ПОКРЫТЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1997 года по МПК C09K3/14 

Изобретение относится к составам покрытия зерна шлифовальных материалов и может быть использовано при покрытии зерна шлифовального материала на основе α -оксида алюминия.

Известен покрытый шлифовальный материал, включающий абразовное зерно на основе a-окиси алюминия, в качестве покрытия магнетит, а в качестве связующего поливинилацетатную эмульсию или фенолформальдегидную смолу (а.с. СССР N 815017, кл. C 09 K 3/14, 1981).

Магнетит (Fe₃O₄), являющийся типичным представителем ферромагнетиков, дает возможность увеличить удельную магнитную восприимчивость шлифовального материала в 50-70 раз. Увеличение магнитной восприимчивости позволяет производить ориентацию зерна шлифовального материала при изготовлении с использованием электромагнитных способов ориентации зерна абразивного инструмента и за счет этого повысить его эксплуатационные показатели.

Однако само покрытие зерна шлифовального материала не оказывает существенного влияния на величину эксплуатационных показателей абразивного инструмента, изготовленного на его основе.При эксплуатации абразивного инструмента между покрытым зерном шлифовального материала и обрабатываемой поверхностью возникают большие силы трения, приводящие к повышению температуры в зоне резания, выгоранию связки и наплавлению (наростообразованию) обрабатываемого материала на зерне шлифматериала, что приводит к засаливанию абразивного инструмента и снижению его режущей способности и стойкости.

Известен покрытый шлифовальный материал, содержащий, мас.

абразивное зерно 60,0 -90,0
дисульфид молибдена 0,05 -0,8
связующее остальное до 100
(а.с. СССР N 664984, кл.C 09 K 3/14, 1979).

Известный покрытый шлифовальный материал по сравнению с ранее рассмотренными обладает более высокими потребительскими свойствами. Дисульфидмолибдена, представляющий из себя материал со слоистой кристаллической решеткой, обладает хорошими смазывающими свойствами, что способствует снижению склонности к "засаливанию" абразивного инструмента, изготовленного на его основе, и повышению его эксплуатационных показателей.

Однако содержание на поверхности зерна покрытого шлифовального материала большого количества связующего (9,2 29,2 мас.) приводит к повышенной толщине пленочного покрытия, его растрескиванию и осыпаемости с поверхности зерна (шелушению), что препятствует внедрению данного технического решения в абразивную промышленность.

Известен покрытый шлифовальный материал включающий 90 мас. абразивного зерна, в качестве покрытия натуральный графит и в качестве связующего - органическое связующее (пат. США N 3309183, кл.C 09 K 3/14 (51 - 298),1967)
Известный покрытый шлифовальный материал обладает по сравнению с ранее рассмотренными наиболее высокими потребительскими свойствами. Натуральный графит также представляет из себя материал со слоистой кристаллической решеткой и соответственно также обладает хорошими смазывающими свойствами. Абразивный инструмент, изготовленный на основе покрытого шлифовального материала, обладает низкой склонностью к "засаливанию", высокой стойкостью и низкой теплонапряженностью процесса шлифования. На поверхностях изделий после шлифования отсутствуют следу прижегов.

Однако количество связующего в известном покрытом шлифовальном материале остается еще довольно высоким. Из-за повышенной толщины пленочное покрытие на поверхности зерна склонно к осыпаемости. В связи с тем, что при изготовлении абразивного инструмента на поверхность покрытого зерна также наносится связующее, толщина покрытия на зерне возрастает и достигает значительной величины, приводящей к снижению прочности закрепления зерна шлифовального материала в абразивном круге и выравниванию его из поверхности абразивного круга не выработав ресурса, особенно при шлифовании на повышенных режимах.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных показателей абразивного инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что покрытый шлифовальный материал, содержащий абразивное зерно на основании a оксида алюминия с покрытием из дисперсного вещества со слоистой кристаллической решеткой с полимерным связующим, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

абразивное зерно на основе a оксида алюминия 96-99
вещество с слоистой кристаллической решеткой 0,3 3,0
полимерное связующее остальное
В качестве вещества со слоистой кристаллической решеткой применяют дисульфид молибдена, графит, нитрид бора, цирхлор (ZrCl) и другие материалы.

Абразивный инструмент, изготовленный с применением зерна шлифовального материала, имеющего в качестве покрытия вещество со слоистой кристаллической решеткой в количестве 0,3 -3,0 мас. имеет по сравнению с известным более высокие эксплуатационные показатели.

При эксплуатации абразивного инструмента между покрытым зерном шлифовального материала и обрабатываемой поверхностью возникающие силы трения по сравнению с известным значительно ниже наплавления (наростообразования) обрабатываемого материала на зерне шлифматериала не наблюдается. Не наблюдается выгорания связки и засаливания абразивного инструмента. Все это способствует повышению режущей способности и стойкости абразивного инструмента. Хорошие смазывающие свойства вещества со слоистой кристаллической решеткой объединяются строением кристаллической решетки. В процессе шлифования под действием сил резания без значительных энергетических затрат происходит взаимное перемещение (сдвиг) чешуйчатых слоев твердой смазки. Наиболее хорошими смазывающими свойствами обладают цирхлор и дисульфид молибдена, несколько ниже натрид бора и графит.

Пример 1. В лабораторную лопастную мешалку засыпали шлифзерно на основе a оксида алюминия марки 38А6-О зернистостью 250-Н (2,5 мм нормального рассева) в количестве 960Г, залили в мешалку 10 г бакелитового лака СБС-1 и произвели перемешивание в течение 3 мин. Засыпали в мешалку 30 г дисульфида молибдена крупность, менее 0,05 мм и произвели перемешивание в течение 5 мин.

Пример 2. В лабораторную лопастную мешалку засыпали шлифзерно на основе a оксида алюминия мерки 38А6-О зернистостью 250-Н в количестве 990 г, залили в мешалку 7 г бакелитового лака СБС-1 и произвели перемешивание в течение 3 мин. Засыпали в мешалку природного графита крупностью менее 0,05 мм и произвели перемешивание в течение 5 мин.

Пример 3. В лабораторную лопастную мешалку засыпали шлифзерно на основе a оксида алюминия марки 38А6-О зернистостью 250-Н в количестве 977 г, залили в мешалку 8 г бакелитового лака СБС-1 и произвели перемешивание в течение 3 мин. Засыпали в мешалку 15 г дисульфида молибдена крупностью менее 0,05 мм и произвели перемешивание в течение 5 мин.

Пример 4. В лабораторную лопастную мешалку засыпали шлифзерно на основе a оксида алюминия марки 38А6-О зернистостью 250-Н в количестве 950 г, залили в мешалку 15 г бакелитового лака СБС-1 и произвели перемешивание в течение 3 мин. Засыпали в мешалку 35 г природного графита крупностью менее 0,05 мм и произвели перемешивание в течение 5 мин.

Пример 5. В лабораторную лопастную мешалку засыпали шлифзерно на основе a оксида алюминия марки 38А6-О зернистостью 250-Н в количестве 992 г, залили в мешалку 6,0 г бакелитового лака СБС-1 и произвели перемешивание в течение 3 мин. Засыпали в мешалку 2 г дисульфата молибдена крупностью менее 0,05 мм и произвели перемешивание в течение 5 мин.

Пример 6. В лабораторную лопастную мешалку засыпали шлифзерно на основе a оксида алюминия марки 38А6-О зернистостью 250-Н в количестве 975 г, залили в мешалку 9 г метилолполиамидного клея марки МПФ-1 и произвели перемешивание в течение 3 мин. Засыпали в мешалку 16 г дисульфата молибдена крупностью менее 0,05 мм и произвели перемешивание в течение 5 мин.

Пример 7 (известный). В лабораторную лопастную мешалку засыпали шлифзерно на основе a оксида алюминия марки 38А6-О зернистостью 250-Н в количестве 900 г, залили в мешалку 65 г бакелитового лака СБС-1 и произвели перемешивание в течение 3 мин. Засыпали в мешалку 35 г природного графита крупностью менее 0,05 мм и произвели перемешивание в течение 5 мин.

Все образцы поместили в камерный бакелизатор и произвели термическую обработку при температуре 160^oC в течение 2 ч. Образцы зерна покрытого шлифматериала опытов NN 1,2,3,6 имели по внешнему виду равномерное покрытие поверхности и сохраняли сыпучее состояние. В образцах по примеру 4 наблюдалось спекание зерен в спеки, при разрушении которых разделение зерен происходило с отрывом пленки покрытия от поверхности абразивного зерна. В образцах по примеру 5 наблюдалось неполное (островное) покрытие поверхности зерна. В образцах по примеру 7 наблюдались более крупные и прочные спеки, после разрушения которых до 50% поверхности зерна оголилось.

Из каждого из образцов по действующему технологическому процессу изготовили лабораторные образцы обдирочных кругов ПП200 х 20 х 76 горячего прессования по 2 образца каждого примера. Температура нагревательных плит находилась в пределах 165 170^oC, давление при прессовании 300 -350 кгс/см², время выдержки при прессовании 20 мин.

Готовые лабораторные образцы кругов подвергли испытаниям на механическую прочность и эксплуатационным испытаниях с целью определения эксплуатационных показателей: коэффициента шлифования по массе и режущей способности. Коэффициент шлифования определялся как отношение массы сошлифованного металла к массе израсходованного круга. Режущая способность определялась как отношение массы сошлифованного металла к затраченному на шлифование времени. Шлифовке подвергалась нержавеющая сталь марки Х18Н10Т. Результаты испытаний сведены в таблицу.

Как видно из данных таблицы, образцы абразивных кругов, изготовленных из покрытого шлифовального материала с использованием изобретения, по сравнению с известным имеют не менее чем на 7,05% более высокую режущую способность и не менее чем на 70% более высокий коэффициент шлифования. Применение покрытия массой менее 0,3% приводит к неполному (островному) покрытию шлифовального материала и снижению действия покрытия. Применение покрытия массой более 3% приводит к образованию спеков зерна в процессе термической обработки и осыпаемости (шелушению) покрытия.

Покрытый шлифовальный материал согласно изобретению пригоден для производства абразивного инструмента на органических связках (бакелитовой, вулканитовой) и шлифовальной шкурки на всех видах основ и связующих и может быть использован абразивными заводами выпускающими указанный инструмент.

Использование: покрытый шлифовальный материал для производства абразивного инструмента на органической связке. Сущность изобретения: шлифовальный материал содержит абразивное зерно на основе α-оксида алюминия с покрытием из дисперсного вещества со слоистой кристаллической решеткой с полимерным связующим при следующем соотношении компонентов, мас.%: абразивное зерно на основе α-оксида алюминия 96,0 - 99,0; вещество со слоистой кристаллической решеткой 0,3 - 3,0; полимерное связующее - до 100. 1 табл.

Покрытый шлифовальный материал, содержащий абразивное зерно на основе альфа-оксида алюминия с покрытием из дисперсного вещества со слоистой кристаллической решеткой с полимерным связующим, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Абразивное зерно на основе альфа-оксида алюминия 96 99
Вещество со слоистой кристаллической решеткой 0,3 3,0
Полимерное связующее Остальноея