ФОРМОВОЧНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1997 года по МПК B24D3/14 C09K3/14 

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента из электрокорундовых материалов на керамической связке, в частности, шаровых шлифовальных головок, предназначенных для обработки фасок болтовых отверстий железнодорожных рельсов.

В настоящее время обработку болтовых отверстий осуществляют с помощью фрез с твердосплавными пластинами, которые не удовлетворяют потребителей из-за брака (прижогов, трещин) обработанных поверхностей.

Для обработки рельсов может применяться абразивный инструмент, который при этом должен обладать высокой твердостью, прочностью и стабильностью геометрической формы.

Известна формовочная смесь для получения абразивного инструмента [1] содержащая, мас. керамическую связку 7,0 13,5; жидкое стекло 3,5 4,5; декстрин 1 2; микропорошок абразива зернистостью М10-М20 3,5 11 и шлифзерно остальное. Однако шлифовальные круги, изготовленные из названной массы, обладают недостаточной для нашей цели прочностью и степенью твердости.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является масса (формовочная смесь) для изготовления абразивного инструмента [2] на основе электрокорунда нескольких зернистостей, в состав которой входят, мас. шлифзерно 60 64; шлифматериал (шлиф- и микрошлифпорошки) 17 26; керамическая связка остальное. (Прототип). В качестве шлифзерна используют электрокорунд зернистостью 40,25 и 16. Но данная смесь вследствие повышенной усадки при обжиге не обеспечивает изготовленному из нее инструменту стабильности геометрической формы (шара) и из-за внутренних напряжений необходимой прочности.

Формовочная смесь для изготовления абразивного инструмента в соответствии с изобретением включает керамическую связку, жидкое стекло, в качестве абразива электрокорунд зернистостью 40, 50, шлифпорошки зернистостью 10,12, тонкие микрошлифпорошки зернистостью М5, М7 и пластификатор масло индустриальное И-20А при следующем соотношении компонентов, мас.

Керамическая связка 18,5 24,5
Жидкое стекло 5,0 6,0
Электрокорунд зернистостью 40,50 49,0 62,7
Шлифпорошки зернистостью 10,12 12,0 16,0
Тонкие микрошлифпорошки зернистостью М5, М7 1,3 3,0
Пластификатор масло индустриальное 0,5 1,5
Граничные пределы содержания компонентов формовочной смеси определены экспериментально и обусловлены необходимостью создания высокопрочного инструмента с высокой степенью твердости и стабильной геометрической формой, а также требованиями технологичности процесса изготовления кругов.

Введение электрокорунда зернистостью 40,50 в количестве 49,0 62,7 и керамической связки в количестве 18,5 24,5 мас. обеспечивает устойчивое получение абразивного инструмента необходимой степени твердости Т1-ЧТ. Увеличение содержания связки и соответственно уменьшение количества электрокорунда приводят к появлению брака в виде выплавок и деформации инструмента; уменьшение содержания связки и увеличение содержания шлифматериала снижает твердость.

Введение жидкого стекла в указанном интервале обусловлено получением смеси необходимой влажности и прочности сырца без изменения содержания щелочей в связке. Увеличение содержания жидкого стекла в смеси приводит к деформации заготовок во время обжига; уменьшение к снижению влажности смеси, формуемости и прочности сырых изделий.

Введение в формовочную смесь шлиф- и микрошлифпорошков электрокорунда, заполняющих пустоты между зернами основной фракции электрокорунда, способствует снижению усадки заготовки инструмента при обжиге. Кроме того, до 15 мас. окиси алюминия (из которой состоит белый электрокорунд) переходит (адгезируется) в расплав, который впоследствии входит в твердый раствор соединений, образующих связку. Таким образом, с одной стороны обеспечивается стабильность геометрической формы изделия, что важно при получении шаровой шлифовальной головки, с другой резко повышается адгезия связки к шлифовальному материалу, что способствует повышению механической прочности инструмента.

Граничные пределы содержания шлиф- и микрошлифпорошков электрокорунда обусловлены необходимостью получения инструмента с высокой механической прочностью и низкой усадкой заготовки при обжиге. Введение их в большем количестве приводит, в силу высокой реакционной способности электрокорунда, к получению деформированного оплавленного инструмента; уменьшение их содержания вызывает снижение прочности инструмента ниже допустимого предела.

Введение пластификатора в указанном количестве приводит к уменьшению усилия давления на формуемое изделие, повышению прочности и жесткости высушенных изделий, что способствует уменьшению формовочных и термического напряжений и, соответственно, брака изделий после сушки. Изменение содержания пластификатора в сторону увеличения повышает влажность смеси и снижает прочность сырца, а уменьшение не дает необходимого эффекта пластификации в процессе изготовления инструмента.

При реализации изобретения в качестве абразива используют шлифзерно, шлиф- и микрошлифпорошки электрокорунда по ГОСТ 3647-80; в качестве пластификатора индустриальное масло И-20А по ГОСТ 20799-75; в качестве керамической связки связку марки К20М по ТУ 2-036-984-86, обычно применяющуюся при изготовлении абразивного инструмента; в качестве стекла - содовое стекло по ГОСТ 13078-81.

Формовочную смесь готовят следующим образом. В мешалку загружают расчетное количество белого электрокорунда зернистостью 40 или 50, увлажняют его жидким стеклом, добавляют необходимое количество шлифпорошка зернистостью 10 или 12 и тонкого микрошлифпорошка М5, М7 и перемешивают в течение 10 15 мин, затем загружают керамическую связку и перемешивают в течение 15 20 мин. В полученную смесь добавляют пластификатор и снова перемешивают 15 20 минут. Готовую смесь протирают через сито с размером ячеек 1 мм.

Составы смеси приведены в табл.1.

Из полученной смеси формуют образцы "восьмерки" и обжигают их при температуре 1200 1250^oC. Затем по известным методикам определяют твердость образцов, их усадку при обжиге и предел прочности на разрыв, по которому оценивают их механическую прочность. Результаты сравнительных испытаний образцов предлагаемого состава и прототипа приведены в табл.2.

Анализ результатов сравнительных испытаний показывает, что формовочная смесь по изобретению позволяет, вследствие меньшей усадки при обжиге за счет рациональной упаковки электрокорунда различной зернистости, на 10 25% повысить механическую прочность изделий, получить инструмент высокой степени твердости. Кроме того, изобретение позволяет ликвидировать брак оплавление и деформацию инструмента.

Инструмент из предлагаемой смеси может быть изготовлен на любом абразивном заводе на действующем оборудовании. Для его производства используются недефицитные и нетоксичные компоненты.

Формовочная смесь в соответствии с изобретением предназначена для производства абразивного инструмента из электрокорундовых материалов на керамической связке. Смесь содержит, мас. %: 49,0 - 62,7 шлифзерна белого электрокорунда зернистостью 40,50 в качестве основной фракции шлифовального материала; 12,0 - 16,0 шлифпорошков зернистостью 10,12 и 1,3 - 3,0 тонких микрошлифпорошков зернистостью М5, М7 в качестве дополнительной фракции белого электрокорунда; 18,5 - 24,5 керамической связки; 5,0 - 6,0 жидкого стекла и 0,5 - 1,5 пластификатора, в качестве которого используют индустриальное масло И-20А. 2 табл.

Формовочная смесь для изготовления абразивного инструмента, включающая керамическую связку, жидкое стекло, в качестве абразива электрокорунд зернистостью 40 и шлифпорошки, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит электрокорунд зернистостью 50, шлифпорошки зернистостью 10, 12, тонкие микрошлифпорошки зернистостью М5, М7 и пластификатор масло индустриальное И-20А при следующем соотношении компонентов, мас.

Керамическая связка 18,5 24,5
Жидкое стекло 5,0 6,0
Электрокорунд зернистостью 40, 50 49,0 62,7
Шлифпорошки зернистостью 10, 12 12,0 16,0
Тонкие микроплифпорошки зернистостью М5, М7 1,3 3,0
Пластификатор масло индустриальное И-20А 0,5 1,5в