АГЛОМЕРАТНОЕ АБРАЗИВНОЕ ЗЕРНО Российский патент 2023 года по МПК C09K3/14 C04B18/02 B24D3/14 C09G1/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к агломератному абразивному зерну, состоящему из множества отдельных абразивных зерен, которые связаны в неорганической или органической связующей матрице.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Агломератные абразивные зерна были известны в течение длительного времени в промышленной отрасли абразивов и применяются в шлифовальных кругах, а также в абразивных лентах. Они представляют собой агломераты отдельных абразивных зерен с заданным средним размером зерна, причем абразивные зерна удерживаются вместе посредством связующей матрицы. В качестве связующих веществ могут быть использованы неорганические или органические связующие, при этом в качестве органических связующих часто применяются фенольные смолы, а качестве неорганических связующих применяются остеклованные или керамические материалы.

Большое преимущество агломератных абразивных зерен состоит в том, что в качестве первичных частиц могут использоваться тонкоизмельченные, отдельные компактные абразивные зерна, из которых затем формируется агломератное абразивное зерно. Агломератное абразивное зерно состоит из множества отдельных зерен, является относительно крупным по сравнению с исходными зернами и проявляет совершенно иной механизм износа в отношении процесса шлифования в сравнении с отдельным зерном со сравнимым размером.

И хотя, в зависимости от условий приложения давления, отдельное зерно в принципе не притупляется или не разрушается во время процесса шлифования, агломератные абразивные зерна могут быть подобраны и могут быть специально использованы таким образом, что отдельные изношенные абразивные зерна выламываются из связующей матрицы и далее используются находящиеся под ними абразивные зерна, так что постоянно образуются новые режущие кромки. Поэтому такие агломератные абразивные зерна имеют длительный срок службы, характеризуются холодным шлифованием и создают рисунок шлифования с однородной, ровной поверхностью.

При станочной обработке поверхностей с помощью абразивов к абразиву предъявляются совершенно разные требования в зависимости от обрабатываемого материала, применяемого способа шлифования и желательного качества поверхности. Поэтому для станочной обработки поверхностей различных материалов, таких как, например, древесина, металл, керамика, натуральный камень или синтетический материал, также требуются различные условия шлифования и абразивы, которые нужно отдельно приспосабливать к соответствующему применению.

И хотя при использовании отдельных абразивных зерен можно варьировать только тип абразивного зерна и размер абразивного зерна, применение агломератных абразивных зерен создает многообразные дополнительные возможности для оптимизации агломератного абразивного зерна к соответствующему применению.

В EP 2 174 751 A1 описываются агломераты абразивных зерен, состоящие из тонкоизмельченных первичных абразивных зерен, которые удерживаются вместе связующим на алюмосиликатной основе. Используемое неорганическое связующее полностью отверждается при температурах ниже 450°С, в результате чего образуются агломераты абразивных зерен с чрезвычайно высокими прочностями, каковые агломераты имеют огромные преимущества для ряда применений, в которых труднообрабатываемые материалы шлифуют при высоких давлениях. Вследствие их высокой прочности эти агломераты абразивных зерен менее пригодны для мягких условий шлифования.

В US 4,799,939 описываются эродируемые агломераты, содержащие отдельные абразивные зерна, которые размещены в эродируемой матрице из связующего и полых тел. Полые тела предпочтительно представляют собой полые сферы и выполняют функцию придания матрице легкой разрушаемости. Полые сферы имеют очень маленький диаметр, так что в матрицу связующего может быть внедрено как можно больше полых сфер. В качестве связующих предпочтительно применяются органические соединения.

В GB 2 021 626 раскрывается гранулят абразивных зерен, в котором абразивные зерна и порообразующие частицы удерживаются вместе связующим из синтетической смолы. Гранулы имеют размер зерна между 420 мкм и 2000 мкм, причем отдельные абразивные зерна имеют размер зерен менее 250 мкм и добавляются в количестве между 15 и 40 процентами по объему, тогда как порообразующие частицы имеют размер между 44 мкм и 297 мкм и добавляются в количестве между 2 и 75 процентами по объему. Связующее имеет процентное содержание между 10 и 50 процентами по объему. Ввиду того факта, что было показано, что удовлетворительное связывание также достигается уже тогда, когда имеется объем связующего, который значительно меньше, чем объем между твердыми частицами, готовые агрегаты могут иметь сеть из пор, которые соединены друг с другом. Эта открытая пористость может достигать 50% общего объема агрегата.

Согласно двум упомянутым последними документам получаются относительно мягкие агломераты абразивных зерен, которые хорошо пригодны для мягких условий шлифования, в частности, в случае предпочтительного применения связующих из синтетической смолы.

В US 6,679,782 B2 описываются агломераты абразивных зерен для применения в абразивах на связке, которые должны иметь наибольшую возможную открытую пористость с тем, чтобы таким образом влиять на пористость и тем самым на абразивное действие абразива.

В заявке на патент США 2015-0052824 A1 описываются агломераты абразивных зерен, которые состоят из смеси отдельных абразивных зерен и полых тел, причем полые тела придают агломератным абразивным зернам желательную закрытую пористость.

Ввиду уже упомянутых различных материалов и условий шлифования, все еще существует большая потребность в специальных агломератных абразивных зернах, которые дополнительно усовершенствованы и оптимизированы для специальных операций шлифования при станочной обработке поверхностей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В поиске решения для достижения этой задачи, в частности, рассматривали влияние пористости и прочности агломератных абразивных зерен на срок их службы и на их поведение в условиях процесса шлифования.

Агломератные абразивные зерна согласно изобретению, состоящие из множества отдельных абразивных зерен, связанных вместе связующим, имеют хорошую эффективность шлифования с течением времени (самозатачивание).

Эта задача в итоге решена посредством агломератного абразивного зерна, состоящего из множества отдельных абразивных зерен, которые связаны в неорганической или органической связующей матрице, причем, в расчете на общую массу агломератного абразивного зерна, по меньшей мере 8% по массе абразивных зерен, которые связаны в матрице, являются поликристаллическими алюминий-оксидными абразивными зернами на основе электрокорунда с процентным содержанием более 97% по массе альфа-оксида алюминия. Поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна, в свою очередь, состоят из множества первичных кристаллов Al₂О₃ с размером кристалла между 20 мкм и 100 мкм.

При попытках создания агломератного абразивного зерна с определенной закрытой пористостью было неожиданно обнаружено, что особенно положительные результаты могут быть достигнуты, когда соответствующее агломератное абразивное зерно по существу состоит из поликристаллических абразивных зерен, которые, вследствие их получения, уже имеют определенную закрытую макропористость. Поликристаллические абразивные зерна получают плавлением оксида алюминия в электрической дуговой печи согласно EP 2 523 906 B1.

Таким образом, может быть получено агломератное абразивное зерно, включающее множество отдельных абразивных зерен, которые связаны в неорганической или органической связующей матрице, причем, в расчете на общую массу агломератного абразивного зерна, по меньшей мере 8% по массе абразивных зерен являются поликристаллическими алюминий-оксидными абразивными зернами на основе электрокорунда (плавленого глинозема) с процентным содержанием более 97% по массе альфа-оксида алюминия. Поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна, в свою очередь, состоят из множества первичных кристаллов Al₂О₃ с размером кристалла между 20 мкм и 100 мкм. Агломератное абразивное зерно имеет закрытую макропористость с объемом пор между 5% по объему и 30% по объему, предпочтительно при этом средний диаметр поры закрытых макропор составляет между 10 мкм и 100 мкм, предпочтительно между 15 мкм и 80 мкм, более предпочтительно между 20 мкм и 70 мкм, и предпочтительно их максимальный диаметр пор составляет в диапазоне приблизительно 120 мкм (то есть, около 120 мкм).

В зависимости от количества и типа применяемого связующего, агломератному абразивному зерну может быть придана определенная процентная доля открытой пористости, в дополнение к закрытой пористости. Так, предпочтительный вариант выполнения агломератного абразивного зерна согласно настоящему изобретению предусматривает агломератное абразивное зерно, дополнительно имеющее открытую пористость между 1% по объему и 15% по объему.

Для тех вариантов применения, которые были испытаны в ходе разработки, было найдено, что отношение открытой к закрытой пористости должно преимущественно составлять между 1:1 и 1:10. Это противоречит многим известным агломератным абразивным зернам согласно уровню техники, в случае которых часто добиваются высоких процентных долей открытой пористости, чтобы улучшить связывание агломератного абразивного зерна в абразиве посредством связующего, проникающего в открытые поры. Однако используемое здесь поликристаллическое алюминий-оксидное абразивное зерно имеет неправильную и шероховатую поверхность, так что изначально обеспечивается хорошее фиксирование в связующей матрице абразива. Если открытая пористость агломератного абразивного зерна является слишком высокой, к тому же может существовать такая опасность, в зависимости от типа используемого связующего, что поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна недостаточно прочно удерживаются в агломератном абразивном зерне. Это является особенно критичным в случае настоящего изобретения, поскольку поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна, очевидно, обусловливают конкретный механизм износа в агломератном абразивном зерне, при котором отдельные первичные кристаллы, из которых состоит поликристаллическое алюминий-оксидное абразивное зерно, выламываются из абразивного зерна и открываются новые режущие кромки. Этим объясняется поразительно высокое и равномерное удаление материала с низким износом зерна при поверхностной обработке агломератным абразивным зерном согласно изобретению. Чтобы этот механизм мог иметь место, нужно, чтобы само поликристаллическое алюминий-оксидное абразивное зерно было прочно связано в агломератном абразивном зерне.

Поэтому открытая пористость агломератного абразивного зерна согласно изобретению предпочтительно составляет менее 3% по объему, когда связующая матрица основана на органическом связующем, таком как, например, фенольная смола.

Напротив, процентная доля открытой пористости легко может быть более высокой при использовании конкретного неорганического связующего, которое содержит алюмосиликат и силикат щелочного металла с молярным отношением Al₂О₃ к SiО₂ от 1:2 до 1:20, образуя исключительно прочные связи в результате образования так называемых геополимеров, причем открытая пористость агломератного абразивного зерна предпочтительно составляет между 5% по объему и 15% по объему.

В целом же оказалось выгодным, когда сумма открытой и закрытой пористостей подбирается таким образом, что агломератное абразивное зерно имеет объемную плотность между 0,9 г/см³ и 1,8 г/см³.

В некоторых вариантах применения было показано, что инициирование самозатачивания затруднительно и происходит только с запозданием или вообще не имеет места. В этих случаях оказалось выгодным, когда в дополнение к поликристаллическим алюминий-оксидным абразивным зернам в связующей матрице дополнительно связаны отдельные монолитные абразивные зерна, причем средний размер зерна (зернистость) отдельных монолитных абразивных зерен предпочтительно лежит между максимальным размером зерна поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен и минимальным размером кристалла первичных кристаллов, которые присутствуют в поликристаллических абразивных зернах.

В конкретном преимущественном варианте осуществления настоящего изобретения отдельные монолитные абразивные зерна, которые дополнительно связаны в связующей матрице, имеют средний диаметр между 20 мкм и 100 мкм, а значит, соответствуют размеру первичных кристаллов в поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зернах. Таким образом может быть обеспечена однородная ровная поверхность обрабатываемой заготовки.

Процентное содержание дополнительных отдельных компактных монолитных абразивных зерен предпочтительно составляет между 5% по массе и 60% по массе, предпочтительно между 10% и 60% по массе, а более предпочтительно между 15% и 55% по массе, в расчете на общую массу агломератного абразивного зерна.

Согласно настоящему изобретению, под «отдельными компактными монолитными абразивными зернами» мы подразумеваем однородные зерна, полученные либо в процессе сплавления оксида алюминия и оксида циркония (такие зерна, как циркониевый корунд ZK40), либо в керамическом процессе, или химическим способом, таким как золь-гель-метод (например, такие зерна, как SGK2).

Закрытая пористость предпочтительно может быть отрегулирована за счет формирования и количества поликристаллических абразивных зерен. Регулирование открытой пористости происходит главным образом посредством количества используемого связующего.

Исключительно хорошие результаты шлифования могут быть объяснены прочной связью поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен в агломератном абразивном зерне. Это делает возможным выламывание первичных кристаллов в поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зернах, и новые режущие кромки образуются без выкрашивания поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен целиком из агломератного абразивного зерна. Возможные недостатки прочной связи, очевидно, компенсируются закрытой макропористостью, которая опять же слегка размягчает агломератное абразивное зерно в целом и которая одновременно способствует механизму самозатачивания, причем поры, которые высвобождаются во время процесса шлифования, могут дополнительно обеспечивать непосредственный контакт смазочно-охлаждающих жидкостей с материалом поверхности, благодаря чему улучшается качество поверхности обработанного материала.

Предпочтительный вариант выполнения агломератного абразивного зерна согласно настоящему изобретению предусматривает агломератное абразивное зерно, включающее между 20% по массе и 40% по массе связующей матрицы и между 60% по массе и 80% по массе абразивных зерен. Будучи выраженным в процентах по объему, предпочтительный вариант выполнения агломератного абразивного зерна имеет между 20% по объему и 70% по объему связующей матрицы и между 30% по объему и 80% по объему абразивных зерен, при этом объемные процентные доли абразивных зерен включают объемные процентные доли закрытых макропор.

В дополнение к уже упомянутым монолитным абразивным зернам, используемое связующее может дополнительно содержать наполнители и/или диспергирующие средства, для каковой цели могут быть применены все известные наполнители и диспергирующие средства, в частности, из группы сульфидов, фосфатов, карбонатов и/или галогенидов, и/или содержащие сульфид, фосфат, карбонат и/или галогенид комплексные соединения из группы, включающей элементы натрий, кремний, калий, бор, магний, кальций, алюминий, марганец, медь, цинк, железо, титан, сурьму и/или олово.

Агломератное абразивное зерно согласно изобретению предпочтительно имеет средний диаметр между 0,4 и 3,0 мм, тогда как средний размер зерна отдельных абразивных зерен, которые связаны друг с другом в агломератном абразивном зерне, предпочтительно составляет между 30 мкм и 1000 мкм.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение будет подробно описано ниже с помощью примеров.

Пример 1 (сравнение)

Для получения сравнительного примера 1, восемь (8) кг абразивных зерен (ZPSK F150, фирмы Imerys) смешивали с 2,45 кг метакаолина (PoleStar 450, фирмы Imerys) в высокопроизводительном смесителе (типа RO1, фирмы Eirich) в течение 5 минут в режиме противотока (300 об/мин). Затем к этой смеси последовательно добавляли 2,45 л смеси воды и растворимого стекла (20 частей воды + 80 частей силиката Woellner 39T) в течение одной минуты при 790 об/мин. После того, как жидкость была однородно смешана с абразивными зернами, начали процесс гранулирования при 200 об/мин и продолжали до тех пор, пока не были получены агломераты с размером между приблизительно 2 и 5 мм. Полученные таким образом сырые гранулы агломератного абразивного зерна сушили на ленточной сушилке при приблизительно 125°C. Высушенные гранулы агломератных абразивных зерен измельчали, просеивали для получения фракции зерен между 1,2 и 1,7 мм, а затем обжигали в барабанной печи при 450°С.

Пример 2 (сравнение)

Пример 2 получили подобно примеру 1, но при этом в качестве абразивных зерен использовали 8 кг ZPSK F60 (Imerys).

Пример 3 (изобретение)

Пример 3 получили подобно примеру 1, при этом использовали 8 кг поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен ZPTMX F60 фирмы Imerys.

Испытание 1 на шлифование (шлифование напроход цилиндрической поверхности)

Из агломератных абразивных гранулятов со средним размером частиц между 1,2 и 1,7 мм, каковые грануляты были получены согласно вышеописанным примерам 1-3, изготовили абразивные ленты, которыми шлифовали трубы из стали 1.4301 (X5CrNi18-10; V2A) с наружным диаметром 50 мм. В качестве основы абразивных лент была выбрана жесткая сложнополиэфирная основа, причем размеры абразивных лент составляли 150 мм × 2500 мм. Шлифование проводили при скорости резания (Vc) 30 м/с со скоростью подачи (Vf) 2-3 м/мин. Значения шероховатости (Rz) измеряли при начале операции шлифования и после 6 проходов по 10 м каждый. После 6 проходов определяли износ ленты одновременно с определением среднего снижения диаметра стальной трубы в 6 заданных точках измерения. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяли эмульсию.

Для сравнительных примеров 1 и 2 использовали агломератные абразивные зерна из компактных монолитных абразивных зерен с различными размерами зерна, причем химический состав всех трех примерных гранулятов был идентичным и состоял из приблизительно 99% по массе α-оксида алюминия с небольшими процентными содержаниями оксида титана и оксида хрома. Абразивные зерна со средним размером зерна 70 мкм, которые тем самым имеют средний диаметр, соответствующий диаметру первичных кристаллов в поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зернах ZPTMX, выбрали с ZPSK F150 согласно FEPA. В примере 2 выбрали ZPSK F60 согласно FEPA для прямого сравнения монолитных абразивных зерен и поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен. Результаты испытаний обобщены в нижеприведенной таблице 1.

Таблица 1

Пример № 1 2 3 Базовое зерно/зернистость согласно FEPA ZPSK F150 ZPSK F60 ZPTMX F60 Покрытие ленты (плотность покрытия), гравитационное покрытие 815 г/м² 800 г/м² 830 г/м² Время прохода при 6 проходах по 10 м длины трубы каждый 73 с 80 с 80 с Среднее снижение диаметра, определенное в 6 точках измерения после каждого прохода 15 мкм 18 мкм 15 мкм Значения шероховатости (Rz)
в начале
после 6 проходов 18,1 мкм
6,4 мкм 17,7 мкм
5,7 мкм 17,6 мкм
4,8 мкм Износ ленты после 6 проходов по 10 м длины трубы каждый 64 г 44 г 21 г

Из вышеприведенной таблицы можно заключить, что абразивные характеристики (среднее снижение диаметра стальной трубы) трех абразивных лент с различными агломератными абразивными зернами являются приблизительно сравнимыми между собой, причем небольшие преимущества можно видеть в случае ленты, включающей крупные компактные монолитные абразивные зерна ZPSK F60 в качестве базовых зерен для агломератного абразивного зерна. Оказалось неожиданным, что в случае значений шероховатости абразивная лента, включающая мелкие монолитные абразивные зерна ZPSK 150 (пример 1), работала хуже всего. Наилучшее качество поверхности наблюдается здесь с агломератными абразивными зернами согласно настоящему изобретению (пример 3) при значении шероховатости 4,8 мкм. Большие различия можно найти в отношении износа ленты. При 21 г лента из примера 3 (по изобретению) проявляет гораздо более низкий износ, а значит, и наибольший срок службы абразивной ленты. По сравнению с примером 1, пример 3 достигает в три раза большего срока службы, а по сравнению с примером 2 – более чем в два раза большего срока службы. Таким образом, исходя из срока службы абразивной ленты, с агломератным абразивным зерном согласно настоящему изобретению может достигаться не только значительная эффективность абразива, но и одновременно также сокращаются периоды замены, что связано с дополнительным улучшением эффективности процесса шлифования. При применении абразивной ленты согласно примеру 3 было определено небольшое нагревание заготовки, которое свидетельствует о том, что агломератное абразивное зерно связано относительно прочно со сложнополиэфирной основой и что поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна также прочно зафиксированы в агломерате и, вероятно, также являются значительно более износостойкими, чем монолитные абразивные зерна. Однако тепловыделение никогда не было критическим, так что не следовало опасаться повреждения заготовки.

Пример 4 (сравнение)

Пример 4 получили подобно примеру 1, но при этом в качестве абразивных зерен использовали 8 кг ZK F150 (циркониевый электрокорунд фирмы Imerys).

Пример 5 (изобретение)

Пример 5 получили подобно примеру 1, но при этом в качестве абразивных зерен использовали 4 кг ZK40 F150 и 4 кг ZPTMX F60 (поликристаллическое алюминий-оксидное абразивное зерно).

Пример 6 (изобретение)

Пример 6 получили подобно примеру 1, но при этом в качестве абразивных зерен использовали смесь 1,6 кг SGK2 F150 (полученный золь-гель-методом корунд фирмы Imerys) и 6,4 кг ZPTMX F60 (поликристаллическое алюминий-оксидное абразивное зерно).

Испытание 2 на шлифование (шлифование плоской поверхности по встречным направлениям)

Из агломератных абразивных зерен со средним размером частиц между 1,2 и 1,7 мм, полученных согласно вышеописанным примерам 3-6, изготовили абразивные ленты, которыми шлифовали плоскую сталь 1.4301 (X5CrNi18-10; V2A) с размерами 50 мм × 5 мм × 2000 мм. Для этой цели соединили между собой 3 заготовки так, что в целом была прошлифована общая ширина 150 мм плоской стали. Как и в случае с испытанием 1 на шлифование, в качестве основы абразивных лент была выбрана жесткая сложнополиэфирная основа, причем длина абразивных лент составляла 3000 мм, а ширина ленты составляла 200 мм. Как и в случае с испытанием 1 на шлифование, в качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяли эмульсию. При испытании первоначально провели 3 цикла шлифования для кондиционирования лент (калибровка и пришлифовка). Затем, после 30 циклов шлифования, в каждом случае определяли абразивные характеристики, значения шероховатости и износ ленты.

Для сравнительного примера 4 использовали агломератные абразивные зерна из компактных монолитных абразивных зерен циркониевого электрокорунда, имеющие зернистость F150 согласно FEPA со средним размером зерна 70 мкм, которые тем самым имеют средний диаметр, соответствующий диаметру первичных кристаллов в поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зернах ZPTMX. Благодаря его самозатачиванию циркониевый электрокорунд известен своими высокими абразивными характеристиками. Для примера 5 по изобретению выбрали смесь циркониевого корунда ZK40 F150 с ZPTMX F60 в соотношении 50:50, а для примера 6, который также выполнен в соответствии с изобретением, – смесь полученного золь-гель-методом корунда SGK2 F150 и ZPTMX F60 в соотношении 20:80. Полученный золь-гель-методом корунд был выбран ввиду его высокой ударной вязкости и износостойкости. В дополнение, в испытании 2 на шлифование выбрали также ленту, включающую агломератные абразивные зерна, которые состояли исключительно из поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен (пример 3). Результаты испытаний обобщены в нижеприведенной таблице 2.

Таблица 2

Пример № 4 5 6 3 Базовое зерно/зернистость согласно FEPA ZK40 F150 ZK40 F150
ZPTMX F60
50:50 SGK2 F150
ZPTMX F60
20:80 ZPTMX F60 Покрытие ленты (плотность покрытия), гравитационное покрытие 810 г/м² 805 г/м² 795 г/м² 820 г/м² Съем припуска 62 мкм 61 мкм 68 мкм 60 мкм Значения шероховатости (Rz) 2,8 мкм 2,4 мкм 3,1 мкм 1,9 мкм Износ ленты 48 г 22 г 18 г 25 г

Из таблицы 2 можно заключить, что в случае агломератных абразивных зерен, включающих смеси абразивных зерен, абразивные характеристики шлифовальных лент с различными агломератными абразивными зернами являются более или менее сравнимыми, причем небольшие преимущества можно видеть в случае ленты (пример 6), включающей полученные золь-гель-методом абразивные зерна в агломератном абразивном зерне. В отношении значений шероховатости шлифовальная лента (пример 3), которая содержит исключительно поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна ZPTMX, работает лучше. В этом отношении можно видеть недостатки, в частности, в случае смеси с полученным золь-гель-методом корундом (пример 6). В свою очередь, большие различия можно найти в отношении износа ленты. Оказалось неожиданным, что две ленты, включающие агломератные абразивные зерна со смесями абразивных зерен (примеры 5 и 6), проявляют меньший износ ленты, чем лента, включающая агломератные абразивные зерна, содержащие исключительно поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна. Лента из сравнительного примера 4, в случае которой агломератные абразивные зерна состоят исключительно из циркониевого электрокорунда F150, имеет гораздо более высокий износ ленты. В каждом случае примеры 3, 5 и 6 согласно настоящему изобретению достигают более чем двукратного срока службы по сравнению с этой лентой, представляющей уровень техники. Исходя из срока службы абразивной ленты, также в случае этой заявки может достигаться значительно более высокая эффективность абразива с агломератными абразивными зернами согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционными агломератными абразивными зернами. Таким образом, для агломератных абразивных зерен, включающих смеси абразивных зерен с поликристаллическими алюминий-оксидными абразивными зернами, также можно отметить, что дополнительно сокращаются периоды замены, что связано с дополнительным улучшением эффективности процесса шлифования.

Указанные выше примеры предназначены только для описания настоящего изобретения и никоим образом не должны толковаться как ограничение. Дополнительные проведенные автором изобретения анализы показали, что агломератные абразивные зерна из смесей с абразивными зернами других типов и с другими размерами зерен имеют преимущества по сравнению с традиционными агломератными абразивными зернами, при условии, что определенные процентные доли агломератных абразивных зерен состоят из поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен. Тем самым было найдено в качестве предела, что агломератное абразивное зерно должно содержать по меньшей мере 8% по массе поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен, в расчете на общую массу агломератного абразивного зерна.

Изобретение относится к агломератным абразивным зернам. Предложено агломератное абразивное зерно, состоящее из множества отдельных абразивных зерен, которые связаны в неорганической или органической связующей матрице, причем, в расчете на общую массу агломератного абразивного зерна, по меньшей мере 8% по массе абразивных зерен, которые связаны в связующей матрице, являются поликристаллическими алюминий-оксидными абразивными зернами на основе электрокорунда с процентным содержанием более 97% по массе альфа-оксида алюминия, и при этом поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна, в свою очередь, состоят из множества первичных кристаллов Al₂О₃ с размером кристалла между 20 и 100 мкм. Агломератное абразивное зерно имеет закрытую макропористость с объемом пор между 5 и 30% по объему, причем средний диаметр поры закрытых макропор составляет между 10 и 100 мкм. Использование предложенного агломератного абразивного зерна позволяет повысить эффективность и уменьшить износ шлифовальных лент. 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.

1. Агломератное абразивное зерно, состоящее из множества отдельных абразивных зерен, которые связаны в неорганической или органической связующей матрице,

причем в расчете на общую массу агломератного абразивного зерна, по меньшей мере 8% по массе абразивных зерен, которые связаны в связующей матрице, являются поликристаллическими алюминий-оксидными абразивными зернами на основе электрокорунда с процентным содержанием более 97% по массе альфа-оксида алюминия, при этом поликристаллические алюминий-оксидные абразивные зерна состоят из множества первичных кристаллов Al₂О₃ с размером кристалла между 20 и 100 мкм,

причем агломератное абразивное зерно имеет закрытую макропористость с объемом пор между 5 и 30% по объему, и причем средний диаметр поры закрытых макропор составляет между 10 и 100 мкм.

2. Агломератное абразивное зерно по п. 1,

причем в дополнение к поликристаллическим алюминий-оксидным абразивным зернам в связующей матрице дополнительно связаны отдельные компактные монолитные абразивные зерна.

3. Агломератное абразивное зерно по п. 2,

причем средний размер зерна отдельных компактных монолитных абразивных зерен лежит между максимальным размером зерна поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зерен и минимальным размером кристалла первичных кристаллов, которые присутствуют в поликристаллических абразивных зернах.

4. Агломератное абразивное зерно по п. 2 или 3,

причем отдельные компактные монолитные абразивные зерна, которые дополнительно связаны в связующей матрице, имеют средний диаметр, который соответствует среднему диаметру первичных кристаллов, которые присутствуют в поликристаллических алюминий-оксидных абразивных зернах, предпочтительно между 20 и 100 мкм.

5. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 2-4,

причем процентное содержание дополнительных отдельных монолитных абразивных зерен составляет между 5 и 60% по массе в расчете на общую массу агломератного абразивного зерна.

6. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 2-5,

причем процентное содержание дополнительных отдельных монолитных абразивных зерен составляет между 10 и 60% по массе, а более предпочтительно между 15 и 55% по массе в расчете на общую массу агломератного абразивного зерна.

7. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 1-6,

причем средний диаметр поры закрытых макропор составляет между 15 и 80 мкм, более предпочтительно между 20 и 70 мкм.

8. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 6, 7,

причем их максимальный диаметр пор составляет в диапазоне приблизительно 120 мкм.

9. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 1-8,

причем агломератное абразивное зерно имеет открытую пористость между 1 и 15% по объему.

10. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 1-9,

причем агломератное абразивное зерно имеет объемную плотность между 0,9 и 1,8 г/см³.

11. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 1-10,

причем связующая матрица представляет собой органическое связующее, а открытая пористость агломератного абразивного зерна составляет менее 3% по объему.

12. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 1-11,

причем связующая матрица содержит алюмосиликат и силикат щелочного металла с молярным отношением Al₂О₃ к SiО₂ от 1:2 до 1:20 и отверждена при температурах ниже 500°С.

13. Агломератное абразивное зерно по любому из пп. 1-12,

причем открытая пористость агломератного абразивного зерна составляет между 5 и 15% по объему.