Масса для изготовления высокопористого абразивного инструмента и способ изготовления высокопористого абразивного инструмента

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для изготовления высокопористого абразивного инструмента. Масса включает абразивное зерно из белого электрокорунда, порообразователь, керамическую связку и клеящую добавку. В качестве порообразующего наполнителя использован сахар крупнокристаллический, а в качестве клеящей добавки - полученный смешением с водой силикат жидкий с пониженной плотностью. Масса содержит также временное связующее в виде декстрина кукурузного сухого. Смешивание упомянутых компонентов производят путем загрузки их в смесительную машину в три стадии с постадийным перемешиванием в течение 4-5 минут. На первой стадии загружают абразивное зерно и порообразователь, на второй стадии - предварительно приготовленный силикат жидкий, а на третьей стадии - керамическую связку и декстрин. В результате повышается прочность сырца и устойчивость к объемной деформации и сокращается время технологического процесса. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

 

Группа изобретений относится к области абразивной обработки и может быть использована при производстве высокопористого абразивного инструмента, предназначенного для глубинного шлифования.

Известна масса для изготовления высокопористого абразивного инструмента, содержащая, абразивное зерно, керамическую связку и наполнитель (см. описание изобретения к патенту России № 2 049 656, МПК B24D 3/14, опубл.10.12.1995).

Наполнитель известной массы включает органическую выгорающую составляющую в виде фруктовых косточек и легкоплавких тонкостенных сферических частиц из стекла в количествах соответственно по 0,1 10% от количества абразива.

Такая масса позволяет получить достаточно равномерный поровый каркас в инструменте, но при условии соблюдения строго расфракционированных фруктовых косточек, а также определенных соотношений между сферическими частицами, зернами и фруктовыми косточками. Применение дорогостоящих сферических частиц в абразивной массе увеличивает стоимость инструмента.

Известна масса для изготовления пористого абразивного инструмента, принятая в качестве прототипа, включающая абразивный материал, керамическую связку, увлажнитель, клеящую добавку, воду и порообразующий наполнитель (см. описание изобретения к авторскому свидетельству №1812087, МПК B24D 3/34, опубл. 30.04.1993).

В качестве увлажнителя в массу введен технический жидкий лигносульфонат, а в качестве порообразующего наполнителя - дроблёные фруктовые косточки. Однако сырец, полученный из такой массы, имеет низкую механическую прочность, так как увлажненные фруктовые косточки создают эффект "расклинивания" зернового пространства, что приводит к высокому проценту брака при сушке, и соответственно, к удорожанию инструмента. Кроме того, требуется применение строго фракционированных фруктовых косточек.

По данным российских абразивных заводов при изготовлении пористых шлифовальных кругов (номера структуры 10 – 12) с использованием молотой фруктовой косточки брак по причинам искажения размера и формы, а в ряде случаев и растрескивания, может достигать 40% объема выпуска инструмента. Помимо этого пористый абразивный инструмент как правило обладает низкой разрывной прочностью по сравнению с показателями стандартного инструмента из того же материала.

Технической задачей и результатом технического решения -масса для изготовления высокопористого абразивного инструмента- является получение повышенной прочности сырца, необходимой для формования высокопористого абразивного инструмента и уменьшенной объемной деформации в процессе его высокотемпературного обжига, что в итоге повышает технологичность процесса изготовления и снижает количество брака.

Технический результат достигается тем, что масса для изготовления высокопористого абразивного инструмента содержит абразивное зерно - зерно белого электрокорунда, порообразователь, увлажнители, керамическую связку и клеящую добавку, при этом в качестве порообразующего наполнителя она содержит сахар крупнокристаллический, в качестве увлажнителей и временного связующего – силикат жидкий, воду и декстрин, при соотношении компонентов в следующих пропорциях от общего количества абразива, в мас.ч:

абразив 100,0

сахар крупнокристаллический 3,0-10,0

керамическая связка 5,0-9,0

силикат жидкий 3,0-4,0

вода 0,2-0,5

декстрин 2,0-2,5

Предлагаемая абразивная масса отличается высокой механической прочностью (за счет высокой удельной поверхности порообразователя), кроме того уменьшается объемная деформация в процессе высокотемпературного обжига инструмента.

Предлагаемая абразивная масса позволяет получать высокопористый, высокоструктурный инструмент, обладающий равномерной твердостью. Использование в качестве порообразователя крупнокристаллического сахара позволяет создать поровый каркас с размером пор в пределах 300 – 800 мкм.

В качестве абразивного зерна в предлагаемой массе используют зерно белого электрокорунда, например 25А (выбор зернистости зависит от назначения инструмента), в качестве керамической связки – связку К5 (возможно использование других керамических связок применяемых для производства абразивного инструмента), в качестве увлажнителя – вода, временного связующего – декстрин кукурузный сухой, кислотный по ГОСТ 6034-2014, и клеящей добавки – силикат жидкий по ГОСТ Р 50418-92.

Керамическая связка К5 – обладает низкой растекаемостью, что обеспечивает минимальную деформацию инструмента при его высокотемпературном обжиге, обеспечивает рабочую скорость абразивного инструмента до 50 м/с.

Декстрин кукурузный, кислотный, высшего сорта – обеспечивает лучшую сыпучесть массы, при формовке заготовок абразивного инструмента придаёт сырцу дополнительную прочность, не оказывает коррозионного действия на металл прессформы, а так же обладает высокой экологичностью.

Зерно белого электрокорунда – обладает высокой твердостью и относительно низкой механической прочностью. Инструмент, изготовленный из белого электрокорунда, обладает высокой самозатачиваемостью, а обработанные таким инструментом металлические изделия имеют наименьшую шероховатость, по сравнению с изделиями обработанными инструментом из других электрокорундовых материалов.

Заявляемый способ изготовления высокопористого абразивного инструмента неразрывно связан с заявляемым техническим решением – массой для изготовления высокопористого абразивного инструмента, образуя единый изобретательский замысел.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ, выбранный в качестве прототипа, включающий смешивание компонентов, формование из полученной смеси заготовок, их сушку и обжиг (см. описание изобретения к патенту России № 2 433  032, МПК B24D 3/18, B24D 3/34, опубл.10.11.2011). В известном способе компоненты абразивной массы - абразивное зерно, керамическую связку, временное связующее, выгорающий наполнитель помещают в смеситель, например, типа СМ-200 и перемешивают. В полученную смесь вводят наполнитель из смеси сферокорунда с губчатой структурой, полых сферических частиц алюмосиликата и клеящего вещества. Таким образом, смесь образуют в две стадии.

Абразивный инструмент формуют прессованием. Сначала абразивную массу засыпают в пресс-форму, разравнивают и прессуют с усилием, например, 70-200 кг/см2. После прессования заготовку выдерживают в естественных условиях в зависимости от ее размера в течение 40-48 ч, затем высушивают при 40-50°С и обжигают при температуре 1240°С ± 10°С.

Известный способ требует длительного процесса выдержки изделий, что одновременно увеличивает стоимость инструмента.

Технической задачей и техническим результатом предлагаемого технического решения является сокращение технологического цикла изготовления абразивного инструмента при одновременном повышении качества изготавливаемого инструмента.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается тем, что в способе изготовления высокопористого абразивного инструмента, включающем смешивание компонентов для приготовления абразивной массы, формование из полученной смеси заготовок, их сушку, обжиг и механическую обработку, имеются отличия, а именно приготовление абразивной массы состоит из трёх стадий загрузки компонентов и их постадийного перемешивания в течение 4-5 минут, на первой стадии загружают абразивное зерно и порообразователь, на второй - предварительно приготовленный силикат жидкий с пониженной плотностью, полученный смешением с водой, и на третьей стадии - керамической связки и декстрина.

Использование в качестве порообразователя сахара крупнокристаллического позволяет сократить продолжительность сушки заготовок, а так же исключить принудительную сушку при повышенных температурах, что сокращает технологический цикл.

При применении указанного способа смешивания компонентов, клеящая добавка равномерно распределяется в объеме зерна, что в свою очередь, обеспечивает высокую адгезию связки с зерном и обеспечивает высокое качество получаемого инструмента.

Предлагаемый способ обеспечивает получение повышенной прочности сырца, необходимой для формования высокопористого абразивного инструмента и уменьшенной объемной деформации в процессе его высокотемпературного обжига, что в итоге повышает технологичность процесса изготовления и снижает количество брака, а также сокращает время технологического цикла. Кроме того, нет необходимости соблюдать определенные соотношения размеров абразивного зерна и кристаллов порообразователя, а так же их количественное соотношение в массовых частях.

Предлагаемый способ приготовления абразивной массы состоит из трёх стадий загрузки компонентов и их постадийного перемешивания.

На первой стадии в смесительную машину загружают абразивное зерно и порообразователь и перемешивают в течение 4-5 минут.

На второй стадии в смесительную машину дополнительно загружают предварительно приготовленный силикат жидкий с пониженной плотностью и перемешивают в течение 4-5 минут.

Из технической литературы известно, что для приготовления формовочных смесей оптимальная плотность клеящей добавки – жидкого силиката составляет 1,48 - 1,50 г/см3 (Гаршин, А. П. Материаловедение. В 3 т. Том 2. Технология конструкционных материалов: абразивные инструменты: учебник для академического бакалавриата / А. П. Гаршин, С. М. Федотова; под общ. ред. А. П. Гаршина. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Издательство Юрайт, 2016. – с.244). В предлагаемом способе изготовления высокопористого абразивного инструмента жидкий силикат предварительно смешивают с увлажнителем – водой, понижая тем самым плотность силиката до 1,423 – 1,454 г/см3, и обеспечивая низкую растворимость предлагаемого порообразователя - сахара крупнокристаллического, а так же обеспечивая достаточную влажность формуемой абразивной смеси. Плотность силиката жидкого выбирают в зависимости от фракции используемого абразивного зерна и регулируют количеством вводимой дополнительно воды.

На третьей стадии в смесительную машину загружают керамическую связку и сухой декстрин и перемешивают в течение 4-5 минут.

При применении указанного способа смешивания компонентов, клеящая добавка равномерно распределяется в объеме зерна, что в свою очередь, обеспечивает высокую адгезию связки с зерном.

Из полученной абразивной смеси формуют заготовки, которые выдерживают в естественных условиях до 40 часов в зависимости от размера и обжигают при температуре 1225oC. Использование в качестве порообразователя сахара крупнокристаллического позволяет сократить продолжительность сушки заготовок, а так же исключить принудительную сушку при повышенных температурах. После обжига изделия охлаждают и подвергают механической обработке.

Примеры использования крупнокристаллического сахара в качестве порообразующего наполнителя абразивной массы приведены ниже.

Пример 1

Абразивная масса для изготовления шлифовальных кругов из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F120 со структурой N=10 состоит из следующих материалов (компонентов), мас.ч.:

абразив 100

сахар крупнокристаллический 10,0

керамическая связка 5,0

силикат жидкий 3,3

вода 0,5

декстрин кукурузный сухой 2,0

Полученный абразивный инструмент имеет:
- твердость ВМ 2
- открытую пористость 52%
- размер пор составляет от 400 до 800 мкм.

Пример 2

Абразивная масса для изготовления шлифовальных кругов из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F180 со структурой N=12 состоит из следующих материалов (компонентов), мас.ч.:

абразив 100

сахар крупнокристаллический 10

керамическая связка 8,2

силикат жидкий 3,1

вода 0,4

декстрин кукурузный сухой 2,0

Полученный абразивный инструмент имеет:
- твердость ВМ1
- открытую пористость 52%
- размер пор составляет от 300 до 500 мкм.

Прочность сырца контролировалась на приборе Ватти, для чего предварительно формовались бруски размером 250х35х11 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. – с.157).

Для определения объемной деформации после обжига и твердости использовались образцы-свидетели типа «плашка» 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 «Инструмент абразивный. Обозначения и методы измерения твердости».

Таким образом, заявленная совокупность признаков, изложенная в формуле изобретения п.1 и п.2, позволяет обеспечить повышенную прочность сырца, необходимую для формования инструмента с высокими номерами структуры, и устойчивость к объемной деформации в процессе его обжига, а также снижение энергозатрат и сокращение времени технологического процесса.

В таблице приведены свойства прототипа и предлагаемой массы для изготовления абразивного инструмента.

1. Масса для изготовления высокопористого абразивного инструмента, включающая абразивное зерно из белого электрокорунда, порообразователь, керамическую связку и клеящую добавку, отличающаяся тем, что в качестве порообразующего наполнителя она содержит сахар крупнокристаллический, а в качестве клеящей добавки - полученный смешением с водой силикат жидкий с пониженной плотностью, составляющей 1,423 - 1,454 г/см3, при этом масса содержит временное связующее в виде декстрина кукурузного сухого при следующем соотношении компонентов в пропорциях от общего количества абразивного зерна, мас.ч:

Абразивное зерно 100,0
сахар крупнокристаллический 3,0-10,0
керамическая связка 5,0-9,0
силикат жидкий 3,0-4,0
вода 0,2-0,5
декстрин кукурузный сухой 2,0-2,5

2. Способ изготовления высокопористого абразивного инструмента, включающий смешивание компонентов абразивной массы, формование из полученной смеси заготовки, ее сушку, обжиг и механическую обработку, отличающийся тем, что используют абразивную массу, содержащую абразивное зерно из белого электрокорунда, порообразователь, керамическую связку, временное связующее в виде декстрина кукурузного сухого и клеящую добавку, причем в качестве порообразующего наполнителя она содержит сахар крупнокристаллический, а в качестве клеящей добавки - полученный смешением с водой силикат жидкий с пониженной плотностью, составляющей 1,423-1,454 г/см3, при следующем соотношении компонентов в пропорциях от общего количества абразивного зерна, мас.ч: абразивное зерно - 100,0; сахар крупнокристаллический -3,0-10,0; керамическая связка - 5,0-9,0; силикат жидкий - 3,0-4,0; вода - 0,2-0,5; декстрин кукурузный сухой - 2,0-2,5, при этом смешивание упомянутых компонентов производят путем загрузки их в смесительную машину в три стадии с постадийным перемешиванием в течение 4-5 минут, причем на первой стадии загружают абразивное зерно из белого электрокорунда и порообразователь в виде сахара крупнокристаллического, на второй стадии - предварительно приготовленный силикат жидкий с пониженной плотностью, а на третьей стадии - керамическую связку и декстрин кукурузный сухой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении шлифовальных, сверлильных и буровых инструментов. Абразивный инструмент имеет рабочую часть, содержащую абразивные зерна, полые микросферы и связующее вещество.

Изобретение относится к производству абразивных инструментов из электрокорунда на керамической связке, предназначенных для обработки конструкционных сталей и сплавов.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству абразивных инструментов из электрокорунда белого на керамических связках с номерами структуры 10-18.

Изобретение относится к области абразивной обработки. Абразивное изделие для шлифования рабочей детали, содержащей металл, со скоростью менее 60 м/с, содержит абразивную основу, включающую стекловидное связующее и микрокристаллические абразивные частицы оксида алюминия внутри связующего материала, при этом абразивная основа имеет модуль упругости при изгибе (MOE) поверхности раздела абразивных частиц и связующего материала, составляющий по меньшей мере 225 ГПа.

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.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству высокопористых абразивных инструментов на керамических связках с использованием спеченного микрокристаллического корунда.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к производству высокопористых абразивных инструментов на керамических связках с использованием спеченного микрокристаллического корунда.

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.
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.
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.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении правящего инструмента. Последний содержит основной корпус с рабочей поверхностью и распределенными по ней зернами твердого материала.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении плоских шлифовальных кругов. Корпус круга выполнен с заостренными выступами, расположенными по спирали Архимеда, начинающейся от центра шлифовального круга.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивной проволоки, предназначенной для резки твердых материалов, таких как кремний, сапфир или карбид кремния.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении структурированного алмазного инструмента для обработки твердых материалов.

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента на гальванической связке и может быть использовано при обработке циркониевых и других твердых сплавов, а также керамики.

Изобретение относится к технологии инструментального производства и может быть использовано при изготовлении упругого притира для обработки отверстий. Используют заготовку в виде оправки, на рабочей части которой вдоль ее оси выполняют сквозную прорезь.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента из шлифовальных порошков и микропорошков, используемого для резьбо- и зубошлифования.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении профильных шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов, в частности алмаза, нитрида бора, на металлической связке.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении композиционных шлифовальных кругов (КШК). Способ включает заполнение его конструктивных элементов твердым смазочным материалом (ТСМ) и удаление излишков ТСМ с поверхности круга.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента преимущественно для финишной обработки.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении проволочных абразивных изделий, используемых, в частности, для резки камня или мрамора. Абразивное изделие включает подложку, содержащую удлиненное тело, множество дискретных областей присоединения, определяющих прерывистое распределение элементов, расположенных поверх подложки. По меньшей мере одна дискретная область содержит металлический материал с температурой плавления не более 450°C, и по меньшей мере одна абразивная частица связана с каждой дискретной областью. Предусмотрены множество дискретных структур, расположенных поверх подложки на расстоянии от множества дискретных областей и не содержащих абразивные частицы, а также связующий слой, расположенный поверх упомянутых элементов, областей и структур. В результате уменьшается износ абразивного изделия и увеличивается срок его службы. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для изготовления высокопористого абразивного инструмента. Масса включает абразивное зерно из белого электрокорунда, порообразователь, керамическую связку и клеящую добавку. В качестве порообразующего наполнителя использован сахар крупнокристаллический, а в качестве клеящей добавки - полученный смешением с водой силикат жидкий с пониженной плотностью. Масса содержит также временное связующее в виде декстрина кукурузного сухого. Смешивание упомянутых компонентов производят путем загрузки их в смесительную машину в три стадии с постадийным перемешиванием в течение 4-5 минут. На первой стадии загружают абразивное зерно и порообразователь, на второй стадии - предварительно приготовленный силикат жидкий, а на третьей стадии - керамическую связку и декстрин. В результате повышается прочность сырца и устойчивость к объемной деформации и сокращается время технологического процесса. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

Наверх