omkring 10 till 50 Ra, företrädesvis uppmätt till omkring 18 till 30 Ra. "Ra" är såsom termen här används, en industriell standardenhet för kvalitet på ytfinish, motsvarande medelvärdet av grovhetens höjd, dvs. medelvärdet av det absoluta avståndet från grovhetsprofilens medellinje inom längden för utvärderingen. Den föredragna slipskivan har en skarp öppen sida som har förmåga att skapa en ytkvalitet som kännetecknas av 10 15 20 25 30 529 180 5 _ 160 till 180 toppar (eller repor) per tum. Toppräkningen ("Pc", som i peak count, dvs. en industristandard motsvarande antalet toppar per tum som sticker ut genom en bestämd linje centrerad runt medellinjen) är en viktig parameter för ytan av metallplåtar som avses lackeras vid tillverkning av bildelar. En yta med för få toppar är lika oönskad som en yta med för många toppar eller en yta med en överdriven grovhet.

Me dan förfarandet för vals slip ning som här beskrivits har illustrerats genom ett kallvalsningsförfarande, är uppfinningen även användbar för behandling av ytorna till sådana maskinvalsar som används vid varmvalsningsförfaranden. Vid slipning av valsar som används för kallvalsningsförfaranden, omfattar den utvalda slipskivan företrädesvis slipkorn av med kornstorleken ("grit") 120 till 46 (142 till 508 mikrometer), medan skivor som används vid slipning av valsar för varm- valsningsförfaranden företrädesvis omfattar grövre kornstorlekar, t.ex. slipkorn med kornstorleken 36 (710 mikrometer). I Slip stenarna med bindemedel specificerade att utföra valsslipningsprocessen enligt uppfinningen kännetecknas av en tidigare okänd kombination av skiv- struktur och fysikaliska egenskaper. Termen "skivstruktur" hänför sig, såsom den här används, till den relativa procentuella volymen av slipkorn, bindemedel (inbegripet fyllmedel om sådant används) och porositet som ingår i slipskivan.

Skivans hårdhets-"kvalitet" hänför sig till den bokstavsbeteckning angiven för skivans beteende vid ett slipningsförfarande. För en given bindemedelstyp är kvaliteten en funktion av skivporositeten, korninnehållet och vissa fysikaliska egenskaper, såsom härddensitet, elasticitetsmodul och sandblästerpenetrering (den senare är mer typisk för skivor med íörglasade bindemedel). Skivans "kvalitet" bestämmer hur motståndskraftig skivan kommer att vara mot nötning vid slipning, och hur hårt skivan kommer att slipa, dvs. hur mycket kraft som kommer att krävas för att använda skivan till ett givet slipningsförfarande. Bok- stavsbeteckningen för skivkvalitet tilldelas i enlighet med en kvalitetsskala från Norton Company, vilken är känd inom fackområdet, varvid de mjukaste kvaliteterna betecknas A, och de hårdaste kvaliteterna betecknas Z (se t.ex. US-A- 1 983 082, Howe m.fl.). Genom att matcha skivkvaliteterna kan fackmannen vanligen ersätta en känd skiva med en ny skivspecifikation, och förutse att den nya skivan kommer att fungera på ett liknande sätt som, eller bättre än, den kända skivan. 10 15 20 25 30 35 529 180 e Då man går ifrån en känd prestanda med skivor med organiska bindemedel kännetecknas de skivor som är specificerade att utföra föreliggande vals- slipningsförfarande av en lägre kvalitet, dvs. de är mjukare än kända skivor som tillhandahåller motsvarande effektivitet avseende prestanda. Sådana skivor som har en Norton-kvalitet på omkring B till G på en skala för fenolhartsbindemedel är föredragna. Sådana skivor som är användbara i uppfinningen uppvisar lägre värden för elasticitetsmodulen än kända skivor med likvärdiga porositetsvolymer, men oväntat nog uppvisar de högre värden för G-kvoten (G-kvoten är följ ande kvot: hastighet för avlägsning av material/hastigheten för skivavnötning).

Slipverktygen med bindemedel kan ha en densitet på mindre än 2,0 g/cma, och har företrädesvis en densitet på mindre än 1,8 g/cma, har mer föredraget en densitet på mindre än 1,6 g/cma. _ i Sådana Slipverktyg med bindemedel som är användbara i uppfinningen är slip skivor omfattande omkring 22 till 40 volym-%, företrädesvis 24 till 38 volym-%, och mest föredraget 26 till 36 volym-% slipkorn. l en föredragen utföringsform omfattar Slipverktyg med organiskt binde- medel omkring 8 till 24 volym-%, mer föredraget 10 till 22 volym-%, och mest föredraget 12 till 20 volym-% organiskt bindemedel. Tillsammans med slipkornet och bindemedlet omfattar dessa verktyg omkring 86 till 54 volym-% porositet, företrädesvis 36 till 50 volym-% porositet, mest föredraget 40 till 50 volym-% porositet, varvid denna porosítetsvolym-% företrädesvis omfattar minst 30 volym-% - sammanbunden porositet. För en given skiva är summan av procenthalterna för korn, bindemedel och porositet lika med 100%.

Slipverktygen med organiskt bindemedel omfattar företrädesvis 20 till 38 volym-% sintrat slipkornsagglomerat, 10 till 26 volym-% organiskt bindemedel och 88 till 50 volym-% porositet. Porösa slipkornsagglomerat framställda med oorga- niskt bindemedelsmaterial (tex. förglasade eller keramiska bindemedelsmaterial) är föredragna för användning i dessa slipskivor eftersom de möjliggör framställning av en öppen skivstruktur med sammanbunden porositet. Trots den porositetsvolym som uppnås med dessa kornagglomerat behåller skivorna samma egenskaper som en slipskiva med mycket hårdare kvalitetsbeteckning, nämligen hög mekanisk hållfasthet, motståndskraft mot skivnötning och aggressiv slipprestanda.

De skivor som är användbara i uppfinningen har en elasticitetsmodul som är mindre än 12 GPa, företrädesvis men mindre än 10 GPa, och mest föredraget 10 15 20 25 30 35 529 180 7 mindre än 8 GPa. Andra egenskaper som en skiva tillverkad med en effektiv mängd (tex. minst 30 volym-% innehåll av slipkorn och minst 20 volym-% av den totala skivvolymen efter härdning) slipkornsagglomerat uppvisar en lägre elasticitetsmodul än ordinära valsslipningsskivor. Ordinära skivor innefattar sådana som är tillverkade med-samma porositetsinnehåll men utan användningen- av slipkornsagglomerat. Slipverktygen med bindemedel enligt uppfinningen har en ovanligt porös struktur. De sintrade agglomeratens medeldiameter är i verktygsstrukturen mindre än eller lika med den medeldimension som porerna har om porositeten är sammanbunden, då den sammanbundna porositeten mäts vid en punkt med ett maximalt hål.

Mängden sammanbunden porositet kan bestämmas genom mätning av verktygets fluidpermeabilitet i enlighet med förfarandet enligt US-A-5 738 696.

Enligt denna användning är Q/P = fluidpermeabiliteten för ett slipverktyg, där Q står för flödeshastigheten uttryckt som cmß av ett luftflöde, och P står fór tryckskillnad. Termen Q/P motsvarar den tryckskillnad som uppmäts mellan slipverktygets struktur och atmosfären vid en given flödeshastighet av ett flödande medium (tex. luft). Denna relativa permeabilitet, Q/P, står i proportion till produkten av porvolymen och porstorleken i kvadrat. Större porstorlekar är föredragna. Porgeometri och slípkornsstorlek är andra faktorer som påverkar Q/P, där större kornstorlek ger högre relativ permeabilitet.

De Slipverktyg som är användbara i uppfinningen kännetecknas av högre ' värden på fluidpermeabiliteten än sådana verktyg enligt teknikens ståndpunkt som används vid slipning av maskinvalsar. I allmänhet har sådana Slipverktyg som används vid slipningsfórfarandena enligt uppfinningen företrädesvis värden på fluidpermeabiliteten som är minst omkring 30% högre än värdena fór slipverktyg enligt teknikens ståndpunkt som används vid slipning av maskin- valsar.

Exakta relativa flödespermeabilitetsparametrar för specifika agglo- meratstorlekar och -former, bindemedelstyper och porositetsnivåer, kan be- stämmas av utövaren genom användning av D'Arcys lag på empiriska data fór en given typ av slipverktyg.

Porositetení slipskivan härrör från de hålrum som tillhandahålls genom den naturliga packdensiteten av verktygskomponenterna, i synnerhet slipagglomeraten och, eventuellt, genom tillsats av konventionella porbildande medel. Lämpliga porbildande medel innefattar, men är inte begränsade till ihåliga glaskulor, ihåliga 10 15 20 25 30 35 529 180 s kulor eller pärlor av plastmaterial eller organiska beståndsdelar, skummade glasp artiklar, bubbelmullít och bubelalumíniumoxid, och kombinationer av dessa.

Verktygen kan vara tillverkade med medel för porositet med öppna celler, såsom naftalenp ärlor, eller annat organiskt granulat, vilket kan avlägsnas efter formning av verktyget till att lämna hålrum i verktygsmatrisen, eller så kan de tillverkas _ med medel som ger ihåliga porer med slutna celler (t.ex. ihåliga glaskulor).

Föredragna Slipverktyg enligt uppfinningen innehåller antingen inga medel för porbildning, eller så innehåller de en mindre mängd medel för porbildning, tillräckligt för att ge ett Slipverktyg med ett porositetsinnehåll som till minst 30 volym-% utgörs av sammanbunden porositet.

De bearbetade verktygen innehåller eventuellt ytterligare sekundära slipkorn, fyllmedel, sliphjälpmedel och porbildande medel, och kombinationer av dessa ämnen. Då ett slipkorn används i kombination med slipagglomeraten utgör agglomeraten företrädesvis från omkring 30 till omkring 100 i volym-% av verktygets totala slipkorn, och mer föredraget från omkring 40 till omkring 70 volym-% av verktygets totala slipmassa. Då sådana sekundära slipkorn används utgör dessa slipkorn företrädesvis från omkring 0,1 till omkring 70 volym-% av verktygets totala slipkorn, och mer föredraget från omkring 30 till omkring 60 volym-%. Lämpliga sekundära icke-agglomererade slipkorn inbegriper, men är inte begränsade till, olika aluminiumoxider, sol-gel-aluminiumoxid, sintrad bauxit, kiselkarbid, aluminiumoxid-zirkonoxid, aluminoxinitrid, ceriumoxid, borsuboxid, kubisk bornitrid, diamant, flinta- och granatkorn, och kombinationer därav.

Slipverktygen enligt föreliggande uppfinning är företrädesvis bundna med ett organiskt bindemedel. Vilket som helst av de olika härdbara organiska hartsbindemedel som är kända inom fackområdet tillverkning av Slipverktyg kan väljas ut för användning här. Fenolhartsbindemedel är föredragna. Exempel på lämpliga bindemedel och tekniker för tillverkning av sådana bindemedel kan exempelvis återfinnas i US-patenten nr 6 251 149 Bl, 6 015 338, 5 976 204, 5 827 337 och 3 323 885, vilka härmed införlivas som referenser. Bindemedlet och det förfarande för framställning som beskrivs i US-patentansökan nr 10/060 982 i samma sökandes namn, vars innehåll härmed införlivas genom referens, och dem enligt US-p atentet nr 3 323 885, är här föredragna för användning. Verktygen med organiskt bindemedel kan blandas, formas och härdas eller sintras i enlighet med olika processförfaranden, och med olika andelar av slipkorn eller agglomerat, bindemedel och porositetskomponenter, enligt vad som är känt inom fackområdet. 10 15 20 25 30 529 180 9.

Slipverktygens densitet och hårdhet bestäms av valet av agglomerat, typ av bindemedel och andra verktygskomponenter, porositetsinnehållet, tillsammans med formens storlek och typ, och valt pressningsförfarande.

Slipskivor kan formas och pressas på vilket inom fackområdet känt sätt som helst, inbegripet tekniker för varm-, medium- och kallpressning. Valet av formpressning för formning av osintrade skivor måste ske med noggrannhet för att undvika att en stor mängd av slipkornsagglomeraten krossas (t.ex. mer än 50 volym-% av agglomeraten), och för' att bevara agglomeratens tredimensionella struktur. Det maximalt pålagda tryck som lämpligen används för tillverkning av skivor enligt uppfinningen beror på slipskivans form, storlek, tjocklek och på bindemedelskomponenter, och på formningstemperaturen. Agglomeraten enligt uppfinningen har en tillräcklig hållfasthet för att motstå formnings- och pressningsstegen som utförs i en typisk kommersiell tillverkningsprocess för framställning av Slipverktyg.

Slipskivorna kan härdas genom sådana förfaranden som kända av fackmannen. Härdningsbetingelserna bestäms framförallt av det aktuella binde- medlet och av använt slipmedel, och av vilken typ av bindemedelsmaterial som ingår i slipkornsagglomeratet. Beroende på det valda bindemedlets kemiska sammansättning kan ett organiskt bindemedel härdas vid 120 till 250°C, företrädesvis 160 till 185°C, för att de mekaniska egenskaper som är nödvändiga för slipmetaller eller andra material skall tillhandahållas.

Sådana slipkornsagglomerat som här är användbara är tredimensionella strukturer eller granulat, inbegripet sintrade porösa kompositer av slipkorn och bindemedelsmaterial. Agglomeraten har en löspackningsdensitet (LPD) på 31,6 g/cms, en medeldimension på omkring 2 till 20 gånger medelslipkornets storlek, och en porositet på omkring 30 till 88 volym-%. Slipkornsagglomeraten har företrädesvis ett värde på minsta krosshållfasthet som är 0,2 MPa.

Slipkornet kan innehålla ett eller flera av sådana slipkorn som är kända att användas i Slipverktyg, såsom aluminiumoxidkorn, inbegripet sammansmält aluminiumoxid, sintrad och sol-gel-sintrad aluminiumoxid, sintrad bauxit och liknande, kiselkarbid, aluminiumoxid-zirkonoxid, aluminoxinitrid, ceriumoxid, borsuboxid, granat, flinta, diamant, inbegripet naturliga och syntetiska diamanter, kubisk bornitrid (CBN), och kombinationer därav. Vilken storlek eller form som helst på slipkornen kan användas. Kornen kan exempelvis innefatta avlånga 10 15 20 25 -30 35 529 180 10 sintrade solgel-aluminiumoxidkorn med ett högt sidförhållande enligt den typ som offentligorts i US-patentet nr 5 129 919.

Kornstorlekar lämpliga för användning här är inom den normala slipkornsstorleken (t.ex. större än 60 och upp till 7000 mikrometer). För ett givet slipningsiörfarande kan det vara önskvärt att agglomerera ett slipkorn med en kornstorlek som är mindre än en sådan slipkornsstorlek (icke-agglomererad) som vanligen väljs för denna typ av slipningsíörfarande. Exempelvis kan en agglomererad slipkornstorlek 80 ersätta en kornstorlek 54-slip, en agglomererad kornstorlek 100 kan ersätta en kornstorlek 60 och en agglomererad kornstorlek 120 kan ersätta en kornstorlek 80.

Den före dragna storlekenpå sintrat agglomerat för typiska slipkorn spänner från omkring 200 till 3000, mer föredraget 350 till 2000, mest föredraget 425 till 1000 mikrometer i medeldiameter.

Slipkornet ingår med omkring 10 till 65 volym-%, mer föredraget 35 till 55 volym-%, och mest föredraget 48 till 52 volym-% av agglomeratet.

Bindemedelsmaterial som är användbart vid framställningen av agglo- meraten innefattar företrädesvis keramiska och förglasade material, företrädesvis av det slag som används som bindemedelssystem för Slipverktyg med förglasat bindemedel. Dessa förglasade bindemedelsmaterial kan vara en för-bränd glasgrund iett pulver (en fritta), eller en blandning av olika råmaterial såsom lera, fáltspat, kalk, borax och soda, eller en kombination av frittade och råa material.

Dessa material smälter och bildar en flytande glasfas vid temperaturer som spänner från 500 till l400°C, och väter slipkornets yta för bildning av pelar- formade strukturer av bindemedel vid kylning, varvid slipkornet hålls inom kompositstrukturen. Exempel på lämpliga bindemedelsmaterial för användning i agglomeraten ges i Tabell 1-1 nedan. Föredragna bindemedelsmaterial kännetecknas av en viskositet på omkring 345 till 55300 poise vid 1180°C, och av en smälttemperatur på omkring 800 till 1300°C.

Bindemedelsmaterialet är i en föredragen utföringsform en förglasad bindemedelskomposition omfattande en härdad oxidkomposition med 71 vikt-% S102 och B2O3, 14 vikt-% Al2O3, mindre än 0,5 víkt-% alkalimetalloxider och 13 vikt-% alkalioxider.

Bindemedelsmaterialet kan även vara ett keramiskt material, inbegripet, men inte begränsat till, kiseldioxid, alkali, jordalkali, blandad alkali och alkaliska jordartsmetallsilikater, aluminiumsilikater, zirkonsilikater, hydrerade silikater, 10 15 20 25 »30 35 529 180 11 aluminater, oxider, nitrider, oxinitrider, karbider, oxikarbider och kombinationer och derivat därav. Keramiska material skiljer sigi allmänhet från glasartade eller förglasade material på så sätt att de keramiska materialen omfattar kristallina strukturer. Vissa glasartade faser kan ingå i kombination med de kristallina strukturerna, i synnerhet i keramiska material i orenat tillstånd. Keramiska _ material i rått tillstånd, såsom leror, cement och mineraler, kan här användas.

Exempel på särskilda keramiska material som är lämpliga att här användas innefattar, men begränsas inte till, kiseldioxid, natriumsilikater, mullit och andra aluminiumsilikater, zirkonmullit, magnesiumaluminat, magnesiumsilikat, zirkon- silikater, fältspat och andra alkalialuminiumsilikater, spineller, kalciumaluminat, magnesniumaluminat och andra alkalialuminater, zirkonoxid, zirkonoxid stabi- liserad med yttriumoxid, magnesiumoxid, kalciumoxid, ceriumoxid, titanoxid eller andra sällsynta jordartstillsatser, talk, järnoxid, aluminiumoxid, bohemit, boroxid, ceriumoxid, aluminiumoxinitrid, bornitrid, kiselnitrid, grafit och kombinationer av dessa keramiska material. _ Bindemedelsmaterialet används i form av pulver och kan sättas till en flytande vehikel för att säkerställa en jämn, homogen blandning av binde- medelsmaterial med slipkorn vid framställningen av agglomeraten.

En dispersion av organiska bindemedel sätts företrädesvis till de pulver- formiga komponenterna av bindemedelsmaterialet som formnings- eller process- ningshjälpmedel, Dessa bindemedel kan innefatta dextriner, stärkelse, djur- ' proteinlim, och andra typer av lim; en flytande beståndsdel, såsom vatten, lösningsmedel, viskositets- eller pH-modifierare; och blandningshjälpmedel.

Användning av organiska bindemedel förbättrar agglomeratj ämnheten, i synnerhet jämnheten av disp ersionen av bindemedelsmaterial på kornet, och den strukturella kvaliteten av fór-brända eller osintrade agglomeraten, såväl som av de brända slipverktygen som innehåller agglomeraten. Då bindemedlen avbränns vid härdning av agglomeraten kommer de inte att ingå i de slutbearbetade agglomeraten och inte heller i det färdiga slipverktyget.

En Oorganisk vidhäftningsaccelerator kan sättas till blandningen för att förbättra vidhäftningen av bindemedelsmaterialen till slipkornen vilket krävs fór att förbättra blandningskvaliteten. Den oorganiska vidhäftningsacceleratorn kan användas med eller utan ett organiskt bindemedel vid beredning av agglomeraten. Även om bindemedelsmaterial med hög sammansmältningstemperatur är att föredra i agglomeraten enligt uppfinningen kan bindemedelsmaterialen även 10 15 20 25 30 529 180 12 omfatta andra oorganiska bindemedel, organiska bindemedel, organiska binde- medelsmaterial, metalliska bindemedelsmaterial och kombinationer därav. Sådana bindemedelsmaterial som används inom slipverktygsindustrin såsom bindemedel för slipmaterial med organiskt bindemedel, belagda slipmaterial, slipmaterial med metallbindemedel och liknande är föredragna.

Bindemedelsmaterialet ingår med omkring 0,5 till 15 volym-%, mer föredraget 1 till 10 volym-%, och mest föredraget 2 till 8 volym-% av agglomeratet.

Den föredragna volym%-satsen för porositet inom ett agglomerat är så hög som det är tekniskt möjligt inom de begränsningar avseende agglomeratets mekaniska hållfasthet som krävs för framställning av ett Slipverktyg och att slipa med detta. Porositeten kan spänna från 30 till 88 volym-%, företrädesvis 40 till 80 volym-% och mest föredraget 50-75 volym-%. En andel (tex. upp till 75 volym-%) av porositeten inne i agglomeraten föreligger företrädesvis som sammanbunden porositet, eller som porositet som är permeabel för ett flöde av fluida ämnen, inbegripet vätskor (t.ex. slipkylvätska och spån), luft och flytande harts- bindemedelsmaterial vid skivhärdning. Man tror att organiska bindmaterial rör sig in till de intermediära hålrummen i de sintrade slipkornsagglomeraten då skivan värmehärdas, varvid kornbindningen stärks och skivstrukturen öppnas till en tidigare ouppnåelig porositetsvolgnn utan någon förväntad förlust av mekanisk hållfasthet.

Agglomeratens densitet kan uttryckas på ett antal sätt. Agglomeratens skrymdensitet kan uttryckas som LPD. Agglomeratens relativa densitet kan uttryckas som en procentsats av den ursprungliga relativa densiteten, eller som en kvot mellan agglomeratens relativa densitet och de beståndsdelar som används för att framställa agglomeraten, varvid volymen sammanbunden porositet i agglo- meraten räknas med.

Den initiala relativa medeldensiteten, uttryckt som en procentsats, kan beräknas genom LPD (p) divideras med en teoretisk densitet för agglomeraten (po), under antagande av noll porositet. Den teoretiska densiteten kan beräknas i enlighet med metoden enligt den volymetriska regeln, utifrån den procentuella vikten och den specifika vikten för bindningsmaterialet och för det slipkorn som finns i agglomeraten. För de sintrade agglomeraten enligt uppfinningen är en maximal relativt procentuell densitet 50 volym-%, där en maximal relativ procentuell densitet på 30 volym-% är mer föredragen. 10 15 20 25 30 529 180 13 Den relativa densiteten kan mätas genom en vätske undanträngningsmetod för en vätskevolym, på så sätt att sammanbunden porosítet innefattas och porositet i form av slutna celler utesluts. Den relativa densiteten är kvoten mellan volymen av det sintrade agglomeratet uppmätt genom vätskeundanträngningen och volymen av de material som används för att framställa det sintrade agglomeratet.

Volymen av de material som används för att framställa agglomeratet är ett mått på den egentliga volymen baserad på de mängder och de packningsdensiteter som slipkornet och bindningsmaterialet som används för framställning av agglo- meraten har. För de sintrade agglomeraten enligt uppfinningen är den maximala relativa densiteten för de sintrade agglomeraten företrädesvis 0,7, med en mer föredragen maximal relativ densitet på 0,5.

De agglomerat som här används ibundna Slipverktyg kan tillverkas genom de förfaranden som offentliggörs i US-ansökan nr 10/ 120 969 i samma sökandes namn, vilken härmed införlivas genom referens. Såsom där visas leds en enkel blandning av kornet och bindningsmaterialet (valfritt med ett organiskt bindemedel) in i en roterande rostningsanordning, och bindemedlet härdas (tex. från omkring 650 till omkring 1400°C) för att bilda ett glas eller ett förglasat bindemedel som håller samman slipkornet i ett agglomerat. Vid agglomerering av slipkorn med bindningsmaterial som härdar vid lägre temperatur (t.ex. från omkring 145 till omkring 500°C), kan en alternativ utföringsform av denna roterande brännugnsapparat användas. Den alternativa utföringsformen, en' roterande tork, är utrustad för att tillföra uppvärmd luft till utloppsänden av röret, för att värma upp slipkornsblandningen hårda bindmaterialet, binda det till kornet, och därigenom agglomerera slipkornet då det tas tillvara från anordningen.

Termen "roterande rostningsugn" inbegriper, såsom den här används, sådana roterande torkanordningar.

Enligt ett annat förfarande för framställning av slipkornsagglomeraten kan en pasta framställas av bindningsmaterialen och korn med en lösning av organiskt bindemedel, och extruderas till avlånga partiklar, med hjälp av den anordning och det forfarande som offentliggörs i US-A-4 393 021, och därpå sintras.

Vid ett torrgranuleringsfórfarande kan en platta eller ett block av slipkorn inbäddade i en dispersion eller en pasta av bindningsmaterialet torkas och därpå kan en pulvervals användas för att bryta sönder sammansättningen av korn och bindmaterial, detta följt av ett sintringssteg. 10 15 20 25 30 529 180 14 Vid ett annat förfarande för framställning av osintrade agglomerat eller förstadier till agglomerat kan blandningen av bindmaterial och korn sättas till en formningsanordning och blandningen formas för att ge exakta former och storlekar, exempelvis på det sätt som visas i US-patentet nr 6 217 413 Bl.

Vid ett annat förfarande som här är användbart för framställning av agglomerat leds en blandning av slipkornet, bindningsmaterial och ett organiskt bindemedelssystem in i en ugn, utan föragglomerering, och värms upp. Bland- ningen värms till en temperatur som är tillräckligt hög för att bindningsmaterialet skall smälta, börja flyta och fästa vid kornet varpå det kyls till att ge en komposit.

Kompositen krossas och siktas för erhållande av de sintrade agglomeraten.

Följande exempel tillhandahålls fór att åskådliggöra uppfinningen, och är inte på något sätt begränsande.

Exempel 1 Agglomerat med slípkorn/keramiskt bindemedel Keramiskt bindningsmaterial (se Tabell 1-1, fotnoterna b och c) användes för att tillverka agglomererade slipkornsprover AV2 och AV3. Agglomeraten framställdes i enlighet med det roterande rostningsförfarande som beskrivs i US nr 10/ 120 969, Exempel 1, genom användning av de material som beskrivs här nedan. AVZ-agglomeraten gjordes med 3 vikt-% bindemedel A. Ugnstemperaturen var inställd på 1250°C, rörvinkeln var 2,5 grader och rotationshastigheten var 51 varv per minut. AV3-agglomeraten gjordes med 6 vikt-% bindemedel E, vid en ugnstemperatur på 1200°C, med en rörvinkel på 2,5-4° och en rotationshastighet på 5 varv per minut. Slipkornet var sammansmält aluminiumoxid 38A slipkorn, kornstorlek 80, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, USA.

De kornagglomeraten med keramiskt bindemedel testades med avseende på löspackningsdensitet, relativ densitet och storlek. Testresultaten förtecknas i Tabell 1-1 nedan. Agglomeraten bestod av ett flertal enskilda slipkorn (t.ex. 2 till 40 korn) sammanbundna med keramiskt bindmaterial vid kontaktpunkter korn till korn, med synliga hålrum. Flertalet agglomerat var tillräckligt motståndskraftiga mot kompaktering för att behålla sina tredimensionella egenskaper efter att ha blivit föremål för blandnings- och formningsförfaranden för slipskivor. 10 15 20 25 30 35 40 529 180 15 Tabell 1-1 Agglomerat av slipkorn/keramiskt bindemedel Medel- storlek mikro- meter (mesh) Medel-%, relativ densitet Prov nr Vikt Bßnis-.I lbs (kg) Slip- QQL av bland- korn Ligg ningen material Vikt-% Bind- material Vikt-% Volym-% LPD bind- g/cma material” -20/ +45 mesh- fraktionen 500 p -20/+45 84,94 26,67 (3853) Älg 94, 18 2,99 4,81 1,036 80 grit šiêêi Binde- medel Ab 500 p 27,75 -20/+45 Må 338,54 80 ggt (153,56) åêê Binde- 88,62 6,36 9,44 1,055 medel E° a. Procenttalen är baserade på totalt fast material, och innefattar endast det keramiska bindníngsmaterialet och slipkornet, och omfattar inte någon porositet i agglomeraten.

Tillfälliga organiska bindningsmaterial användes fór att fästa det fórglasade bindemedlet till slipkornet (fór AV2 användes 2,83 vikt-% AR30 flytande proteinbíndningsmedel, och för AV3 användes 3,77 vikt-% AR30 flytande proteinbindningsmedel). De tillfälliga organiska bindningsmateríalen avbrändes vid sintringen av agglomeraten i en roterande ugn, och den slutliga ivikt%-andelen bindemedelsmaterial inbegriper inte dessa. b. Bindemedel A (beskriveti US nr 10/120 969, Exempel 1) är en blandning av råmaterial (t.ex. lera och mineraler) vanligen använda för att tillverka keramiska bindemedel för slipskivor. Efter agglomerering innefattar den síntrade glaskompositionen av bindemedel A följande oxider (vikt-%): 69% glasbildare (SiOz + B2O3); 15% Al2O3; 5-6%“ alkalimetalloxider RO (CaO, MgO); 9-10% alkali B20 (NazO, KzO, LiZO), och har en specifik vikt på 2,40 g/cms och en uppskattad viskositet vid 1180°C på 25590 poise. c. Bindmedel E (beskrivet i US nr 10/ 120 969, Exempel 1) är en blandning av råmaterial (t.ex. lera och mineraler) vanligen använda för framställning av keramiska bindemedel för slipskivor. Efter agglomerering omfattar den sintrade glaskompositionen av bindemedel E följande oxider (vikt-%): 64% glasbildare (SiOZ + B2O3); 18% Al2O3; 6»7% alkalimetalloxíder RO (CaO, MgO); 11% alkali B20 (N a2O, KZO, H20), och har en specifik vikt på 2,40 g/cmß och en uppskattad viskositet vid 1180°C på 55300 poise.

Slipskivor Agglomeratprover AV2 och AV3 användes for att framställa slipskivor av fórsökstyp (typ 1) (slutlig storlek 5,0 X 5,0 X 1,250 tum (12,7 X 1,27 x 3,18 cm).

Försöksskivorna tillverkades genom att sätta agglomeraten till en roterande paddelblandare (en Foote-Jones-blandare, erhållen fiån Illinois Ge ar, Chicago, IL), och med agglomeraten blanda ett flytande fenolharts (V -118 1-harts från Honeywell 10 15 20 529 180 16 International Inc., Friction Division, Troy NY) (22 vikt-% hartsblandning). Ett pulveriserat fenolharts (Durez Varcum®-harts 29-717 erhållet från Durez Corporation, Dallas TX) (78 vikt-% hartsblandning) sattes till de fuktiga agglomeraten. De procentuella viktandelarna av mängderna av slipagglomerat och hartsbindemedel som användes fór att framställa dessa skivor och de fárdiggjorda skivornas komposition (inbegripet volym-% slipmaterial, bindemedel och porositet i härdade skivor) är fórtecknade i Tabell 1-2 nedan.

Materialen blandades under en tillräckligt lång period fór att få en jämn blandning och för att minimera mängden fritt bindemedel. Efter blandning silades agglomeraten genom en sikt med maskvidd 24 för att slå sönder större hartsklumpar. Den jämna agglomerat- och bindemedelsblandningen placerades i formar och tryck tillsattes for att bilda skivor i osintrat tillstånd (icke härdade).

Dessa osintrade skivor togs loss från formarna, slogs in i belagt papper och härdades genom uppvärmning till en maximal temperatur av 160°C, klassades, ytbehandlades, och inspekterades -i enlighet med kommersiella slipskivs- tillverkningstekniker kända inom fackområdet. De fárdiggjjorda skivornas elasticitetsmodul mättes, och resultaten visas i Tabell 1-2 nedan.

Elasticitetsmodulen mättes genom användning av en Grindosonic-maskin, enligt det forfarande som beskrivs i J. Peters, "Sonic Testing of Grinding Wheels” Advances in Machine Tool Design and Research, Pergamon Press, 1968. 10 15 20 25 30 35 40 529 17 Tabell 1-2 Skivsammansättningar 180 Skivprov Elasticitets- Härdad. Skivkom osition Víkt-% V_ikt-% (agglomerat) modul densitet aggb' bmde' kvalitet G-pascal g/cm3 merat medel Slipkorn Bindemedel Porositet totalt* (organiskt) Försöks- skivor 1-1 (Avs) 3,5 1,437 30 15 52 86,9 13,1 A (1453) 1-2 (Avs) 4,5 1,482 ao 22 48 84,0 16,0 C 03,3) 1-3 (AV3) 5,0 1,540 30 26 44 81,2 18,8 E (22ß) 1-4 (AVZ) 5,5 1,451 30 18 52 85,1 14,9 A 05,7) 15 (AV2) 7,0 1,542 30 26 44 79,4 20,6 E (24,0 Jämförande Elastici- Härdad Korn Binde- Porosite 0 V1kt-% Yikt% skivor* tets- densite vol-% medel t sllp1na blndß- kommersiell modul f; v01-% vol-fu. term! medel beteckning g/cm3 c-1 13 2,059 48 17 35 89,7 10,8 38A80-G8 B24 c-z 15 2,154 48 22 30 87,2 12,8 38A80~K8 B24 c-s 17 2,229 48 27 25 84,4 15,6 38A80-O8 B24 0-4 10,5 1,969 50 20 30 89,2 10,8 53A80J 7 Shellac Blend C-5 12,0 2,008 50 24 26 37,3 12,7 53A80L7 Shellac Blend 0-0” 9,21 2,203 45,2 24,0 27,2 86,9 13»1 Nationell Shellac Bond ABO-QGES 0-7” 5,75 2,177 47,2 27,4 25,4 84,9 15,1 Tyrolit Shellac Bond FA80-11E15SS 10 15 20 25 _30 35 529 180 18 a. Skivorna betecknade C- 1, C-2 och C-3 är tillverkade med ett fenolhartsbindemedel och dessa skivspecifikationer är kommersiellt tillgängliga från SaíIIt-GObflíII AbfaSiVeS: Inc- Skivorna betecknade C-4 och 0-5 är tillverkade av schellackharts blandat med en mindre mängd fenolhartsbindemedel. Dessa skivspecifikationer är kommersiellt tillgängliga från Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, MA. Dessa prover, C-4 och C-5, framställdes i laboratoriet i enlighet med dessa kommersiella specifikationer, och härdades till en slutlig hårdhetskvalitet för skivorna på J resp. L. i b. Skivorna betecknade C-6 och C-7 testades inte i sliptesterna. Dessa jämförande skivspecifikationer är kommersiellt tillgängliga från National Grlndlng Wheel Company/Radiac, Salem, IL, och från Tyrolit N.A., Inc., Westboro, MA. c. Den "totala" volymprocentandelen av bindemedel är summan av den mängd keramiskt bindmaterial som används for att agglomerera kornet, och den mängd organiskt hartsbindemedel som används för att framställa slipskivan. Den "(organiska)" volym%- andelen av bindemedel är den del av den totala volymprocentandelen bindemedel som består av organiska harts som satts till agglomeraten fór att framställa slipskivan.

Sliptester Försöksskivorna testades i ett simulerat valsslipningstest i jämförelse med kommersiellt tillgängliga skivor med bindemedel av fenolharts- (C-l-C-S, erhållna från Saint-Gobainl Abrasives, Inc., Worcester, MA). Skivor med schellack- bindemedel framställda i laboratoriet (C-4 och 0-5) utifrån en blandning av schellackharts testades likaså som jämförande skivor. De jämförande skivorna valdes eftersom de hade sådana sammansättningar, strukturer och fysikaliska egenskaper som överensstämde med sådana skivor som används vid kommersiella valsslipningsfórfaranden.

För att simulera valsslipning i en laboratorieuppsättning, utfördes en kontinuerlig kontaktspårslipning på en ytslipmaskin. Följande slipparametrar användes i testerna.

Slipmaskin: Brown & Sharpe ytslipmaskin Form: två kontinuerliga kontaktspårslipningsdon, vändning vid dragets slut innan kontakten förloras med arbetsstycket Kylvätska: Trim Clear med ett IAO-fórhållande iïir kylvätskazairjoniserat vatten Arbetsstycke: 16 X 4 tum 4340 stål, hårdhet Rc50 Arbetsstyckets hastighet: 25 fot/minut Skivhastighet: 5730 varv per minut Djupmatning: 0,100 tum totalt 10 15 529 180 19 Skärdjup: 0,0005 tum vid varje ände Kontakttid: 10,7 minuter Skärpning: Enkelspetsig diamant, med 10 tum/min tvärmatning, 0,001 tum test.

Skivvibration vid slipning mättes med IRD Mechanalysis-utrustning (Analyzer Model 855 Analyzer/Balancer, erhållen från Entek Corporation, North We sterville, Ohio). Vid en inledande slipning registrerades vibrationsnivåerna vid olika frekvenser (såsom hastigheti tum/sekund-enheter), genom användning av ett forfarande med snabba fourier-transformer (FFT), vid två och åtta minuter efter skärpning av skivan. Efter den inledande slipningen, utfördes en andra slipning, och tidsrelaterad ökning av vibrationsnivån registrerades vid en utvald målfrekvens (57 000 cpm, den frekvens som observerades vid den inledande körningen) under hela den tid om 10,7 minuter som skivan stod i kontakt med arbetsstycket; Skivavnötningshastigheter (wheel wear rates, WWR), material- avlägsningshastigheter (material removal rates, MRR), och andra slipvariabler registrerades under det att slípningarna utfördes. Dessa data visas tillsammans med vibrationsamplituden fór varje skiva efter 9-10 minuters slipning med oavbruten kontakt, i Tabell 1-3 nedan. 10 15 20 25 30 35 529 180 20 Tabell 1-3 Sliptestresultat Skivprov Víbratíons- WWR Kraft SGEs G-kVOf (agglomerat) amplitud tums/mm 9-10 min J/mm MRR/WWR kvalitet 9-10 min. häStkïäft tumlsek Försöks- skivor 1-1 (Avs) 0,010 000215 10,00 22,70 34,5 A 1-2 (Avs) 0,01 1 000115 15,00 29,31 Gßß 0 1-3 (Avs) 0,021 0,00105 22,00 43,82 71,4 E 1-4 (Avz) 0,011 000119 10,50 28,67 62,7 A 1-5 (AV2) 0,013 000151 21,00 40,59 5613 E Jämförande skivor (kommersiell beteckning) 0-1 0,033 000275 10,00 33,07 26,5 ssAso-Gs B24 “ 0-2 0,055 000204 11,00 25,83 363 ssAso-Ks B24 0-5 0,130 000153 12,50 22,16 46,2 ssAso-os B24 0-4 0,022 000347 10,00 25,46 20,8 53As0J7 Shellac Blend 0-5 0,052 000419 1 1,50 26,93 17,1 5sAs0L7 Shellac Blend Det är uppenbart att fórsöksskivorna uppvisade de lägsta värdena för skiv- avnötníngshastighet och den lägsta vibrationsamplituden. De jämförande kommersiella skivorna tillverkade med fenolhartsbindemedel (38A80-G8 B24, -K8 B24 och -08 B24) hade låga skivavnötníngshastígheter, men hade oacceptabelt höga värden för vibrationsamplítuden. Dessa skivor skulle kunna antas skapa 10 15 20 25 30 529 180 21 vibrationsskakningar vid ett verkligt valsslipningsförfarande. De jämförande, skivorna tillverkade med schellackhartsbindemedel (5 3A8 OJ 7 schellackblandning och 53A80L7 schellackblandning), hade höga skivavnötningshastigheter men acceptabelt låga värden för vibrationsamplituden. Försöksskivorna var överlägsna samtliga jämförande skivor inom ett effektnivåintervall (nära nog konstant vibrationsanalys vid 10-23 hästkrafter och genomgående lägre WWR) OCh försöksskivorna uppvisade överlägsna G-kvoter (skivavnötnings-hastighetl- materialavlägsningshastighet), vilket betyder utmärkt effektivitet och skiv- livslängd.

Man tror att den relativt låga elasticitetsmodulen och den relativt höga porositeten i försöksskivorna skapar en smatterbeständig skiva utan att göra avkall på skivlivslängd och slipningseffektivitet. Det kunde oväntat observeras att försöksskivorna slipade mer effektivt än sådana skivor som innehöll högre volymprocentandelar korn, och som hade en hårdare skivkvalitet. Även om försöksskivorna var konstruerade för att ge en relativt mjuk kvalitet med avseende på hårdhet (dvs. kvalitet A-E på hårdhetsskalan för slipskivor enligt Norton Company), slipar dessa mer aggressivt, med mindre skivavnötning, vilket ger en högre G-kvot än de jämförande skivorna som hade betydligt hårdare kvalitet (dvs. kvaliteter G-O enligt hårdhetsskalan för slipskivor enligt Norton Company). Dessa resultat var signifikanta och oväntade.

Exempel 2 Försöksskivor innehållande agglomererat korn framställdes vid ett kommersiellt tillverkningsförfarande, och testades vid ett kommersiellt vals- slipningsfórfarande, där tidigare skivor med schellackbindemedel använts.

Agglomerat med slipkorn/keramiskt bindmaterial Keramiska bindmaterial (bindemedel A från Tabell 1-1 ovan) användes för att framställa agglomererat slipkornsprov AV4. Prov AV4 liknade prov AV2, utom i det att det tillverkades en kommersiell satsstorlek av prov AV4. Agglomeraten tillverkades i enlighet med det roterande rostningsförfarande som beskrivs i US- patent nr 10/ 120 969, Exempel 1. Slipkornet var sammansmält aluminiumoxid 38A slipkorn, kornstorlek 80, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, USA, och 3 vikt~% bindemedel A användes. Ugnstemperaturen ställdes in på 1250°C, rörvinkeln var 2,5 grader och rotationshastigheten var 5 10 15 20 25 529 180 22 varv per minut. Agglomeraten behandlades med 2% silanlösning (erhållen från Crompton Corporation, South Charleston, West Virginia). _ Agglomeratprov AV4 användes fór att framställa slipskivor (slutlig storlek 36" i diameter X 4" ibredd X 20" centrumhål (typ 1) (91,4 X 10,2 x 50,8 cm).

Försöksslip skivorna tillverkades med kommersiell tillverkningsutrustning, genom blandning av agglomeraten med flytande fenolharts (V -1181-harts från Honeywell International Inc., Friction Division, Troy NY) (22 vikt-% harts- blandning) och pulveriserat fenolharts (Durex Varcumiâ-harts 29-717 erhållet från Durez Corporation, Dallas TX) (78 vikt-% hartsblandning). De procentuella viktandelar av slipagglomerat och hartsbindemedel som användes i dessa skivor fórtecknas i Tabell 2-2 nedan. Materialen blandades under en tillräckligt lång period fór att ge en jämn blandning. Den enhetliga agglomerat- och binde- medelsblandningen placerades i formar och tryck tillsattes för att bilda skivor i osintrat tillstånd (ohärdade). Dessa osintrade skivor togs loss från formarna, slogs in i belagt papper och härdades genom uppvärmning till en maximal temperatur av 160 ° C, klassades, ytbehandlades och inspekterades íenlighet med kommersiella slip skivsframställningstekniker kända inom fackområdet. De fardiggjorda skivor- nas elasticitetsmodul och härddensitet mättes och resultaten visas i Tabell 2-2 nedan. Skivsplittringshastigheten mättes och den maximala användningshastig- heten bestämdes till att bli 9500 sfpm.

Skivornas sammansättning (inbegripet volym-% slipmaterial, bindemedel och poro sitet i de härdade skivorna) anges i Tabell 2-2. Dessa skivor hade en tydligt öppen, jämn porstruktur som inte varit känd for sådana slipskivor med organiskt bindemedel som tidigare framställts vid kommersiella förfaranden. 10 15 20 25 30 529 180 23 Tabell 2-2 Skivsammansättning Skivprov Elastici- Härd- Skívsammansättning Vikt-% Vikt-% (agglomerat) tetsmodul densitet 33310' bmde' kvalitet, struktur G-pascal g/cma ment medel Slip- Bíndemedel Porositet kom totalt” (organiskt) Försöksskivor 2-1 (AV4) 4,7 1,596 se 14 so 90,2 9,8 B14 _ (124) 2-2 (AV4) 5,3 1,626 36 16 48 88,8 11,2 C14 (MA) 2-3 (AV4) 5,7 1,646 36 18 46 87,4 12,6 D14 (164) a. Den "totala" volymprocentandelen bindemedel är summan av den mängd keramiskt bindrnaterial som använts för att agglomerera kornet och den mängd organiskt hartsbíndemedel som använts fór att tillverka slipskívan. Den "(organiska)" volymprocentandelen bindemedel är den del av den totala volymprocentandelen bindemedel som består av det organiska harts som satts till agglomeraten för att tillverka slípskívan.

Sliptester Dessa fórsöksslipskivor testades vid två kommersiella slipningsiörfaranden för bearbetning av kallvalsmaskiner. Efter att ha polerats används dessa smidda stålvalsar fór att valsa och bearbeta ytan av metallplåtar (t.ex. stål). Vid kommersiella förfaranden används traditionellt kommersiella skivor med schellackbindemedel (slipkorn med kornstorlek 80 av aluminiumoxid är vanligt) och dessa skivor körs vanligen vid 6500 sfpm, med en maximal hastighet på omkring 8000 sfpm. Slipfórhållandena fórtecknas nedan och testresultaten visas i Tabellerna 2-3 och 2-4.

Slípfórhållanden A: Slipmaskin: Farrell Roll Grinder, 40 hk Kylvätska: Stuart Synthetic W/water Skivhastighet: 780 varv per minut Arbetsstycke: Smitt stål, tandemvalsverk, hårdhet 842 Equotip, 82 X 25 tum (208 X 64 cm) Arbetsstycke (vals) hastighet: 32 varv per minut 10 15 20 25 30 529 180 24 Längdrörelse: 100 tum/min.

Oavbruten matning: 0,0009 tum/min.

Slutmatning: 0,0008 tum/min. Önskad ytfinish: grovhet 18-30 Ra, maximum 160 toppar Slipningsfórhållanden B: Slipmaskin: Pomini Roll Grínder, 150 hk Kylvätska: Stuart Synthetic w/water Skívhastighet: 880 varv per minut Arbetsstycke: Smitt stål, tandemvalsverk, hårdhet 842 Equotip, 82 X 25 tum (208 X 64 çm) Arbetsstycke (vals) hastighet: 32 varv per minut Längdrörelse: 100 tum/min.

Oavbruten matning: 0,00011 tum/min.

Slutmatning: 0,002 tum/min. Önskad ytfinish: grovhet 18-30 Ra, cirka 160-180 toppar Tabell 2-3 Sliptestresultat/slipningsfórhållanden A Prov Förändring i G-kvot Skiv- Skiv- Anal Slip- Valß- Åfltal Testparameter diameter varvtal ampli- DíIIES' Smvhet ”PP” tum tuder övergångar Ra Pa _ valsen Försöks- skiva 2-1 Skivavnötning 0,12 0,860 780 75 10 28 171 Avlägsnat material 0,007 Försöks- skiva 2-2 skivavnömmg 0,098 1,120 780 90-100 10 22 130 Avlågsnat material 0, 007 5 Försöks- skiva 2-3 Skivavnötning 0,096 1,603 780 120-150 10 23 144 Avlägsnat material 0,0105 10 15 20 25 30 529 180 25 Med slipningsfórhållandena A uppvisade fórsöksslipskivorna utmärkt slipprestanda, och uppnådde betydligt högre G-kvoter än vad som kunde observeras vid tidigare kommersiella förfaranden under bästa slipnings- förhållanden med skivor med schellackbindemedel. Grundat på tidigare erfarenhet inom vals slip ning med slipningsfórhållandena A, borde fórsöksskivorna 2-1, 2-2 och 2-8 ha ansetts vara fór mjuka (med värdena B-D avseende hårdhetskvaliteten enligt Norton Company) for att ge en kommersiellt godtagbar slipeffektivitet, varfor dessa resultat som påvisade utmärkta G-kvoter var mycket ovanliga. Vidare var valsytans finish fri från skakmärken och låg inom specifikationerna fór ytgrovhet (18-30 Ra) och antal yttoppar (cirka 160). Försöksskivorna gav en kvalitet på ytfinishen som tidigare bara kunde observeras med skivor med schellackbindemedel. i Ett andra sliptest med fórsöksskivan 2-3, med slipningsfórhållandena B, bekräftade vinsten med att använda skivorna enligt uppfinningen vid ett kommersiellt förfarande fór slutlig kallvalsslipning över en längre testperiod.

Testresultaten visas nedan i Tabell 2-4.

Tabell 2-4 Sliptestresultat/slípfórhållanden B Försöks- Föränd- Skiv- Skiv- Oavbruten Slut- Vals- Antal skiva ring av hastig- ampli- matning matning EIOV tOPPal' 2-4 diametern het tuder tum/min tum het P8 tum sfpm Ra valsen Vals 1 Skivavnötning 0,258 5667 90 0,0009 0,0008 24 166 Avlägsnat material 0,028 Vals 2 Skivavnötnjng 0,389 8270 105 0,00l6 0,002 20 136 Avlägsnat material 0,032 Vals 3 Skivavnötning 0, 1 65 8300 1 1 0 0, 00 1 l 0,002 28 187 10 15 20 25 529 180 26 Avlägsnat material 0,08 Vals 4 skivavnötning 0,279 ssoo 115 0,0011 0,002 29 179 Avlägsnat material 0,036 Vals 5 A skivavnötning 0,098 ssoo 115 0,0011 0,002 25 151 Avlägsnat material 0,018 Vals 6 Skivavnötning 0,097 8300 115 0,0011 0,002 Avlägsnat material 0,016 Vals 7 Skivavnötning 0,072 8300 115 0,0011 0,002 Avlägsnat material 0,048 Vals 8 Skivavnötníng 0,094 8300 115 0,0011 0,002 Avlägsnat material 0,011 Vals 9 Skivavnötning 0,045 8300 115 0,0011 0,002 Avlägsnat material 0,021 Vals 10 Skivavnötning 0,128 8300 115 0,0011 0,002 10 15 20 25 529 180 27 Avlägsnat material 0,017 Vals 11 skivavnötmng 0,214 ssoo 115 0,0011 0,002 Avlägsnat material 0,018 Vals 12 Skívavnötning 0,12 8300 115 0,0011 0,002 Avlägsnat material 0,018 Vals 13 Skivavnötníng 0,118 8300 115 0,0011 0,002 Avlägsnat material 0,026 Vals 14 Skivavnötning 1,233 8300 115 0,0011 0,002 Avlägsnat material 0,03 Vals 15 Skivavnötning 0,215 8300 115 0,0011 0,002 Avlågsnat material 0,03 Vals 16 Skivavnötning 0,116 8300 115 0,0011 0,002 XXX xxx Avlägsnat material 0,018 Vals 17 Skivavnötníng 0,141 8300 115 0,0011 0,002 XXX XXX 10 15 20 529 180 28 Avlägsnat m aterial 0,02 1 Vals 18 Skivavnötning 0, 1 16 8300 1 1 5 0,00 1 1 0,002 XXX XXX Avlä gsnat material 0, 0 1 Vals 19 Skivavnötning 0,118 8300 115 0,00l1 0,002 Avlägsnat material 0,0 18 Den kumulativa G-kvoten för fiirsöksskivan 2-4 efter slipning av 19 valsar och en avnötning på omkring tre tum från skivdiametern, var 2,093. Denna G-kvot utgör en förbättring på 2-3 gånger jämfört med de G-kvoter som observerats fór kommersiella slipskivor (tex. skivor med schellackbindemedel, C-6 och C-7 beskrivna i Exempel 1) vilka används fór slipning av valsar med slip- ningsfórhållandena A eller B. Skivans rotationshastighet och grad av avlägsnande av material överträffade motsvarande fór jämförbara kommersiella skivor använda vid detta valsslipningsfórfarande, vilket således ytterligare visar på den oväntade slipningseffektiviteten som är möjlig med slipningsfórfarandet enligt uppfinningen.

Den valsytfinish som uppnåddes med hjälp av fórsöksskivan var godtagbar enligt kommersiella produktionsstandarder. Kumulativa resultat som observerats efter slipning av 19 valsar bekräftar fórsökshjulets statiska arbete och den fördelaktiga motståndskraften som skivan har mot att utveckla lober i skivan, vibrationer och skakningar, under det att skivan förbrukas vid slipningsfórfarandet

Claims (56)

10 15 20 25 529 180 29 PATENTKRAV

1. Förfarande for slipning av maskinvalsar, omfattande stegen att: a) tillhandahålla en slipskiva med slipkorn, fenolhartsbindemedel, 36 till 54 volym-% porositet, en maximal härdad densitet på 2,0 g/cms och en spräng- hastighet på minst 6000 ytfot per minut (periferihastigheten 1828,8 m/min);~ b) montera skivan på en valsslipmaskin; c) bringa skivan i kontakt med en roterande maskinvals med en cylindrisk yta; d) föra skivan över maskinvalsens yta, varvid skivan står i oavbruten kontakt med maskinvalsens yta; och e) slipa maskinvalsens yta till en ytfinish med ett värde på 10 till 50 Ra, varvid ytan lämnas i stort sett fri från matningsspår, smattermärken och ytojämnheter.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivan roteras med en hastighet av 4000 till 9500 ytfot per minut (periferihastighet 1219,2 till 2895,6 m/min).

3. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivan roteras med en hastighet av 7000 till 9500 ytfot per minut (periferihastighet 2133,6 till 2895,6 m/min.

4. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid slipning utförs till en ytfinish med ett värde på 18 till 30 Ra.

5. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivan har en maximal elas- ticitetsmodul med ett värde på 10 GPa.

6. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivan har en maximal elas- ticitetsmodul med ett värde på 8 GPa.

7. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivan omfattar 22 till 40 volym-% slipkorn, 36 till 50 volym-% porositet och 8 till 26 volym-% fenolhartsbindemedel.

8. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivan omfattar 24 till 38 volym-% slipkorn, 40 till 50 volym-% porositet och 12 till 22 volym-% fenolharts- bindemedel. 10 15 20 25 529 180 so

9. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivans porositet omfattar minst 30 volym-% sammanbunden porositet.

10. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivan 'år i stort sett fri från porbíldande ämnen.

11. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid skivan har en hårdhetsgrad som är B till G enligt skalan för hårdhetsklassificering enligt Norton Company.

12. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid slipsteget utförs med en inställd G- kvot som år 2 till '3 gånger G-kvoten hos en motsvarande skiva med schellack- hartsbindemedel.

13. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid stegen c) till e) upprepas för flera valsar i följd, och varvid skivan förblir i stort sett fri från smatter under det att skivan förbrukas genom dessa upprepade slipningssteg.

14. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid slipning utförs tills ett slutligt värde på 160-180 toppar per tum (62,99-7 0,87 toppar per cm) erhålls.

15. Förfarande för slipning av maskinvalsar, omfattande stegen att: a) tillhandahålla en slipskiva omfattande minst 20 volym-% agglomerat av slipkorn, organiskt hartsbindemedel och 38 till 54 volym-% porositet; b) montera skivan på en valsslipmaskin; c) bringa skivan i kontakt med en roterande maskinvals som har en cylindrisk yta; d) föra skivan över maskinvalsens yta, varvid skivan bibehålls i oavbruten kontakt med maskinvalsens yta; och e) slipa maskinvalsens yta till en ytfinish med ett värde på 10 till 50 Ra, varvid ytan lämnas i stort sett fri från matningsspår, smattermärken och ojämnheter.

16. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivan roteras med en hastighet av 4000 till 9500 ytfot per minut (periferihastigheten 1219,2-2895,6 m/min). 10 15 20 529 180 31

17. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivan roteras med en hastighet av 7000 till 9500 ytfot per minut (periferihastigheten 2133,6-2895,6 m/min).

18. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid slipning utförs till en ytfinish med ett värde på 18 till 30 Ra.-

19. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivan har en maximal elas- ticitetsmodul med ett värde pår 10 GPa.

20. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivan 'har en maximal elas- ticitetsmodul med ett värde på 8 GPa.

21. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid slipkornsagglomeraten är poröst sintrade agglomerat av slipkorn och oorganiskt bindningsmaterial.

22. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivan omfattar 20 till 38 volym-% slipkornsagglomerat, 38 till 50 volym-% porositet och 8 till 26 volym-% organiskt hartsbindemedel.

23. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivan omfattar 24 till 36 volym-% slipkorn, 40 till 50 volym-% porositet och 10 till 24 volym-% organiskt harts- bindemedel.

24. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivans porositet omfattar minst 30 volym-% sammanbunden porositet.

25. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivan är i stort sett fri från porbildande ämnen.

26. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid slipsteget utförs med en inställd G-kvot som är 2 till 8 gånger G-kvoten hos en motsvarande skiva med ett schellackhartsbindemedel. 10 15 20 25 529 180 32

27. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid c) till e) upprepas för flera valsar i följd, varvid skivan förblir i stort sett fri från smatter, under det att skivan förbrukas vid dessa upprepade slipningssteg.

28. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid slipning utförs tills ett slutvärde på 160-180 toppar per tum (62,99-70,87 toppar per cm) erhålls.

29. Förfarande enligt patentkrav 15, varvid skivan har en maximal densitet på 2,0 g/cm3.

30. Förfarandeför slipning av maskinvalsar, omfattande stegen att: a) tillhandahålla en slipskiva med 22 till 40 volym-% slipkorn och 86 till 54 volym-% porositet bundna i ett organiskt hartsbindemedel, och som har en maximal elasticitetsmodul med ett värde på 12 GPa, och en minsta spräng- hastighet på 6000 ytfot per minut (periferihastighet 1828,8 m/min); b) montera skivan på en valsslipmaskin och rotera skivan; c) bringa skivan i kontakt med en roterande maskinvals som har en cylindrisk yta; d) föra skivan över maskinvalsens yta, varvid oavbruten kontakt av skivan bibehålls med maskinvalsens yta; och e) slipa maskinvalsens yta till en ytfinish med ett värde på 10 till 50 Ra, varvid ytan lämnas i stort sett fri från matningsspår, smattermärken och oj ämnheter.

31. 81. Förfarande enligt patentkrav 80, varvid skivan roteras med en hastighet på 4000 till 9500 ytfot per minut (periferihastighet 1219,2-2895,6 m/min).

32. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid skivan roteras med en hastighet på 7000 till 9500 ytfot per minut (periferihastighet 2133,6-2895,6im/min).

33. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid slipning utförs till en ytfinish med ett värde på 18 till 80 Ra.

34. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid skivan har en maximal densitet på 2,0 g/cm3. 10 15 20 25 529 180 33

35. 85. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid skivan har en maximal elasti- citetsmodul med ett värde på 10 GPa.

36. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid skivan omfattar 22 till 38 volym-% slipkorn, 36 till 50 volym-% porositet och 8 till 26 volym-% organiskt harts- bindemedel.

37. 87. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid skivan omfattar 24 till 36 volym-% slipkorn, 40 till 50 volym-% porositet och 12 till 22 volym-% organiskt harts- bindemedel.

38. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid skivans porositet omfattar minst 30 volym-% sammankopplad porositet.

39. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid skivan är i stort sett fri från porbildande ämnen.

40. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid skivan har en hårdhetsgrad på B till G enligt hårdhetsskalan enligt Norton Company.

41. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid slipningssteget utförs med en inställd G-kvot som är 2 till 3 gånger G-kvoten hos en motsvarande skiva med schellack-hartsbindemedel

42. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid stegen c) till e) upprepas för flera valsar i följd, varvid skivan förblir i stort sett fri från smatter under det att _ skivan förbrukas genom dessa upprepade slipningssteg.

43. Förfarande enligt patentkrav 30, varvid slipning utförs tills 160-180 toppar per tum (62,99-7 0,87 toppar per cm) erhålls på den slutliga ytan.

44. Förfarande för slipning av maskinvalsar, omfattande stegen att: a) tillhandahålla en slipskiva med 22 till 40 volym-% slipkorn och 36 till 54 volym-% porositet, bundna i ett organiskt hartsbindemedel, och som har en 10 15 20 25 529 180 34 maximal elasticitetsmodul på 12 GPa och en minsta spränghastighet på 6000 ytfot per minut (periferihastighet 1828,8 m/min); b) montera skivan på en valsslipmaskin och rotera skivan; c) bringa skivan i kontakt med en roterande maskinvals som har en cylindrisk yta; d) föra skivan över maskinvalsens yta, varvid en oavbruten kontakt bibehålls mellan skivan och maskinvalsens yta; e) slipa maskinvalsens yta; och i) upprepa stegen c) till e); varvid skivan förblir i stort sett fri från smatter under det att skivan förbrukas i genom slipningsstegen.

45. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan roteras vid en hastighet av 4000 till 9500 ytfot per minut (periferihastighet 1219,2-2895,6 m/min).

46. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan roteras vid en hastighet av 7000 till 9500 ytfot per minut (periferihastighet 2133,6-2895,6 m/min).

47. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid slipning utförs tills 160-180 toppar per tum (62,99-70,37 toppar per cm) erhålls på den slutliga ytan.

48. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan har en maximal densitet på 2,0 g/cms.

49. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan har en maximal elasticitetsmodul på 10 GPa.

50. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan omfattar 22 till 38 volym-% slipkorn, 36 till 50 volym-% porositet och 8 till 26 volym-% organiskt harts- bindemedel.

51. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan omfattar 24 till 36 volym-% slipkorn, 40 till 50 volym-% porositet och 12 till 22 volym-% organiskt harts- bindemedel. 10 529 180 ss

52. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivans porositet omfattar minst 30 volym-% sammanbunden porositet.

53. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan är i stort sett fri från porbildande ämnen.

54. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan har en hårdhetsgrad på B till G enligt hårdhetsskalan enligt Norton Company.

55. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid slipningssteget utförs med en I inställd G-kvot som är 2 till 3 gånger G-kvoten hos en motsvarande skiva med ett schellackhartsbindemedel.

56. Förfarande enligt patentkrav 44, varvid skivan omfattar minst 20 volym-% slipkornsagglomerat, och slipkornsagglomeraten är porösa sintrade agglomerat av slipkorn och oorganiskt bindningsmaterial.