СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2007 года по МПК B24D3/28 B24D18/00 

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, в частности шлифовальных кругов на органической связке.

Известны способы изготовления абразивных инструментов, при которых с целью повышения качества, прочности и стойкости инструмента за счет улучшения адгезии связки к абразивным зернам, последние предварительно перед смешиванием со связкой обрабатываются различными веществами, например кремневодородными соединениями (см. пат. Японии, №50-6397, 13.03.75 г. Р.Ж. Техн. машин., 1976, 2Б387П) или увлажняют кремнийорганическим соединением и жидким бакелитом, который нагревают до 40-60°С (см. авт. свид. СССР №850368, кл. B24d 3/28, БИ №28, 1981 г.)

Недостатком этих способов является невозможность полного обеспыливания поверхностей абразивных зерен, что значительно снижает адгезию связки к зернам. Запыленность абразивных зерен при их измельчении или окатке в мельницах достигает 0,8% (см. Жеханова Н.Б. Методика определения запыленности шлифовального материала. Сб. ст. междунар. конф. Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. - Волгоград, Волжский, 2003, с.11-13). Наличие на поверхности зерна пыли и других загрязнений способствует также комкуемости абразивно-бакелитовой смеси, требует введения большого количества увлажнителя и резко снижает прочность закрепления зерна в связке. Кроме того, низкая температура нагрева жидкого бакелита не способствует удалению адсорбционной влаги с поверхности абразивных зерен, наличие которой приводит к снижению прочности зерна согласно эффекту Ребиндера.

Известен способ изготовления абразивного инструмента, при котором предварительно производят нагрев абразивных зерен до 60-100°С, а затем смешивают с жидким бакелитом, что снижает комкуемость формовочной смеси и повышает прочность изделия (см. авт. свид. СССР №935260, кл. B24d 3/28). Этот способ принят за прототип.

Недостатком этого способа является также невозможность обеспылевания и удаления, например, органических загрязнений с поверхности абразивных зерен, которые будут препятствовать адгезионному взаимодействию связки с зернами. Нагрев абразивных зерен до 60-100°С не способствует удалению адсорбционной влаги и не приводит к повышению прочности и самозатачиваемости абразивных зерен из-за низкого градиента температур нагрева и охлаждения зерна.

Предлагаемым способом решается задача устранения указанных недостатков аналогов и прототипа за счет обеспылевания поверхности зерен и улучшения смачивания жидким бакелитом поверхности зерен, равномерности смешивания, повышения прочностных качеств абразивных зерен, приобретенных после технического воздействия на них.

Решение этой задачи позволяет достичь следующий технический результат - повысить качество инструмента, его режущую способность и стойкость.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу абразивное зерно предварительно перед смешиванием со связкой подвергается обеспылеванию в 3-4% растворе щелочи NaOH и промывке водой для удаления с поверхности зерен пыли, которая значительно уменьшает адгезию связки к поверхности зерна, затем зерно нагревают при температуре 450-500°С с выдержкой 10-20 мин для сушки и удаления адсорбционной влаги и органических загрязнений с поверхности зерна, после охлаждают на воздухе до температуры технологического процесса смешивания формовочной смеси, что способствует повышению прочности и самозатачиваемости абразивных зерен.

Способ изготовления абразивного инструмента осуществляется следующим образом.

Предварительно абразивные зерна подвергают обеспылеванию в 3-4% водном растворе щелочи NaOH. Затем зерна промываются проточной водой. Удаление пыли с поверхности зерен способствует улучшению смачивания зерен жидким бакелитом, увеличению адгезии и уменьшению комкуемости формовочной смеси.

При нагреве зерен до 450-500°С происходит сушка, десорбция влаги и выгорание загрязняющих поверхность веществ, что также значительно повышает смачиваемость зерен и адгезию связки, устраняет комкуемость смеси, улучшает равномерность и однородность смешивания, и в целом все это способствует повышению качества инструмента.

Охлаждение абразивных зерен на воздухе до температуры технологического процесса смешивания (до 60-100°С) позволяет повысить прочность и самозатачиваемость зерен за счет значительного перепада (градиента) температур, а также удаления адсорбционной влаги с поверхности зерен. Термообработка абразивных зерен повышает их механическую прочность и охрупчивание (см. таблицу), что улучшает режущую способность и стойкость в целом инструмента.

Сущность способа на примере изготовления электрокорундового инструмента на бакелитовой связке заключается в следующем.

Абразивные зерна помещают в ванну с 3-4% водным раствором щелочи и интенсивно перемешивают их в течение 1,5-2 часов, затем зерна промываются проточной водой. После этого зерно загружают в нагревательное устройство, нагревают при 450-500°С с выдержкой 10-20 мин в зависимости от зернистости материала, затем выгружают и охлаждают на воздухе до температуры технологического процесса смешивания зерна с жидким бакелитом (60-100°С) и после этого приготовление формовочной смеси и изготовление инструмента производят по существующей технологии.

1. Влияние обеспылевания поверхности абразивных зерен на качество и прочность инструмента.

Комкуемость и формуемость смеси, влияющих на качество абразивного инструмента, оценивались по прочности отвержденной абразивной композиции. По прототипу предел прочности при растяжении заданной композиции состовляет 6,7 МПа. Испытания образцов инструмента, изготовленных из обеспыленных зерен по предлагаемому способу, показали, что прочность на разрыв отвержденной композиции увеличилась на 16-19% (7,8-8,0 МПа), что подтверждает целесообразность проведения обеспылевания поверхности абразивных зерен.

2. Влияние температуры нагрева на прочностные свойства абразивного зерна.

В таблице представлены результаты исследования зерна 25А25.

Таблица№ п/пТемпература, t°CРазрушающая нагрузка, НКол-во охрупченных зерен, %1.Исходное зерно, 20°С16,2122.150°С16,7153.300°С17,4274.500°С20,2385.700°С19,832

Как видно из данных таблицы, при температуре 500°С наблюдается самая высокая прочность зерен на раздавливание и максимальный процент охрупчивания зерен, что свидетельствует о целесообразности термообработки абразивных зерен при такой температуре.

3. Сравнительные испытания абразивных инструментов 25А25С1.

Абразивный инструмент, изготовленный по предлагаемому способу, оценивался по следующим эксплуатационным показателям: режущей способности и стойкости. Испытания были проведены на образцах из стали ШХ15. Режимы шлифования: V_кр=35 м/с, V_ст=20 м/мин, t=0,01 мм/дв.ход.

В результате испытаний установлено: режущая способность и стойкость инструмента, изготовленного по предлагаемому способу, возросли по сравнению с прототипом соответственно в 1,6 и в 2,1 раза, что свидетельствует о целесообразности практического использования предлагаемого способа изготовления абразивного инструмента.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении, в частности шлифовальных кругов на органической связке. Перед смешиванием абразивных зерен со связкой осуществляют их предварительную обработку обеспыливанием в 3-4% водном растворе щелочи с промыванием проточной водой. Затем производят нагрев зерен до 450-500°С, выдержку 10-20 мин и охлаждение на воздухе до температуры технологического процесса смешивания. После смешивания абразивных зерен со связкой прессуют формовочную смесь, нагревают, бакелизуют и охлаждают инструмент. Такие действия способствуют улучшению прочностных характеристик абразивных зерен и смачивания их жидким бакелитом, равномерности смешивания со связкой, что обеспечивает повышение качества инструмента, его режущей способности и стойкости. 1 табл.

Способ изготовления абразивного инструмента на бакелитовой связке, при котором абразивные зерна предварительно обрабатывают, смешивают со связкой, прессуют формовочную смесь, нагревают, бакелизуют и охлаждают, отличающийся тем, что перед смешиванием абразивные зерна подвергают обеспыливанию в 3-4%-ном водном растворе щелочи с промыванием проточной водой, затем осуществляют нагрев зерен до 450-500°С, выдержку 10-20 мин и охлаждение на воздухе до температуры технологического процесса смешивания.