СПОСОБ ПРОПИТКИ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2009 года по МПК B24D3/34 

Изобретение относится к производству абразивного инструмента, в частности к повышению эксплуатационных характеристик крупного и высокопористого абразивного инструмента.

Известен способ пропитки абразивного инструмента, при котором после завершения пропитки его извлекают, а охлаждение инструмента осуществляют до затвердевания импрегнатора на боковых его поверхностях, после чего производят повторную пропитку поливом импрегнатора на верхнюю поверхность инструмента при одновременном охлаждении боковых поверхностей до температуры ниже температуры фазового перехода расплава (см. авт.свид. СССР №1191273, кл. B24D 3/34, 1985, Бюл. №42).

Этим способом повышают качество пропитки за счет устранения вытекания импрегнатора через боковые поверхности инструмента.

Однако при пропитке крупного или высокопористого инструмента в момент его извлечения из ванны с импрегнатором для сушки или охлаждения последний успевает частично вытечь из пор инструмента и неравномерно распределиться на боковых его поверхностях. Повторная пропитка поливом импрегнатора на верхнюю поверхность инструмента не устранит неравномерность первоначальной пропитки из-за защемления воздуха в порах затвердевшим импрегнатором на боковых поверхностях.

Известен способ пропитки абразивного инструмента, при котором инструмент погружают в камеру с расплавом импрегнатора (серой), выдерживают в ней, а затем постепенно охлаждают в жидкой среде, которую подают в камеру с расплавом серы, одновременно вытесняя последнюю, причем жидкость перед подачей в камеру нагревают до температуры пропитки, затем обеспечивают ее циркуляцию с одновременным охлаждением до температуры отверждения серы (см. авт.свид. СССР, №1222521, кл. B24D 3/34, 1986, Бюл. №13). Этот способ принят за прототип.

Предложенным способом, как утверждают авторы, интенсифицируется процесс и снижаются трудозатраты, а также повышается качество пропитки.

Недостатком этого способа является невозможность его применения, когда в качестве импрегнатора используется вяжущий водный раствор, например силикатный клей, требующий сушки изделия, а не охлаждения, как в случае с расплавом серы. Немаловажным недостатком является повышенная энергоемкость процесса пропитки из-за двойного нагрева: первоначально серы до 150°С, а затем и жидкости, вытесняющей расплав серы из камеры, до 145°С.

Кроме того, ограниченная скорость подачи вытесняющей жидкости (до 15 мм/мин), чтобы не допустить вымывание расплава серы из пор инструмента, резко снижает производительность процесса.

Предлагаемым способом решается задача ликвидации указанных недостатков аналога и прототипа за счет устранения вытекания импрегнатора из пор инструмента как в момент его выемки из камеры, так и во время его охлаждения или сушки, а также сокращения энергоемкости и повышения производительности процесса пропитки путем введения в раствор или расплав импрегнатора ферромагнитных частиц и воздействия на них внешним магнитным полем.

Решение этой задачи позволяет достичь следующий технический результат - повысить качество пропитки и производительность процесса, прочность инструмента и его теплопроводность, а также сократить энергоемкость процесса пропитки.

Указанный результат достигается тем, что в раствор или расплав импрегнатора вводят ферромагнитные частицы размером 5-20 мкм в количестве 15-30% от объема импрегнатора и в момент извлечения инструмента из камеры и во время сушки или охлаждения подвергают его воздействию внешним магнитным полем до отверждения импрегнатора в порах инструмента. В качестве ферромагнетика применяют частицы из магнетита, железа, никеля, кобальта или их сплавов. Применение ферромагнитных частиц и магнитного поля позволяет повысить вязкость импрегнатора в десятки раз (см. Фертман В.Е. Магнитные жидкости. Минск, Изд-во «Высшая школа», 1988. - 184 с). Это объясняется тем, что под воздействием магнитного поля ферромагнитные частицы стремятся развернуться вдоль силовых линий и сгруппироваться в цепочки, за счет которых резко повышается вязкость импрегнатора, что устраняет вытекание импрегнатора из пор инструмента. Кроме того, ферромагнитные частицы, оставаясь в отвердевшем импрегнаторе, являются своеобразными упрочняющими элементами, повышающими механическую прочность инструмента, а их выполнение, например из железа, никеля, улучшает теплопроводность инструмента во время шлифования. Выбор размера частиц в пределах 5-20 мкм обусловлен минимальным размером пор в инструменте, который находится в пределах 100-150 мкм. Такой размер частиц позволяет им свободно проникать в поры инструмента совместно с раствором или расплавом импрегнатора. Количественное содержание ферромагнитных частиц в пределах 15-30% от объема импрегнатора обеспечивает необходимую вязкость раствору или расплаву для предотвращения вытекании их из пор инструмента при сушке или охлаждении.

Способ осуществляется следующим образом.

В камеру, выполненную из немагнитной нержавеющей стали, подают раствор или расплав импрегнатора с ферромагнитными частицами, при этом полученный состав импрегнатора непрерывно и интенсивно перемешивают. Затем в камеру помещают абразивный инструмент, например шлифовальный круг, и, постепенно погружая в импрегнатор, производят его пропитку и выдержку для более полного и равномерного заполнения пор инструмента импрегнатором. В момент выемки инструмента из камеры после пропитки для сушки или охлаждения включают электромагниты для создания вокруг инструмента магнитного поля, за счет которого резко повышается вязкость импрегнатора, находящегося в порах инструмента, что предотвращает его вытекание. После отверждения импрегнатора в порах инструмента при сушке или охлаждении выключают электромагниты.

Пример 1.

Проводят пропитку шлифовальных кругов водным раствором силикатного клея, имеющим следующее соотношение компонентов, вес.%:

силикатный клей 20-25

вода - остальное.

В данный раствор вводятся ферромагнитные частицы железа размером 15-20 мкм в количестве 25-30% от объема раствора. Полученную смесь помещают в камеру и интенсивно и непрерывно ее перемешивают.

Шлифовальные круги подают по одному или пакетом в камеру, постепенно погружая их в подготовленный раствор импрегнатора до полной их пропитки, после чего круги выдерживают в растворе в течение 5-7 мин. В момент выемки кругов из раствора импрегнатора включают электромагниты для создания магнитного поля с напряженностью в диапазоне 700-1200 А/см, позволяющего повысить вязкость водного раствора импрегнатора с 2,37·10^-3 до 145·10^-3 Па·с, что предотвращает вытекание импрегнатора из пор инструмента.

Сушку кругов производят потоком воздуха с температурой 80°С в течение 0,5 ч. После затвердевания импрегнатора в порах инструмента выключают электромагниты.

Пример 2.

Проводят пропитку шлифовальных кругов расплавом серы. В расплав вводятся ферромагнитные частицы железа размером 5-15 мкм в количестве 15-20% от объема расплава.

Круги, подогретые до 150-160°С, подают в камеру, постепенно погружая их в подготовленный расплав импрегнатора до полной их пропитки, после чего круги выдерживают в расплаве в течение 10-30 мин в зависимости от характеристики кругов.

В момент выемки кругов из расплава серы включают электромагниты для создания магнитного поля с напряженностью в диапазоне 400-900 А/см, при этом вязкость расплава серы с ферромагнитными частицами повышается с 7,12·10^-3 до 248·10^-3 Па·с, предотвращая вытекание расплава из пор кругов.

Охлаждение кругов производят потоком воздуха комнатной температуры до 105-110°С. При такой температуре происходит затвердевание серы в порах и на поверхности инструмента. После этого электромагниты выключают.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении крупного и высокопористого абразивного инструмента. Последний погружают в пропиточную камеру с раствором или расплавом импрегнатора, в который вводят ферромагнитные частицы размером 5-20 мкм в количестве 15-30% от объема импрегнатора. А в момент извлечения инструмента из камеры с импрегнатором и во время сушки или охлаждения подвергают его воздействию внешним магнитным полем до отверждения импрегнатора в порах инструмента. В результате повышаются качество пропитки, производительность процесса, прочность инструмента и его теплопроводность, а также снижается энергоемкость процесса.

Способ пропитки абразивного инструмента, включающий погружение инструмента в пропиточную камеру с раствором или расплавом импрегнатора, выдержку в ней, извлечение инструмента после завершения пропитки и его сушку или охлаждение, отличающийся тем, что в раствор или расплав импрегнатора вводят ферромагнитные частицы размером 5-20 мкм в количестве 15-30% от объема импрегнатора и в момент извлечения инструмента из камеры с импрегнатором и во время сушки или охлаждения подвергают его воздействию внешним магнитным полем до отверждения импрегнатора в порах инструмента.