DE69433172T2 - Schleifscheibe enthaltend Sol-Gel-Alumina-Schleifkörper sowie ein glasartiger Binder für diese Schleifscheibe - Google Patents

Schleifscheibe enthaltend Sol-Gel-Alumina-Schleifkörper sowie ein glasartiger Binder für diese Schleifscheibe Download PDF

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Description

  • QUERVERWEIS AUF IN BEZUG STEHENDE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung steht in Bezug zu U.S.-Patent Nr. 5,035,723, ausgegeben am 30. Juli 1991, und Nr. 5,203,886, ausgegeben am 20. April 1993.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Schleifscheiben, insbesondere Schleifscheiben mit Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn mit verbesserten Eckenhalteeigenschaften. Die Erfindung umfasst des weiteren eine Bindungszusammensetzung, welche eine verbesserte mechanische Festigkeit und verbesserte Eckenhalteeigenschaften ermöglicht.
  • Rückblick bezüglich der Technik
  • Bewegliche Präzisionsteile werden so konstruiert, dass sie mit höherem Ausstoß, höheren Wirkungsgraden und einer längeren Nutzungsdauer funktionieren. Bei diesen Teilen handelt es sich zum Beispiel um Motoren (Verbrennungsmotoren, Strahltriebwerke & Elektromotoren), Getriebezüge (Getriebe & Differentiale) und Lageroberflächen. Um diesen Bedürfnissen zu entsprechen, müssen diese Teile mit einer verbesserten Qualität einschließlich besseren/festeren Konstruktionen mit engeren dimensionalen Toleranzen hergestellt werden. Um diese Toleranzen zu erreichen, werden die Teile mit Materialien besserer Qualität annähernd auf die Netto- oder die Endform und -größe produziert.
  • Schleifscheiben werden oftmals zur Fertigung des gesamten Teils oder zur Verleihung der Enddimensionen verwendet. Glasartig gebundene oder glasgebundene Schleifscheiben sind die Scheiben, die bei Metallteilen am häufigsten verwendet werden. Um diese Arten von Präzisionsteilen mit einer Schleifscheibe herzustellen, wird das Reversbild des Teils in die Scheibenfläche mit einem Diamantwerkzeug „abgerichtet". Da das Teil, das hergestellt wird, das Profil der Schleifscheibe annimmt, ist es wichtig, dass die Schleifscheibe diese Form so lange wie möglich aufrechterhält. Bei einer idealen Situation würden dann die Präzisionsteile mit exakten dimensionalen Toleranzen ohne Materialschaden hergestellt.
  • An einer Ecke oder einer Kurve in der Scheibe fallen die Schleifscheiben typischerweise aus der Form oder versagen. Standardprodukte aus Schleifmittel mit geschmolzenem Aluminiumoxid können das Schleifen von zwei oder drei Stücken, bevor eine bedeutende Änderung in der Ecke der Scheibe eintritt, überdauern. Daher richten die Bediener von Schleifmaschinen eventuell nach jedem Stück das Abrichten der Scheibe ein, um Defekte zu verhindern. Bei Scheiben, die unter Verwendung von eine höhere Leistung aufweisenden Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörnern hergestellt wurden, ist es möglich, dass die Formänderung in der Ecke der Scheibe bis nach dem Schleifen von vier oder fünf Stücken nicht auftritt und die Bediener der Schleifmaschinen das Abrichten dieser Scheiben nach dem Schleifen von drei Stücken planen können. Während die Eigenschaft der Reduzierung der Abrichtfrequenz bei Sol-Gel-Aluminiumoxid-Scheiben eine Verbesserung gegenüber Standardschleifscheiben darstellt, machen die Abrichtfrequenz und der Verlust der Sol-Gel-Aluminiumoxid-Scheibe durch das Abrichten weitere Gewinne bezüglich der Reduzierung der Abrichtfrequenz zu einem erwünschten Ziel.
  • Benötigt wird eine bessere Ecken- oder Formhalte-Sol-GelAluminiumoxid-Scheibe, so dass das Abrichtintervall verlängert werden kann. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn-Scheibe mit verbessertem Ecken- oder Formhalten herzustellen. Des weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bindung herzustellen, welche bei einer Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn-Scheibe verwendet werden kann, um das Ecken- oder Formhalten zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine glasartig gebundene Schleifscheibe bereit, wobei der Schleifkornanteil ein Sol-Gel- aluminiumhaltiges Schleifmittel umfasst, und wobei die Scheibe verbesserte Ecken- oder Formhalteeigenschaften und mechanische Eigenschaften aufweist. Die Erfindung umfasst des weiteren eine Bindungszusammensetzung, welche verbesserte Ecken- oder Formhalte- und mechanische Eigenschaften in glasartig gebundenen Scheiben mit Sol-Gel- aluminiumhaltigen Schleifmitteln ermöglicht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1: Schematische Darstellung von Eckenschleifen mit einer Schleifscheibe eines Werkstücks in einem Eckenhaltetest.
  • 2: Schematische Darstellung des Bereichs des Eckenradius einer Schleifscheibe in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks in einem Eckenhaltetest.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die keramisch bzw. glasartig gebundenen Schleifkörper der vorliegenden Erfindung umfassen Sol-Gel- aluminiumhaltige Schleifkörner. Sol-Gel- aluminiumhaltige Schleifkörner sind in der Technik wohlbekannt. Sol-Gel- aluminiumhaltige Schleifkörner können beimpft oder unbeimpft sein. Unter Sol-Gel-Aluminiumoxiden werden Aluminiumoxide hergestellt durch ein Verfahren umfassend ein Peptisieren eines Sols eines Aluminiumoxidmonohydrats zur Bildung eines Gels, welches anschließend getrocknet und gebrannt wird, um alpha-Aluminiumoxid zu bilden, verstanden.
  • Des weiteren kann das anfängliche Sol bis zu 15 Gewichts-% Spinell, Mullit, Mangandioxid, Titanoxid beziehungsweise Titandioxid, Magnesia, Seltenerdmetalloxide, Zirkonoxidpulver bzw. Zirkondioxidpulver oder einen Zirkonoxidvorläufer bzw. Zirkondioxidvorläufer (wobei die Zugabe hiervon in größeren Mengen, beispielsweise 40 Gewichts-% oder mehr, möglich ist) oder andere kompatible Zusätze oder Vorläufer hiervon enthalten. Diese Zusätze sind oft enthalten, um derartige Eigenschaften wie Bruchzähigkeit, Härte, Bröckeligkeit, Bruchmechanik oder Trocknungsverhalten zu modifizieren.
  • Sobald das Gel gebildet ist, kann es durch jegliches herkömmliche Verfahren, wie beispielsweise Pressen, Formen oder Extrudieren geformt werden und anschließend sorgfältig getrocknet werden, um einen rissfreien Körper der gewünschten Form herzustellen.
  • Es ist ein Formen und Schneiden des Gels in zum Brennen geeignete Größen oder ein einfaches Ausbreiten des Gels auf jegliche geeignete Form und Trocknung des Gels, typischerweise bei einer Temperatur unterhalb der Schaumbildungstemperatur des Gels, möglich. Jegliches aus verschiedenen Entwässerungsverfahren, einschließlich Lösemittelextraktion, kann zur Entfernung des freien Wassers des Gels zur Bildung eines Feststoffs verwendet werden.
  • Nachdem der Feststoff getrocknet ist, kann er geschnitten oder spanabhebend bearbeitet werden, um eine gewünschte Form zu bilden, oder durch jedes geeignete Mittel, wie beispielsweise eine Hammer- oder Kugelmühle, zerkleinert oder gebrochen werden, um Partikel oder Körner zu bilden. Es kann jegliches Verfahren zur Zerkleinerung des Feststoffs eingesetzt werden.
  • Nach der Formung kann das getrocknete Gel dann kalziniert werden, um im Wesentlichen alles Flüchtige zu entfernen und die verschiedenen Komponenten der Körner in Keramik (Metalloxide) umzuwandeln. Das getrocknete Gel wird im Allgemeinen erhitzt, bis das freie Wasser und das meiste des gebundenen Wassers entfernt ist. Das kalzinierte Material wird dann durch Erhitzen gesintert und wird innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs gehalten, bis im Wesentlichen das gesamte alpha-Aluminiumoxid-Monohydrat zu alpha-Aluminiumoxid umgewandelt ist.
  • Wie vorher erwähnt, kann das Sol-Gel-Aluminiumoxid entweder beimpft oder unbeimpft sein. Bei beimpften Sol-Gel-Aluminiumoxiden werden Nukleierungsorte absichtlich in die Aluminiumoxidmonohydratdispersion eingegeben oder in situ darin erzeugt. Die Gegenwart der Nukleierungsorte in der Dispersion senkt die Temperatur, bei welcher alpha-Aluminiumoxid gebildet wird, und schafft eine extrem feine kristalline Struktur.
  • Geeignete Impfpartikel sind in der Technik wohlbekannt. Im Allgemeinen weisen sie eine Kristallstruktur und Gitterparameter, welche denen von alpha-Aluminiumoxid so nahe wie möglich kommen, auf. Zu Impfpartikeln, welche verwendet werden können, zählen zum Beispiel partikulares alpha-Aluminiumoxid, alpha-Eisenoxid (Fe2O3), Vorläufer von alpha-Aluminiumoxid oder alpha-Eisenoxid, welche zu alpha-Aluminiumoxid beziehungsweise alpha-Eisenoxid bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur, bei welcher Aluminiumoxidmonohydrat zu alpha-Aluminiumoxid umgewandelt werden würde, umgewandelt werden. Diese Impfpartikelarten werden jedoch als Erläuterung und nicht als Beschränkung angegeben. Die Impfpartikel, die wirksam sein sollen, sollten vorzugsweise eine Submikrongröße aufweisen.
  • Vorzugsweise sollte bei Verwendung eines beimpften Sol-Gel-Aluminiumoxids die Menge des Impfmaterials nicht größer als etwa 10 Gewichts-% des hydratisierten Aluminiumoxids betragen, und es gibt normalerweise bei Mengen über etwa 5 Gewichts-% keinen Vorteil. Falls die Impfpartikel angemessen fein sind (vorzugsweise etwa 60 m2 pro Gramm oder mehr), können vorzugsweise Mengen von etwa 0,5 bis 10 Gewichts-% verwendet werden, wobei etwa 1 bis 5 Gewichts-% noch bevorzugter sind. Die Impfpartikel können auch in Form eines Vorläufers zugegeben werden, welcher bei einer Temperatur unter jener, bei welcher alpha-Aluminiumoxid gebildet wird, in die aktive Impfpartikelform umgewandelt wird.
  • Unbeimpfte Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel können ebenso in einigen Fällen verwendet werden. Dieses Schleifmittel kann durch das selbe Verfahren, welches oben beschrieben ist, hergestellt werden, mit Ausnahme der Einführung von Impfpartikeln, ausreichende Seltenerdmetalloxide oder deren Vorläufer können dem Sol oder Gel zugegeben werden, um mindestens etwa 0,5 Gewichts-% und vorzugsweise etwa 1 bis 30 Gewichts-% Seltenerdmetalloxid nach dem Brennen bereitzustellen.
  • Die Schleifscheiben der vorliegenden Erfindung sind aus Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkörnern und wahlweise einem oder mehreren sekundären Schleifmitteln zusammengesetzt. Schleifscheiben enthalten Schleifmittel, Bindung, Porosität und möglicherweise andere Füllstoffe und Additive. Die Mengen des in der Scheibe verwendeten Schleifmittels, welches ein sekundäres Schleifmittel umfassen kann, können stark variieren. Die Zusammensetzung der Schleifscheibe der Erfindung enthält vorzugsweise von etwa 34 bis etwa 56 Volumen-% Schleifmittel, noch bevorzugter von etwa 40 bis etwa 54 Volumen-% Schleifmittel, und am meisten bevorzugt von etwa 44 bis etwa 52 Volumen-% Schleifmittel., Das Sol-Gel- aluminiumhaltige Schleifmittel stellt vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 100 Volumen-% des gesamten Schleifmittels in der Scheibe und noch bevorzugter von etwa 30 bis etwa 70 Volumen-% des gesamten Schleifmittels in der Scheibe bereit.
  • Sekundäre (s) Schleifmittel stellen vorzugsweise von etwa 0 bis etwa 95 Volumen-% des gesamten Schleifmittels in der Scheibe und noch bevorzugter von etwa 30 bis etwa 70 Volumen-% des gesamten Schleifmittels in der Scheibe bereit. Die sekundären Schleifmittel, die verwendet werden können, umfassen zum Beispiel geschmolzenes Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, kubisches Bornitrid, Diamant, Flint, Granat sowie Blasen-Aluminiumoxid. Diese Beispiele sekundärer Schleifmittel sind jedoch zur Erläuterung und nicht als Beschränkung angegeben.
  • Die Zusammensetzung der Schleifscheibe enthält normalerweise Porosität. Die Zusammensetzung der Schleifscheibe der Erfindung enthält vorzugsweise von etwa 0 bis etwa 68 Volumen-Porosität, noch bevorzugter enthält sie von etwa 28 bis etwa 56 Volumen-% Porosität, und am bevorzugtesten enthält sie von etwa 30 bis etwa 53 Volumen-% Porosität. Die Porosität wird sowohl durch die natürliche Beabstandung, die durch die natürliche Packungsdichte der Materialien geschaffen wird, als auch durch herkömmliche porenerzeugende Mittel wie beispielsweise hohle Glaskügelchen, zerkleinerte Walnussschalen, Kügelchen aus Kunststoffmaterial oder organischen Verbindungen, geschäumte Glaspartikel und Blasen-Aluminiumoxid gebildet. Diese Beispiele von Porenerzeugern sind jedoch zur Erläuterung und nicht als Beschränkung angegeben.
  • Die Schleifscheiben der vorliegenden Erfindung sind mit einer glasartigen Bindung gebunden. Die verwendete glasartige Bindung trägt in bedeutender Weise zu den verbesserten Eckenoder Formhalteeigenschaften der Schleifscheiben der vorliegenden Erfindung bei. Die Rohmaterialien für die Bindung umfassen vorzugsweise Kentucky Ball Clay Nr. 6, Nephelin, Natriumsilicatpulver, Lithiumcarbonat, Flint, Wollastonit und Cobaltspinell. In Kombination enthalten diese Materialien die folgenden Oxide: SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, Na2O, K2O, Li2O, B2O3 und CoO. Die Zusammensetzung der Schleifscheibe enthält vorzugsweise von etwa 3 bis etwa 25 Volumen-% Bindung, enthält noch bevorzugter von etwa 4 bis etwa 20 Volumen-% Bindung und enthält am bevorzugtesten von etwa 5 bis etwa 18,5 Volumen-% Bindung.
  • Die Bindung umfasst nach dem Brennen von 52 bis 62 Gewicht-% SiO2, noch bevorzugter von etwa 54 bis etwa 60 Gewicht-% SiO2, und am bevorzugtesten etwa 57 Gewicht-% SiO2; von 12 bis 16 Gewicht-% Al2O3, noch bevorzugter von etwa 13 bis etwa 15 Gewicht-% Al2O3 und am bevorzugtesten etwa 14,4 Gewicht-% Al2O3; von 7 bis 11 Gewicht-% Na2O, noch bevorzugter von etwa 8 bis etwa 10 Gewicht-% Na2O und am bevorzugtesten etwa 8,9 Gewicht-% Na2O; von 0,5 bis 2,5 Gewicht-% K2O, noch bevorzugter von etwa 1 bis etwa 2 Gewicht-% K2O und am bevorzugtesten etwa 1,6 Gewicht-% K2O; von 2,0 bis 3,4 Gewicht-% Li2O, noch bevorzugter von etwa 2,0 bis etwa 2,7 Gewicht-% Li2O und am bevorzugtesten etwa 2,2 Gewicht-% Li2O; von 9 bis 16 Gewicht-% B2O3, noch bevorzugter von etwa 11 bis etwa 14 Gewicht-% B2O3 und am bevorzugtesten etwa 12,6 Gewicht-% B2O3; vorzugsweise von etwa 0 bis etwa 2 Gewicht-% CoO, noch bevorzugter von etwa 0,5 bis etwa 1,3 Gewicht-% CoO und am bevorzugtesten etwa 0,9 Gewicht-CoO. Cobaltoxid (CoO) ist für die Erfindung nicht notwendig, da es nur als Färbemittel enthalten ist. Die anderen Oxide in der glasartigen Bindung wie beispielsweise Fe2O3, TiO2, CaO und MgO sind Verunreinigungen in den Rohmaterialien, welche bei der Herstellung der Bindung nicht wesentlich sind. Die Bindung stellt bei Schleifscheiben, die mit Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifmitteln hergestellt sind, ebenso eine erhöhte mechanische Festigkeit bereit.
  • Die Schleifscheiben werden durch Verfahren gebrannt, welche dem Fachmann bekannt sind. Die Bedingungen des Brennens werden hauptsächlich durch die tatsächliche Bindung und die tatsächlichen Schleifmittel, welche verwendet werden, bestimmt. Der keramisch gebundene Körper kann des weiteren auch auf herkömmliche Weise mit einem Schleifhilfsmittel, wie beispielsweise Schwefel, oder mit einem Vehikel wie beispielsweise Epoxyharz zum Hineintragen eines Schleifhilfsmittels in die Poren der Scheibe imprägniert werden.
  • Die resultierenden Schleifscheiben weisen unerwarteter Weise verbesserte Ecken- oder Formhalteeigenschaften auf, welche sowohl quantitativ als auch qualitativ gemessen werden können. Auch wenn die Änderung der Form der Ecke einer Schleifscheibe als das Versagenskriterium für Schleifscheiben betrachtet wurde, handelt es sich hierbei nicht um einen quantitativen Test, da die Änderung der Form nur unter einem Mikroskop beobachtet werden kann und qualitativ durch einen Fingernagel oder eine Bleistiftspitze fühlbar ist. Daher wurde ein Test zum Definieren und Quantifizieren von Scheibeneckenversagensmodi entwickelt.
  • Bei diesem Test werden sowohl die „Radialabnutzung" und der „Abnutzungsbereich" mit einer festgesetzten Zustellungsrate gemessen. Zur weiteren Definition des Tests, bei welchem die Schleifscheiben getestet wurden, und zur Schaffung eines Standards, durch welchen ähnliche Schleifscheiben gemessen werden können, waren die Bedingungen des Tests wie folgt:
    Schleifmaschine: Bryant LectralineTM LL3 I.D./O.D. (Innendurchmesser/Außendurchmesser), Schleifmaschine mit 10 Pferdestärken
    Nassschleifen: 5-7% Trim MasterChemicalTM VHP E200 mit Wasser Geschliffenes Werkstückmaterial: 4330V Kurbelwellen-Stahl, Rc 28 bis 32
    Werkstückteilgröße: 4 Inch Außendurchmesser
    Breite des Schleifens von der Ecke des Werkstücks: 0,009 Inch
    Eckenradius der Schleifscheibe: 0,110 Inch
    Teilgeschwindigkeit: 200 sfpm (Umfangsgeschwindigkeit in ft/min.)
    Zustellungsrate in das Teil: 0,0133 Inch/Sekunde
    Abgerichtete Scheibenfläche: Rotationsdiamantrolle (RPC2993) mit 4600 Umdrehungen pro Minute mit einer Abrichtrate von 0,002 Inch/Sekunde zur Erreichung des 0,110 Radius
    Scheibengeschwindigkeit: 12 000 sfpm
    Schliffanzahl pro Test: bis zu 12
    Zustellung pro Schliff: 0,04 Inch
  • Der Eckenhaltetest ist darauf ausgelegt, den Grad zu messen, bis zu welchem die Ecke einer Schleifscheibe während eines Schleifvorgangs ihre Form hält. Das Halten der Form wird durch zwei Größen gemessen, „Radialabnutzung" und „Abnutzungsbereich". 1 ist eine schematische Darstellung von Eckenschleifen mit einer Schleifscheibe 10 eines Werkstücks 12 wie beispielsweise einer Kurbelwelle. Hierbei stellt 21-26 die inkrementale Progression der Schleifscheibe durch das Werkstück, 21-22 1 Schliff dar. Die Breite des Schliffs 14 von der Ecke des Werkstücks beträgt 0,009. Die Zustellung 16 beträgt 0,04 Inch pro Schliff. Der Eckenradius 18 der Schleifscheibe 10 beträgt 0,110 Inch (0,279 cm). 2 zeigt den Teil des Eckenradius 30 einer Schleifscheibe 10 in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks 12 in dem Eckenhaltetest. Die Breite des Schliffs 14, die horizontale Distanz zwischen A und C in 1, ist die Dicke des von dem Testwerkstückmaterial zu entfernenden Metalls. Die Höhe des Kontakts 32, die vertikale Distanz zwischen A und B in 2, ist die Höhe des Bereichs der Schleifscheibe in Kontakt mit dem Testwerkstückmaterial am Ende eines Schleifdurchgangs. Zur quantitativen Bestimmung des Eckenhaltens wurden zwei Messungen unter den oben spezifizierten Schleifbedingungen durchgeführt. Bei diesen zwei Messungen handelt es sich um „Abnutzungsbereich" und „Radialabnutzung".
  • Bei dem Abnutzungsbereich handelt es sich um eine Messung der Änderung bezüglich des Bereichs des Profils der Ecke der Schleifscheibe nach dem Schleifen des Werkstücks. Der Abnutzungsbereich ist in 2 durch den Bereich begrenzt durch AEBDA für eine gegebene Höhe des Kontakts 32, Eckenradius 18 und Breite des Schneidens 14 dargestellt. Die Radialabnutzung ist ein Maß der maximalen Änderung des Eckenradius 18 zwischen Punkten A und B. Die Messung ist in 2 gezeigt, wobei die Radialabnutzung DE entspricht, wobei der Punkt E die maximale Änderung des Eckenradius zwischen den Punkten A und B für eine Höhe des Kontakts 32 ist. Der Abnutzungsbereich und die Radialabnutzung werden durch Schleifen eines Plattenabschnitts nach jedem Schliff zum Erhalt des Profils der Scheibe gemessen. Die Abschnitte werden auf einem optischen Komparator mit 50facher Vergrößerung verfolgt. Der Abnutzungsbereich von der Spur wird mit einem Planmeter gemessen, und die Radialabnützung von der Spur wird als maximale Radialabmessung mit einem Taster gemessen.
  • In den Beispielen werden Daten aufgezeigt, welche quantitativ ein verbessertes Eckenhalten der Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifscheiben zeigen, indem die unerwartete erhöhte Anzahl an Schliffen aufgezeigt wird, welche die neuen Scheiben durchlaufen können, bevor sie eine Radialabnutzung und einen Abnutzungsbereich erreichen, welche mit jenen der Standard-Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifscheiben vergleichbar sind.
  • Um dem Fachmann zu ermöglichen, die Praxis der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen, werden die folgenden Beispiele zur Darstellung, jedoch nicht zum Zwecke der Beschränkung, aufgezeigt. Zusätzliche Hintergrundinformationen, die in der Technik bekannt sind, sind in den hierin zitierten Entgegenhaltungen und Patenten zu finden, welche durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
  • Beispiele
  • Beispiel 1
  • Proben wurden zum Testen und Vergleichen des Bruchmoduls der neuen Bindung mit Nortons handelsüblicher Standardbindung zur Verwendung mit beimpften Sol-Gel-Schleifmitteln hergestellt. Die neue Bindung hatte eine vorgebrannte Zusammensetzung von 30,3 Gewicht-% pulverisierter Glasfritte (die Fritte mit einer Zusammensetzung von 41,2 Gewicht-% SiO2, 39,9 Gewicht-% B2O3, 5, 1 Gewicht-% Al2O3, 10, 3 Gewicht-% Na2O, 1, 3 Gewicht-% Li2O, 2,1 Gewicht-% MgO/CaO und Spuren von K2O), 27,7 Gewicht-% Nephelinsyenit, 20 Gewicht-% Kentucky Nr. 6 Ball Clay, 10 Gewicht-% Natriumsilicatpulver, 4,7 Gewicht-% Flint (Quarz), 4,3 Gewicht-% Lithiumcarbonat, 1 Gewicht-% Wollastonit und 2 Gewicht-% Reinkobaltaluminatspinell. Die chemischen Zusammensetzungen von Nephelinsyenit, Kentucky Nr. 6 Ball Clay, Natriumsilicat, Flint, Lithiumcarbonat und Wollastonit sind in Tabelle I angegeben.
  • Tabelle I
    Figure 00130001
  • Die Bindung wurde durch Trockenmischung der Rohmaterialien in einer Sweco Vibratory Mill über 3 Stunden hergestellt. Die Bindung wurde mit einem Schleifmittel der Körnungsnummer 60 bestehend aus einem Gemisch von 1 zu 1 von beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit hochreinem geschmolzenen weißen Aluminiumoxid-Schleifmittel gemischt. Dies wurde weiter mit einem pulverisierten Dextrinbindemittel, Flüssigtierleim und 0,1% Ethylenglycol als Anfeuchter in einem Hobart N-50 Kneter (Kapazität von 2 kg Mischung) bei geringer Geschwindigkeit gemischt. Die Mischung wurde durch ein Sieb mit einer Maschenzahl von 14 gesiebt, um jegliche Klumpen aufzubrechen. Die Mischung wurde anschließend in Blöcke mit Dimensionen von 4" × 1" × ½" (10,16 cm × 2,54 cm × 1,27 cm) in einer Blockformgebungsvorrichtung mit drei Vertiefungen gepresst. Die Blöcke wurden unter folgenden Bedingungen gebrannt: bei 40°C pro Stunde von Raumtemperatur auf 1000°C, 8 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten, und anschließend in einem periodischen Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt. Ebenso wurden Probenblöcke mit Nortons handelsüblicher Standardbindung unter Verwendung des oben aufgeführten Verfahrens hergestellt.
  • Die Blöcke wurden ungekerbt an einer mechanischen Testmaschine Instron Model 4204 mit einer 4-Punkt-Biege-Aufspannvorrichtung mit einer Stützspanne von 3" (7,62 cm), einer Lastspanne von 1" (2,54 cm) und einer Lastrate von 0,050" (0,127 cm) pro Minute Querhauptgeschwindigkeit getestet. Es wurden Durchläufe mit Proben durchgeführt, bei denen der Gehalt der gebrannten Bindung im Bereich von 10 Gewicht-% bis 30 Gewicht-% der Schleifblöcke lag. Die Ergebnisse sind wie folgt in Tabelle II und 2 gezeigt:
  • Tabelle II
    Figure 00140001
  • Beispiel 2
  • Schleifscheiben wurden zum Testen und Vergleichen des Abnutzungsbereichs und der Radialabnutzung der neuen Bindung mit Nortons Standardbindungen für beimpfte Sol-Gel-Schleifmittel hergestellt. Die neue Bindung wies die selbe Zusammensetzung wie jene auf, die für die neue Bindung in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Bindung wurde durch Trockenmischung der Rohmaterialien in einer Sweco Vibratory Mill über 3 Stunden hergestellt. Die Bindung wurde zu einer Schleifmischung vermischt. Die Schleifmischung bestand aus 76,56 Gewicht-% Schleifmittel (bestehend aus einem Gemisch aus 50 Gewicht-% beimpften Sol-Gel-Filamenten mit einer Körnungsnummer von 120, 43,54 Gewicht-% hochreinem weißen geschmolzenen Aluminiumoxid mit Körnungsnummer 70 und 6,46 Gewicht-% Blasenaluminiumoxid in einer Größe von feiner als Maschenzahl 36, 18,47 Gewicht-% Bindung, 1,38 Gewicht-% Dextrin, 3,06 Gewicht-% Flüssigtierleim, 0,34 Gewicht-% Wasser und 0,18 Gewicht-% Ethylenglycol. Die Mischung wurde in Scheiben von 10"- 3/16" × 0, 580" × 5, 025" (25,87 cm × 1,47 cm × 12,76 cm) mit einer Gründichte von 2,190 Gramm/cm3 geformt. Die Scheiben in dem grünen Zustand wurden gebrannt bei 40°C pro Stunde von Raumtemperatur auf 1000°C, gehalten über 8 Stunden, und anschließend in einem periodischen Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Ebenso wurden Schleifscheiben unter Verwendung von Nortons handelsüblicher Standardbindung hergestellt, welche durch Trockenmischung der Rohmaterialien in Nortons Produktionsstätte unter Verwendung von Standardproduktionsverfahren hergestellt wurde. Die Bindung wurde mit einer Schleifmittelmischung gemischt. Die Schleifmittelmischung bestand aus 76,27 Gewicht-% Schleifmittel (bestehend aus einem Gemisch aus 50 Gewicht-% beimpften Sol-Gel-Filamenten mit einer Körnungsnummer von 120, 43,54 Gewicht-% hochreinem weißen geschmolzenen Aluminiumoxid mit Körnungsnummer 70 und 6,46 Gewicht-% Blasenaluminiumoxid in einer Größe von feiner als Maschenzahl 36), 20,34 Gewicht-% Bindung, 0,92 Gewicht-% Dextrin, 2,30 Gewicht-% einer Mischung (Mischung bestehend aus 40 Gewicht-% Flüssigtierleim, 30 Gewicht-% pulverisierter Apfelsäure und 30 Gewicht-% Wasser) und 0,18 Gewicht-% Ethylenglycol. Diese Standardscheibe wurde zum Kopieren der Versuchsscheibe relativ zu einer Zusammensetzung von 81 Gewicht-% Schleifmittel und 19 Gewicht-Glas gestaltet. Die Scheiben wurden unter Verwendung eines Produktionszyklus mit einer Brenneinziehtemperatur von 900°C gebrannt. Die Schleifscheiben wurden in einem Nasszylinderprofilschliff an einer Schleifmaschine Bryant -Lectraline LL3 I.D./O.D. (Innendurchmesser/Außendurchmesser) (10 Pferdestärken) unter Bedingungen, welche in der Beschreibung dargestellt sind, getestet. Die Ergebnisse zeigen ein verbessertes Eckenhalten und sind in den Tabellen III und IV wie folgt gezeigt:
  • Tabelle III
    Figure 00160001
  • Tabelle IV
    Figure 00160002
  • Beispiel 3
  • Schleifscheiben wurden zum Testen und Vergleichen des Abnutzungsbereichs und der Radialabnutzung der neuen Bindung mit Nortons Standardbindungen für beimpfte Sol-Gel_Schleifmittel hergestellt. Die neue Bindung wies die selbe Zusammensetzung wie jene auf, die für die neue Bindung in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Bindung wurde durch Trockenmischung der Rohmaterialien in einer Sweco Vibratory Mill über 3 Stunden hergestellt. Die Bindung wurde zu einer Schleifmischung vermischt. Die Schleifmischung bestand aus 83,56 Gewicht-% Schleifmittel (bestehend aus einem Gemisch aus 25 Gewicht-% beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit einer Körnungsnummer von 70, 25 Gewicht-% beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit einer Körnungsnummer von 80 und 50 Gewicht-% hochreinem weißen geschmolzenen Aluminiumoxid mit Körnungsnummer 70), 12,47 Gewicht-% Bindung, 0,84 Gewicht-% Dextrin, 2,97 Gewicht-% Flüssigtierleim und 0,17 Gewicht-% Ethylenglycol. Die Mischung wurde in Scheiben von 10- 3/16" × 0,580" × 5,025" (25,87 cm × 1,47 cm × 12,76 cm) mit einer Gründichte von 2,341 Gramm/cm3 geformt. Die Scheiben in dem grünen Zustand wurden gebrannt bei 40°C pro Stunde von Raumtemperatur auf 1000°C, gehalten über 8 Stunden, und anschließend in einem periodischen Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Ebenso wurden Schleifscheiben unter Verwendung von Nortons handelsüblicher Standardbindung hergestellt, welche durch Trockenmischung der Rohmaterialien in Nortons Produktionsstätte unter Verwendung von Standardproduktionsverfahren hergestellt wurde. Die Bindung wurde mit einer Schleifmittelmischung gemischt. Die Schleifmittelmischung bestand aus 83,68 Gewicht-% Schleifmittel (bestehend aus einem Gemisch aus 25 Gewicht-% beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit einer Körnungsnummer von 70, 25 Gewicht-% beimpftem Sol-Gel-Aluminiumoxid mit einer Körnungsnummer von 80 und 50 Gewicht-% hochreinem weißen geschmolzenen Aluminiumoxid mit Körnungsnummer 70), 13,82 Gewicht-% Bindung, 0,50 Gewicht-% Dextrin, 1,82 Gewicht-% einer Mischung (Mischung bestehend aus 40 Gewicht-% Flüssigtierleim, 30 Gewicht-% pulverisierter Apfelsäure und 30 Gewicht-% Wasser) und 0,18 Gewicht-% Ethylenglycol. Diese Mischung wurde dann zu einer Scheibe (mit derselben Dimension wie die oben hergestellten Scheiben mit der neuen Bindung) gepresst und unter Verwendung eines Produktionszyklus mit einer Brenneinziehtemperatur von 900°C gebrannt. Diese Standardscheibe wurde zum Kopieren der Versuchsscheibe relativ zu einer Zusammensetzung von 87,4 Gewicht-% Schleifmittel und 12,6 Gewicht-% Glasbindung gestaltet. Die Schleifscheiben wurden in einem Nasszylinderprofilschliff an einer Schleifmaschine Bryant Lectraline LL3 I.D./O.D. (Innendurchmesser/Außendurchmesser) (10 Pferdestärken) unter Bedingungen, welche in der Beschreibung dargestellt sind, getestet. Die Ergebnisse zeigen ein verbessertes Eckenhalten und sind in den Tabellen V und VI wie folgt gezeigt: Tabelle V
    Figure 00190001
    Tabelle VI
    Figure 00190002

Claims (5)

  1. Schleifscheibe, umfassend Sol-Gel-Aluminiumoxidschleifmittel und eine glasartige Bindung, wobei die glasartige Bindung nach dem Brennen von 52 bis 62 Gewicht-% SiO2, von 12 bis 16 Gewicht-% Al2O3, von 0, 5 bis 2, 5 Gewicht-% K2O, von 2,0 bis 3,4 Gewicht-% Li2O, von 9 bis 16 Gewicht-% B2O3 und von 7 bis 11 Gewicht-% Na2O umfasst.
  2. Schleifscheibe gemäß Anspruch 1, wobei das Sol-Gel beimpft ist.
  3. Schleifscheibe gemäß Anspruch 2, wobei das Sol-Gel-Aluminiumoxid mit alpha-Aluminiumoxid beimpft ist.
  4. Schleifscheibe gemäß Anspruch 1, wobei die Schleifscheibe von 4 bis 54 Volumen-% Sol-Gel-Aluminiumoxid enthält.
  5. Eine glasartige Bindung für eine Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifscheibe, umfassend von 2,0 bis 3,4 Gewicht-% Li2O, von 7 bis 11 Gewicht-% Na2O, von 0,5 bis 2,5 Gewicht-% K2O, von 52 bis 62 Gewicht-% SiO2, von 12 bis 16 Gewicht-% Al2O3 und von 9 bis 16 Gewicht-% B2O3.
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