Масса для изготовления высокопористого абразивного инструмента
Изобретение относится к производству абразивного инструмента на бакелитовой связке и может быть использовано при изготовлении пористых кругов. Абразивная масса содержит шлифматериал, порообразователь органического связующего. Соотношение суммарного объемного содержания шлифовального материала и порообра— зователя к объемному содержанию связующего находится в пределах 1:
СВОЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИН
ns>SU 1 (1) В 24 D 3/78
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 4714894/08 (22) 05.07.89 (46) 23.02.92. Бюл, N 7 (71) Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института абразивов и шлифования (72) Л.Г.Огаркова, Н.А.Лазуко, В.В.Райт, Ф.Х.Салимов и Л.И.Богачева (53) 621.922.079 (088.8) (56) Исследование и разработка системы рацентов по изготовлению высокопористых кругов на бакелитовой связке для торцешлифования. Тема Р 9-813. . Госрегистрация Р 81043565. — Челябинск, 1983, с. 9-11. (54) МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКООПО-
РИСТОГО АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА
Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента на органической связке, а именно к изготовлению высокопористого инструмента на бакелитовой связке для бесприжогового шлифования деталей машин.
Целью изобретения является повышение качества высокопористого инструмента.
Касса для изготовления инструмента, содержащая шлифовальный материал, порообразователь, жидкое и порошкообразное связующее, отличается соотношением суммарного объемного содержания шлифовального материала и порообразователя к объемному содержанию связующего, которое находится в:пределах 1:(0,07-0,09) при соотношениях объемного содержания порошкообразного нежидкого„связующего в пределах 1:
2 (57) Изобретение относится к производству абразивного инструмента на бакелитовой связке и может быть использовано при изготовлении пористых кругов. Абразивная масса содержит шлифматериал, порообразователь органического связующего. Соотношение суммарного объемного содержания шлифовального материала и порообразователя к объемному содержанию связующего находится в пределах 1:(0,07«
0,09) при соотношениях объемного содержания порошкообразного и жидкого связующего в пределах 1:(3-5,7) и объемного содержания шлифовального материала к порообразователю в пределах 1:(0,37-4„0). 3 табл, :(3- 5,7) и объемного содержания шлифовального материала к порообразователю 1:.(0,37-4j0).
Абразивная масса, изготовленная согласно приведеннйм соотношениям, получается влажной иэ-за резкого сокращения сыпучих компонентов связки.
Содержание,их в 6/10 раз меньше, что позволяетуменьшить содержание связки по отношению к сумме шлифматериала и порообразователя в.6-7 раз.
Соотношение и содержание жидкого и сыпучих составляющих смеси рассчитано только на увлажнение шлифматериала и порообразавателя. Содержание связующего фенольного порошкообразнои го должно обеспечивать лишь припудривание" влажной смеси с целью получения влажной и одновременно технологичной смеси.
1713788 4
»o Vc При увеличении содержания сыпучих смесь быстро схватывается и слеживается, что делает.ее нетехнологичной. 9то объясняется тем, что СФП, как сухой мелкодисперсный компонент, берет на себя значительное количество влаги и обезвоженный БЖ интенсивнее выстраивает фенольные связи, что и обусловливает схватываемость. При меньшем содержании сыпучих влага, содержащаяся в жидком бакелите, сильно увлажняет смесь, а испаряется она естественным образом очень медленно. Смесь долгое время остается подвижной и избыточно влажной. При прессовании такая смесь налипает на детали пресс-формы, что увеличивает трудоемкость изготовления абразивных изделий. Поэтому экспериментальным путем найден интервал содержания СФП, при котором смесь не схватывается и не имеет избыточной влаги. При соблюдении указанных соотношений компонентов массы полностью отсутствует выделение пыпи при смешивании массы даже при соотношении жццкого и порошкообраэного связующих как минимум к максимуму. Соотношение шлифматериала, порообразователя и связки позволяет расширить номенклатуру инструмента на бакелитовой связке в сторону уменьшения твердости на пять степеней за счет применения способа изготовления, известного при изготовлении инструмента на других видах связок, — это.термо-.. обработка заформованного иэделия в пресс-форме. Этот способ стал возможен благодаря уменьшенному содержанию связки, следовательно - уменьшенному выделению летучих компонентов в процессе термообработки, а именно летучие, скапливаясь под верхней плитой пресс-формы в период отверждения, деформируют изделие. Выделяющиеся в процессе термообработки летучие, в смеси по предлагаемому соотношению, незначительны и выделяются, не скапливаясь, через зазоры пресс-формы, сохраняя геометрию изделия неизменной. Использование метода термообработки изделия в пресс-форме позволит значительно увеличить область сущест" вования рецептур. Такой способ изготовления кругов гарантирует стабильность геометрии, позволяет расширить гамму характеристик инструмента на бакелитовой связке: минимальная объемная плотность абразивной массы сымается от 1,8 до 1,3 г/см . Абразивные массы готовят согласно рецептурам, приведенным в табл. 1, количество образцов по каждому рецеп1О В качестве исходных материалов при изготовлении абразивных масс взяты: шлифматериал — электрокорунд нормальный 14А 25-Н, сферокорунд 125, хлористый калий, жидкое связующее - бакелит жидкий БЖ, порошкообразное свя« эующее — СФП, криолит марки КП, В примерах. 1-12,21 и 22,26 и 27 представлены рецептуры абразивных 20 масс, содержащие в качестве порообразователя сферокорунд, в примерах 13, 20, 23, 24, 28 и 29 — рецептуры абра,зивных масс с хлористым калием в качестве порообразователя. При этом да25 ны рецептуры с минимальным, оптимальным, максимальным и выходящим за пределы заявляемых соотношений..Параллельно изготавливают известную абразивную массу (пример 25) с хлористым калием и криолитом. Соблюдение определенных пределов соотношения между сыпучими компонентами смеси и связкой, а также между компонентами связки позволит изгото35 вить абразивную массу технологичную по своей консистенции с равномерно распределенным порообразователем. В примерах 1-3, 6, 7, 10, 17 и 18максимальное содержание связки, необходимое для увлажнения сыпучих компонентов смеси и равномерного образования прочных мостиков связки во всем изделии. В примерах 10 и 18 при макснмаль45 ном содержании связки соотношение компонентов связки 1 „:V = 1:2, т.е. одна треть связкй — это связующее фенольное порошкообразное, при таком соотношении равномерность распределения порообразователя значительно снижается, так как масса неудоувлажненная и порообраэователь, не увлажненный жидким бакелитом, имеет возможность мигрировать в смеси. Участки, закрепленные связкой, "схватываются", образуя фенольные связи, которые разрушаются при попытках вос- становить однородность смеаи, что, в, итоге, снижает прочность изделия 5 171 примере 17 при максимальном содержа-нии связки соотношение компонентов таково, что БЖ значительно больше, чем СФП (Ч д . Чьж = 1:6,7), в связи с этим масса достаточно хорошо увлажнена, но СФП очень мало для припудривания смеси и влажная масса создает дополнительные трудности при изготовлении образцов — налипание массы на детали пресс-формы и растекание образца при свободной термообработке без пресс-формы. В примерах 12 — 20 — запредельное максимальное содержание связки, которое является избыточным, масса полу. чается очень влажной и изделие деформируется в процессе термообработки, В примерах 5, 8, 9 и 13 — минимальное содержание связки, необходимое для увлажнения сыпучих компонентов смеси и образование мостиков связки, равномерно распределенных по всей структуре изделия. ?1еньшее содержание связки (примеры 11 и 19} недостаточно для скрепления шлифматериала и после термообработки участки, лишенные связки, осыпаются из изделия. В примере 9 при минимальном содержании связки почти вся она состоит из жидкого бакелита. Чс „:Ч „ = 1:6,7 Смесь очень влажная и нетехнологичная — непригодна для дальнейшей переработки. В примерах 26 и 29 — минимальное . содержание шлифовального материала, обеспечивающее мало режущих кромок и, как следствие, низкие режущие свойства, т.е. низкий коэффициент шлифования, уменьшается также стойкость инструмента. В примерах 27 и 28 — минимальное содержание порообразователя, вследствие чего в процессе шлифования на обработанной поверхности возможно возникновение шлифовальных дефектов, например прижогов. Порядок введения компонентов и длительность смешивания следующие: смешивание шлифматериала и порообраэователя (0,5-10 мин), увлажнение шлифматериала и порообразователя жидким бакелитом (2-2,5 мин), введение порошкообразных компонентов связки: связующего фенольного порошкообразного и криолита (1,5-2 мин) . Приготовление по рецентурам, приведенным в табл. 1, абразивные массы 3788 6 оценивают прежде всего по технологическим свойствам (равн эмерная и достаточная увлажненность массы) ° Из абразивных масс, обладающих 5 удовлетворительными технологически свойствами, изготавливают опытные круги ПП 200х20 76, количество образцов по каждому варианту 2-3. Образцы изготавливают холодным прессованием и термообрабатывают по режиму с постепенным подъемом температуры до 180 С, При заданной объемной плотностиобрйзцов от 1,3 до 1,8 г/см, усилием прессования, достаточным для получения необходимой плотности, является усилие, которое создает верхняя плита пресс-формы своей массой (это примерно 0,03-0,06 кг/см ). При объемной плотности от 1,8 до 2,1 прессование производят с помощью пресса. Термообработку образцов произво25 дят в пресс-форме (при объемной плотности 1,3-1,8 г/см ) и в свободном состоянии (при объемной плотности более 1,8 г/см ), Изготовленные образцы контролиру30 ют по следующим параметрам: фактическая объемная плотность, твердость кругов и разрывная скорость. Объемную плотность кругов определяют по формуле Р ? акт где Р— масса образца, г, U — - объем образца, см 40 Твердость кругов определяют по глубине лунки по показаниям пескоструйного прибора модели 910 при давлении в камере прибора 0,15 ИПа. Разрывную скорость кругов опреде4 1 ляют вращением на испытательном станке ЛТ 6 и рассчитывают по формуле Л ??ыъ V = — — -"= — м/с 1000 600 где Дп — наружный диаметр круга; П ц р — число оборотов на датчике станка, при котором круг разорвался. Равномерность распределения порообразователя определяют следующим образом. Визуально оценивают в условно принятых баллах равномерность распределения порообразователя отдельно верхнего, нижнего торцов и каждой иэ 1713788 фенольного порошкообразного связующего настолько незначительно, что, в целом, абразивная смесь нетехнологична из-за избыточной влажности, в:связи,с этим образцы не .удалось изготовить. В примерах 10 и 18 при достаточном количестве жидкого бакелита так много связующего, что вся влага, содержащаяся в жидком бакелите, нейтрализуется СФП, который, взаимодействуя с БЕ, выстраивает фенольные связи, образуя в массе комки. Смесь была не15 технологичной и образцы не изготавливались. ! Как видно из табл. 2, в тех случаях, где предлагаемые соотношения сыпучих компонентов к связке и компонентов связки друг к другу соблюдают-. ся, равномерность распределения поро- 25. образователя в уже готовых изделиях около 100Х. В тех случаях, где содержание связки меньше рекомендованного (примеры 11 и 19), резко падает прочность изготовленных изделий. Это 30 объясняется тем, что не укрепленные связкой участки абразивной смеси выполняют функцию, аналогичную трещинам в круге, — провоцируют разрыв кругов. Равномерность распределения порообра- 35 зователя также значительно снижается. В тех случаях, когда содержание связки больше рекомендованного, при соблюдении соотношения компонентов в связке, смесь становится избыточно влажной, сырец-пластичным и изготовленные с большими трудностями заготовки разваливаются в процессе термообработки (примеры 12 и 20). В примерах 9 и 17 количество связ- 45 ки на количество сыпучих. материалов смеси находятся в рекомендуемых пределах, но внутри связки содержание половин цилиндрической периферийной поверхности круга, а также идентичность распределения порообразователя между парами различных поверхнос тей круга. Равномерность распределения порообразователя определяют как отношение набранной суммы баллов к MGKcH мально возможной сумме баллов, в процентах. Полученные резулЬтаты испытаний приведены в табл. 2. Эксплуатационные характеристики образцов, изготовленных по примерам l21-29, определены при торцовой обработке образцов цилиндрической формы диаметром 30 мм иэ стали ШХ 15, и приведены в табл. 3. Как видно из приведенных примеров, возможно изготовление изделий твердостей от BN до Т1 при одной и той же технологии без применения раэрыхлителей или упрочнителей, используя только традиционные материалы. При этом разрывная скорость кругов в большинстве случаев позволяет сделать выводы о пригодности кругов на операциях плоского торцешлифования деталей машин. Формула изобретения Иасса для изготовления высокопористого абразивного инструмента, содержащая шлифовальный материал, порообразователь, жидкое и порошкообразное органическое связующее, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества инструмента, соотношение суммарного объемного содержания шлифовального материала и порообразователя к объемному содержанию связующего находится в пределах 1: :(0,07-0,09), при соотношениях объемного содержания шлифовального материала к порообразователю в пределах 1:(0,37-4,0) и порошкообразного и жидкого фенольного связующего в пределах 1:(З-S,7). 1 713788 Таблица 1 Масса>иэ потоплен иая по примеру Соотионе ние объема конзтонентов связки Чц эгчваг кр Соотно ние об ка шгп матери и пора Соотнопеие объеа илифатернала порообаэовате« V л ля ч>ор CB>>SKck Елиолит Чкр Су>вга всех конно« кентов связки Чсб Связующее фенольиое порошкообразное Чсу» сферо- клористнй корунд калий Чеу Чксц раэова ля и объема связки Чи.н+Ч Чсв 37 77 5 20 1>З 1,73 1,24 55 -70 3,71 4, 73. 4,29 2,68 5,06 3.51 1:3 3 20 4 30 5 30 1>57 1,07 0,47 1,69 1.17 15 4$ 52 67 67 1>5,7 1гз 6 15 З7 1гз 20 2,08 4,08 4,02 3,22 5,36 2,56 3,33 3,52 з,зо 5,01 0 37 0,61 1:5,7 1>6,7 1г2 10 ЗО З7 2,02 0,30 1 ° 34 11 30 1г4 30 .28 67 1г4 0,45 0,83 1>5,7 1>4 14 37 15 28 16 28 17 37 18 33 15 27 5$ 0,88 1,10 0 75 1г4 1гз 1гб,7 1г2 1,62 0,65 3,24 2,59 4,32 3,20 3,89 3,20 3 89 5,95 3,60 2,8 3,0 3,5 19 33 20 . 33 21 35 1г4 54 1г4 1,08 0,79 1г4 Э5 0,97 23 19 0,79 1г4 О,97 26 27 28 33 1г0,6:0,8 53 7О 48 52 10,2 0>85 58 1,10 1>3,27 1г40 10 0 7 1,3,8 1:Огз,5 0,8 42 1,0 Таблица 2 РавномерНОСТЬ распреде« ления порообразователя Q, % Степень твердосTH ПО ГОСТУ Глубина лунки при давлении в камере прибора Р=0,15 KIa, газ Разрывная скорость, з М/С Объемная масса ИЗГОТОВ ленньпс кругов ПП200 1 гг 201176, кт з Г СМ Состояние смеси Масса, ИЗГОТОВ ленная ПО IIPH меру 69 1 ° 95 Т2 100 б5 3,10 СТ2 97 2,15 1,89 Объемное содеркаиие компонентов, об. Х Шиияиа- Порообраэователь риал Чнвр 1 Технологнчная 6>93 4>95 6,30 5,36 3,15 6,75 4,68 2,45 4,69 6,03 4,02 6,70 3,01 4,16 4,40 4, 40 5,76 4,86 3,24 5,40 3,99 4,86 3,99 4,86 17i 00 4,70 3,5 З,8 4,5 1:0,09 1г0,09 1г0,09 1го 08 1:0>07 1г0,09 1>0,09 1г0,07 1:0,07 1г0,09 1:0>06 1>0,10 1:0,07 1:0,08 1г0,08 1>0>08 1г0,09 1:0,09 1:0,06 1г0,10 1:0,07 1:0,09 1>0,07 1>0,09 1>О,Э2 1г0,07 1>0,07 1:0 08 1г0,09 1г0,92 1г0 37 1:2 5 1г1,23 1>0,5 1г4,0 1г2,47 1: 1,33 1>1,23 1г1 23 1". 1,23 1:1,23 1:1,53 1:0,40 1>0,96 1:0,96 1го 73 1го 64 1г0,64 1г0,64 1:0,54 1>0 54 1>0 > 54 1г0,54 1: 0,61 1:4,8 1>0,25 1:0,30 1>4,2 12 ПРодолжение табл. 2 1713788 54 2,20 3 Технологичная 2,60 СТЗ 100 12,0 мягче ВМ1 100 53 2,0 Т1 4,60 100 14,0 мягче ВМ1 100 9 Нетехнологичнаяизбыточная влажОбразцы не Изготавливались ность смеси То же 11 Технологичная, наблюдается недоувлажненность смеси 1,69 12,0 мягче ВМ1 12 Технологичная, наблюдается избыточная влажность 1,50 1,63 1,64 19 12, 1 мягче ВМ1 13 Технологичная 24 6,7 f00 23 6,2 CMi 40 6,2 СМ1 100 1,85. 100 t7 Нетехнологичная, масса содержит большое количество избыточного БЖ Образцы не изготавливались Образцы не изготавливалис . Технологичная, наблюдается недостаточная увлажненность 20 Технологичная смесь Изготовленные образцы разрушились при термовлажная обработке 21 Технологичная, влажная 100 44 5,50 49 4,60 26 5,70 1,59 СМ2 100 2,10 1,64 23 СМ1 10 Нетехнологичная— смесь неравномерно увлажнена, увлажненные участки . схватываются f8 Нетехнологичная: наблюдаются недоувлажненные участки, неувлажненн. хлористый калий 1,87 1,87 1,31 2,05 1,54 1,30 Изготовленные образцы разрушились при термообработке 1 65 5 15 2 мягче ВМ1 60 13 1713788 (-j 100 СМ2, 5,00 28 1,70 25 Технологичная, сухая, сыпучая 52 3,82 1,95 26 Наблюдается недостаточная увлажненность 73 ВМ1 33 8,0 35 4,6 1976 1,98 27 Технологичная 28 Технологичная, наблюдается недостаточная увлажненность ВМ1 30 8,8 100 1,60 29 Масса влажная, не.технологичная 20 10,0 мягче ВМ1 78.1,50 Количе-. ство правок , .Предла- : гаемая Сферокорунд 14А 25-Н СМ2 — Б Вод 9 6 13 СФ 0,35 21,5 Нет Сферокорунд 14А 25-Н С1 -- Б Вод 1.1 3 13 СФ 0,38 25,0 Нет Хлористый калий 14А 25-Н СИ1 — Б Вод 6 9 13 Х Хлористый какй 14А 25-Н СМ2 — Б Вод 7 5 13 Х 0,35 15у 4 24 0,40 Известная 25 т Максимальное содержание связки, порообразователь Хлористый калий 14А 25-Н С2 — Б Вод 14 7,1 0,53 Прижог 13,7 7Х брасса, из готов ленная по примеру орообразователь оэффииент шлифоваия КЬА мэ /амз Шерохо ватость обработанной поверхности В.,1, мкм Наличие дефектов на обработанной поверхности 14 Продолжение абл,2 Таблица 3 Полный период стойкости, ч 1713788, Продолжение табл.3 26 Минимальное содержание шлифматериала, максимальноепорообразователясферокорунд 14А25-Н BM1 — Б вод 4 5 СФ 0,47 12,8 Нет 27 Максимальное содержание шлифматериала, незначительное содержание порообразователя — сферокорунда 14А 25-Н N2 — Б Вод 7 0 СФ 0,60 Прижог 18,0 107 28 Максимальное содержание шлифматериала, незначительное содержание порообразователя — хлористого калия 14А 25-H ВМ1 — Б Вод 7, 1 0,51 Прижог 12,0 Минимальное содержание шлифматериала, максимальное содержание порообразователя — хлористого калия 14А 25" Н 10. Π— Б Вод 3 2 26 Х 0,40 Нет 2,0 Составитель Н.Балашова Техред А, Кравчук Корректор И.Эрдейи Редактор Н.Рогулич Заказ 1430 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
