СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНЫХ КРУГОВ Российский патент 1994 года по МПК B24D3/00 B24D3/20 

Изобретение относится к производству абразивного инструмента и может найти применение при изготовлении абразивных кругов.

Известен способ изготовления абразивных кругов на бакелитовой связке, при котором смешивают абразивные зерна со связкой или ее компонентами, производят прессование и термообработку кругов (Технологический процесс производства шлифовальных кругов на бакелитовой связке 190203.1.01201.00001, ЗОАЗ, 1979).

Известный способ изготовления абразивных кругов обладает пpостотой, высокой производительностью, легко поддается механизации и автоматизации. Себестоимость производства кругов невысокая.

Недостатком известного способа является низкая прочность изготовленных кругов, повышенная хрупкость и, как следствие, невозможность применения кругов для силового обдирочного шлифования, которое сопровождается ударными нагрузками. В связи с ударными нагрузками при силовом обдирочном шлифовании происходит не износ кругов, а хрупкое разрушение, при котором с поверхности круга скалываются частицы, состоящие из связки и нескольких зерен шлифовального материала.

Известен способ изготовления абразивных кругов на бакелитовой связке для силового обдирочного шлифования, при котором смешивают абразивные зерна со связкой или ее компонентами, производят горячее прессование и термообработку кругов [1] .

Для изготовления кругов применяется фенольное порошкообразное связующее для горячего прессования (СФП 0119А), обладающее значительно большим молекулярным весом, что соответствует повышению эластичных свойств и понижению хрупкости абразивного круга. Готовые абразивные круги имеют более высокую прочность, позволяющую их эксплуатировать при рабочей скорости 60 и 80 м/с. При эксплуатации кругов хрупкое разрушение наблюдается в меньшей степени, что позволяет обеспечить довольно высокий коэффициент шлифования.

Однако при рассмотрении рабочей поверхности бывших в эксплуатации обдирочных кругов наблюдается значительное количество разрушенных зерен шлифовального материала, а также пустых гнезд из-под вырванных зерен. От ряда зерен наблюдаются мелкие зарождающиеся трещинки. Это свидетельствует о том, что при обдирочном шлифовании наряду с абразивным износом круга в значительной мере присутствует хрупкое разрушение как зерна шлифовального материала, так и абразивного круга в целом.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных показателей абразивных кругов.

Это достигается тем, что при изготовлении абразивных кругов, включая смешивание абразивного зерна со связкой или ее компонентами, прессование и термообработку, на абразивных зернах предварительно образуют оболочку из материала с модулем упругости, по меньшей мере на 10% меньшим модуля упругости связки.

В случае, если материал для покрытия поверхности зерна шлифовального материала находится в порошкообразном состоянии, то перед нанесением покрытия поверхность зерна шлифовального материала предварительно увлажняют. В результате обеспечивается сохранность покрытия в процессе выполнения последующих технологических операций.

При изготовлении абразивных кругов на бакелитовой связке в качестве покрытия используют, например, поливинилбутираль. Модуль упругости поливинилбутираля находится в пределах 20000-22000 кгс/см², что на 12-75% меньше модуля упругости бакелитовой связки, величина которого значительно колеблется в зависимости от качественного и количественного соотношения фенолформальдегидной смолы и наполнителей связки и находится в пределах 25000-35000 кгс/см².

Пониженный по сравнению со связкой модуль упругости оболочки на поверхности зерна шлифовального материала позволяет за счет упругой деформации смягчать действие ударных нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации абразивных кругов. Предотвращается также отслаивание связки от поверхности зерна шлифовального материала и появление микротрещин, ранее возникающих в результате различных величин коэффициентов объемного расширения зерна шлифовального материала и связки. В результате абразивный круг предохраняется от хрупкого разрушения и, вследствие этого, возрастают эксплуатационные показатели круга (коэффициента шлифования).

Если превышение модуля упругости связки по отношению к модулю упругости материала оболочки зерна шлифовального материала меньше 10% , то действие эффекта предварительного покрытия зерна значительно снижается и при разнице модулей упругости 5% и менее практически не обнаруживается.

Вид материала, применяемого в качестве покрытия зерна шлифовального материала, может быть очень разнообразным и зависит в первую очередь от вида связки. Так, для абразивных кругов на керамической связке в качестве покрытия могут применяться порошки различных металлов или сплавов, например алюминия, бронзы, меди и т. д. Для абразивных кругов на бакелитовой связке в качестве покрытия могут применяться органические связующие, например поливинилбутираль, жидкий каучук и т. д. , обладающие по отношению к бакелитовой связке не менее чем на 10% пониженным модулем упругости.

Оптимальная величина толщины покрытия зависит от многих факторов: вида связки, вида покрытия, назначения абразивного круга, его зернистости, режимов шлифования и т. д. В связи с этим толщина покрытия колеблется от нескольких микрон до нескольких десятых миллиметра, в каждом конкретном случае определяется на основании экспериментальных данных.

П р и м е р ы. Для сравнительной оценки эксплуатационных показателей были изготовлены по 5 шт. лабораторных образцов абразивных кругов ПП 200 x 20 x 76 на бакелитовой связке для обдирочного шлифования по прототипу (без покрытия) и с предварительным покрытием зерна шлифовального материала поливинилбутиралью в количестве 0,25; 0,5; 1,75; 3,0; 4,0 об. % .

Рецептуры смесей сведены в таблицу. Абразивную смесь приготавливали в следующей последовательности. Вводили в мешалку МЛ-50 и перемешивали в течение 3-х минут шлифовальный материал 38А6-250Н и 14А-16Н. Вводили в мешалку в качестве увлажнителя бакелитовый лак и перемешивали в течение 3-х минут, вводили в мешалку поливинилбутираль и перемешивали в течение 3-х минут. Последовательно вводили в мешалку остальные компоненты в соответствии с рецептурой и перемешивали смесь с каждым вновь введенным компонентом в течение 3-х минут. Из готовой абразивной смеси при температуре 170^оС производили горячее прессование лабораторных образцов обдирочных кругов ПП 200 x 20 x 76. Заготовки кругов подвергали окончательной термической обработке при температуре 185^оС в течение 20 ч.

Готовые круги были подвергнуты испытанию вращением на возможность эксплуатации на рабочей скорости V_р = 60 м/c и на лабораторном стенде с целью определения коэффициента шлифования при V_р = 60 м/c при обдирочном шлифовании 12Х18Н10Т.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, покрытие поливинилбутиралью зерна шлифовального материала способствует повышению эксплуатационных показателей (коэффициента шлифования) кругов. Введение поливинилбутираля в количестве 0,25 об. % незначительно повышает коэффициент шлифования. С увеличением количества введенного поливинилбутираля до 1,75 об. % коэффициент шлифования возрастает по сравнению с прототипом более чем в 2 раза.

Дальнейшее увеличение количества вводимого поливинилбутираля приводит к снижению коэффициента шлифования обдирочных кругов. Это объясняется тем, что при увеличении количества поливинилбутираля более 1,75% возрастает толщина эластичного покрытия, удержание зерна шлифовального материала "защемлением" в связке круга ослабевает и зерна при эксплуатации начинают выравниваться, не выработав свой ресурс. При дальнейшем увеличении количества поливинилбутираля коэффициент шлифования катастрофически снижается, приводя к невозможности его использования по назначению.

Введение в производство абразивных кругов предварительного покрытия поверхности зерна шлифовального материала эластичной оболочкой позволит до 2-х раз сократить расход кругов при их эксплуатации у потребителя. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1220763, кл. В 24 D 3/20, 1986.

Использование: для изготовления абразивного инструмента. Сущность изобретения: на абразивных зернах перед их смешиванием с компонентами связки образуют оболочку из материала с модулем упругости, меньшим, чем модуль упругости материала связки. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНЫХ КРУГОВ, при котором смешивают абразивные зерна с компонентами связки, проводят прессование и термообработку кругов, отличающийся тем, что на абразивных зернах предварительно образуют оболочку из материала с модулем упругости, по меньшей мере на 10% меньшим модуля упругости материала связки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что абразивные зерна предварительно увлажняют. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве материала оболочки берут поливинилбутироль в количестве 0,25 - 4,0 об. % .