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Verfahren zur Herstellung von Schleifkorn-
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konglomeraten sowie nach dem Verfahren hergestellte Schleifkornironglomerate
und deren Verwendung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkornkongloneraten
sowie nach dem Verfahren hergestellte Schleifkornkonglomerate und die Verwendung
solcher Schleifkornkonglomerate zur Herstellung von Schleifmitteln auf Unterlagen
oder Schleifkörpern.
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Beim Bearbeiten von Werkstücken mit Schleifkörpern, insbesondere Schleifmittel
auf Unterlagen, z.B. Schleifbändern oder -lamellen, sind die Standzeiten der Werkzeuge,
insbesondere bei hoher Belastung, von besonderer Bedeutung. Das Schleifmittel ist
nur solange in der Lage, die Oberfläche des Werkstücks abzutragen, solange die Schleifkörner
aufgrund ihrer scharfen Kanten das Werkstück angreifen können. Bei einschichtigem
Aufbau von Schleifmitteln auf Unterlagen konmt es zum schnellen Verschleiß des Schleifinittels
dadurch, daß entweder die Schleifkanten unwirksam werden oder das Schleifkorn aus
der Bindung der Unterlage herausgebrochen wird.
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Es sind in der Vergangenheit vielerlei Anstrengungen gemacht worden,
die Standzeiten von Schleifmitteln auf Unterlagen zu verbessern. Zur Lösung der
aufgezeigten Probleme wurden zunächst mehrere Schichten von Schleifkörnern in mehreren
Arbeitsgängen auf die Unterlage aufgetragen, was naturgemäß den großen Nachteil
mit sich brachte, daß solche mehrschichtigcn Laminate die geforderte Flexibilität
des auf eine Unterlage aufgebrachten Schleifmittels stark herabsetzen. Bs gelang
jedoch,
die Flexibilität der Schleifmittel auf Unterlagen dadurch zu erhalten, daß man die
Unterlagen mit Aggregaten aus Schleifkörnern bestreute, die in einer porösen keramischen
Matrix verteilt waren, wie z.B. in der DE-PS 939 377 beschrieben ist Auf eine im
Prinzip ähnliche Weise werden in der DE-OS 24 14 0a7 Komposit-Schleifkörner beschrieben,
die aus feimkristalli.len, hochwertigen Schleifmitteln, wie Diamantpulver,kubischem
Bornitrid und anderen mikro-kristallinen Schleifmitteln als eine feste Dispersion
in einer Matrix aus verschiedenen Metalloxiden (SiO2, TiO2, Al2O3 usw.) Verteilt
sind. Die letztgenannten Schleifmittel sind auf grund der extremen Feinheit der
Schleifkörner nur für sehr spezielle Anwendungen (Feinschleifen, Polieren) geeignet.
Die meisten der dem erfindungsgemäßen Zweck nahestehenden Schleifmaterialien bestehen
aus Schleifkornaggregaten meist kugeliger Art, wobei die Konglomerate durch Kunstharze
und ganz allgemein durch organische Polymerverbindungen gebunden werden. Konglomerate
der letztgenannten Art sind naturgemäß thermisch und mechanisch sehr instabil, so
daß es bei stärkerer Belastung (hohem Schleifandruc.; und daraus folgender Ersarmung)
sehr leicht zum Ausbrechen der Schleifstoffpartikeln kommt, und die Standzeiten
nur unsesentlich verbessert werden können. Schleifmittel dieser Art sind z.B. beschrieben
in den deutschen Offenlegungsschriften 14 27 591, 17 52 612, 23 48 338, 24 17 196,
25 16 008 und 26 08 273.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung
mehr- bzw. vielschichtiger Schleifmittel auf Unterlagen so auszubilden, daß ein
sehr breites Auslsahl-Spel;trzm sezüglich der Körnung der Schleifkörner ermöglicht
und trotzdem eine hohe mechanische und thermische Stabilität der Komglomerate aus
den Einzelkörnern gewährleistet wird.
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Diese Aufgabe wird gemaß der Erfindung dadurch gelöste daß
Schleifmittelkörner
mit Zusätzen von Glasfritten und Klebemitteln intensiv gemischt, mit geringen Mengen
Wasser zur erdfeuchten Konsistenz aufbereitet, zu Formkörpern gepreßt, getrocknet
und gesintert werden, so daß nach dem Zerkleirern der Sinterkörper Schleifkornkon.glomerate
entstehen, deren Größe das Vielfache der ursprünglich eingesetzten Schleifkörner
beträgt.
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Die an das Schleifmittel gestellten Forderungen werden erfindungsgemäß
dadurch erfüllt, daß man Schleifkörner, z.B.
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Korund oder Siliziumcarbid, mit einer gecigneten FIer¢,e Fritte, einer
geringen Menge Bindemittel (Dextrin, Zelluloselerivate usw.) und wenig Wasse;- zu
einer Masse mit extrudierbarer Konsistenz vermischt, zu Preßlingen oder Granulat
verformt und dieses nach dem Trocknen bei Temperaturen unterhalb acs Erweichungspunktes
der Fritte sintert und anschließend die Sinterkörper auf die gewünschte Schleifmittelkörnung
zerkleinert. Solcherart hergestellte Konglomerate eignen sich vorteilhaft zur Herstellung
von Schleifmitteln auf Unterlagen, an die besondere Forderungen hinsichtlich der
Standzeiten und Abtragsleistung gestellt werden. Durch die Auswahl engbegrenzter
Kornbereiche der Schleifkörner für die Herstellung der erfindungsgemäßen Konglomerate
erreicht man mit den daraus hergestellten Schleifmitteln auf Unterlagen auf dem
r beschleifenden Werkstoff während der gesamten Standzeit konstante Rauhtiefen,
die darüberhinaus auch beim Auswechseln des abgenutzten Schleifmittels gegen ein
neues, unverbrauchtes reproduzierbar bleiben.
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Uberdies läßt sich die Porosität der Schleifkornkonglomerate in weiten
Grenzen dadurch beliebig verändern, daß man der eingangs erwähnten Mischung außer
den bereits en*/ähaten Zusätzen an Fritte und Hilfsmitteln noch Ausbrennstoffe hinzufügt,
die z.B. Torfkoks oder Walnußgranulat oder ähnliches, die bei dc-m anschließenden
Sinterprozeß durch Verglühen bei der Sintertemperatur
und entsprechender
Gasentwicklung wieder entlleichen, wobei dann Hohlräume entstehen, die beim Abkühlen
der Konglomerate erhalten bleiben.
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Die auf die beschriebene Weise hergestellten Konglomerate werden zu
Schleifmitteln auf Unterlagen durch mechanisches Aufstreuen oder durch elektrostatisches
Auftragen auf die vorgelegten Unterlagen (Papier, Leinen usw.) aufgebracht und mit
einer deckenden Lackschicht versehen. Die einzelnen Konglomerate haben aufgrund
ihrer zerklüfteten, unregelmäßigen Oberflächen wesentlich bessere Haftungseigenschaften
als die üblichen Einzelkörner mit ihren glatten Bruchflächen. Die Verwendung der
erfindungsgemäßen Konglomerate zur Herstellung von kunstharzgebundenen (starren
Schleifkörpern) ist im Hinblick auf das besondere Haftvermögen der Kunstharzbindung
ebenfalls von besonderem Vorteil. Auf solche Weise hergestellte Schleifwerkzeuge
weisen eine wesentlich höhere Standzeit auf bei zugleich größerer Abtragsleistung.
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Es ist sinnvoll, bei der Verwendung geringerer Korngrößen des Schleifkorns
die Bindemittelanteile (Fritte und Klebemittel) zu erhöhen. In der Praxis hat sich
ein Bindemittelanteil (Fritte) von größer als 10eS und kleiner als 50'S bewährt,
je nach Feinheit des Schleifkorns.
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Typische Konglomeratzusammensetzungen (Ausgangsmischungen) sind z.B.
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a) 71,4 Gew.-°S Halbedelkorund, Korngröße P 320 nach FEPA 18,7 Gew.-,S
Fritte 5,8 Gew.-% Dextrin 5 Gew.-° Wasser
b) 84 Gew.-eC Halbedelkorund,
Korngröße P 80 nach FEPA 12 Gew.-% Fritte 2 Gew.-% Dextrin 2 Gew.-% Wasser Die Fritten
bestehen aus handelsüblicher Glasurfritte, wie sie auch als Keramisches Hilfsmittel
bei der Schleifscheibenherstellung eingesetzt wird.
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Beispiel 1: Eine Mischung von 84 Gew.-% Halbedelkorund P 80 nach FEPA,
12 Gew.% Fritte (PbO-B2O3-Glaspulver), 2 Gew.% Dextrin und 2 Gew.% Wasser wird wie
folgt hergestellt: Die Schleifkörner werden in einer Mischtrommel vorgelegt, im
noch trockenen Zustand Dextrin und die Fritte unter intensivem Mischen kontinuierlich
zudosiert. Die pulvrige liischtmg wird dann mit Wasser auf eine geeignete Konsistenz
gebracht, so daß sie mit einem Extruder anschließend zu zylindrischen Preßlingen
verformt werden kann. Die Preßlinge werden bei ca. 1100C getrocknet, wobei ihre
Festigkeit soweit zunimmt, daß sie geschüttet werden können. Man sintert das Produkt
bei ca. 1000°C etwa 4 Std. lang und kühlt die gebrannten Form körper langsam ab.
Die anschließende Zerkleinerung der Formkörper auf die gewünschte Körnung der Konglomerate
erfolgt mittels einer Scheibenmühle. Die gemahlenen Schleifkornkonglomerate werden
dann auf eine geeignete Korngröße klassiert, zweckmäßigerweise auf 0,5 bis 1 mm
Durchmesser. Beim Mahlen fallen ca. 10eJ Feinkorn an, das der Ausgangsmischung wieder
zugeführt wird.
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Die Herstellung eines Schleifmittels auf Unterlagen aus dem
erfindungsgemäßen
ilaterial erfolgt auf übliche Weise in der Art, daß das klassierte Konglomerat im
elektro statischen Feld gleichmäßig auf eine vorgeleimte Schleifunterlage aufgetragen,
mit einer Deckschicht aus Kunstharz überzogen und ausgehärtet wird.
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Durch Verwendung der oben beschriebenen Konglomerate auf Schleifmitteln
auf Unterlagen wurde bis zum 10-fachen der Abtragsleistung von einem Werkstück gegenüber
herkömmlichen Schleifmitteln aui Unterlagen erreicht.
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Beispiel 2: Herstellung einer kunstharzgebundenen Schleifscheibe zum
Feinstschleifen.
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Anstelle eines Halbedelkorundkorns, Körnung 320 (Einzelkorn), wurde
ein Konglomerat auf Basis dieser Körnung gemäß Beispiel 1 hergestellt.
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Als Ausgangsmischung wurden dafür 71,4S' Halbedelkorund, Körnung P
320 nach FEPA, 17,8 Gew.-SÓ Fritte, 5,8 Gew.-Có Dextrin und 5 Gew.-°Ó Wasser eingesetzt
und analog Beispiel 1 zu Konglomerat verarbeitet.
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Eine bestimmte Menge Konglomerat wurde mit einem Flüssigharz benetzt
und zur Erzielung der gewünschten Scheibenhsrte ein Trockenharz zugegeben.
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Die Mischung kann folgende Zusammensetzung haben: 85 °o Konglomerat
2 5'o Furfural
4 ,0 Phenolharz, flüssig 5 % Phenolharz, trocken
4 % Kyrolith Die einzelnen Komponenten werden in der Reihenfolge intensiv gemischt.
Die entstandene rieselfahige Mischung wird im beschriebenen Fall mit einer Dichte
von 1,60 g/cm3 zu einer Scheibe verpreßt.
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Die Scheibe wird im elektrisch beheizten Umluftofen bei langsam ansteigender
Temperatur bis ca. 1800C in e-tila 8 h ausgehärtet. Die so stabilisierte Scheibe
wurde zum Feinstschliff von gehärtetem Stahl eingesetzt. Eine qualitative Vergleichsuntersuchung
führte zu dem Ergebnis, daß die Schleifleistung gegenüber einer Schleifscheibe herkömmlicher
Art zunimmt bei gleichzeitiger Erhöhung der Standzeit.