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In den vergangenen Jahren hat das Schleifen seine Bedeutung
gewonnen als ein Materialabtragprozeß für die Formgebung und
Abmessungsbestimmung sowohl harter als auch weicher Materialien im Gegensatz zu
dem, was in der Vergangenheit als Metallfinish-Operation realisiert
wurde, und als ein Prozeß, der an sehr hartem Material auszuführen ist. Um
den immer noch zunehmenden Bedarf an verbesserter Produktivität auf dem
Gebiet des Schleifens zu erfüllen, sind verschiedene neue Techniken
eingeführt und versucht worden. Diese Prozesse suchten grundsätzlich nach
hohen Abtragraten mit verbesserter Werkstückqualität und verlängerter
Schleifradlebensdauer.
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Eines der wichtigsten von den Schleifrädern zu erfüllenden
Erfordernisse ist die freie Schneidwirkung. Dies erfordert die
Verfügbarkeit von großen Spanfreiheitsvolumen vor einem einzelnen Kristall, was
deutlich macht, daß die Lücke zwischen benachbarten Körnern in Richtung
des Abtrags weit genug sein sollte. Gleichzeitig sollte das Herausragen
des Korns über die Heftung groß genug sein. Zusammen mit diesen
Bedingungen ist ein anderes zu erfüllendes Erfordernis, daß die Heftung
zwischen Korn und Matrix fest sein sollte, um das Korn über seine
brauchbare Lebensdauer zu halten. Das Heftmaterial sollte wünschenswerte
mechanische Eigenschaften, wie Festigkeit, Härte, geringe Adhäsion, geringe
Löslichkeit in dem Schleifmaterial und Nachgiebigkeitswiderstand während
des eigentlichen Schleifens haben.
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Das kostengünstigste Verfahren für die Herstellung einer
solchen Arbeitsfläche eines Schleifrades ist der bekannte galvanische
Prozeß.
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Der Prozeß besteht aus der Einbettung der abrasiven Partikel
durch galvanischen Auftrag von Metall, wie Ni oder Co, auf einem
Stahlsupport (Stahlnabe oder Stahldorn). Bis heute sind galvanische
Schleifräder mit Stahldorn der einzige Typ, der bei sehr hoher Geschwindigkeit
aus Sicherheitsgründen verwendet werden kann. Er unterliegt jedoch
einigen Nachteilen. Für das wirksame Halten des Korns in der Heftung
werden die Körner bis zu 60 bis 80% ihrer Höhe abgedeckt, was den Raum
für den Spanabtrag verringert. Darüberhinaus ist die Bildung von
Grobmaterial in der Form von Nodulen ein übliches Merkmal in der
Oberfläche eines solchen Werkzeugs, was weiter den Raum zwischen den
benachbarten Körnern verringert. Demgemäß verfehlt das galvanisch
geheftete Werkzeug oft, die freie Schneidwirkung anzubieten.
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Es ist verständlich, daß ein effektives Heften selbst mit
einer geringeren Menge an Binder erfolgen kann, wenn er in seiner Natur
chemisch oder metallurgisch ist, wie in der Flüssigphase Heftung oder
Hartlötung erhalten. Ein solcher Prozeß ist offenbart in US-Patent Nr.
4,239,502. Ein geeigneter Prozeß besteht darin, zuerst die CBN-Partikel
mit einer auf Silber basierenden Legierung zu beschichten, die
Oberfläche des Felgenabschnitts des metallischen Rades zu beschichten, und dann
die beschichteten CBN-Partikel auf die beschichtete Felge zu klemmen,
während Hitze für das Heften einwirkt. Der Hauptnachteil des Prozesses
ist die Kompliziertheit bei der Ausführung des Prozesses der
Kombeschichtung und für das Erhalten getrennter Körner. Es ist wichtig, daß
die Körner voneinander getrennt sind vor dem Hartlöten und nicht als
eine Traube von Körnern bleiben sollten. Darüberhinaus werden metallisch
beschichtete Körner hohe Kräfte und Temperatur erzeugen als Ergebnis des
metallischen Kontaktes während des Schleifens.
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Verfahren zum Aufbringen und metallurgischen Heften harter
Karbidpartikel auf die Oberfläche eines metallischen Substrats sind in
US-Patenten 3,868,235, 3,378,361, 3,615,309, 3,248 189 offenbart. Die
Heftmaterialien sind hauptsächlich auf Ni-Cr-Basis beruhende
Legierungen, welche andere Elemente enthalten, wie Fe, B, Si, und in den meisten
Fällen im Handel erhältlich sind. Es hat sich gezeigt, daß die Einfügung
von Mo und Co in diese Legierungen die Heftung verbessert, die durch die
Matrix geschaffen wird (US-Patent 3,248,189).
Kobalt-Chrom-Wolframlegierungen vom "Stellite"-Typ sind ebenfalls geeignet (US-Patent 3,615,309).
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Ein abrasives Diamantwerkzeug mit einer Monoschicht von
abrasivem Korn und Verfahren zur Herstellung sind offenbart in
US-Patenten 3,894,673 und 4,018,576. Das Verfahren verwendet ohne weiteres
erhältliche, sehr harte und dauerhafte Hartlotlegierungen, bei denen
sich gezeigt hat, daß sie ohne weiteres unbehandelte Diamantoberfläche
benetzen.
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Ein anderes Patent (Nr. PCT/US83/01946) lehrt ein Verfahren
zum Herstellen eines Einschicht-Abtragwerkzeugs mit
Wolfram-Karbidpartikeln. Ein Band von pulverisiertem Hartlotmaterial, gemischt in eine
weiche, flexible Matrix, wird zunächst auf einem Stahlsubstrat festgelegt.
Später werden abrasive Partikel in das Band eingebettet. Das Werkzeug
wird auf eine Temperatur aufgeheizt mindestens gleich der
Liquidus-Temperatur des Hartlotmaterials, um die abrasiven Partikel zum Setzen zu
bringen, und das Werkzeug wird rapid gekühlt zum Verfestigen des
Hartlotmaterials zum Erzeugen einer metallischen Matrix.
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Der Nachteil solcher Werkzeuge ist, daß sie nicht für das
Schleifen von Stahl verwendet werden können wegen der heftigen Reaktion
zwischen dem Arbeitsmaterial und den abrasiven Partikeln, was zu
schnellem Verschleiß führt. Darüberhinaus ist das in den genannten Patenten
offenbarte Hartlotmaterial offenbar begrenzt auf das Heften von harten
Karbid- und Diamantpartikeln. Nichts ist offenbart bezüglich der
Verbindung von CBN durch die offenbarten Verfahren oder verwendeten
Materialien.
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Die gegenwärtigen Forscher haben gefunden, daß
Ni-Basislegierungen, welche Cr enthalten, die wirksam unbeschichteten Diamant unter
1200ºC hartlöten, keine feste Heftung für CBN liefern. Die
Schleifexperimente zeigten, daß CBN-Werkzeuge versagen wegen vorzeitiger
Kornloslösung infolge schwacher Adhäsion zwischen dem Heftmaterial und der
Kornoberfläche. Die Situation ändert sich nicht, wenn die Menge an Cr in der
Legierung auf 25% angehoben wird, Es wird somit deutlich, daß
Ni-Cr-Legierungen CBN-Korn nicht hartlöten können wegen der Tatsache,
daß Cr nicht wirksam als ein Benetzungsmittel dienen kann oder mit der
CBN-Oberfläche unter den Hartlotbedingungen reagieren kann. Die
Unfähigkeit von Cr, mit der CBN-Oberfläche zu reagieren, wurde ebenfalls
durch die vorliegenden Erfinder aus der Entdeckung der Tatsache
aufgedeckt, daß Cr aus der Gasphasenreaktion auf CBN nicht
niedergeschlagen werden kann, während Cr durch denselben CVD-Prozeß auf
Diamant niedergeschlagen werden kann durch leichte Bildung von
Chrom-Karbid an der Grenzfläche, selbst bei 900ºC.
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Ein kürzlich veröffentlichtes Patent (US-Patent 4,776,862)
offenbart ein Verfahren der Herstellung eines
Einschicht-Diamantwerkzeugs durch Vorabbeschichtung von Diamantpartikeln mit karbidbildendem
Metall, beispielsweise Fe, Cr und Mo, welche ein Karbid der genannten
Elemente bilden, wenn sie mit Wärme behandelt werden. Dieses Karbid
erleichtert die Benetzung von Diamantoberflächen durch die
Hartlotlegierung. Das Vorabbeschichten erfolgt durch Benetzen der abrasiven Partikel
mit Mineralöl oder organischem Binder und nachfolgendes Einbringen von
fein verteilten karbidbildenden Metallpulvern. Dieser
Beschichtungsprozeß ist aufwendig in dem Sinne, daß es sehr schwierig ist, diskrete
abrasive Partikel nach der Vorabbeschichtung zu erhalten. Dies ist von
besonderer Bedeutung für die Herstellung von Werkzeugen mit
Einschichtkonfiguration. Die gleichförmige Beschichtung der gesamten Oberfläche der
abrasiven Partikel ist auch nicht sehr einfach, wenn feinere Körnungen
verwendet werden. Die grundlegende Begrenzung des Verfahrens ist, daß
Elemente wie Fe, Cr, Mo nicht mit CBN so wirksam reagieren können, wie
sie es mit Diamant tun unter Erzeugung von benetzbaren Karbiden. CBN
ist chemisch stabiler als Diamant, und anstelle von Karbiden würden sich
Boride oder Nitride bilden, wenn eine Reaktion erfolgt, welche deutlich
weniger benetzbar sind als die entsprechenden Karbide. Deshalb ist der
obige offenbarte Prozeß in seinem Umfang so begrenzt, daß er nicht
verwendet werden kann, um Diamant hartzulöten. Es bleibt demgemäß ein
Bedürfnis für ein kostengünstiges praktisches Verfahren für das Hartlöten
einer Monoschicht von CBN-Korn auf einem Stahlsubstrat.
Ziele
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1. Bereitstellung eines Know-how, das ohne weiteres auf einem
ökonomisch brauchbaren Niveau praktiziert werden kann für die
Herstellung von CBN-Schleifkörpern, welche effizient die Erfordernisse von
modernen Schleiftechniken, wie Schleichvorschub/Eilvorschubschleifen,
erfüllen.
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2. Bereitstellen eines Verfahrens der Heftung von Monoschicht-
CBN-Kristallen mit ohne weiteres und im Handel erhältlichen
Hartlotfüllmetallen, die am besten bekannt sind für ihre Festigkeit, Härte,
Widerstand
gegen plastische Deformation, welche jedoch leider chemisch
hochstabile Materialien, wie CBN, nicht benetzen und heften können.
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3. Bereitstellen eines Verfahrens für die Änderung der
Oberflächenchemie von CBN-Partikeln ohne nachteilige Beeinflussung ihrer
Schleiffähigkeit.
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4. Änderung der Oberflächenchemie von CBN-Kristallen durch
Auftrag einer dünnen Schicht von Material oder Materialien, welche an CBN
gut haften sollten. Andererseits sollte der aufgebrachte Film die
Benetzbarkeit und Heftbarkeit des "chemisch inerten" CBN durch ohne
weiteres erhältliche konventionelle Füllmetalle verbessern.
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5. Bereitstellen eines ökonomisch brauchbaren Verfahrens des
Aufbringens des genannten Films auf CBN-Kristalle, das für die Produktion
von beschichtetem Korn mit einem sehr hohen Grad der Verläßlichkeit
verwendet werden kann.
Zusammenfassung
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Während der Entwicklung der Erfindung wurde erkannt, daß ein
dünner Film von TiC, der hauptsächlich verwendet wird bei schneidenden
Werkzeugen und anderen tribologischen Anwendungsfällen und der
hauptsächlich auf zementierte Karbide, Keramik und Stahlsubstrate aufgetragen
wird mittels des bekannten CVD-Prozesses, auf CBN-Partikel mit demselben
gut etablierten CVD-Prozeß aufgebracht werden kann im Hinblick auf die
Änderung der Oberflächenchemie von CBN, wodurch ermöglicht wird, es mit
Legierungen auf Ni-Basis zu heften. In ähnlicher Weise können auch
Karbide von Elementen, wie Zr oder Hf, mittels CVD aufgebracht werden.
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In ähnlicher Weise kann eine Sekundärbeschichtung von Karbid
von Elementen der Gruppe VI A, wie Cr, Mo, W, oder von Elementen der
Gruppen IV A oder V A ebenfalls mittels CVD aufgebracht werden, um eine
Änderung in der Oberflächenchemie herbeizuführen und die Oberfläche
metallurgisch kompatibel mit der Hartlotlegierung zu machen. Der Vorteil
der Verwendung von CVD für eine solche Beschichtung kann ohne weiteres
realisiert werden wegen dessen besserer Auftragleistung, Fähigkeit der
Beschichtung von Korn, wie Substrat, mit unregelmäßiger Form, mit viel
besserer Gleichförmigkeit als jeder andere Prozeß, und vor allem wegen
der Wirtschaftlichkeit. Die beschichteten Partikel können als diskrete
Partikel erhalten werden und können ohne weiteres für die Heft verwendet
werden.
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Da der aufgebrachte Film kein Metall ist, sondern stattdessen
Karbid eines übergangsmetalls, kann ein solcher Film von 1-2 µm (Mikron)
Dicke nicht nachteilig die Schleifähigkeit von CBN-Partikeln
beeinflussen, und solche dem Schleifen vorausgehendenarbeitsgänge, wie das
Abrichten eines Schleifkörpers oder Abtrag einer Beschichtung von der
Oberfläche, sind nicht erforderlich.
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Es ist interessant, festzustellen, daß die Legierungen, die
versagen beim Benetzen und Heften unbeschichteter CBN-Kristalle, ohne
weiteres an der Oberfläche von karbidbeschichteten CBN-Körnern haften,
wenn das Hartlöten unter 1200ºC gerade für 5-10 Minuten unter
Argonatmosphäre ausgeführt wird.
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Der Fabrikationsprozeß kann in zwei Teile unterteilt werden:
A. Beschichten der CBN-Partikel mit Hartmetallkarbiden,
vorzugsweise nicht über 1200ºC, zum Vermeiden irgendwelcher thermischer
Verschlechterung von CBN-Korn.
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B. Hartlöten der beschichteten CBN-Partikel mit Legierungen,
vorzugsweise auf Nickel basierenden Legierungen und vorzugsweise unter
1200ºC.
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Aus den folgenden Beispielen läßt sich ein weiteres
Verständnis der vorliegenden Erfindung gewinnen.
Beschichten von CBN-Korn mittels CVD
Beispiel I
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CBN-Partikel der Größen B251, B126 und B91 werden in Siebe
eingesetzt mit Maschengrößen, die kleiner sind als die entsprechende
Korngröße. Die Siebe werden innerhalb eines vertikalen CVD-Reaktors
plaziert. Die Temperatur des Reaktors wird bei 1100ºC gehalten. Um TiC
aufzubringen, läßt man ein Gemisch aus H&sub2;, TiCl&sub4; und CH&sub4; über das CBN-Korn
streichen. Typische Prozeßparameter sind: H&sub2;-Strömungsrate 10 l/min,
CH&sub4;-Strömungsrate 250 ml/min. Die Konzentration von TiCl&sub4; beträgt 2%.
Der Systemdruck beträgt 133.10² Pa (100 Torr). Der Auftrag wird bei
1100ºC während 60 Minuten ausgeführt. Nach Beendigung des Niederschlags
wird der Reaktor unter Argonatmosphäre auf 50ºC heruntergekühlt.
Einzelne
beschichtete Körner werden erhalten. Die mikroskopische Untersuchung
ergibt, daß die Beschichtung sowohl adhärent als auch kohärent ist.
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Die in diesem Beispiel verwendeten Prozeßparameter sind
typisch jene eines Standard-CVD-Prozesses und sind nur illustrativ und
sollten nicht als eine Beschränkung des Prozesses angesehen werden.
Viele andere erhältliche Prozeßparameter und Bedingungen, wie sie für CVD
von TiC standardisiert sind, können für den Niederschlag auf CBN-Korn
verwendet werden im Hinblick auf eine Änderung der Oberflächenchemie
zusammen mit einer festen Film-Korn-Grenzfläche ohne Abweichung von dem
Grundziel der Erfindung.
Beispiel II
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Um eine weitere Schicht von Chromkarbid über dem auf das CBN
aufgebrachten TiC-Beschichtung zu erhalten, wird der Prozeß in folgender
Weise ausgeführt. An der Oberseite des Reaktors werden Cr-Körner
gehalten, und HCL-Dampf wird über diese Körner geführt in einem Argonstrom
zum Erzeugen von CrCl&sub2;. CH&sub4; wird mittels H&sub2; geführt, und sein
Einlaßpunkt in den Reaktor wird unter dem Pegel gehalten, wo die Cr-Körner
plaziert sind. Chromkarbid wird gebildet als Ergebnis der Reaktion
zwischen CrCl&sub2; und CH&sub4; und wird auf dem TiC-Film des CBN-Korns
niedergeschlagen. Der exakte Typ des Chromkarbids hängt ab von der Konzentration
von CrCl&sub2; und der Strömungsrate von CH&sub4;. Eine typische Auftragbedingung
kann wie folgt festgestellt werden.
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Reaktortemperatur: 1000ºC
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Strömungsrate von HCl: 0,25 l/min
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Strömungsrate von Argon: 5 l/min
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Strömungsrate von H&sub2;: 1 l/min
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Strömungsrate von CH&sub4;: 0,25 l/min
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Niederschlagszeit: 30 min.
Hartlöten von CBN-Korn auf einem Stahlsubstrat
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Die geeigneten Hartlotmaterialien sind prinzipiell Legierungen
auf Ni- und Co-Basis, die handelsüblich sind, beispielsweise von Wall
Colmonoy Corporation in Detroit, Michigan, oder von Degussa AG, Hanau in
Westdeutschland. Es kann andere Hersteller von Hartlotlegierungen geben.
Es ist verständlich, daß in den folgenden Beispielen des Hartlötens die
verwendeten Legierungen handelsüblich sind und die Zusammensetzung der
Legierungen nur illustrativ ist und nicht als eine Beschränkung des
Verfahrens verstanden werden sollte. Viele Abwandlungen in der
Lotzusammensetzung können möglich sein, ohne von den Grundzielen der Erfindung oder
dem Prinzip des erfundenen Verfahrens abzuweichen. Im Prinzip können
alle auf Ni basierenden Legierungen mit Schmelzpunkt von 1200ºC verwendet
werden, vorausgesetzt, daß sie in der Lage sind, die äußerste
Karbidbeschichtung auf CBN-Korn zu benetzen und zu heften. Die Auswahl einer
bestimmten Hartlotlegierung kann von den spezifischen Erfordernissen eines
Werkzeugs abhängen, wie mechanische Festigkeit der Heftung,
Verschleißfestigkeit usw.
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In ähnlicher Weise können die Auswahl der Löttemperatur- und
-zeit abhängen von seinem Schmelzpunkt, Fluidität, Reaktivität mit dem
auf das CBN-Korn aufgebrachten Film. Es ist offensichtlich, daß nur
Hartlotparameter gewählt werden sollten zum Ermöglichen einer
beschränkten Reaktion an der Lot-Film-Grenzfläche, so daß das erforderliche
Benetzen und Heften erreicht wird und keine nachteilige spröde Phase an
der Grenzfläche als Ergebnis einer heftigen Reaktion zwischen der
Hartlotlegierung und dem Filmmaterial unter einer
Löttemperatur-/-zeit-Kombination gebildet wird.
Beispiel 1
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Das Hartlotmaterial mit 76% Ni, 14% Cr und 10% P (Nicrobraz
50/Degussa 897) erhältlich in Form einer Paste, wird auf das Stahlsubstrat
aufgebracht. Das CBN-Korn, beschichtet mit einer Beschichtung aus TiC,
wird dann auf die Lotschicht gleichförmig in einer einzigen Lage
aufgebracht. Das Ganze wird in einer Ofenkammer plaziert, die dann auf 13,33
Pa (10&supmin;¹ Torr) mittels einer Rotationspumpe evakuiert wird. Die Pumpe
wird dann zum Stillstand gebracht, und das System wird rückgefiillt mit
Argon, bis der Druck über Atmosphärendruck liegt. Dem folgt das öffnen
des System gegen Atmosphäre. Die Strömungsrate von Argon beträgt 5
l/min, und 10% H&sub2; wurde der Gasströmung zugefügt. Der Ofen wird auf
1040ºC erhitzt und bei dieser Temperatur während 5 Minuten gehalten. Dem
folgt Abkühlen unter derselben Atmosphäre. Das so hergestellte Werkzeug
besteht aus einer Monoschicht aus CBN-Kristallen, die fest an dem
Stahlsubstrat haften.
Beispiel II
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Der Hartlötprozeß, der ausgeführt wird, ist derselbe wie jener
des Beispiels I mit der Ausnahme, daß TiC-beschichtete CBN-Körner der
Größe B251 auf die Lotschicht in einem gleichförmigen Muster aufgebracht
werden. Nach dem Löten erkannt man, daß das beschichtete Korn nicht nur
fest von der Festmatrix gehalten wird, sondern eine bessere
Gleichförmigkeit des Haftniveaus in dem Raum zwischen den Körnern, als im
Beispiel 1 erhalten wird.
Beispiel III
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Der Hartlötprozeß wird in ähnlicher Weise ausgeführt, wobei
das Hartlotmaterial chromfrei ist und 90% Ni und 10% P enthält
(Nicrobraze10/Degussa 876). Nach dem Löten werden die beschichteten
CBN-Körner fest von der Heftmatrix gehalten.
Beispiel IV
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Der Hartlotprozeß wird in gleicher Weise wie in Beispiel I
ausgeführt, doch enthält das Hartlotmaterial 25% Cr, 65% Ni und 10% P
(Nicrobraze51). Die Löttemperatur wurde bei 1050ºC gehalten. Nach dem
Löten werden die beschichteten CBN-Körner von dem Lot auf dem Stahlteil
eng gehalten.
Beispiel V
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Die Schritte des Beispiels I werden ausgeführt mit der
Ausnahme, daß die äußerste Schicht der Kompositbeschichtung Chromkarbid ist
und die Hartlotlegierung aus 82,4% Ni, 7% Cr, 3% Fe, 4,5% Si, 3,1% B
besteht (Nicrobraz LM/Degussa 1002). Die Hartlöttemperatur ist 1050ºC.
Die Lotlegierung benetzt ohne weiteres den Chromkarbidfilm und bindet
die CBN-Kristalle sehr fest.
Beispiel VI
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Beschichtetes CBN-Korn des Beispiels V wird verwendet mit der
Hartlotlegierung, die 74% Ni, 14% Cr, 4,5% Fe, 4,5% Si, 3% B enthält
(Nicrobaz 125/Degussa 104). Die Schritte des Beispiels 1 werden
durchlaufen bei einer Löttemperatur von 1080ºC. Befriedigende Benetzung ist
nach dem Verlöten erzielt.
Beispiel VII
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Beschichtetes CBN-Korn des Beispiels V wird verwendet mit
einer Cr-freien Hartlotlegierung mit 92,5 Ni, 4,5% Si und 3% B (Nicrobraz
130/Degussa 1041). Die Schritte des Beispiels I werden durchlaufen bei
einer Löttemperatur von 1080ºC, was zu einer befriedigenden Benetzung
und Heftung des beschichteten CBN-Korns führt.
Anwendung I
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Das Produkt, das aus der Anwendung der Erfindung resultiert,
repräsentiert einen signifikanten Fortschritt im Aufbau von
Monoschicht-CBN-Werkzeugen. Diese Fortschritt kann ohne weiteres
realisiert werden, wenn das Verhalten des Prototyp-Werkzeugs verglichen wird
mit jenem von galvanischen Werkzeugen ähnlichen Typs.
Resultate von vergleichenden Schleiftests
Zustellung Galvanisches Werkzeug B
Korngröße 250/212 µm
Befriedigendes
Schleifen
Kraft und Leistung stetig zunehmend gefolgt von Abnahme und schließlich erreichtem stetigen Wert
Normalkraft= 22 N
Leistung= 150 W
Kraft und Leistung nahmen sehr schnell zu inerhalb 1 mm Schnitt. Ernsthafte Schleifradbelastung
indiziert Versagen
Galvanisches Werkzeug B
Kraft und Leistung stetig zunehmend mit dem Schleifen gefolgt von Abnahme und schließlich
erreichtem stetigen Wert
Prototyp-Werkzeug
Kraft und Leistung waren sehr stabil von Beginn an. Größen von kraft und Lesitung waren
niedriger als jene, entwickelt von galvanischen Werkzeugen A und B
Stetiges Schleifen
Normalkraft= 20 N
Leistung- 156 W
des Schleifrades
Schleifrad wurde nichtr benutzt
Stetiges Schleifen
60mm wurden vom Werkstück abgetragen.
Normalkraft= 34 B
Leistung= 228 W
Arbeitsgang: Flächenschleifen
Werkstückmaterial: 10 Cr6 Stahl (Härte: 290 HV)
Schnittgeschwindigkeit: 30 m/s
Tischgeschwindigkeit: 2 m/min
Schleifflüssigkeit: 5% lösliches Öl Castrol Syntillo DC 28212/1
Anwendung II
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Beim Schleifen mit Rändern mit galvanisch geheftetem CBN ist
ein preisgünstiges Verfahren der Verbesserung des Oberflächenfinish und
der Genauigkeit des Werkstücks das Abrichten der Kornspitzen mittels
eines Diamantwerkzeugs. Es gilt jedoch, "Es ist wichtig, daß die
Kornspitzen nur im Mikrometerbereich entfernt werden, so daß adäquate
Spanzwischenräume nach wie vor auch nach dem Abrichten zur Verfügung stehen."
Im Hinblick auf dieses Zitat aus der Veröffentlichung von K. Yegenoglu
und M. Roth, erschienen auf S. 116 der Industrial Diamond Review, Band
3/87, ist es verständlich, daß ein Abrichtprozeß nur in sehr
beschränkter Weise bei einer galvanisch CBN-gebundenen Schleifscheibe ausgeführt
werden kann, so daß der notwendige Spanzwischenraum nicht verringert
wird. Man mag angenommen haben, daß ein solches restriktives Abrichten
eine Voraussetzung für lastfreien Schnitt bei galvanisch geheftetem CBN
ist.
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Andererseits bietet das Produkt, erhalten als Ergebnis der
vorliegenden Erfindung, signifikante Vorteile in diesem Zusammenhang.
Genauer gesagt, kann gesagt werden, daß eine hohe Kornabrichttoleranz
bei dem Produkt vorgesehen ist, um ein besseres Oberflächenfinish und
Genauigkeit des Werkstücks zu erzielen, jedoch ohne das Risiko der
Verringerung des Spanzwischenraums.
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Der oben erwähnte Vorteil des erfundenen Erzeugnisses kann
durch das folgende Experiment demonstriert werden. Zwei CBN-Scheiben
wurden genommen, eine mit galvanischer Heftung, und die zweite mit
hartgelöteter Heftung. Die Kornspitzen der beiden Räder waren mit einem
Diamantwerkzeug um 10 µm abgerichtet. Beide Scheiben wurden zum Schleifen
von ungehärtetem 10 Cr6 Stahl unter den folgenden Bedingungen
eingesetzt.
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Betrieb: Flächenschleifen
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Scheibengeschwindigkeit: 30 m/s
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Tischgeschwindigkeit: 2 m/s
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Zustellung: 20 µm
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Schnittflüssigkeit: 5% lösliches Öl Castrol Syntillo DC 282
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Abgerichtete hartgelötete Scheiben zeigten verbessertes
Oberflächenfinish des Werkzeugs, und die Schleifkraft und -leistung waren
sehr stabil vom Beginn des Schnitts an. Die abgerichtete galvanische
Scheibe zeigte progressiven Kraft- und Leistungsanstieg mit den
Schleifdurchgängen,und am Ende von 1 mm Abtrag ergab sich eine starke
Scheibenbelastung, was das Versagen der Schleifscheibe andeutet.