АБРАЗИВНАЯ МАССА Российский патент 2009 года по МПК B24D3/20 

Изобретение относится к абразивной промышленности, в частности к области изготовления абразивного инструмента на органической связке.

Известна масса для изготовления абразивного инструмента [1], включающая шлифовальный материал, органическое связующее на основе фенолоформальдегидной смолы и наполнители. С целью повышения эксплуатационных свойств масса дополнительно содержит силицированный графит, являющийся отходом производства электродов.

Недостатком данного изобретения является то, что применение силицированного графита включает в себя трудоемкую стадию дробления и рассева, и перевод его в мелкодисперсное состояние экономически неоправдан.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является абразивная масса для изготовления шлифовального инструмента, содержащая абразив, органическое связующее, криолит, гидратированный оксид кальция, карбонат кальция, пирит [2].

Химические реакции с участием наполнителей при температурах формирования приводят к упрочнению композиционного материала круга. В процессе эксплуатации реакции между наполнителями и обрабатываемым металлом, протекая с большой скоростью, способствуют интенсификации процесса шлифования и обеспечивают высокие режущие свойства.

Недостатком известного решения является повышенный расход круга, приводящий к снижению коэффициента шлифования, и недостаточный запас прочности при высоких скоростях абразивной обработки.

Задачей настоящего изобретения является повышение механической прочности и стойкости инструмента при сохранении режущих свойств.

Поставленная задача достигается тем, что масса для изготовления абразивного инструмента, содержащая шлифовальный материал, органическое связующее, криолит, гидратированный оксид, карбонат кальция, пирит, согласно изобретению, дополнительно содержит в качестве наполнителя отходы от регенерации отработанных шлифовальных кругов при следующем соотношении, мас.%:

Шлифовальный материал 61÷74 Органическая связка 9÷10 Отходы от регенерации шлифовальных кругов 5÷15 Криолит 3÷5 Гидратированный оксид 2÷2,5 Карбонат кальция 2,5÷3 Пирит 4,5÷5,5

Отходы от регенерации шлифовальных кругов представляют собой шлифовальные микропорошки, содержащие в своем составе совместно: корунд (α-Al₂O₃) - 63-75 мас.%, карбид кремния (SiC) - 20-30 мас.%, фтор (F) - 2-3 мас.%, серу (S) - 1-2 мас.%.

Отходы от регенерации отработанных шлифовальных кругов представляют собой комплексный готовый наполнитель в мелкодисперсном состоянии. Его использование в составе шлифовальных кругов не требует специальной трудоемкой подготовки (операции дробления).

Данный наполнитель в составе шлифовальных кругов обладает многофункциональным действием. Карбид кремния и корунд в мелкодисперсном состоянии способствуют уплотнению и упрочнению композиционного материала круга, увеличению эксплуатационной стойкости и коэффициента шлифования. Фтор и сера в составе инструмента активизируют шлифовальный процесс за счет создания химически модифицированных нанослоев в контактной зоне шлифовальный круг - обрабатываемый металл. Образование при шлифовании динамических закономерно образующихся и разрушающихся химически модифицированных нанослоев обеспечивает при шлифовании снижение коэффициента трения и уменьшение сил резания.

Снижение в отходах содержания α-Al₂O₃ и SiC менее 62% и менее 20% соответственно приводит к снижению плотности и прочности композиционного материала, увеличение указанных компонентов более 75% и 30% соответственно приводит к уменьшению прочности и находится за пределами устойчивости наполненной полимерной системы.

Снижение содержания фтора менее 2% и серы менее 1% приводит к снижению режущей способности, а увеличение фтора более 3% и серы более 2% вызывает повышенный расход инструмента.

Отходы от регенерации шлифовальных кругов являются техногенными сырьевыми материалами, применение которых в составе кругов снижает их себестоимость и уменьшает экологическую напряженность в Уральском регионе.

Использование отходов регенерации шлифовальных кругов в количестве менее указанного недостаточно для уплотнения и упрочнения композиционного материала круга, а его применение в количестве выше указанного находится за пределами устойчивости наполненной полимерной системы и также приводит к разупрочнению системы.

Абразивную массу готовят методом смешения в лабораторной лопастной мешалке путем последовательного внесения компонентов.

Пример конкретного применения.

В лабораторную лопастную мешалку подавался шлифовальный материал - смесь циркониевого и нормального электрокорунда и смачивался фурфуролом при перемешивании в течение 10 мин.

Затем в мешалку последовательно засыпались при перемешивании в течение 5 мин отходы от регенерации отработанных шлифовальных кругов, содержащие 66% α-Al₂O₃, 30% SiC, 2,5% F, 1,5% S. Далее в мешалку загружались химически активные наполнители: пирит, криолит, гидратированный оксид и карбонат кальция и органическое связующее - фенолоформальдегидная смола - СФП-0119А. Компоненты перемешивались в течение 10 мин, смачивались при перемешивании антраценовым маслом и снова перемешивались 10 мин.

Из полученной массы прессовались образцы «бруски» для испытаний на предел прочности при изгибе и круги ПП 200×30×75 для испытаний эксплуатационных показателей. Образцы и круги прессовались при удельном давлении 35,0 МПа и температуре 165°С с выдержкой под прессом в течение 10 мин. Образцы «бруски» и круги подвергались термической обработке в камерном бакелизаторе при 185°С в течение 20,5 часов.

Аналогично изготовлялись образцы «бруски» и круги по прототипу.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Как следует из таблицы, использование отходов от регенерации отработанных шлифовальных кругов приводит при сохранении режущей способности к повышению механической прочности в 1,13 раза и коэффициента шлифования в 1,29 раза.

Применение заявляемого изобретения приведет к снижению себестоимости абразивного инструмента на 5-10% и уменьшению загрязнения окружающей среды техногенными промышленными отходами.

Предлагаемая масса найдет применение в абразивной промышленности для изготовления абразивного инструмента на органической связке.

Источники информации

1. Масса для изготовления абразивного инструмента. А.с. СССР №1266723, В24D 3/28 от 30.10.1986.

2. Абразивная масса. А.с. СССР №1134356, В24D 3/20.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента на органической связке. Абразивная масса для инструмента содержит в мас.%: шлифовальный материал - 69-74, органическую связку - 9-10, отходы от регенерации шлифовальных кругов - 5-15, криолит - 3-5, гидратированный оксид кальция - 2-2,5, карбонат кальция - 2,5-3, пирит - 4,5-5,5. Отходы от регенерации шлифовальных кругов состоят из корунда (α-Al₂O₃) - 60-70 мас.%, карбида кремния (SiC) - 20-30 мас.%, фтора- 2-3 мас.%, серы - 1-2 мас.%. В результате повышаются механическая прочность и стойкость инструмента при сохранении его режущих свойств, а также снижается его себестоимость и уменьшается загрязнение окружающей среды. 1 табл.

Абразивная масса, содержащая шлифовальный материал, органическое связующее, криолит, гидратированный оксид кальция, карбонат кальция, пирит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит отходы от регенерации отработанных шлифовальных кругов, включающие, мас.%: корунд (α-Al₂O₃) 63-75, карбид кремния (SiC) 20-30, фтор 2-3, серу 1-2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шлифовальный материал 61-74 Органическое связующее 9-10 Отходы от регенерации шлифовальных кругов 5-15 Криолит 3-5 Гидратированный оксид кальция 2-2,5 Карбонат кальция 2,5-3 Пирит 4,5-5,5