Абразивно-полимерная композиция для полировально- шлифовального инструмента

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении пористого алмазно-абразивного инструмента. Абразивно-полимерная композиция содержит алмазный порошок в качестве абразивного наполнителя, связующее на основе синтетической смолы, порошок мягких металлов (медь, олово, алюминий) в качестве дополнительного наполнителя, полистирол, оксиды редких и/или редкоземельных металлов (циркония, церия) и двузамещенный фосфат аммония в качестве газообразователя при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: алмазный порошок 15-30; синтетическая смола 40-65; порошок мягких металлов 10-30; полистирол 10-20; оксиды редких и/или редкоземельных металлов 12-18; двузамещенный фосфат аммония 12-20. Кроме того, композиция может содержать краситель в количестве 10-20 маc.ч. и дополнительно к алмазному порошку абразивные добавки (карбид кремния и/или электрокорунд) в количестве 5-25 мас.ч. Композиция позволяет создать инструмент с повышенной износостойкостью. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении пористого алмазно-абразивного инструмента, предназначенного для обработки твердых и хрупких неметаллических материалов, преимущественно, мраморов, гранитов, стекла и т.п.

Из уровня техники известны абразивно-полимерные композиции, содержащие абразивный наполнитель и связующее на основе синтетической смолы с различными добавками (см. а. с. СССР 4776253, кл. B 24 D 3/00, 1975 ; а.с. СССР 946900, кл. B 24 D 3/34, 1983; а.с. СССР 1016338, кл. B 24 D 3/34, 1983; а. с. СССР 1189669, кл. B 24 D 3/34, 1985; а.с. СССР 1463460, кл. B 24 D 3/34, 1986; а. с. СССР 1613308, кл. B 24 D 3/34, 1990; патент США 3510283, кл. 51-295, 1976).

Недостатком абразивных инструментов, изготовленных из этих композиций, при разнообразии составов является невысокая прочность и эластичность, неравномерная пористость даже при использовании водорастворимого порообразователя, а также позволяет обрабатывать изделия с высокой скоростью.

Наиболее близкой к изобретению является абразивно-полимерная композиция, содержащая абразивный наполнитель, полимерное связующее на основе эпоксидной смолы с пластифицирующими и охрупчивающими добавками, газообразователь и поверхностно-активное вещество (см. Патент РФ N 2063326, кл. B 24 D 3/26, 1996 г.).

Введение в композицию газообразователя, пластифицирующих и охрупчивающих добавок (окислов двухвалентных металлов) позволяет получить достаточную пористость, прочность и эластичность инструмента для высокоскоростной обработки изделий, однако заявленное сочетание и соотношение компонентов является оптимальным лишь при использовании в качестве абразивного наполнителя карбида кремния или электрокорунда и не обеспечивает необходимые физико-механические характеристики при изготовлении алмазно-абразивного инструмента.

Изобретение направлено на создание композиции для изготовления прочных пористых алмазно-абразивных инструментов с повышенной износостойкостью.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в абразивно-полимерной композиции, включающей абразивный наполнитель, связующее на основе синтетической смолы с добавками пластификатора и оксидов металлов, газообразователь, согласно изобретению в качестве абразивного наполнителя используют алмазный порошок, при этом композиция дополнительно содержит наполнитель из порошка мягких металлов (медь, олово, алюминий), в качестве газообразователя содержит двузамещенный фосфат аммония, а в качестве пластификатора - полистирол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Алмазный порошок - 15-30 Синтетическая смола (эпоксидная и/или фенолформальдегидная) - 40-65 Порошок мягких металлов - 10-30 Полистирол - 10-20 Оксиды редких и/или редкоземельных металлов (циркония, церия и т.п.) - 12-18 Двузамещенный фосфат аммония - 12-20 Композиция может дополнительно содержат краситель в количестве 10-20 мас.ч.

Кроме того, в качестве абразивного наполнителя дополнительно к алмазному порошку композиция также может содержать абразивные добавки в виде карбида кремния и/или электрокорунда в количестве 5-25 мас.ч.

Введение в состав заявленной абразивно-полимерной композиции порошка мягких металлов обеспечивает прочность удержания алмазных зерен в связке, а наличие полистирола в сочетании с оксидами редких или редкоземельных металлов обеспечивает требуемую эластичность и твердость связки на основе синтетической смолы. При этом использование в качестве газообразователя двузамещенного фосфата аммония позволяет получить необходимую пористость алмазного инструмента, что обеспечивает высококачественную обработку твердых неметаллических материалов со скоростью до 45 м/с.

Для получения алмазного абразивного инструмента на основе заявленной композиции компоненты в количественном соотношении, определяемом экспериментально в зависимости от требуемых в соответствии с назначением инструмента и условиями его работы физико-механических характеристик, загружают в смеситель, перемешивают (образованную смесь), заливают в формы и помещают для отверждения в термостат (печь). Время отверждения при температуре 120^oC составляет 6-8 часов. При этом для приготовления связующего используют эпоксидную смолу, или фенолформальдегидную смолу, или их смесь и полиэтиленполиамид (ПЭПА) в качестве отвердителя в соотношении 10:1; в качестве дополнительного наполнителя используют порошок мягких металлов (медь, олово, алюминий) зернистостью от 10 до 40 мкм; в качестве охрупчивателя - оксиды редких и/или редкоземельных металлов (циркония, церия) или полировальную смесь "полирит"; в качестве красителя - красный или желтый железоокисный пигмент, окись хрома, магнетит и т.п.; в качестве абразивной добавки к алмазному порошку - карбид кремния (зеленый, черный) и/или электрокорунд (нормальный, белый) зернистостью до 400 мкм; и алмазный порошок АС 160 - АС 6 зернистостью от 630/500 до 50/40 или АСМ зернистостью от 60/40 до 1/0.

Пример 1. При изготовлении алмазного инструмента диаметром 100 мм и толщиной 3 мм, предназначенного для шлифования твердых мраморов и гранитов, составляют композицию со следующим соотношением компонентов, г: Алмазный порошок (АС 15 зернистостью 200/160) - 25 Эпоксидная смола (ЗД-20) - 50
Отвердитель (ПЭПА) - 5
Медный порошок (зернистостью 10-20 мкм) - 18
Полистирол - 20
Двуокись циркония - 14
Двузамещенный фосфат аммония - 16
Краситель (красный железоокисный пигмент) - 15
Пример 2. При изготовлении алмазного инструмента диаметром 100 мм и толщиной 3 мм, предназначенного для тонкого шлифования, составляют композицию со следующим соотношением компонентов, г:
Алмазный порошок (АСМ зернистостью 40/28) - 20
Эпоксидная смола (ЗД-20) - 55
Отвердитель (ПЭПА) - 5,5
Медный порошок (зернистостью 10-20 мкм) - 16
Полистирол - 18
Двуокись циркония - 20
Двузамещенный фосфат аммония - 15
Краситель (красный железоокисный пигмент) - 12
Пример 3. При изготовлении алмазного инструмента диаметром 100 мм и толщиной 3 мм, предназначенного для полирования, составляют композицию со следующим соотношением компонентов, г:
Алмазный порошок (АСМ зернистостью 3/2) - 28
Эпоксидная смола (ЗД-20) - 60
Отвердитель (ПЭПА) - 6
Медный порошок (зернистостью 10-20 мкм) - 18
Полистирол - 20
Смесь полировальная "полирит" - 15
Двузамещенный фосфат аммония - 18
Краситель (желтый железоокисный пигмент) - 10
Пример 4. При изготовлении алмазного инструмента диаметром 250 мм и толщиной 5 мм, предназначенного для грубого шлифования, составляют композицию со следующим соотношением компонентов, г:
Алмазный порошок (АС 32 зернистостью 500/400) - 90
Абразивная добавка - карбид кремния, зеленый (зернистостью 400 мкм) - 45
Смесь эпоксидной и фенолформальдегидной смолы (1:1) - 250
Отвердитель (ПЭПА) - 25
Смесь медного и алюминиевого порошка (зернистостью 20-40 мкм) - 85
Полистирол - 85
Смесь оксидов циркония и церия - 60
Двузамещенный фосфат аммония - 80
Краситель (окись хрома) - 75

Формула изобретения

1. Абразивно-полимерная композиция для полировально-шлифовального инструмента, включающая абразивный наполнитель, связующее на основе синтетической смолы с добавками пластификатора и оксидов металлов, газообразователь, отличающаяся тем, что абразивный наполнитель содержит алмазный порошок, при этом композиция дополнительно содержит наполнитель из порошка мягких металлов, в качестве газообразователя - двузамещенный фосфат аммония, в качестве оксидов металлов - оксиды редких и/или редкоземельных металлов, а в качестве пластификатора - полистирол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Алмазный порошок - 15- 30
Синтетическая смола - 40 - 65
Порошок мягких металлов - 10 - 30
Полистирол - 10 - 20
Оксиды редких и/или редкоземельных металлов - 12 - 18
Двузамещенный фосфат аммония - 12 - 20
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит краситель в количестве 10 - 20 мас.ч.

3. Композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что абразивный наполнитель дополнительно содержит абразивные добавки в виде карбида кремния и/или электрокорунда в количестве 5 - 25 мас.ч.