Масса для изготовления абразивного инструмента


 


Владельцы патента RU 2494853:

Открытое акционерное общество "Волжский абразивный завод" (RU)

Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках с высокими номерами структуры. Масса для изготовления абразивного инструмента включает абразив, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и наполнитель в виде полых сферических частиц из алюмосиликата. Она дополнительно содержит порообразующий наполнитель из вспученного перлита в виде зерен с замкнутыми порами размером 0,1-5 мм и пористостью до 85-90%. Компоненты массы выбраны в следующем соотношении, об.%: абразив - 26-42; керамическая связка - 5-15; наполнитель из алюмосиликата - 2,1-14; вспученный перлит - 2,1-15; клеящие и увлажняющие добавки - 10-15; естественные поры - остальное. В результате обеспечивается повышенная прочность сырца, необходимая для формования инструмента с высокими номерами структуры, и устойчивость к объемной деформации в процессе его обжига. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках с высокими номерами структуры.

Из уровня техники известна масса для изготовления высокопористого абразивного инструмента, содержащая жаростойкий наполнитель в виде полых сферических частиц из электрокорунда, причем величина сферических частиц равна 0,45-0,65 величины абразивных зерен при содержании последних 30-37 об.% (Авторское свидетельство №1073082, B24D 3/14, 1984 г.).

Основным недостатком абразивных инструментов, изготовленных из указанного состава, является то, что повышенная пористость достигается за счет увеличения содержания жаростойкого сферического наполнителя, что, в свою очередь, уменьшает твердость абразивного инструмента. Это приводит к повышенному износу инструмента при форсированных режимах обработки.

Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является масса для изготовления абразивного инструмента абразив, включающая керамическую связку и наполнитель в виде полых сферических частиц из алюмосиликата в виде смеси частиц размером от 5 до 560 мкм в количестве 2-200 об.% абразива. Дополнительно масса может содержать выгорающий наполнитель в количестве 5-250% объемного содержания алюмосиликатного наполнителя и наполнитель в виде полых сферических частиц из легкоплавкого стекла в количестве 5-100% объемного содержания алюмосиликатного наполнителя как по отдельности, так и в смеси двух наполнителей с суммарным содержанием от 5 до 250% объемного содержания алюмосиликатного наполнителя (см. Патент РФ №2152298, B24D 3/18, 2000 г.).

Недостатком массы является не высокая технологичность изготовления шлифовальных кругов на ее основе по таким характеристикам как прочность сырца на излом и объемная деформация (усадка) при сушке и высокотемпературном обжиге инструмента с объемным содержанием абразивного зерна 42-30% соответственно для номеров структур 10-18.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание такой композиции элементов массы, которая обеспечивает повышенную прочность сырца, необходимую для формования инструмента с высокими номерами структуры, и высокую устойчивость к объемной деформации в процессе его обжига, что в итоге повышает технологичность изготовления шлифовальных дисков.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что масса для изготовления абразивного инструмента, включающая абразив, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и наполнитель в виде полых сферических частиц из алюмосиликата, согласно изобретению, дополнительно содержит порообразующий наполнитель из вспученного перлита в виде зерен с замкнутыми порами размером 0,1-5 мм и пористостью до 85-90%, при этом компоненты массы выбраны в следующем соотношении, об.%:

абразив 26-42
керамическая связка 5-15
наполнитель из алюмосиликата 2,1-14
вспученный перлит 2,1-15
клеящие и увлажняющие добавки 10-15
естественные поры остальное

Целесообразно с состав массы включать выгорающий наполнитель в количестве 10-100% от объемного содержания вспученного перлита.

Сущность заявленного технического решения заключается в следующем.

По своему химическому составу перлит близок к алюмосиликату: в составе обеих наполнителей преобладает двуокись кремния SiO2 - до 65-75%, в меньшей степени присутствует окись алюминия Al2O3 - до 16-31%. Аналогичный состав по содержанию двуокиси кремния и окиси алюминия имеют применяемые в производстве абразивного инструмента керамические связки.

Химическое сродство перлита и алюмосиликата с керамической связкой способствует их прочному сцеплению при высокотемпературном обжиге инструмента.

При использовании в качестве наполнителей алюмосиликатных полых сферических частиц и вспученного перлита в виде частиц, близких по форме к сферической и внутренней полостью, создает в процессе приготовления абразивной массы структуру инструмента с закрытой пористостью. Дополнительное введение в массу вспученного перлита обеспечивает создание закрытых пор более крупных размеров, чем это позволяют размеры полых сферических частиц из алюмосиликата.

Примеры использования вспученного перлита в качестве наполнителя абразивной массы приведены ниже.

Пример 1

Абразивная масса для изготовления шлифовального круга из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F60 со структурой N=10 состоит из следующих компонентов, об.%:

Абразивное зерно 25А F60 42
Керамическая связка К5С 9
Алюмосиликатные полые сферические частицы (наполнитель) 2,1
Вспученный перлит (наполнитель) 2,1
Клеящие и увлажняющие добавки 12
Естественные поры остальное

Пример 2

Абразивная масса для изготовления шлифовального круга из карбида кремния зеленого марки 64С зернистостью F80 со структурой N=12 состоит из следующих компонентов, об.%:

Абразивное зерно 64С F80 38
Керамическая связка КЗЗ 12,5
Алюмосиликатные полые сферические частицы (наполнитель) 5
Вспученный перлит (наполнитель) 7
Клеящие и увлажняющие добавки 14
Естественные поры остальное

Пример 3

Абразивная масса для изготовления шлифовального круга из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F80 со структурой N=16 состоит из следующих компонентов, об.%:

Абразивное зерно 25А F80 30
Керамическая связка К5С 10
Алюмосиликатные полые сферические частицы (наполнитель) 6
Вспученный перлит (наполнитель) 15
Клеящие и увлажняющие добавки 13
Естественные поры остальное

Пример 4

Абразивная масса для изготовления шлифовального круга из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F60 с введением выгорающего наполнителя в виде молотых фруктовых косточек со средним размером 400 мкм (КФ40) и со структурой N=14 состоит из следующих компонентов, об.%:

Абразивное зерно 25 A F60 34
Керамическая связка К5С 7,5
Алюмосиликатные полые сферические частицы (наполнитель) 5
Вспученный перлит (наполнитель) 12
Выгорающий наполнитель КФ40 12
Клеящие и увлажняющие добавки 13
Естественные поры остальное

Пример 5

Абразивная масса для изготовления шлифовального круга из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F100 с введением выгорающего наполнителя в виде молотых фруктовых косточек со средним размером 630 мкм (КФ63) и со структурой N=17 состоит из следующих компонентов, об.%:

Абразивное зерно 25A F100 28
Керамическая связка К5С 8
Алюмосиликатные полые сферические частицы (наполнитель) 14
Вспученный перлит (наполнитель) 14
Выгорающий наполнитель КФ63 8
Клеящие и увлажняющие добавки 10
Естественные поры остальное

Пример 6

Абразивная масса для изготовления шлифовального круга из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F80 с введением выгорающего наполнителя в виде молотых фруктовых косточек со средним размером 630 мкм (КФ63) и со структурой N=18 состоит из следующих компонентов, об.%:

Абразивное зерно 25А F80 26
Керамическая связка К5С 6,5
Алюмосиликатные полые сферические частицы (наполнитель) 13
Вспученный перлит (наполнитель) 10
Выгорающий наполнитель КФ63 10
Клеящие и увлажняющие добавки 11
Естественные поры остальное

В абразивную массу для изготовления шлифовальных кругов с высокими номерами структуры дополнительно может вводиться в качестве наполнителя выгорающий при температуре обжига инструмента наполнитель, например, в виде молотых фруктовых косточек (примеры 4-6).

Выгорающий наполнитель в количестве 10-100% объемного содержания наполнителя в виде вспученного перлита при перемешивании абразивной массы в процессе ее приготовления способствует более равномерному распределению в объеме абразивных зерен и дисперсных частиц керамической связки. Выгорая в процессе обжига инструмента, он создает открытую пористость, объем которой пропорционален количеству вводимого порообразующего наполнителя. Поры на рабочей поверхности за счет улучшения охлаждения и складирования стружки повышают эффективность обработки.

Введение в состав абразивной массы выгорающего наполнителя может улучшить технологичность изготовления абразивного инструмента и повысить его эффективности, в частности, при обработке конструкционных материалов.

Все заявленные в формуле изобретения интервалы были получены экспериментальным путем. В материалах заявки представлены примеры экспериментальной проверки только по шести композициям.

Прочность сырца измерялась на приборе Ватта на предварительно отформованных брусках размером 250×35×10 мм (Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / Ю.М.Ковальчук, В.А.Букин, Б.А. Глаговский и др. Под общей ред. Ю.М.Ковальчука. М.: Машиностроение, 1984. 288 с. С.157).

Для определения объемной деформации после обжига и твердости использовались плашки с диаметром 80 мм и высотой 20 мм. Объемная деформация образцов устанавливалась по разнице объемов образца до и после обжига. Твердость определялась по глубине лунки пескоструйным методом в соответствии с ГОСТ Р 52587-2006.

Механическую прочность на разрыв на образцах-восьмерках определяли на разрывной машине УМ-500 согласно методике, описанной в книге (Любомудров В.Е., Васильев Н.Н. Абразивные инструменты и их изготовление. - М - Л: Машгиз. 1953. - 352 с. С.135).

Все примеры и результаты указанных испытаний сведены в таблицу.

Таблица
Масса для изготовления абразивного инструмента
Заявленная масса Масса по прототипу
Прочность сырца, КПа Объемная деформация, % Прочность сырца, КПа Объемная деформация, %
1 64,1 1,8 39,3-43,7 5.2-12,8
2 59,2 1,1
3 58,9 3,6
4 50,4 3,2
5 47,8 4,3
6 47,9 4,4

Таким образом, заявленная совокупность признаков, изложенная в формуле изобретения позволяет обеспечить повышенную прочность сырца, необходимую для формования инструмента с высокими номерами структуры, и устойчивость к объемной деформации в процессе его обжига.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначено для изготовления шлифовальных кругов;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Масса для изготовления абразивного инструмента, включающая абразив, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и наполнитель в виде полых сферических частиц из алюмосиликата, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порообразующий наполнитель из вспученного перлита в виде зерен с замкнутыми порами размером 0,1-5 мм и пористостью до 85-90%, при этом компоненты массы выбраны в следующем соотношении, об.%:

абразив 26-42
керамическая связка 5-15
наполнитель из алюмосиликата 2,1-14
вспученный перлит 2,1-15
клеящие и увлажняющие добавки 10-15
естественные поры остальное

2. Масса по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит выгорающий наполнитель в количестве 10-100% от объемного содержания вспученного перлита.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках с высокими номерами структуры. Абразивная масса включает смесь абразивных зерен c различной зернистостью, размеры которых составляют 60-160 мкм и 160-420 мкм, при этом объемное содержание абразивных зерен с меньшей зернистостью составляет 5-100 % от объемного содержания абразивных зерен с большей зернистостью.
Изобретение относится к производству абразивных инструментов из электрокорунда белого на керамической связке, предназначенных для обработки конструкционных сталей и сплавов.
Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве высокопористого абразивного инструмента, предназначенного для глубинного шлифования.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении пористых абразивных инструментов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента и на операциях шлифования поверхностей деталей.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве высокопористого абразивного инструмента. .

Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках. .
Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках с высокими номерами структуры. Абразивная масса содержит абразив в виде смеси зерен трех групп: первая группа - зерна размером в пределах 160-420 мкм, вторая - зерна размером в пределах 120-159 мкм, а третья - зерна размером в пределах 90-119 мкм. При этом суммарное объемное содержание первых двух групп соответствует объемному содержанию абразива для заданного номера структуры абразивного инструмента, а объемное содержание зерен третьей группы составляет 5-15% от объемного содержания зерен первой группы. Наполнитель представляет собой смесь частиц фруктовых косточек с размерами в диапазоне 250-800 мкм в количестве 5-15% от объема абразивной массы. Изобретение позволяет снизить объемную деформацию при высокотемпературном спекании инструмента. Использование более мелкой зернистости по размерам зерен с одинаковой плотностью с рабочими абразивными зернами обеспечивает более однородное перемешивание абразивной массы с формированием ее более однородной объемной структуры. Повышается также количество твердых центров кристаллизации расплавленной керамической связки при ее остывании с образованием прочной химической связи «зерно-связка». 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 пр.
Изобретение относится к технологии производства абразивных инструментов из зерна электрокорунда белого на керамических связках. Способ включает дозированную загрузку и перемешивание сыпучих компонентов: абразивных зерен электрокорунда белого, керамической связки и наполнителя в виде алюмосиликатных полых сферических частиц размером 5-560 мкм в количестве 2-200% объема абразива, а также клеящих и увлажняющих добавок, и перемешивание до готовности. Дозированную загрузку и перемешивание сыпучих компонентов производят последовательно и в следующем порядке: сначала абразивные зерна и алюмосиликатный наполнитель в течение не менее 3 минут, затем в полученную смесь загружают керамическую связку и перемешивают не менее 5 минут, затем загружают клеящие и увлажняющие добавки и перемешивают в течение не менее 5 минут. Технический результат заключается в увеличение прочности сырца и повышение стабильности твердости в объеме высокопористого абразивного инструмента. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента. Производят дозирование всех компонентов для изготовления абразивной массы по определенным весовым соотношениям. Предварительно готовят смесь из полых сферических частиц алюмосиликата и частиц молотых фруктовых косточек и смесь из порошков керамической связки и декстрина. Загружают в емкость смесительной машины абразивное зерно и перемешивают в течение 1-2 мин. Загружают упомянутую смесь из полых сферических частиц алюмосиликата и частиц молотых фруктовых косточек и перемешивают вместе с абразивным зерном в течение 3-6 мин. Добавляют в приготавливаемую формовочную массу лигносульфонат и перемешивают 5-8 мин. Загружают подготовленную смесь из порошков керамической связки и декстрина и смешивают еще 4-6 мин. В результате обеспечивается однородность формовочной массы и улучшаются технические характеристики абразивного инструмента. 1 табл.
Изобретение относится к производству абразивных инструментов из электрокорунда белого на керамических связках с номерами структуры 12-22. Абразивная масса для изготовления высокоструктурного абразивного инструмента включает абразив, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки, мелкодисперсный порошкообразный оксид железа и наполнитель. Абразив состоит из смеси абразивных зерен двух различных зернистостей, при этом объемное содержание абразивных зерен с меньшей зернистостью с размерами в пределах 60-160 мкм составляет 5-100% от объемного содержания абразивных зерен с большей зернистостью, размер которых составляет 160-500 мкм. Наполнитель представляет собой смесь полых сферических частиц из легкоплавкого стекла и полых сферических частиц из алюмосиликата размером в диапазоне от 85 до 560 мкм в количестве 25-100% объемного содержания абразива с наибольшей зернистостью. Обеспечивается однородная объемная твердость абразивного инструмента, его минимально возможная деформация, а также повышенная механическая прочность. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 пр.

Изобретение относится к абразивным изделиям на связке, пригодным для проведения скоростного шлифования. Абразивное изделие содержит абразивное тело на связке с абразивными частицами, содержащее микрокристаллический глинозем (МСА), заключенный в связующем материале. В абразивном теле на связке объем пор составляет по меньшей мере примерно 42 об.% от общего объема абразивного тела на связке. Абразивное тело на связке обладает способностью шлифовать содержащую металл обрабатываемую деталь со скоростью по меньшей мере приблизительно 60 м/с при интенсивности съема материала, составляющей по меньшей мере примерно 0,4 дюймов3/мин/дюйм (258 мм3/мин/мм). В другом варианте связующий материал содержит не более 20 мас.% оксида бора (B2O3), в котором отношение процентного содержания по весу диоксида кремния (SiO2) к процентному содержанию по весу оксида алюминия (Al2O3) составляет не более приблизительно 3,2, при этом в абразивном теле на связке объем пор составляет по меньшей мере приблизительно 42 об.% от общего объема абразивного тела на связке, а абразивное тело на связке обладает способностью шлифовать содержащую металл обрабатываемую деталь со скоростью, составляющей по меньшей мере приблизительно 60 м/с, при глубине резания, составляющей по меньшей мере приблизительно 0,003 дюйма (0,076 мм). Технический результат: повышение эксплуатационных свойств абразивных изделий на связке для скоростного шлифования. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 11 ил., 5 пр.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству высокопористых абразивных инструментов на керамических связках с использованием спеченного микрокристаллического корунда. Абразивная масса включает смесь фракций абразивных зерен с большей - из электрокорунда белого, и меньшей - из микрокристаллического корунда, зернистостью, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и наполнитель в виде смеси полых сферических частиц из алюмосиликата, при этом размер абразивных зерен с большей и меньшей зернистостью составляет соответственно 120-250 мкм и 60-100 мкм, а фракция абразивных зерен с большей зернистостью дополнена абразивными зернами микрокристаллического корунда одинаковой с зернами электрокорунда белого зернистости в объеме 30-40 % фракции абразивных зерен с большей зернистостью при объемном содержании фракции с меньшей зернистостью в 5-50 % объемного содержания фракции абразивных зерен с большей зернистостью, а наполнитель состоит из частиц размером в диапазоне от 5 до 560 мкм в количестве 5-25 % объемного содержания фракции абразивных зерен с большей зернистостью. Техническим результатом является повышение работоспособности высокопористого инструмента при шлифовании. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству высокопористых абразивных инструментов на керамических связках с использованием спеченного микрокристаллического корунда. Абразивная масса содержит абразив в виде трех групп абразивных зерен, разнородных по своему химическому составу и соответственно по своей режущей способности. Первая группа состоит из зерен кубического нитрида бора, вторая - из зерен микрокристаллического корунда, смесь которых содержит зерна одного размера в пределах 120-250 мкм, суммарное объемное содержание которых соответствует объемному содержанию абразива для заданного номера структуры абразивного инструмента. Третья группа - зерна карбида кремния зеленого размером в пределах 80-119 мкм с объемным содержанием 15-50% от суммарного объемного содержания зерен первой и второй групп. Наполнитель представляет собой смесь полых сферических частиц из алюмосиликата размером в диапазоне от 85 до 560 мкм в количестве, равном 15-50% от объемного содержания зерен первой и второй групп. Технический результат - повышение режущей способности абразивного инструмента в сочетании с повышенной технологичностью его изготовления за счет уменьшения деформации при высокотемпературном спекании. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного изделия для высокоскоростного шлифования. Оно содержит абразивное тело, содержащее связующий материал в количестве, составляющем не более чем примерно 15 об.% от общего объема тела, абразивный дисперсный материал, включающий абразивные агломераты и неагломерированные абразивные частицы, а также поры, составляющие по меньшей мере примерно 42 об.% от общего объема абразивного тела. Соотношение количества неагломерированных абразивных частиц в теле к агломератам находится в диапазоне от 3:1 до примерно 1:3. В результате улучшаются технические характеристики склеенных абразивных изделий, обеспечивающие возможность их использования на операциях высокоскоростного шлифования. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 пр., 5 табл.
Наверх