Масса для изготовления абразивного инструмента

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2574183:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) (RU)

Изобретение относится к области механической обработки материалов и может быть использовано при изготовлении абразивных инструментов для шлифования. Используют массу, включающую абразив, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин, высокопрочный ферритный чугун, древесную золу и дийодид хрома в заданном соотношении компонентов. В результате повышается температурная стойкость абразивного инструмента и снижается его стоимость. 2 табл.

Изобретение относится к области механической обработки материалов, а именно к шлифованию и тонкому шлифованию; может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известна масса для изготовления абразивного инструмента (а.с. №1759615, 5 B24D 3/29, Бюл. №33, 1992), содержащая абразив, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин и органический модификатор, отличающаяся тем, что с целью повышения стойкости инструмента масса дополнительно содержит фенольное основание Маниха: смесь Агидолов 51, 52, 53 или Агидол АФ-2 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Абразив	54,9…69,3
Полиэтиленполиамин	2,5…4,2
Органический модификатор	1,4…3,3
Фенольное основание: смесь Агидолов 51, 52, 53
или Агидол АФ-2	1,4…4,9
Эпоксидная смола	Остальное

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются наличие в массе абразива, эпоксидной смолы и полиэтиленполиамина.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются сложность технологии изготовления массы из-за наличия ингредиентов с разными физико-механическими свойствами, неудобство их получения и хранения, необходимость использования сравнительно большого количества абразивного материала, а также достаточно высокая зависимость шероховатости от размера абразивного материала и конфигурации обрабатываемой поверхности детали, что негативно влияет на ее качество.

Известна масса для изготовления абразивного шлифовального инструмента (патент РФ №2155668, B24D 3/28, Бюл. №25, 2000), включающая абразив, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин и органический модификатор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит наполнитель, в качестве которого использован высокопрочный ферритный чугун дисперсностью Д_ч=(1,2-1,5)d_A, где d_A - дисперсность абразива, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Абразив	20-45
Полиэтиленполиамин	2,5-5,0
Органический модификатор	1,5-3,0
Высокопрочный ферритный чугун	17-40
Эпоксидная смола	Остальное

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемой массы для изготовления абразивного инструмента, являются наличие абразива, эпоксидной смолы, полиэтиленполиамина и высокопрочного ферритного чугуна.

Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что состав описанной массы для изготовления абразивного инструмента способствует увеличению количества зон прижога на обработанной поверхности детали вследствие металлического контакта высокопрочного ферритного чугуна с обрабатываемым материалом и быстрому засаливанию шлифовального круга, вызывающему частую его правку.

За прототип принята известная масса для изготовления абразивного инструмента (патент РФ №2392109, B24D 3/28, Бюл. №17, 2010), включающая абразив, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин, органический модификатор и высокопрочный ферритный чугун, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кристаллический йод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Абразив	35-50
Полиэтиленполиамин	3,5-5,0
Органический модификатор	2,5-3,5
Высокопрочный ферритный чугун	20-25
Кристаллический йод	0,5-1,0
Эпоксидная смола	Остальное

Признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемой массы для изготовления абразивного инструмента, являются наличие абразива, эпоксидной смолы, полиэтиленполиамина и высокопрочного ферритного чугуна.

Причиной, препятствующей поставленной задаче, является низкая температурная стойкость абразивного инструмента из-за возгоняющегося при температурах 250-300°C кристаллического йода и наличие в массе дорогостоящего органического модификатора.

Задачей изобретения является повышение температурной стойкости абразивного инструмента и снижение его стоимости.

Технический результат достигается тем, что масса для изготовления абразивного инструмента дополнительно содержит древесную золу и дийодид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Абразив	40-50
Полиэтиленполиамин	3,5-5,0
Высокопрочный ферритный чугун	15-20
Древесная зола	5-8
Дийодид хрома	3-5
Эпоксидная смола	Остальное

Для достижения технического результата масса для изготовления абразивного инструмента, включающая абразив, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин и высокопрочный ферритный чугун, содержит древесную золу и дийодид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Абразив	40-50
Полиэтиленполиамин	3,5-5,0
Высокопрочный ферритный чугун	15-20
Древесная зола	5-8
Дийодид хрома	3-5
Эпоксидная смола	Остальное

Массу для изготовления абразивного инструмента получают следующим образом. В эпоксидную смолу добавляется абразив, полученную смесь тщательно перемешивают в течение 5-6 мин, после чего в нее последовательно при непрерывном помешивании добавляется высокопрочный ферритный чугун Д_ч=(1,2-1,5)d_A, где d_A - дисперсность абразива, древесная зола и дийодид хрома в виде микропорошка дисперсностью 10-20 мкм. Полученная смесь перемешивается в течение 3-5 мин. Затем в нее добавляется отвердитель - полиэтиленполиамин и масса вновь тщательно перемешивается в течение 6-8 мин. Подготовленная таким образом масса для изготовления абразивного инструмента заливается в форму и устанавливается в сушильном шкафу. Затвердевание массы происходит в течение 12-16 ч при температуре 60-80°C.

Использование в массе для изготовления абразивного инструмента дийодида хрома обусловлено тем, что он разлагается при температурах свыше 500°C, выделяя при этом свободный йод, который, обладая адсорбционной и химической активностью по отношению к металлам, способен образовывать на обрабатываемых поверхностях деталей комплексные соединения - йодиды, имеющие низкий коэффициент трения (см. Латышев В.Н., Наумов А.Г, Раднюк B.C. Применение йода как компонента СОТС при резании металлов // Металлообработка, 2008, №3(45). - С. 9-14). В результате локальная температура в зоне контакта абразивного зерна с обрабатываемым материалом снижается, не происходит плавление шлифуемого материала, что приводит к уменьшению засаливания шлифовального круга и количества зон прижога на обработанной поверхности.

Однако вследствие нестабильности локальных температур в зоне обработки, изменяющихся в диапазоне от 500-900°C, процесс разложения дийодида хрома и образование йодидов на обрабатываемой поверхности детали протекает нестабильно с формированием структурно не одинаковых комплексных соединений, что сказывается на равномерности распределения йодидов как по поверхности, так и по толщине образующегося слоя. Вследствие этого в состав массы для изготовления абразивного инструмента вводится древесная зола дисперсностью 3-5 мкм, позволяющая стабилизировать процесс разложения дийодида хрома и образование йодидов, повысить температурную стойкость эпоксидной смолы, а также модифицировать структуру йодидов по размерам и распределению. Вводимая в массу для изготовления абразивного инструмента в качестве модификатора и стабилизатора древесная зола значительно дешевле органического модификатора, используемого в аналогах и прототипе.

Для определения оптимального соотношения компонентов в предлагаемой массе для изготовления абразивного инструмента проведены испытания шлифовальных кругов разного состава при обработке поверхностей валиков из стали 12Х2Н4А диаметром 24 мм, длиной 320 мм на круглошлифовальном станке мод. 3М151 с использованием в качестве смазочно-охлаждающей жидкости 5-процентного водного раствора эмульсола «Укринол-1». Были приняты следующие режимы шлифования: скорость вращения круга V_кр=35 м/с; скорость вращения обрабатываемого валика V_д=0,5 м/с; продольная подача круга S_пр=0,02 м/с; подача врезания S_вр=0,01 мм/дв.х. В качестве абразива использовался электрокорунд белый 25A зернистости 25. Изготавливаемые шлифовальные круги имели размеры 400×40×127 мм. Оценка эффективности состава массы для изготовления абразивного инструмента осуществлялась по следующим показателям качества обработанной поверхности (рассчитывались средние значения показателей): параметру шероховатости Ra, относительной площади прижогов на обработанной поверхности детали ΔS, толщине поверхностного слоя с измененными физико-механическими свойствами ΔН. Результаты исследований по определению оптимального соотношения компонентов в предлагаемой массе для изготовления абразивного инструмента при постоянном количестве в ней полиэтиленполиамина 4% приведены в таблице 1.

Проведены сравнительные испытания шлифовальных кругов, изготовленных из абразивной массы по прототипу (патент РФ №2392109, B24D 3/28, Бюл. №17, 2010) и из предлагаемой абразивной массы (абразив - 45%, полиэтиленполиамин - 4%, высокопрочный ферритный чугун - 15%, древесная смола - 6%, дийодид хрома - 4%, эпоксидная смола - 26%). Обрабатывались валики диаметром 24 мм и длиной 320 мм из сталей 12Х2Н4А, 20ХН2МА, 30ХГСА и сплавов ХН62МВКЮ, ХН77ТЮР на круглошлифовальном станке мод. 3М151 с использованием в качестве смазочно-охлаждающей жидкости 5-процентного водного раствора эмульсола «Укринол-1». Режимы шлифования устанавливались согласно рекомендациям, приведенным в «Справочнике технолога-машиностроителя» (Под ред. A.M. Дальского, А.Г. Косиловой, А.Г. Суслова. В 2-х томах. - М.: Машиностроение, 2001). Использовались шлифовальные круги из электрокорунда белого 25A зернистости 25, которые имели размеры 400×40×127 мм. Оценка эффективности предлагаемой массы для изготовления абразивного инструмента осуществлялась по показателям качества обработанной поверхности: Ra, ΔS и ΔН. Результаты сравнительных испытаний шлифовальных кругов приведены в таблице 2.

Расчеты показывают, что включаемый по прототипу (см. патент РФ №2392109, B24D 3/28, Бюл. №17, 2010) органический модификатор по стоимости составляет 15-20% от стоимости изготовленного шлифовального круга в зависимости от его размеров и характеристик используемого абразива. Расходы на древесную золу, используемую в предлагаемой массе для изготовления абразивного инструмента, составляют 2-3% от стоимости изготовленного шлифовального круга.

Таким образом, использование предлагаемой массы для изготовления абразивных инструментов позволяет повысить температурную стойкость шлифовальных кругов, обеспечив тем самым более высокие показатели качества обработанной поверхности детали по параметрам Ra, ΔS и ΔН, и существенно снизить стоимость их изготовления.

Масса для изготовления абразивного инструмента, включающая абразив, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин и высокопрочный ферритный чугун, отличающаяся тем, что она содержит древесную золу и дийодид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Абразив	40-50
Полиэтиленполиамин	3,5-5,0
Высокопрочный ферритный чугун	15-20
Древесная зола	5-8
Дийодид хрома	3-5
Эпоксидная смола	Остальное

Изобретение относится к области металлургии, а именно к абразивному изделию, и может быть использовано для доводки, чистовой обработки или шлифования различных материалов.

Масса для изготовления алмазного инструмента // 2558734

Изобретение относится к области инструментального производства, в частности к алмазным инструментам, содержащим алмазные зерна, связанные органическим связующим.

Покрытые абразивные изделия // 2555269

Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использовано при изготовлении абразивного изделия с покрытием. Упомянутое изделие содержит образующий слой, слой абразивных частиц и калибровочный слой, которые нанесены в виде покрытия на основу в соответствии с заданным шаблоном покрытия.

Композиция для связанного полировального инструмента // 2526982

Изобретение относится к оптико-механической обработке широкого класса материалов, используемых в приборостроительной, электронной и других отраслях промышленности при полировании стекла, керамики, кварца и других материалов.

Изделие для обработки поверхности и способ его изготовления // 2515428

Изобретение относится композиционным абразивам и может использоваться для полировки или финишной обработки металлических поверхностей в широком диапазоне. Изделие для обработки поверхности содержит органическую матрицу и связующее.

Отрезной круг // 2498892

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении отрезных кругов. Круг содержит множество абразивных зерен, органический связующий материал и материал активного наполнителя.

Способ изготовления абразивного инструмента на органической термореактивной связке // 2490115

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента на органической термореактивной связке, предназначенного для обработки заготовок из различных металлов и сплавов.

Структурированный абразивный материал с верхним слоем и способ его изготовления и использования // 2471609

Изобретение относится к структурированному абразивному материалу с верхним слоем и может быть использовано, например, с вращающимся инструментом. .

Гибкие плоские материалы с абразивной поверхностью // 2436881

Сшиваемая композиция для абразивного изделия, способ ее сшивания и сшитая смола // 2415890

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

Абразивные продукты и способы чистовой обработки поверхностей // 2595788

Изобретение относится к чистовой обработке поверхностей и может быть использовано в оптической промышленности, машиностроении и металлообработке для эффективного тонкого полирования различных поверхностей. Абразивное изделие с покрытием имеет трехмерный рисунок абразивных структур, полученный путем продавливания абразивного суспензионного состава. Сначала наносят первое покрытие функционального порошка, где абразивная суспензия включает необработанные необожженные абразивные агрегаты преимущественно сфероидальной или тороидальной формы, полученные из композиции с абразивными зернами и связующим материалом из наночастиц. Обеспечивается чистовая обработка и устранение дефектов на поверхностях, включая поверхности с покрытием. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 табл., 4 пр., 11 ил.

Абразивное изделие с покрытием и способ его изготовления // 2605721

Изобретение относится к области абразивной обработки. Абразивное изделие состоит из гибкой подложки, имеющей основную поверхность, содержащую эластичный полимер, способный эластично расширяться и сжиматься в поперечном направлении, при этом полоса эластичного полимера составляет 5,1 см в ширину, 30,5 см в длину и 0,102 мм в толщину и растягивается в продольном направлении по меньшей мере на 3% при статической нагрузке в 22,2 Н, синтетической смолы, соприкасающейся с основной поверхностью и распространенной по всей основной поверхности по заранее определенному рисунку дискретных зон поверхности, абразивных частиц, контактирующих с синтетической смолой и в целом в совмещении с ней, и клеевой смолы, соприкасающейся как с абразивными частицами, а также синтетической смолой, клеевая смола находится в совмещении как с абразивными частицами, также с синтетической смолой, тогда как области основной поверхности, соприкасающиеся с синтетической смолой, в общем находятся в одной плоскости с областями основной поверхности, не касающимися синтетической смолы. Технический результат: абразивное изделие имеет превосходную устойчивость к скручиванию, к расслоению и к нагрузке, имеет повышенную гибкость и при изготовлении требует меньшего количества сырья для достижения того же уровня производительности, как и обычные абразивные изделия. 6 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр., 6 ил.

Масса для изготовления абразивного инструмента // 2620208

Изобретение относится к области механической обработки материалов, а именно к шлифованию и тонкому шлифованию, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Масса включает абразив, эпоксидную смолу, полиэтиленполиамин, органический модификатор, высокопрочный ферритный чугун дисперсности Dвч=(1,2–1,5)dA, где dA – дисперсность абразива, и кристаллический йод, кроме того, она дополнительно содержит порошок серого чугуна дисперсности Dсч=(0,8–1,0)dA, при следующем соотношении компонентов, мас.%: абразив 40–50, полиэтиленполиамин 3,5–5,0, органический модификатор 2,5–3,5, высокопрочный ферритный чугун 15–20, кристаллический йод 0,5–1,0, серый чугун 5–10, эпоксидная смола - остальное. Технический результат: увеличение периода стойкости абразивного инструмента между его правками, снижение шероховатости обработанных поверхностей и толщины поверхностного слоя с измененными физико-механическими свойствами, снижение относительной площади прижогов обработанной поверхности детали. 2 табл.

Абразивное изделие с покрытием // 2620846

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве абразивных материалов с трафаретными покрытиями. Абразивные изделия содержат образующий слой, слой абразивных частиц и размерный слой, которые наносятся на основу в соответствии с трафаретом покрытия, характеризуемым рисунком с отдельными областями или элементами, расположенными с поверхностной плотностью в пределах от около 30 до около 300 элементов на квадратный сантиметр. Средний диаметр элемента составляет от около 0,1 до около 1,5 миллиметра. Упомянутый трафарет покрытия предусматривает нахождение всех трех компонентов во взаимодействии друг с другом, а также наличие непокрытых зон основы. В результате улучшаются эффективность резки и окончательной обработки и стойкость абразивного изделия к изгибанию во влажных средах. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл., 17 пр.

Способ получения поверхности абразивного продукта и абразивные продукты, получаемые данным способом // 2633127

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного продукта, предназначенного для обработки разнообразных материалов. Абразивный продукт содержит поверхность с множеством абразивных зон, которые несет опорный слой. Абразивные зоны окружены взаимосвязанными канальными участками, содержащими первые канальные участки с первым поперечным размером и вторые канальные участки со вторым поперечным размером, большим, чем первый поперечный размер. В результате повышаются долговечность абразивного продукта и качество и эффективность обработки. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 22 ил., 2 табл.

Абразивное изделие с покрытием, содержащее нетканый материал // 2647045

Изобретение относится к области абразивной обработки, в частности к абразивному изделию на основе нетканого материала и способу его изготовления. Абразивное изделие с покрытием, содержащим абразивные частицы, содержит основную часть, включающую подложку, содержащую материал на полиэфирной основе типа спанлейс и пропитывающее средство, содержащееся в указанном материале на полиэфирной основе типа спанлейс, при этом указанное пропитывающее средство содержит материал, выбранный из группы, состоящей из фенолоальдегидной смолы, акриловой смолы, полимочевины и их комбинации, и абразивный слой, содержащий абразивные частицы, причем отношение содержаний пропитывающего средства/подложки (Cs/Cb) составляет от 0,01 до 1. Технический результат: повышение рабочих характеристик абразивного изделия. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил., 5 табл.