DE69909506T2 - Verfahren zur herstellung gesinterter teile - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Pulvermetallurgie und insbesondere auf gesinterte Pulverteile und Gegenstände. Pulvermetallurgie umfasst und ist nicht beschränkt auf Verdichten, Gießen und Sintern einschließlich Sintern mit und/oder ohne einer Flüssigphase und/oder Infiltration und/oder unter einer Last und/oder einem Druck. Einige Beispiele gesinterter Pulverteile und Gegenstände, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können, sind Bau-, poröse, reibungs-, antireibungs-, schneid-, korrosionsbeständige, verschleißbeständige sowie hitzebeständige Teile und Einsätze. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf gesinterte Pulverabrasiv- und Superabrasivteile und Gegenstände, wie etwa Werkzeuge zum Schneiden, Bohren, Entgraten, Schleifen, Schlichten, Polieren, Läppen, Hohnen und Schruppen, und auf Werkstücke sowie verschleißbeständige Gegenstände.
  • Pulver und Pulvervorformlinge werden in großem Umfang bei der Herstellung zahlreicher, gesinterter Pulverprodukte verwendet, die verschleißbeständige Abrasiv- und Superabrasivteile und/oder Gegenstände und/oder Werkzeuge umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind. Pulver zum Herstellen von Abrasivprodukten werden herkömmlicherweise hergestellt, indem harte und/oder superharte Partikel mit sinterbaren und/oder schmelzbaren Rückhaltepulvern mit oder ohne Bindemittelzusatz gemischt werden. Einige Pulvervorformlinge werden herkömmlicherweise hergestellt, indem die Pulver bei Raumtemperatur verdichtet werden (so genannte "grüne" Presskörper oder Segmente) oder indem eine Mi schung aus dem Pulver und einem flüssigen und/oder pastenförmigen Bindemittel gegossen und ausgehärtet wird.
  • In der Abrasivmittelindustrie umfassen gesinterte Abrasivteile und -gegenstände harte Partikel, die in den meisten Fällen zufällig angeordnet in einer gesinterten Pulverrückhaltematrix verteilt sind. Genauer gesagt werden Schneidsegmente für segmentierte Werkzeuge (Blätter, Bohrer, etc.) hergestellt, indem harte Partikel mit Pulvern der Rückhaltematrix gemischt werden, dann das Pulver bei Raumtemperatur zu einem "grünen" Segment verdichtet wird und dann das "grüne" Segment bzw. mehrere "grüne" Segmente zu einem individuellen, gesinterten Segment bzw. zu mehreren, individuellen, gesinterten Segmenten gesintert wird bzw. werden. Das Sintern kann eine Infiltration anderer Komponenten oder eine Verdichtung umfassen. Ein derartiges Infiltrieren und/oder Verdichten kann auch vor und/oder nach dem Sintern und/oder nach einem vorläufigen Sintern erfolgen.
  • Typischerweise werden die sinterbaren Segmente oder Teile, wie etwa abrasive Schneidsegmente, als individuelle oder separate Körper gesintert. Mit anderen Worten: Jedes Segment wird von einem anderen mit Hilfe von Verdichtungsmitteln (Stempel/Kolben) und/oder festen Trennern und/oder Wänden getrennt. Bei diesen Verdichtungsmitteln und Trennern handelt es sich um massive Körper (d. h. Graphit- oder Metallteile), die nicht dazu vorgesehen sind, während des Verdichtens und/oder Sinterns der "grünen" Segmente zerbrochen oder wesentlich verformt zu werden. Im Falle von Strahlungs- oder Induktions- und/oder Mikrowellensintern kann Druck und Hitze und/oder eine geeignete Atmosphäre mittels geeigneter Einrichtungen zur Verfügung gestellt werden. Im Falle des Elektrowiderstands- und/oder Elektroentladungssinterns kann der elektrische Strom und/oder der Druck mittels der Verdichtungsmittel zur Verfügung gestellt und/oder von diesen geliefert werden.
  • Dies ist in 1 gezeigt, in der sinterbare Pulversegmente 1 in einer Sinterform 5 angeordnet sind, die Kolben 2 und einen festen Trenner 3 enthält sowie gegenüber liegende Druckplatten 6 aufweist. 2 zeigt eine effizientere Anordnung, bei der die Kolben 2 als Trenner zwischen den Segmenten fungieren. In beiden Fällen werden mehrere, individuelle, gesinterte Teile hergestellt.
  • Diese festen Verdichtungsmittel und/oder Trenner nehmen einen wesentlichen Teil des Volumens der Sinterform ein, im Allgemeinen 50%–70%, was zu einem geringen Wirkungsgrad und einer geringen Ausnutzung des Sinterformvolumens führt, nämlich nur 50%–30%.
  • Darüber hinaus ist das Zusammensetzen zahlreicher "grüner" Segmente und Stempel in einer Sinterform ein zeitraubender Vorgang. Die Mechanisierung und Automation dieses Vorgangs ist eine herausfordernde Aufgabe. Des Weiteren muss man beim Auseinandernehmen dieser Art von Sinterform nach dem Sintern die gesinterten Teile von den Stempeln trennen sowie viele kleine und dünne Stempel und Trenner sammeln und reinigen, um sie für den Gebrauch bei dem nächsten Sinterschritt vorzubereiten. Die Herstellung der gesinterten Teile durch Einfüllen von Pulver anstatt der "grünen" Presskörper oder Segmente in die Hohlräume der Sinterform, die ebenso Verdichtungsmittel und/oder Trenner umfasst, ist auch bekannt, führt jedoch zu einem noch geringeren Wirkungsgrad beim Sintern, da die Pulver eine 1,5–5 mal geringere Dichte aufweisen als die "grünen" Segmente, und es führt auch zu Problemen, weil es schwierig ist, eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers in den Hohlräumen zu erreichen.
  • Wie in der am 15. September 1994 veröffentlichten WO-A 94/20252 beschrieben, ist es auch bekannt, gesinterte, abrasive Schneidsegmente herzustellen, indem man ein Blatt aus gesintertem Abrasivmaterial bereitstellt und dann mittels eines Lasers oder Ähnlichem mehrere Schneidsegmente aus dem Blatt ausschneidet.
  • Die WO-A 9845092 lehrt ein Abrasivwerkzeug, das in einem vorbestimmten Muster verteilte Abrasivpartikel enthält. Ein derartiges Muster wird erzeugt, indem zweidimensionale Scheiben oder Schichten hergestellt und zusammengesetzt werden. Anschließend wird das Abrasivwerkzeug verfestigt, beispielsweise mittels Sintern. Die im Wesentlichen zweidimensionale Geometrie der Scheiben oder Schichten ermöglicht keine hinreichende Vielfalt verschiedener Zusammensetzungen in einem Werkzeug.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines gesinterten Abrasivkörpers zu schaffen, das die Variationsmöglichkeiten der Zusammensetzungen der Gegenstände erhöht. Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung einzigartiger, gesinterter Produkte in der Form eines gesinterten Gegenstandes oder einer Platte sowie individueller, gesinterter Segmente oder Körper geschaffen, die durch geeignete Extraktionsmittel aus dem gesinterten Gegenstand herausgelöst werden können, wie etwa durch Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Elektroerosionsschneiden, Abrasivschneiden, Schneiden mittels Schneidwerkzeugen und mechanische Distraktion (Bruch).
  • Genauer gesagt wird ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Gegenstandes geschaffen, umfassend das Bereitstellen mehrerer individueller Blöcke aus einem sinterbaren Matrixmaterial, das Anordnen der Blöcke in einander anliegender Anordnung, um eine Gruppe aus den Blöcken zu bilden, wobei die Gruppe mehrere Blöcke aufweist, die sich in wenigstens zwei ihrer Richtungen erstrecken, Sintern der Gruppe, um einen integrierten, gesinterten Gegenstand zu bilden, und Herauslösen wenigstens eines gesinterten Abrasivkörpers aus dem integrierten Gegenstand.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit durch das Zusammensintern von beispielsweise mehreren Pulvervorformlingen oder "grünen" Pulverpresskörpern, die aus sinterbarem Pulver hergestellt sind, gekennzeichnet, um einen gesinterten Pulvergegenstand zu bilden und aus diesem wenigstens einen gesinterten Abrasivkörper herauszulösen.
  • Bei dem Verfahren werden die Blöcke oder Vorformlinge während des Sinterns in benachbarte Blöcke integriert, um einen gesinterten Gegenstand zu bilden. Die Diffusion der Komponenten der Blöcke kann ihre Integration fördern. Die individuellen, gesinterten Segmente oder Körper, die aus dem gesinterten Pulvergegenstand herausgelöst wurden, können den ursprünglichen, "grünen" Pulverblöcken oder -vorformlingen entsprechen oder nicht.
  • Das Sintern in einer Sinterform, vorzugsweise unter Druck, kann angewendet werden, um den gesinterten Gegenstand zu erhalten. Bei Sintem unter Druck (so genanntes "heißes Verdichten") handelt es sich um eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Gruppen können eine Vielfalt von Formen aufweisen, einschließlich quadratischer, rechteckiger oder runder Formen, und können wahlweise mit einer oder mehreren Durchgangsöffnungen versehen sein, wie etwa einer zentralen Öffnung.
  • Erfindungsgemäß werden mehrere, individuelle, gesinterte Pulversegmente oder -körper aus dem gesinterten Pulvergegenstand herausgelöst. Diese individuellen, gesinterten Pulverkörper können als Gegenstände oder als Teile eines größeren Gegenstands verwendet werden. Sie können auch verschiedenartige ein-, zwei- oder dreidimensionale Formen aufweisen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf polygonale, rechtwinklige, quadratische, runde, kubische, elliptische, zylindrische, pyramidenförmige, kegelförmige, kegelstumpfförmige, bogenförmige, nagelförmige, nadelförmige, stiftförmige und spiralförmige Formen. Sie können wenigstens eine Kerbe und/oder Durchgangsöffnung aufweisen.
  • Falls notwendig, können diese herausgelösten Körper durch Kleben, Schweißen, Löten oder durch mechanische Mittel, wie etwa Verriegeln oder Vernieten, oder durch irgendeine Kombination davon einfach mit einem Träger und/oder miteinander verbunden oder an diesem bzw. aneinander befestigt werden.
  • Die Blöcke aus sinterbarem Matrixmaterial können aus denselben oder unterschiedlichen Zusammensetzungen hergestellt sein. In Abhängigkeit von der Form und Größe der Blöcke, der Auslegung der zusammengesetzten Blöcke oder der Gruppe und der Sinterbedingungen kann daher der resultierende, integrierte, gesinterte Pulvergegenstand eine Vielzahl von Zusammensetzungen umfassen, die durch den Gegenstand hindurch in einer vorbestimmten und gewünschten Weise verteilt sind, die eine nicht-zufällige Verteilung umfasst, jedoch nicht auf diese beschränkt ist. Dies ermöglicht es, dass die integrierten, gesinterten Gegenstände mit einzigartigen Eigenschaften eines von Menschenhand hergestellten Materials versehen werden können.
  • Darüber hinaus kann die Gruppe mehrere Schichten umfassen, wobei jede Schicht mehrere Blöcke aufweist, so dass individuelle Körper, die aus derselben gesinterten Gruppe, jedoch aus verschiedenen Teilen dieser herausgelöst wurden, dieselben und/oder unterschiedliche Zusammensetzungen und Eigenschaften haben können. Sie können daher unterschiedliche Wirksamkeitseigenschaften haben, die sich aus der Zusammensetzung der Blöcke, der Aufmachung der Gruppe, dem Vorhandensein zusätzlicher Materialien in der Gruppe, den Sinterbedingungen und dem Extraktionsmuster, nach welchem die individuellen, gesinterten Körper aus dem gesinterten Gegenstand herausgelöst werden, ergeben.
  • In Abhängigkeit von dem Gebrauch des endgültigen Produkts kann der gesinterte Gegenstand und/oder können die herausgelösten, individuellen Körper oder Bauteile auf mannigfaltige Weisen behandelt werden, die thermische und/oder Druckbehandlung (d. h. erneutes Sintern in einem Vakuum oder einer Schutzatmosphäre, Infiltrieren, Imprägnieren, Abschrecken, Vergüten, Ziehen, Schmieden), mechanisches und abrasives Bearbeiten sowie Galvanisieren (beispielsweise mit einer Zusammensetzung umfassend harte Partikel wie Diamanten) durch elektrolytische und/oder Plasmaverfahren umfassen, jedoch nicht hierauf beschränkt sind.
  • Beispiele für Anwendungen derartiger Produkte umfassen ohne Beschränkung hierauf laminierte, geschichtete oder auf Sandwich-Bauweise beruhende Verbundwerkstoffe und Teile für den Bau, verschleiß- und korrosionsbeständige Artikel, Bremsen, Wärmeabsorber, Abrasivwerkzeuge, Schneidwerkzeuge, Elektroden, elektrische Schalter, Isolatoren, poröse Filter, Maschinenteile etc..
  • Verschiedene Herstellungsoperationen können angewendet werden, um die Sinterformbeladung sowie die Teile der Sinterform oder des Rahmens zusammenzusetzen. Diese Sinterformbeladung umfasst ohne Beschränkung hierauf Blöcke, wenigstens teilweise zusammengesetzte Blöcke und Verdichtungsmittel, wie etwa Stempel, Separatoren, Isolatoren, Seitenwände etc.. Falls notwendig können diese Herstellungsoperationen auch Mittel zum Ausrichten, Justieren, vorübergehenden oder permanenten Halten und Zusammensetzen, Bewegen, Transportieren und Befestigen der Teile der Form als auch der Sinterformbeladung umfassen.
  • Diese Operationen können Arbeit (menschliche Hände), halbautomatische oder automatische Mechanismen und Roboter umfassen, die eine Montagelinie bilden können. Haftmittel, Klebstoffe, Befestigungsmittel, negativer Relativdruck (z. B. Saugköpfe, Vakuum), Druck, Gewichtslast, Gravitation, Magnete (elektrisch, permanent, etc.), Luft/Gas, Wärme, Gefrieren, Abschrecken, Belasten, Schieben, Ziehen, Reib- und Antireibungsmittel, Einsetzen, Gleiten und jede Kombination dieser Mittel miteinander oder mit anderen Mitteln können verwendet werden. Für den Fall, dass vorgesinterte oder vollständig gesinterte Pulvervorformlinge verwendet werden, können diese durch Löten, Hartlöten, Infiltration und Schweißen zu einer Gruppe aus Blöcken geformt werden.
  • Das Zusammensetzen der Blöcke kann vollständig innerhalb, wenigstens teilweise innerhalb oder außerhalb der Sinterform oder des Rahmens stattfinden.
  • Daher liegen alle Mittel zum Zusammensetzen und Auseinandernehmen, Transportieren, Bewegen, Handhaben (d. h. Anheben, Verrutschen, Drehen, Absenken, Anordnen), Einsetzen, Ausrichten und Justieren einer Sinterformbeladung, d. h. der Komponenten, die die Blöcke aus sinterbarem Material, wenigstens teilweise zusammengesetzte Blöcke, Stempel, Separatoren, gesinterte Gegenstände und Teile der Sinterform bzw. des Sinterrahmens umfassen können, innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung.
  • Es ist auch möglich, entweder während oder nach dem Vorgang des Zusammensetzens eines Blocks zusätzliche Materialien in den zusammengesetzten Block einzubringen. Diese zusätzlichen Materialien können zwischen wenigstens einige der Blöcke und/oder Schichten der Blöcke eingebracht werden. Diese zusätzlichen Materialien können eine Verstärkung der zusammengesetzten Blöcke und/oder des gesinterten Gegenstands bewirken und/oder Diffusions- oder Diffusionssteigerungskomponenten enthalten. Beispiele zusätzlicher Materialien sind Blechbeilagen, Folien, metallische und nicht-metallische Materialien, gitterartige Materialen, sinterbare Materialien, schmelzbare und hartlötbare Materialien, Materialien mit einer Haftwirkung, Flüssigkeit, Paste, Gusspulver, verdichtetes (d. h. mittels Walzen verdichtetes) Pulver, halbgesinterte, gesinterte und gepulverte Produkte sowie geschweißte und hartgelötete Teile.
  • Zum Zwecke der Herstellung von Abrasiv- und/oder Schneidwerkzeugen und verschleißfesten Teilen kann wenigstens einer der Blöcke und/oder die Gruppe der Blöcke wenigstens eine Art mehrerer Abrasivpartikel enthalten und der resultierende, integrierte, gesinterte Gegenstand kann als ein Abrasivgegenstand verwendet werden oder ein oder mehrere individuelle, gesinterte Abrasivsegmente oder Abrasivschneidelemente können aus ihm mittels geeigneter Extraktionsmittel herausgelöst werden, wie etwa mittels Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Elektroerosionsschneiden, Abrasivschneiden, Schneiden mittels Schneidwerkzeugen und mechanischem Herausbrechen. Diese Elemente oder Segmente können verschiedenartige Formen aufweisen, die polygonale, rechteckige, quadratische, runde, elliptisch scheibenförmige, zylindrische, kegelstumpfförmige, kubische, pyramidenförmige, donutförmige, sektorförmige, bogenförmige, stiftförmige oder spiralförmige Formen einschließen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind, und können wenigstens eine Einkerbung und/oder eine Durchgangsöffnung aufweisen.
  • Diese Gegenstände können als Schleifscheiben oder rotative Abrichtwerkzeuge verwendet werden oder die Elemente können als Schneid- und Schleifsegmente von Abrasivbearbeitungs- oder Schneidwerkzeugen verwendet werden. Beispiele individueller, herausgelöster, gesinterter Abrasivsegmente für ein Werkzeug umfassen Schneidelemente zum Schneiden und/oder für ein Schneidwerkzeug, wie etwa Segmente oder Spitzen für Kreis-, Ketten-, sich hin und her bewegende und drahtartige Schneidklingen. Weitere Beispiele derartiger Werkzeuge umfassen Schneid-, Schleif-, Polier-, Läpp-, Abricht-, Entgrat-, Greif- und Reibwerkzeuge. Genauer gesagt können die Elemente verwendet werden, um abrasive, segmentierte Schneidklingen, abrasive, segmentierte Bohrköpfe, kontinuierliche Abrasivoberflächen oder -ränder und segmentierte, kontinuierliche Abrasivoberflächen oder -ränder zu bilden, bei denen jedoch die Segmente fest fixiert, eingestellt und/oder miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten, um eine kontinuierliche Abrasivoberfläche nachzubilden. Die Werkzeuge können sich hin- oder herbewegende Werkzeuge, Drehwerkzeuge und Planarwerkzeuge sowie Werkzeuge mit Kombinationen derartiger Bewegungen sein. Beispiele sind Flächenschleifwerkzeuge, zylindrische Werkzeuge und andere Drehwerkzeuge, Scheiben, Fingerscheiben sowie konische Werkzeuge.
  • Beispiele für Materialien, die mit diesen Werkzeugen bearbeitet werden können, umfassen gesinterte Materialien, Keramiken, Glas, Wafer, Halbleiter, metallische, nicht-metallische, Faser-, Grafit- und Kohlenstoffmaterialien, Hartmetalle, Asphalt, natürliche oder künstliche Steine, abrasive und superabrasive Materialien sowie Böden, die aus natürlichem Stein, künstlichem Stein oder Beton hergestellt sind.
  • Vorzugsweise sind die herausgelösten, gesinterten Abrasivelemente oder -segmente (d. h. die Schneid- und Schleifschneidelemente) derart geformt, dass sie an einem Werkzeugträger befestigt werden können, wie etwa dem Kern einer kreisförmigen, abrasiven Schneidklinge oder -scheibe. Falls erforderlich können die herausgelösten, gesinterten Abrasivelemente vor dem Anbringen an dem Träger in der erforderlichen Weise bearbeitet, erneut geschnitten, entgratet, zugerichtet sowie abgerichtet werden.
  • Des Weiteren können die mehreren Abrasivpartikel zufällig und/oder nicht zufällig in dem sinterbaren Matrixmaterial der Blöcke und/oder in der Gruppe der Blöcke und dadurch in dem resultierenden, gesinterten Gegenstand sowie wenigstens in einigen der herausgelösten Elemente verteilt sein. Eine nicht zufällige Verteilung kann erreicht werden mittels gitterartiger Materialien und/oder klebriger Materialien und/oder mittels irgendwelcher anderer Einrichtungen, wie beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich mittels Hartanordnung, CNC-Maschinen sowie irgendwelchen anderen Anordnungs- und Verteilungsvorrichtungen einschließlich vorübergehend vorhandener Haltevorrichtungen.
  • Zusätzlich können einige der Blöcke Abrasivpartikel enthalten während andere keine Abrasivpartikel enthalten oder eine Oberfläche, die keine Abrasivpartikel enthält, aufweisen, um Zonen ohne harte Partikel auszubilden. Auf diese Weise erhalten die aus den gesinterten Gegenständen herausgelösten Körper wenigstens eine nicht abrasive oder mit harten Partikeln besetzte Zone, wodurch es einfacher wird, sie an einem Abrasivwerkzeugträger zu befestigen.
  • Wie bereits voranstehend beschrieben, können diese herausgelösten Körper einfach mit einem Träger verbunden werden, wie etwa einem Abrasivwerkzeugträger, und zwar mittels Kleben, Schweißen, Hartlöten oder mechanischer Mittel, d. h. mittels Verriegeln oder Vernieten, oder mittels irgendeiner Kombination wenigstens einiger dieser Methoden.
  • Die Fähigkeit, gesinterte, herausgelöste Teile zu erhalten, die sich zum Verschweißen (genauer gesagt für das Laser-, Elektronenstrahl- und TIG-Schweißen) sowie Hartlöten (genauer gesagt für das Induktions- und Ofenlöten) mit einem Träger geeignet sind, bildet einen besonderen Vorteil dieser Erfindung.
  • Betrachtet man beispielhaft Diamanten enthaltende Abrasivsegmente mit einer Zone und/oder Oberfläche ohne harte Partikel, so können diese einfach in einen Werkzeugträger integriert werden, weil die Abwesenheit harter Partikel in der Schweiß- oder Hartlötzone diesen Verbindungsprozess einfacher macht und die Stärke der Verbindung steigert. Diese Zone(n) (so genannte "Füße") und/oder Oberfläche(n) kann bzw. können auch Material umfassen, das sich von dem Matrixmaterial, welches zum Halten der Abrasivpartikel in den individuellen, herausgelösten Körpern verwendet wird, unterscheidet und das für die Zwecke des Verbindens, d. h. des Schweißens oder Hartlötens, des Materials mit dem Werkzeugträger kompatibler ist. Darüber hinaus kann die Zone ohne harte Partikel einige wenige, vereinzelte, harte Partikel aufweisen oder mit harten Partikeln in einer Konzentration versehen sein, die geringer ist als die Konzentration der harten Partikel in anderen Zonen und/oder auf der Oberfläche der herausgelösten Körper, solange diese Konzentration gering genug ist, um die Stärke der Hartlöt- und/oder Schweißnaht nicht nachteilig zu beeinflussen.
  • Daher bezieht sich diese Erfindung auf ein einzigartiges Verfahren zur Herstellung integrierter, gesinterter Gegenstände, die eine gewünschte und vorbestimmte Verteilung von Komponenten (z. B. harten Partikeln), Schichten und Zusammensetzungen für die Optimierung und eine hohe Leistungsfähigkeit der letztendlich aus diesen Gegenständen hergestellten Produkte aufweisen, sowie auf individuelle Elemente oder Körper, die aus den Gegenständen herausgelöst wurden. Dieses Verfahren stellt eine effiziente und ökonomische Art der Herstellung der Gegenstände dar, die von Maschinen und Ausrüstung Gebrauch macht, die in der Industrie leicht erhältlich sind sowie in großem Umfang benutzt werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich bei Berücksichtigung der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Darstellung eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung gesinterter Segmente oder Körper;
  • 2: die Darstellung eines anderen, konventionellen Verfahrens zur Herstellung derartiger Körper;
  • 3: ein Paar Blöcke aus sinterbarem Matrixmaterial, die für die Benutzung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind;
  • 4: eine Gruppe aus Blöcken gemäß 3;
  • 5: eine schematische Darstellung des Sinterns der Gruppe gemäß 4 in einer Sinterform;
  • 6: einen integrierten, gesinterten Gegenstand oder eine Platte, die aus der Gruppe von Blöcken gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde;
  • 7: eine alternative Gruppe der Blöcke;
  • 8: die Formen der Segmente, die aus dem gesinterten Gegenstand ausgeschnitten werden können;
  • 9: ein alternatives Muster zum Ausschneiden von Segmenten aus dem gesinterten Gegenstand;
  • 10: ein weiteres Muster zum Schneiden des Gegenstandes;
  • 11 und 11a–c: einen gesinterten Gegenstand, der aus Blöcken, die aus mehr als einer Zusammensetzung bestehen, hergestellt wurde, Muster, um ihn zu schneiden, und den Gebrauch der aus dem Gegenstand ausgeschnittenen Segmente;
  • 12: einen gesinterten Gegenstand, der aus Blöcken verschiedener Formen und zusätzlichen Materialien hergestellt ist;
  • 13 und 13a–c: Ansichten ähnlich der 11 und 11a–c;
  • 14: eine alternative Weise, aus dem gesinterten Gegenstand gemäß 13 ausgeschnittene Segmente zu benutzen;
  • 15, 16 und 17: verschiedene Gruppen aus Blöcken;
  • 18: aus der gesinterten Gruppe gemäß 17 ausgeschnittene Segmente;
  • 19a–b: mittels Wasserstrahlen aus einer Gruppe ausgeschnittene Segmente und ein an dem Kern eines Werkzeugs angebrachtes Segment;
  • 20: eine Gruppe aus Blöcken mit zusätzlichem Material;
  • 21: eine bevorzugte Gruppe aus Blöcken mit zusätzlichem Material;
  • 22: eine Sinterform, die mehrere Gruppen enthält;
  • 23A, B: Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Gegenstands mit einer eingekerbten Oberfläche;
  • 24: ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines eingekerbten, gesinterten Gegenstands;
  • 25A–C: individuelle Segmente;
  • 26: ein weiteres Segment;
  • 27: einen gesinterten Gegenstand mit Nuten;
  • 28A, B: Verfahren zur Herstellung des Gegenstands gemäß 27;
  • 29: eine gesinterte Platte mit Zonen ohne Partikel oder Fußbereichen;
  • 30: ein aus der Platte gemäß 29 ausgeschnittenes Segment;
  • 31: ein weiteres, aus der Platte gemäß 29 ausgeschnittenes Segment;
  • 32: das Segment gemäß 30, das an dem Kern eines Werkzeugs angebracht ist;
  • 33a–e: eine weitere Form eines gesinterten Gegenstandes und eines aus dem Gegenstand ausgeschnittenen Segments;
  • 34a, b: eine weitere Form eines Gegenstandes und eines Segments; und
  • 35a, b: einen anderen gesinterten Gegenstand und ein aus dem Gegenstand herausgelöstes Segment.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Soweit nicht anderweitig angegeben, hat die folgende Terminologie die folgenden Bedeutungen.
  • Sinterbares Material umfasst schmelzbare und hartlötbare Materialien, ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
  • Pulvervorformling oder Block aus sinterbarem Matrixmaterial meint einen Block aus losem, sinterbarem Material, das mit Hilfe irgendwelcher Mittel verfestigt ist, die Verdichten und Gießen sowie den Gebrauch dispergierbarer und/oder sich abscheidender Materialien umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind, wie etwa Materialien, die sich durch Dampf oder thermisches Sprühen oder durch elektrische und chemische Abscheidung abscheiden oder die durch Dispergieren oder Abscheiden auf einem Substrat, wie etwa einer metallischen Beilagscheibe, abgeschieden werden.
  • "Grüner" Pulverpresskörper ist eine Art eines Vorformlings, bei dem das sinterbare Material zur Bildung eines Körpers verdichtet wurde und der Abrasivpartikel und/oder gitterartige Materialien enthalten kann.
  • Gusspulver ist eine andere Art eines Vorformlings in der Form eines Pulverbandes oder eines weichen, leicht verformbaren, flexiblen Vorformlings.
  • Eine Gruppe meint zusammengesetzte Blöcke.
  • Gesinterter, zusammengesetzter Block meint zusammengesetzte Blöcke, die anschließend gesintert wurden, um einen integrierten, gesinterten Pulvergegenstand zu bilden.
  • Sintern umfasst Sintern in einem festen Zustand, in Gegenwart einer flüssigen Phase und in einer flüssigen Phase.
  • Herausgelöster Körper oder Segment meint einen Körper, der aus dem gesinterten Pulvergegenstand herausgeschnitten ist.
  • Erfindungsgemäß und unter Bezugnahme auf 3 sind individuelle Pulvervorformlinge oder Blöcke aus sinterbarem Matrixmaterial 10 gezeigt. Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung sind mehrere dieser Blöcke zusammen in aneinander liegender Anordnung angeordnet, um eine Gruppe 11 zu bilden, wie sie in 4 gezeigt ist. Die Geometrie der individuellen Blöcke sollte derart gestaltet sein, dass sie im Wesentlichen mit der Geometrie der benachbarten Blöcke zusammenpassen und die mehreren Blöcke sollten sich in wenigstens zwei Richtun gen erstrecken. Andere Beispiele mehrerer Blöcke 10', die eine Gruppe 11 bilden, sind in den 15 und 16 gezeigt. Wie in 4 gezeigt, weist die Gruppe vorzugsweise rechtwinklig aufeinander stehende Achsen X, Y und Z auf und die mehreren Blöcke erstrecken sich wenigstens entlang zweier dieser Achsen; in 4 entlang der X- und der Y-Achse.
  • Die Gruppe wird dann in einer Sinterform 12 mit oder ohne Infiltrationsmaterial gesintert, vorzugsweise unter Druck, der von zwei gegenüber liegenden Stempeln 13 aufgebracht wird, wie schematisch in 5 gezeigt, um einen integrierten, gesinterten Pulvergegenstand 14 zu bilden, bei dem die individuellen Blöcke 10 ineinander integriert sind, um eine einheitliche Struktur zu bilden.
  • Mit Infiltrationsmaterial ist Material aus irgendeiner Quelle gemeint, wie etwa aus einigen der Blöcke, Materialien, die zwischen wenigstens einigen der Blöcke angeordnet sind, oder Materialien, die vor oder während des Sinterns auf wenigstens eine Außenseite der Gruppe aus Blöcken aufgebracht werden.
  • Während 4 die mehreren, zusammengesetzten Blöcke sich in X- und Y-Richtung erstreckend zeigt, können sich die mehreren Blöcke 10 auch in Z-Richtung erstrecken, wie in 7 gezeigt. Des Weiteren können die Verbindungsfugen zwischen den Blöcken in einer der drei Richtungen versetzt sein, wie ebenso in 7 gezeigt.
  • Nach dem Sintern wird der gesinterte Pulvergegenstand 14 bearbeitet und geschnitten, um individuelle, gesinterte Pulverkörper 15–19 zu bilden, wie beispielsweise in den 8 und 9 dargestellt. Die Körper 15–19 können mittels Laser- oder Wasserstrahlschneiden, das unter einem beliebigen, gewünschten Winkel und/oder Richtung durchgeführt wird, aus dem Gegenstand 14 herausgelöst werden. Wie dargstellt können die Körper aus mehr als einem individuellen Vorformling oder Block 10 gewonnen werden. Somit ist es durch Beeinflussen des Inhalts jedes Blocks 10 möglich, einen gesinterten Körper oder ein Segment mit einer zuvor festgelegten Aufmachung zu erhalten.
  • Wegen der verschiedenen Zusammensetzung der Blöcke, ihrer Anordnung in der Gruppe und der Herauslöse- oder Schneidmuster können darüber hinaus die individuellen, herausgelösten, gesinterten Körper, die aus verschiedenen Teilen des gesinterten Gegenstands herausgelöst wurden, verschiedene Zusammensetzungen aufweisen und daher verschiedene Eigenschaften haben, die zu verschiedenem Betriebsverhalten führen. 17 und 18 zeigen allgemein, wie ein gesinterter Gegenstand 60, der aus einer Gruppe aus einem Block 61 aus einer Zusammensetzung und einem Block 62 aus einer anderen Zusammensetzung hergestellt und dann entsprechend der Linien 63 geschnitten wurde, individuelle, herausgelöste Segmente 64a–d verschiedener Zusammensetzung bilden kann.
  • Ein Block kann auch eine Ungleichmäßigkeit aufweisen, die durch einen Fehler im Herstellungsprozess entstehen kann oder es können auf andere Weise eine Ungleichmäßigkeit und/oder wechselnde Zusammensetzungen und/oder Schichten auftreten.
  • Beispielsweise kann ein Teil des Körpers eine gewisse Konzentration von Abrasivpartikeln enthalten und ein anderer eine unterschiedliche Konzentration oder keine Abrasivpartikel aufweisen. Ebenso können in einem Teil des Körpers die Abrasivpartikel eine nicht zu fällige Verteilung und in einem anderen Teil eine zufällige Verteilung aufweisen.
  • Dementsprechend ist es mit diesem Verfahren möglich, einfach und genau individuelle, gesinterte Pulverkörper oder -segmente mit einer unendlich großen Vielfalt an Formen und Zusammensetzungen zu erhalten.
  • Wie in 10 gezeigt, ist es auch möglich, Körper 20 aus dem gesinterten Pulvergegenstand 14 herauszulösen, die den ursprünglichen, jetzt jedoch gesinterten, individuellen Blöcken 10 entsprechen, oder Körper 21 herauszulösen, die vollständig in dem ursprünglichen Block enthalten sind.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren verwendet, um einen einzelnen, gesinterten Gegenstand herzustellen, der Abra sivmaterial enthält, der dann in mehrere Abrasivkörper oder -elemente geschnitten wird; vorzugsweise in Scheidelemente in einer Form, die es erlaubt, sie an dem Träger oder Kern eines Schneidwerkzeugs zu befestigen.
  • Bei diesem Verfahren werden mehrere Blöcke aus sinterbarem Matrixmaterial verwendet, das wenigstens eine Menge Abrasivpartikel enthält, die zufällig in ihm verteilt ist oder vorzugsweise in ihm in wenigstens einer nicht zufälligen Weise verteilt ist, und zwar mittels eines Gittermaterials, wie es beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich in den US-Patenten Nr. 4,925,457 und 5,092,910 beschrieben wird. Die Blöcke werden dann zusammengesetzt, beispielsweise seitlich zueinander, wie in 4 gezeigt, oder übereinander, wie in 7 gezeigt, um eine Gruppe zu bilden, in der sich mehrere der Blöcke in wenigstens zwei Richtungen erstrecken.
  • Die Gruppe wird dann gesintert, vorzugsweise unter Druck in einer Sinterform mit oder ohne Infiltration in einer solchen Weise, dass das sinterbare Material der Blöcke während des Sinterns ineinander diffundiert und einen einzelnen, festen, gesinterten Pulvergegenstand oder einen Werkstückrohling bildet, der dann beispielsweise mittels Laser- oder Wasserstrahlschneiden in die gewünschten Abrasivwerkzeugrohlinge oder -segmente oder Schneid- und Schleifelemente geschnitten wird, wie in den 8 und 9 gezeigt.
  • Beispiele für Abrasivsegmente oder Schneidelemente sind Bits, Reibahlen, Bänder, Scheiben, Räder, Platten, segmentierte und Verbundschneidscheiben und/oder Sägeblätter, Abricht-, Schleif-, Polier-, Läpp-, Hohn- sowie Aufrauwerkzeuge, Räder und Scheiben, Jeweils alle als hand- und/oder kraftgetriebene Werkzeuge. Diese Abrasivgegenstände können in Verbindung mit Dreh- und/oder sich hin und her bewegenden und/oder stationären Werkzeugen verwendet werden. Beispiele derartiger Werkzeuge sind Flächenschleifwerkzeuge (d. h. Bodenschleifwerkzeuge, Flächenschleifscheiben und -blätter), Schleifscheiben (d. h. Fingerscheiben, Bits für Oberfräsen) und Trommeln, Schneidwerkzeuge (d. h. rotierende Blätter, Draht/Kabel-Klingen, satzweise zusammengehörige Klingen), Bohrer und Fas- sowie Entgratwerkzeuge.
  • Verschiedene Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen
    • – den Gebrauch konventioneller "grüner" Presskörper oder Pulvervorformlinge, die gegenwärtig in großen Mengen von vielen Unternehmen hergestellt werden;
    • – die Verwendung existierender Montagewerkzeuge und -mechanismen, Kaltverdichtungswerkzeuge und -pressen, Sinterformen und Sinterpressen;
    • – einen erheblichen Anstieg der Herstellungsproduktivität der Abrasivsegmente, indem sie aus einem integrierten, gesinterten Werkstückrohling herausgelöst werden, anstatt individuelle Segmente zu verdichten und zu sintern;
    • – die Verwendung desselben, gesinterten und integrierten Werkstückrohlings, um herausgelöste Rohlinge und Segmente in einer Vielfalt von Formen und Größen zur Verfügung zu stellen;
    • – keine Notwendigkeit, spezielle (und teure) Werkzeuge zum Verdichten und/oder Sintern von Segmenten mit komplizierten Formen bereit zu stellen; beispielsweise können alle Werkzeuge hergestellt werden, um nur rechteckige Vorformlinge (d. h. "grüne" Segmente) und/oder integrierte, gesinterte Werkstückrohlinge bereit zu stellen.
  • Es gibt auch Vorteile, die sich aus dem Herauslösen individueller, gesinterter Segmente aus einem gesinterten Werkstückrohling, wie etwa einer rechteckigen Platte, ergeben, anstatt individuelle Segmente zu sintern. Wenn ein Wasserstrahl zum Herauslösen der gesinterten Segmente aus dieser gesinterten Platte verwendet wird, so entstehen aufgrund der Erosion des gesinterten Verbundes um die harten Partikel herum Öffnungen der harten Partikel. Daher kann sich ein abrasives Abrichten der entsprechenden Seiten der Segmente erübrigen, wenn sie an dem Werkzeug angebracht sind. Außerdem ermöglicht es das Schneiden durch die Dicke des gesinterten Werkstückrohlings mit einem Wasserstrahl oder Laser, die Schnittfläche des Segments konisch zu gestalten, und zwar aufgrund der natürlichen Aufweitung und/oder der bewusst herbeigeführten Defokussierung des Schneidstrahls. Daher kann ein konisch geformtes Segment (in gewünschter Weise und konventionell hergestellt durch Verwendung spezieller, so genannter "konischer" Stempel und/oder mittels abrasivem Abrichten) wegen der Natur des Herauslösevorgangs automatisch erhalten werden. Dies ist in 19a dargestellt, die ein konisch geformtes Segment 65 zeigt, das mittels Laser- oder Wasserstrahlstrahlen 66 aus einem Gegenstand 14 herausgeschnitten wurden, und 19b zeigt ein Segment 65, das an dem Kern 67 eines segmentierten Schneidblattes angebracht ist. Zylindrische und kegelstumpfförmige Segmente oder Bits für Drahtklingen oder Drahtsägen können in derselben Weise hergestellt werden.
  • 11 zeigt eine Gruppe 22, die Blöcke 23 aus Abrasivpartikel enthaltendem, sinterbarem Matrixmaterial umfasst, zwischen denen Blöcke 24 aus sinterbarem Matrixmaterial angeordnet sind, die keine Abrasivpartikel enthalten.
  • Nach dem Sintern zur Herstellung eines einzelnen, gesinterten Materialgegenstandes oder Werkstückrohlings kann letzterer entlang der Linien 25 geschnitten werden, um, wie in 11a gezeigt, mehrere Schneidelemente 26 mit einem Außenkantenbereich 27 auf jeder Seite frei von Abrasivpartikeln und einem Kernbereich 28 aus gesintertem Matrixmaterial, das Abrasivpartikel enthält, zu schaffen.
  • Alternativ kann der Werkstückrohling entlang der Linien 29 geschnitten werden, um, wie in 11b gezeigt, mehrere Schneidelemente 30 mit dem Bereich 31 zu schaffen, der frei von Abrasivpartikeln ist und sich nur auf einer Seite erstreckt. Wie in 11c gezeigt, können diese Arten von Schneidelementen 30 typischerweise an dem. Kern 32 eines Schneidwerkzeugs angebracht werden, wobei der Bereich 31 oder Fuß des Schneidelements denjenigen Bereich bildet, der an den Kern angeschweißt oder anderweitig befestigt ist.
  • Die Zusammensetzung des Bereichs 31 kann sich von der Zusammensetzung des Bereichs 30 durch den Gehalt (Konzentration) oder Abwesenheit der harten Partikel unterschieden, jedoch auch durch die Zusammensetzung des Pulvers. Beispielsweise kann es sich bei dem Bereich 30 um eine Co-Cu-Sn gesinterte Legierung handeln, in der Diamanten als harte Partikel gehalten werden, während der Bereich 31 von einer Co-Ni gesinterten Legierung ohne Diamanten gebildet wird. Aus dem allgemeinen Wissen in der Schweißtechnologie (insbesondere dem Laserschweißen) ist bekannt, dass der Bereich 31, der kein Cu enthält, erfolgreich an einen Stahlkern 32 angeschweißt werden kann, während der Bereich 30, der Cu enthält, erhebliche technologische Probleme mit sich bringen würde, wenn er direkt an den Stahlkern 32 angeschweißt werden würde. Darüber hinaus würde das Vorhandensein von Diamanten in dem Bereich 30 das direkte Anschweißen des Bereichs 30 an den Stahlkern 32 verkomplizieren, während die Abwesenheit von Diamanten dieses Problem vermeidet. Somit können die Blöcke durch Vorsehen eines Fußes an den Schneidelementen, der dem Schweißen (beispielsweise Laserschweißen) nicht abträglich ist, da sich keine Abrasivpartikel in dem Fußbereich, der dem Laserstrahl ausgesetzt wird, befinden, "schweißfreundlich" gestaltet werden.
  • Ein weiterer Vorteil, einen Bereich 31 vorzusehen, der im Idealfall überhaupt gar keine Abrasivpartikel enthält, realistisch jedoch wahrscheinlich im Vergleich zu dem Bereich 30 einige wenige aufweist, besteht in der Möglichkeit, diesen Bereich maschinell zu bearbeiten, um seinen Montageradius an den Radius des Kerns 32 anzupassen. In praktischer Hinsicht bedeutet dies, dass ein Lagerbestand an Segmenten, die alle als Körper mit flachem oder gekrümmtem Fuß 30 aus einem gesinterten Gegenstand ausgeschnitten sind, geschliffen werden kann, um an den Radius eines gegebenen Kerns 32 zu passen, anstatt einen neuen Satz von Segmenten mit dem richtigen Radius herstellen zu müssen.
  • 12 zeigt ein Beispiel eines gesinterten Gegenstandes oder Werkstückrohlings 40 aus Abrasivmaterial, der bzw. das aus Blöcken 41, 42 verschiedener Größen und/oder Formen hergestellt ist. Individuelle, gesinterte Segmente oder Schneidelemente können dann in derselben Weise wie oben beschrieben aus dem Werkstückrohling herausgelöst werden, um in Abhängigkeit von der Aufmachung der verschiedenen Blöcke eine unendlich große Vielfalt an Schneidelementen aus verschiedenen Formen und Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen.
  • Falls erforderlich kann vor dem Sintern wenigstens ein Blatt eines weiteren Materials 44 unterhalb und/oder oberhalb und/oder innerhalb der Gruppe aus Blöcken angeordnet werden, das einen Teil des letztendlichen Werkstückrohlings und jeg licher Segmente bilden wird, die aus dem Werkstückrohling ausgeschnitten werden.
  • Dieses Material 44 kann in jeder Anordnung oder in jedem Muster angeordnet werden, wie in 20 gezeigt (gleichmäßig und/oder alternierend), und es kann sich in jeder Richtung erstrecken. Beispielsweise können metallische Materialien (d. h. solche, die Stahl, Cu, Ni, Bronze, Messing umfassen) als Material 44 verwendet werden. Das Material 44 kann auch als Verstärkungselement der Gruppe und dadurch des gesinterten Gegenstands und der herausgelösten, gesinterten Körper verwendet werden. Metallisches Material 44 kann zum Anbringen des Gegenstands oder der Körper an einem Werkzeugträger mittels Schweißen, Hartlöten, mechanischer Befestigung und Kleben verwendet werden. Das Material 44 kann auch verwendet werden, um die Diffusion zwischen Blöcken während des Vorgangs des Sinterns zu ermöglichen und/oder zu verbessern. Das Material 44 kann während des Sinterns eine Flüssigphase erzeugen. Das Material 44 kann als Infiltrationsmaterial und zum Auffüllen restlicher Porösität in dem gesinterten Gegenstand verwendet werden.
  • Des Weiteren kann derartiges Material ein Stück Gusspulver und/oder freies Pulver und/oder Pulverschlamm und/oder Gittermaterial enthalten, das wenigstens einen Pulvervorformling oder Block abdeckt und das sich von dem Pulver des Blocks unterscheidet. 21 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der eine zwischen Stempeln 13 einer Sinterform befindliche Gruppe aus mehreren Blöcken 10 eine Schicht aus Gusspulver 44 auf jeder ihrer Seiten aufweist.
  • Allgemein gesprochen können die Mittel zum Herauslösen oder Ausschneiden der Körper aus dem Werkstückrohling jede Art von Bearbeitungsoperation (beispielsweise Schneiden, Fräsen, Schleifen, Bohren) oder deren Kombinationen umfassen, wobei sie aus folgenden Mitteln ausgewählt, jedoch nicht auf diese beschränkt sind:
    • – Abrasivmittel (d. h. Abrasivschneiden oder -schleifen oder -abrichten),
    • – Schneidwerkzeug (d. h. Schneidwerkzeugschneiden, -fräsen, -bohren) und
    • – mechanische Zerstörung (d. h. Bruch, statisches, dynamisches, elektrodynamisches und explosives Brechen)
  • Bevorzugt werden jedoch folgende Mittel verwendet:
    • – Laser (d. h. Laserschneiden),
    • – Plasma (d. h. Plasmaschneiden oder -bohren),
    • – Wasserstrahl (d. h. Wasserstrahlschneiden oder -zurichten)
    • – Elektroerosion (d. h. Elektroerosionsschleifen oder -schneiden)
  • Als Mittel kann auch jede Kombination dieser Mittel und Verfahren gewählt werden.
  • 13 zeigt eine Ansicht ähnlich zu 11, jedoch ist eine Gruppe 50 aus Blöcken dargestellt, in der Blöcke 51 aus unterschiedlicher Zusammensetzung nicht nur auf beiden Seiten von Abrasivmittel enthaltenden Blöcken 52, sondern auch Blöcke 53 oberhalb und unterhalb dieser angeordnet sind. Wenn die Gruppe entlang der Linien 54 geschnitten wird, werden die in 13a gezeigten Schneidelemente 56 gebildet und wenn entlang der Linien 55 geschnitten wird, werden die in 13b gezeigten Schneidelemente 57 gebildet. 13c zeigt Schneidelemente 58, die den Elementen 57 ähnlich und an einem Schneidwerkzeugkern 59 angeschweißt oder anderweitig befestigt sind.
  • 14 zeigt einen alternativen Weg, aus dem gesinterten Gegenstand gemäß 13 ausgeschnittene Segmente zu verwenden und an einem Schneidwerkzeugkern 59 zu befestigen.
  • In der Praxis werden mehr als ein zusammengesetzter Block (einzeln oder vielfach geschichtet) gleichzeitig in einer Sinterform unter Druck und/oder in einem Ofen gesintert. Falls unter Druck gesintert wird, werden die zusammengesetzten Blöcke innerhalb der Sinterform lagerartig (in einer Weise derart, dass die Schichten ansteigen) in der Richtung des Aufbringens des Druckes und/oder der Last angeordnet. Bei einer "vertikalen" Sinterpresse, in der der Druck in einer vertikalen Richtung aufgebracht wird, wird dies die Z-Richtung sein. Im Falle einer "horizontalen" Sinterpresse, in der der Druck in einer horizontalen Richtung aufgebracht wird, wird dies die X- oder Y-Richtung sein.
  • 22 stellt eine Sinterform 70 dar, die der in 5 gezeigten ähnelt und in einer Sinterkammer (nicht gezeigt) einer "vertikalen" Presse (nicht gezeigt) angeordnet ist. Mehrere Gruppen 14 aus Blöcken 10 sind in der Sinterform in der Z-Richtung gestapelt, die der Richtung entspricht, in der mittels Stempeln 71 die Verdichtungskraft P aufgebracht wird. Vorzugsweise sind die zusammengesetzten Blöcke in der Z-Richtung mittels innerer Stempel 72 und/oder Trenner oder Separatoren 73 von einander getrennt. Bei den Stempeln 72 handelt es sich vorzugsweise um Platten aus festem Graphit oder Kohlenstoff oder metallischer Legierung (d. h. Legierungen auf Kobalt und/oder Nickelbasis). Bei den Trennern/Separatoren 73 handelt es sich vorzugsweise um blattartige Materialien, die ein Festkleben oder Verschweißen mit den Stempeln 72 während des Sinterns der zusammengesetzten Blöcke verhindern. Die Trenner/Separatoren 73 umfassen vorzugsweise, sind jedoch nicht beschränkt auf eine oder mehrere Materialschichten, die in dem US-Patent 5,203,880 beschrieben sind, wie etwa "Graphitpapier" (d. h. Flexitallic, hergestellt von Union Carbide), Kopierpapier, thermische und/oder elektrische Isolationsblätter. Die Verwendung von Separatoren ist wichtig, wenn die Matrixmaterialien der Blöcke oder zusätzliche Materialien in der Sinterform Karbid bildende Materialien oder Elemente enthalten, wie etwa, jedoch nicht beschränkt auf Chrom, Titan, Wolfram, Silikon oder Bor.
  • Bei den Stempeln, die während des Sinterns die Verdichtung innerhalb der Sinterform bewirken, kann es sich um zusammengesetzte Stempel handeln. Die zusammengesetzten Stempel können Materialstücke umfassen, die geometrisch derart zueinander passen, dass sie bei richtigem Zusammensetzen den zusammengesetzten Stempel bilden. Die Materialien können in dem gesamten, zusammengesetzten Stempel dieselben sein, können jedoch auch unterschiedlich sein und/oder unterschiedliche Materialien umfassen (d. h. einige individuelle Stempel können mit Bornitrid beschichtet sein), und zwar auf Grundlage des oben be schriebenen Konzepts der erneuten Verteilung des natürlichen Flusses des elektrischen Stroms und der Wärmeverteilung.
  • Beispielsweise kann ein Stempel aus festem Graphit aus 100 mm × 100 mm × 10 mm Dicke durch acht zusammengesetzte Stempel mit 25 mm × 25 mm × 10 mm Dicke ersetzt werden. Ein damit verbundener Vorteil besteht in der Verwendung herkömmlicher Stempel zum Sintern großer, gesinterter Gegenstände und in der Minimierung des Risikos des Brechens großer einzelner Stempel während des Verdichtungs- und/oder Sintervorgangs.
  • Die zusammengesetzten Stempel können als Ergebnis des Sinterns und/oder einer zusätzlichen Behandlung mit einander verbunden werden. Beispielsweise können Graphitstempel an zusammen passenden Flächen mit Eisenpulver beschichtet werden. Als Ergebnis wird während des Sintervorgangs Eisenkarbid gebildet, das die individuellen Stempel fest mit einander verbindet, so dass sie im Wesentlichen wie ein fester Stempel wirken.
  • Die zusammengesetzten Stempel können entlang der Verbindungsfugen Abdrücke oder Eindrücke an dem gesinterten Gegenstand hinterlassen, die falls notwendig entfernt werden können.
  • Wie in den 23A und B gezeigt, kann es sich bei den Trennern/Separatoren 73 um ein gitterartiges Material 110 handeln (d. h. eine gestreckte Folie, die von der Delker Corporation hergestellt wird, d. h. aus Eisen-, Stahl- oder Nickelblättern), wenn es gewünscht ist, einen gesinterten Werkstückrohling 105 mit wenigstens einer gewellten, eingekerbten Oberfläche 107 herzustellen, jedoch ohne Stempel 13 mit einer gewellten Oberfläche oder mit verschiedenen Abmessungen in der Verdichtungsrichtung zur Verfügung zu stellen. Dieses Verfahren ist grundsätzlich in dem US-Patent 5,620,489 beschrieben, jedoch nicht auf dieses beschränkt, wobei dieses Verfahren nur zur Herstellung von Abrasivgegenständen entwickelt wurde, die gewellte Oberflächen aufgrund des Sinterns weicher und leicht verformter, flexibler Pulvervorformlinge, wie etwa Gusspulver, aufwiesen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Einkerbung mit oder ohne Gegenwart von Gusspulver in der Gruppe auch in die "grünen" Presskörper und/oder wenigstens teilweise gesinterten und/oder sogar vollständig gesinterten Vorformlinge (die alle dichter und härter als Vorformlinge aus Gusspulver sind) eingebracht werden. Eine gesinterte, eingekerbte Oberfläche 107 führt zu einem Abrasivwerkzeug mit höherem Druck pro hartem Partikel sowie zu günstigen Bedingungen bei der Entfernung von Schlamm des bearbeiteten Werkstücks, was jeweils für sich und in Kombination zu einem effektiveren Werkzeug führt, und es führt auch zu einem unterscheidungskräftigen Erscheinungsbild des Abrasivwerkzeugs.
  • Wie in 24 gezeigt, kann natürlich auch ein gewellter Stempel 108 oder können wenigstens zwei Gruppen Stempel 108A und 108B (wie in 24 gezeigt), die zur Bildung des Stempels 108 mit einer gewellten Druckseite (oder Stempeln) zusammen gesetzt sind, zur Herstellung gesinterter Gegenstände mit einer gewellten, eingekerbten Oberfläche verwendet werden. Die Verwendung gitterartiger Materialien zur Herstellung gesinterter Abrasivgegenstände mit einer gewellten, eingekerbten Oberfläche mit bis zu 3 mm tiefen Tälern ist jedoch ökonomischer als die Verwendung gewellter Stempel.
  • 25A, B und C zeigen allgemein, wie Segmente mit intelligenter Form erfindungsgemäß hergestellt werden können. Gleichzeitig stellen die Fig. einen sehr speziellen Fall dar. Genauer gesagt zeigen die 25A und B Segmente 160 und 165 für Schneidblätter, die gegenwärtig in Zusammenhang mit dem Steinschneiden und in der Weiterverarbeitungsindustrie gut bekannt sind und dort geschätzt werden. Insbesondere werden diese Form der Segmente und die Blätter, die mit diesen Segmenten versehen sind, von der GranQuartz Inc. in Tucker, Georgia, hergestellt und vermarktet. Wie gezeigt, weisen die Segmente 160 und 165 Hohlräume 170, 175 und 180 auf, die ein leicht gängiges Schneidverhalten der Blätter, die mit diesen Segmenten versehen sind, bewirken. Gemäß der vorliegenden Erfindung können Segmente mit diesen oder anderen intelligenten Profilen, insbesondere paarweise einander zugeordnete Segmente mit im Wesentlichen zusammen passenden Profilen (wie die Segmente 160 und 165), ökonomisch hergestellt werden, indem diese Segmente aus dem gesinterten Gegenstand 14 ausgeschnitten werden, wie in 25C gezeigt.
  • Aus dem voranstehend Beschriebenen ist ersichtlich, dass ein Vorteil dieser Erfindung darin besteht, dass eine Gruppe aus Blöcken und daher der resultierende, gesinterte Werkstückrohling sowie die aus diesem herausgelösten Segmente nach außen gerichtete Bereiche mit einer höheren Konzentration an harten Partikeln (d. h. Diamanten) und/oder ein Rückhaltematrixmaterial aufweisen können, die bzw. das sich von der- bzw. demjenigen eines inneren Bereichs des Segments unterscheidet. Dies ist in 26 dargestellt, in der das Segment 165 Außenbereiche 190 mit einer höheren Konzentration an Abrasivmitteln oder harten Partikeln aufweist als ein innerer Bereich 191.
  • 27 zeigt einen gesinterten Gegenstand 500 mit Zonen 501, die Nuten, Einkerbungen oder Zonen geringer Dichte kennzeichnen. Diese Art von gesintertem Gegenstand wird bewusst auf verschiedenen Wegen (weiter unten beschrieben) hergestellt, um Probleme beim Herauslösen individueller, gesinterter Körper aus dem Gegenstand zu lindem, falls derartige vorhanden sind. Das Herauslösen kann im Wesentlichen entsprechend der Zonen stattfinden. Es ist klar, dass die Zonen 501 Spannungspunkte bilden und deshalb das Herauslösen durch Brechen dazu führt; dass man individuelle, gesinterte Körper erhält, die wenigstens ungefähr den Zonen 501 entsprechen.
  • Darüber hinaus ist die Dicke des gesinterten Gegenstands in den Zonen 501 geringer und daher ist das Schneiden, d. h. mittels Laser und Wasserstrahl, effizienter, wenn es in den Zonen 501 durchgeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, durch Schneiden mit einem CO2-Laser mit einer Leistung von 1500 W individuelle, gesinterte Körper aus Diamant-Metall gesinterten Gegenständen mit einer Gesamtdicke von 7 mm und einer Tiefe von 2 mm in den Zonen 501 zu erhalten.
  • Die Zonen 501 können auf verschiedenen Wegen erhalten werden, die umfassen, jedoch nicht beschränkt sind auf (a) Abrasivmittel und/oder Schneidwerkzeugschleifen und/oder -fräsen des gesinterten Gegenstands 500, was zu Nuten führt; (b) wie in 28A und B gezeigt, durch Ausbilden von Blöcken 502 mit Fasen 503, Zusammensetzen der Blöcke und dann Sintern der Gruppe zu einem gesin terten Gegenstand 504, der Zonen mit geringer Dichte 505 an den Stellen der Fasen aufweist; (c) Anfasen der Blöcke auf mechanischem Weg oder mittels eines Abrasivmittels, Zusammensetzen der Blöcke und Sintern der Gruppe zu einem gesinterten Gegenstand, der Zonen geringer Dichte wie in (b) aufweist; (d) Ausbilden von Einkerbungen während des Vorgangs des Verdichtens und/oder Sinterns unter Druck mit Hilfe von Einkerbungsmitteln, die beispielsweise in 24 gezeigt sind; und (e) jede Kombination der oben genannten Wege, wobei die besten Ergebnisse erreicht werden, wenn Fasen vorgesehen werden, die dem Aufbau der Einkerbungsmittel entsprechen.
  • Um eine wesentliche Steigerung der Produktivität der Herstellung von Abrasivsegmenten, -gegenständen und -werkzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, müsste ein Herstellungsbetrieb Idealerweise mit Mitteln zum Verdichten und/oder Gießen des Pulvers, Mitteln zum Zusammensetzen der verdichteten Blöcke geeigneter Form und Größe zu einer Gruppe (mit oder ohne zusätzliche Materialien), Mitteln zum Sintern der Gruppe, vorzugsweise unter Druck, und Mitteln zum Schneiden der gesinterten Gegenstände in Segmente, vorzugsweise mittels Laser- oder Wasserstrahlschneidmaschinen, ausgestattet sein. Eine geeignete Sinterpresse zum Sintern der Gruppe aus Blöcken ist die Sinterpresse 18STV/250 der Robosintris Company (Piacenza, Italien). Sie hat eine maximale Presskraft von 250 t und kann einen Druck von bis zu 387,5 kg/cm2 auf einer Fläche von 645,16 cm2 (254 mm × 254 mm) entwickeln und weist eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf.
  • Die Produktivität des Sinterns steigt mit steigender, an dem Arbeitsprozess beteiligter Quadratflächen der Sinterform und mit der Anzahl der zusammen gesetzten Blöcke, die in die Form geladen werden. Beispielsweise ermöglicht es die oben genannte Sinterpresse, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, dem Sinterzyklus und der Sintertemperatur sowie der Formbeladung bis zu 6 bis 10 Gruppen oder Platten mit 254 mm × 254 mm × (0,5 bis 4) mm Dicke für 40 bis 60 min zu sintern. Übertragen heißt dies 156 Segmente mit der Größe 35 mm × 12 mm pro Platte. Wenn 4 bis 6 Platten mit einer Dicke von 3 mm pro Rahmen gesintert werden, führt dies (nach dem Schneiden in Segmente) zu einer Produktivitätsrate von 156 × (4 bis 6) = 624 bis 936 Segmenten pro Rahmen oder 15,6 bis 23,4 Segmenten pro Minute. Derzeit werden typischerweise nur etwa 40 individuelle Segmente pro Rahmen in einem etwa 30-minütigen Zyklus produziert, was in übertragenem Sinne ungefähr 1,3 Segmente pro Minute bedeutet. Diese Erfindung führt daher zu einem erheblichen Anstieg der Produktivitätsrate der Segmente.
  • Vielfältige Typen von Laser- und Wasserstrahlmaschinen können zum Herauslösen der gesinterten Teile oder Segmente verwendet werden.
  • Im Rahmen dieser Erfindung umfasst eine nicht-zufällige Verteilung der harten oder abrasiven Partikel eine Verteilung der Partikel gemäß wenigstens eines Algorithmus, der derselbe sein kann oder der in verschiedenen Flächen, Ebenen, Volumina verschieden sein kann (d. h. eine nicht-zufällige Verteilung mit hoher und geringer Dichte und/oder eine Kombination harter Partikel verschiedener Arten und/oder Größen, die in einer nicht-zufälligen Weise in verschiedenen Bereichen des Materials verteilt sind); eine nicht-zufällige Verteilung der einzelnen harten Partikel; oder eine nicht-zufällige Verteilung in wenigstens einer Ebene und/oder im Volumen. Darüber hinaus kann sie eine nicht-zufällige Verteilung von Gemengen oder Klumpen umfassen, von denen jeder harte Partikel aufweist und in denen die Partikel zufällig oder nicht-zufällig in den Gemengen verteilt sein können.
  • Daher sind jede Art der Verteilung der harten Partikel und Mittel zum Erreichen der Verteilung von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung erfasst.
  • Die Verfahren zur Herstellung einer nicht-zufälligen Verteilung der harten Partikel und/oder Klumpen aus harten Partikeln umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf die Verwendung gitter- und/oder gitterverschlagartiger Materialien, wie sie in wenigstens einem der oben genannten US-Patente 4,925,457, 5,094,165, 5,092,910, 5,380,390, 5,817,204, 5,620,489, 5,791,330, 5,980,678 und 5,190,568 beschrieben sind.
  • Daher sind jegliche Verfahren, Mittel, Materialien und/oder Vorrichtungen (Maschinen), die eine nicht-zufällige Verteilung der harten Partikel ermöglichen, sowie erhaltene Produkte von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung erfasst.
  • Harte und Abrasivpartikel können auf viele verschiedene Weisen definiert werden. Sie können relativ zu dem Matrixmaterial, in dem sie verteilt sind, charakterisiert werden, und zwar als Partikel mit einer Härte, die ungefähr zweimal größer ist als diejenige des Matrixmaterials. Sie können charakterisiert werden als Partikel mit einer Härte von 7 bis 10 Mohs. Harte und abrasive Partikel umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Diamanten, kubisches Bornitrid, Granat, Karbide, Nitride, Boride von Metallen und nicht-metallischen Elementen, wie etwa, jedoch nicht beschränkt auf Wolframkarbid, Titannitrid, Borkarbid, Sinterkarbid (d. h. WC-Co), oder jede Kombination vorgenannter Bestandteile etc.. Diamanten können natürlichen oder synthetischen Ursprungs und mono- oder polykristallin sein.
  • Die die Gruppe aus Blöcken bildenden Blöcke sowie die individuellen, herausgelösten Körper können im Wesentlichen ein-, zwei- und drei-dimensionale Körper sein. Beispiele im Wesentlichen ein-dimensionaler Körper (d. h. 10 mm Dicke × 1 mm Breite × 10 mm Länge) sind ein herausgelöster Streifen aus sinterbarem Material (d. h. 0,30 mm Dicke × 1 mm Breite × 10 mm Länge) und ein gesinterter Streifen oder Stift (d. h. 0,30 mm Dicke × 1 mm Breite × 10 mm Länge), das bzw. der durch Herauslösen des Streifens oder Stiftes aus einem gesinterten Gegenstand erhalten wurde. Beispiele im Wesentlichen zwei-dimensionaler Körper umfassen ein bzw. eine Gusspulverband oder -rolle (d. h. 0,30 mm Dicke × 100 mm Breite × 5000 mm Länge) oder eine gesinterte Platte, die aus dem gesinterten Gegenstand herausgelöst wurde (d. h. 0,30 mm Dicke × 100 mm × 100 mm). Beispiele im Wesentlichen drei-dimensionaler Körper umfassen Blöcke (d. h. 0,30 mm × 20 mm × 7 bis 10 mm) und eine gesinterte Platte (d. h. 100 bis 250 mm × 100 bis 250 mm × 100 bis 250 mm).
  • Die Blöcke oder Vorformlinge, die die Gruppe bilden, können individuelle, dreidimensionale, stapelbare Körper bilden, die die zwei-dimensionale (X, Y) Ebene auslegen, die senkrecht auf der Druckrichtung, Z, steht, so dass wenigstens eine der X- oder Y-Achse mehrere Vorformlinge kreuzt. Alternativ können mehrere Vorformlinge sowohl die X- als auch die Y- und/oder ebenso die Z-Achse kreuzen.
  • Darüber hinaus können die Vorformlinge X-, Y-planare Elemente umfassen, die Ablagerungen innerhalb der Ebene beinhalten, so dass wenigstens eine der X- oder Y-Achse wenigstens zwei Matrixzusammensetzungen kreuzt. Aufeinander folgende, benachbarte Schichten von Vorformlingen in der Z-Richtung können, falls vorhanden, dieselben oder unterschiedlich sein. In jedem Fall kann die Z-Achse nach dem Sintern entweder einen homogenen, einen heterogenen oder einen der Zusammensetzung nach variablen Körper durchlaufen. Wenn die Vorformlinge flexibel und im Wesentlichen eben ausgebildet sind, können sie mit Vorformlingen kombiniert werden, die eine passende Kontur um die Z-Achse aufweisen, um ein gesintertes Objekt mit nicht ebenen Verteilungen der ursprünglich ebenen Komponenten zu erhalten. Es ist nicht erforderlich, dass alle Elemente einer einzelnen Schicht der Vorformlinge co-planar sind. Individuelle Elemente können eine Oberfläche oberhalb oder unterhalb der Ebene der nominellen Oberfläche einer Schicht aufweisen. Beispielsweise kann eine Schicht mit einer Dicke t Elemente mit einer Dicke 2t beinhalten, die zu entsprechenden Hohlräumen in benachbarten Schichten passen, um eine kontinuierliche, feste Gruppe zu bilden.
  • Die Blöcke können einen Außenbereich aufweisen, der sich von dem Innenbereich unterscheidet. Beispielsweise kann der Block ein "grüner" Presskörper aus Kupferpulver als einem Außenbereich und einem Innenbereich bestehen, bei dem es sich um einen "grünen" Presskörper aus Kobaltpulver handelt; oder ein Außenbereich aus Gusspulverstahl und ein Innenbereich in Form eines "grünen" Presskörpers aus Bronzepulver; oder ein Außenbereich, der von einem Gitter (d. h. Stahl) gebildet wird, und ein Innenbereich, der von einem "grünen" Presskörper aus einem Pulver gebildet wird; oder das Gitter kann durch eine Stahlbeilagscheibe ersetzt werden. Diese Teile des Blocks können gleichzeitig in den Block gepresst und/oder zusammengesetzt werden.
  • Das für den Erfinder erteilte US-Patent 5,791,330 beschreibt die Verwendung eines Lasers, eines Wasserstrahls und elektrischer Entladung für das Herauslösen brauchbarer Abrasivteile (Segmente, Gegenstände) aus gesintertem, abrasiven Platten. Das für den Erfinder erteilte US-Patent 5,980,768 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Materialien mit Zonen, die in beabsichtigter Weise keine harten Partikel enthalten. Es dürfte klar sein, dass das Schneiden durch eine Zone ohne harte Partikel weniger Probleme mit sich bringt und effizienter ist als das Schneiden durch eine Zone, die harte Partikel enthält. Das Vorhandensein von Zonen ohne harte Partikel innerhalb des Abrasivsegments und/oder -gegenstands schafft auch effizientere Möglichkeiten zum Abrichten, Anbringen und Befestigen eines gesinterten Materials und eines Abrasivsegments an dem Träger (Kern) eines Abrasivwerkzeugs. Schweißen (einschließlich Laser- und Elektronenstrahlschweißen, insbesondere für den Fall der Verwendung von Diamanten als harte Partikel), Hartlöten und Anhaften (Kleben) ist leichter durchführbar und verlässlicher, wenn es in einer Zone ohne harte Partikel anstatt in einer Zone mit harten Partikeln angewendet wird.
  • Beispiele von Werkzeugen, die den so genannten "Fuß" verwenden, sind in den 29, 30, 31 und 32 gezeigt. 29 zeigt eine gesinterte Platte 200 (hier mit einer quadratischen Form), die harte Partikel enthaltende Ränder 210 und 220 und einen keine harten Partikel enthaltenden "Fuß"-Rand oder Ring 230 und eine Zentrumsscheibe 240 aufweist. Die Linien 250, 260 und 270 zeigen, wie diese gesinterte Platte 200 in Scheiben geschnitten werden kann.
  • 30 zeigt die herausgelöste Abrasivscheibe 300, die aus der gesinterten Platte 200 als Ergebnis des Schneidens dieser Platte entlang der Linien 250 und 260 erhalten wurde. 31 zeigt die herausgelöste Abrasivscheibe 305, die aus der gesinterten Platte 200 als Ergebnis des Schneidens dieser Platte entlang der Linien 260 und 270 erhalten wurde. Diese herausgelösten Abrasiv-Donuts 300 und 305 umfassen Abrasivbereiche 310 und 320, die im Wesentlichen den Abrasivrändern 210 und 220 entsprechen, und "Fuß"-Bereiche 330 und 340, die im Wesentlichen dem "Fuß"-Rand 230 und der "Fuß"-Scheibe 240 entsprechen.
  • 32 zeigt ein abrasivscheibenartiges Werkzeug 350, bei dem die Abrasivscheibe 330 an einem Kern 360 angebracht ist (z. B. mittels Laserschweißen 370 oder Presssitz). Falls notwendig, können die Abrasivscheiben und/oder Fußbereiche abgerichtet oder anderweitig bearbeitet werden, bevor sie mit dem Kern verbunden werden. Man kann erkennen, dass diese Erfindung einen sehr effizienten Weg zur Herstellung scheibenartiger Abrasivmittel bietet, indem donutartige, gesinterte Abrasivrohlinge aus einer gesinterten Platte herausgelöst und diese Scheiben mit einem Kern verbunden werden. Das Vorhandensein hartlöt- und/oder schweißfreundlicher (kompatibler) "Füße" stellt sicher, dass eine verlässliche Verbindung (Befestigung) des Abrasivrandes mit dem Kern über den Fuß durch Hartlöten und/oder Schweißen gewährleistet ist. Wenn ein Fuß nicht benötigt wird, kann er außerdem vor dem Sintern während des Vorgangs des Zusammensetzens der Blöcke entfernt oder während des Herauslösens des Abrasivrandes aus der gesinterten Platte weg geschnitten werden. Man kann leicht erkennen, dass verschiedenartige Werkzeuge mit diesem Verfahren hergestellt werden können, die Verbundschneidscheiben, Schleifscheiben, Schleifräder etc. umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind.
  • Eine andere Lösung einer Anpassung an ein Profil eines Werkzeugträgers ist in den 33a und b gezeigt. Unter Bezugnahme auf 5 bis 9 und andere zeigen 33a und b Stempel 13-1 und 13-2 mit einer Bogenform, die daher zu einem Block 14-1 (Bezugnahme: 8 und 9) mit einer Bogenform führen. Einer der Stempel, d. h. der untere Stempel 13-2, sollte dem Profil des Werkzeugträgers möglichst gut entsprechen und im besten Falle mit diesem zusammen passen. Der Block 14-1 wird, wie in 33c gezeigt, in Körper/Segmente 400 geschnitten, wie in 33d gezeigt, die an der Arbeitskante 410 eines Werkzeugträgers 420 angebracht werden, wie in 33e gezeigt, die den Fall der Herstellung eines kreisförmigen Schneidblattes illustriert.
  • Der Unterschied zwischen den 33a und b besteht in der Form der Blöcke 10-1 und 10-2. 33a zeigt Blöcke 10-1 mit rechteckiger Form, während 33b Blöcke 10-2 mit einer Bogenform zeigt, die dem Bogen des Stempels 13-1 gegenüber liegt (und im Allgemeinen an diesen passt).
  • 34a und b zeigen, dass diese Erfindung Werkzeuge 450, in diesem Fall ein kreisförmiges Blatt, und ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung stellen kann, bei denen herausgelöste Segmente 460 verschiedene Dicken t1 und t2 entlang der Richtung der Bearbeitung eines Werkstücks mittels des Werkzeugs (d. h. Schneiden) aufweisen. Segmente mit verschiedenen Dickeabschnitten (was zu einem verschiedenen Überstand über den Träger führt) bringen Vorteile für eine effektive Entfernung von Werkstückmehl sowie leichtes Schneiden mit sich.
  • Segmente mit einer Vielzahl von Abschnitten (wenigstens mehr als zwei) mit verschiedener Dicke können erfindungsgemäß genauso leicht hergestellt werden wie ein Segment mit einer gleichmäßigen Dicke.
  • Es ist klar, dass die Dicke des Segments durch die Schneidgenauigkeit der Extraktionsmittel, d. h. des Laser- oder Wasserstrahlschnitts, und die Auslegung (Kartierung) des Schnitts vorgegeben wird. In den in den 33a bis e und 33a bis 34b dargestellten Fällen wird die Dicke des Segments (und schließlich die effektive Dicke des Abrasivwerkzeugs sowie Breite der geschnittenen Kerbe) von der Art und Weise des Herauslösens der Segmente (Schnitt), nicht jedoch von der Dicke der gesinterten Platte gesteuert. Dies bildet einen weiteren wesentlichen Vorteil dieser Erfindung.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass wenigstens zwei Mengen von Blöcken zusammengesetzt und zu einer Platte oder zu einem Gegenstand gesintert werden können. 35a zeigt die Gruppe 14-2, die Blöcke A (zwei Blöcke), B, C und D umfasst. Die Gesamtzusammensetzung des Blocks 14-2, die Rückhaltematrixzusammensetzung, die Art der harten Partikel, Größe, Verteilung, Verfahren und Zufälligkeit der Verteilung, die Konzentration harter Partikel in der Rückhaltematrix, Abmessungen sowie andere Parameter und Faktoren können eine gewisse Menge an Segmenten festlegen. Wichtig ist die Feststellung, dass Segmente, die verschiedene Mengen repräsentieren, in der Platte 14-2 in einer gewünschten, einschließlich nicht-zufälligen Weise zusammen gesetzt werden können. Nach dem Sintern der Gruppe 14-2 zu einer Platte 500 (d. h. flach oder bogenartig), anschließendem Herauslösen der Segmente 520 aus der gesinterten Platte 500, und anschließendes Befestigen des herausgelösten Segments 520 an einem Werkzeugträger 530 kann man einen Gegenstand (ein Werkzeug) 540 mit Segmenten 520 erhalten, die alternierende (falls gewünscht nicht-zufällig) Abschnitte A, B, C, D verschiedener Mengen (erhalten aus den Blöcken verschiedener Mengen) umfassen.
  • Beispielsweise ist das Werkzeug 540 in 35b als ein kreisförmiges Blatt gezeigt. Die Anzahl der Abschnitte in den Segmenten ist nicht beschränkt, beläuft sich üblicherweise jedoch auf zwei bis fünf. Verschiedene Segmente des Werkzeugs können verschiedene Mengen der Blöcke und/oder verschiedene Reihenfolgen der Blöcke und/oder verschiedene Anzahl der Blöcke in dem Segment aufweisen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bewusst und/oder nicht-zufällig verteilte Blöcke und deren Reihenfolge innerhalb des Segments mit Abschnitten verschiedener Dicke des Segments, wie es in den 34a bis b gezeigt ist, zusammenfallen können oder nicht.
  • Mittel zum Schneiden der gesinterten, individuellen Körper aus den gesinterten Platten oder Gegenständen umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf CO2-Laserschneidmaschinen mit 1500 bis 2500 W. Sie können in Abhängigkeit von der Dicke der Platte, der Konzentration der Diamanten in der Matrix und der Matrixzusammensetzung diamant-metall-gesinterte Platten bis zu einer Dicke von 7 mm mit einer praktischen Geschwindigkeit von 7,62 bis 457,2 cm pro Minute (3,0 bis 180 inch pro Minute) schneiden. YAG-Lasermaschinen können noch dickere Platten schneiden. Geeignete Laserschneidmaschinen werden hergestellt von Mitsubishi (Japan); Laser Machining Inc. (Minnesota, USA); Ruffin-Sinar (Italien); und Western Saw (Kalifornien, USA). Auch Wasserstrahlschneidmaschinen, ausgerüstet mit einer Pumpe mit 703,0814 kg/cm2 (10000 psi). Sie können in Abhängigkeit von der Dicke der Platte, der Konzentration der Diamanten in der Matrix und der Matrixzusammensetzung diamant-metall-gesinterte Platten mit einer Dicke bis zu 5 mm mit einer Geschwindigkeit von 7,62 bis 381 cm pro Minute (0,3 bis 150 inch pro Minute) schneiden. Geeignete Wasserstrahler werden hergestellt von der Jet-Cut Company (Minnesota).
  • Die Erfindung wird nun weiter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben. Für diese gilt:
    Für die Verdichtung bei Raumtemperatur und das Sintern unter Druck wurde die Presse 18STV/250 der Robosintris Company, Piacenza, Italien, verwendet;
    die "grünen" Blöcke rechteckiger Form [30 mm × 20 mm × (7 bis 10) mm] wurden unter einem Druck von 3000 kg/cm2 verdichtet;
    die ebene Oberfläche der Gruppe (senkrecht zu der Verdichtungsrichtung) und daher die entsprechenden Abmessungen der Arbeitszone der Sinterform betrugen 90 mm × 60 mm;
    die Abrasiv-(harten) Partikel waren von Menschenhand hergestellte Diamanten mit einem 40/50 Gitter und der Qualität 970, die von der Superabrasivabteilung von General Electric hergestellt wurden;
    individuelle, gesinterte Segmente wurden aus dem gesinterten Gegenstand durch Laserschneiden mit einem Laserbearbeitungszentrum, Newnan, Georgia und einem CO2-Laser mit 1500 W Leistung von Mitsubishi oder durch Wasserstrahlschneiden mit einer 703,0814 kg/cm2 (10000 psi) Pumpe und Abrasivmedien mit 80-Gitter Granat herausgelöst; und
    eine herkömmliche Sinterform wurde verwendet, die einen Metallrahmen, thermische/elektrische Isolatoren und Graphitplatten aufweist. Der Maximaldruck bei maximaler Sintertemperatur betrug 350 bis 400 kg/cm2 und die Sinterzeit unter maximalem Druck und bei maximaler Sintertemperatur belief sich auf 5 min.
  • Bei jedem Beispiel wurde die Gruppe aus "grünen" Blöcken in einer "flachen" Weise in der Sinterform angeordnet, was bedeutet, dass die Seite der Gruppe aus "grünen" Blöcken mit der größeren Größe derart in der Form ausgerichtet ist (und/oder die Form wird innerhalb der Sinterpresse ausgerichtet), dass der Verdichtungsdruck senkrecht auf ihr steht.
  • BEISPIEL 1
  • Eine Mischung aus Kobaltpulver "400" von der Afrimet Company und 4 Gew.-% Mineralöl wurde vorbereitet und dann zu "grünen" Blöcken verdichtet. Die "grünen" Blöcke wurden in sechs Sätze unterteilt.
  • Die Blöcke jedes Satzes 1, 2 und 3 wurden separat zu einschichtigen Gruppen zusammengesetzt, wie in 4 gezeigt. Die Gesamtgröße jeder Gruppe und daher die Größe der Arbeitszone der Sinterform betrug 90 mm × 60 mm. Jede Gruppe wurde bei einer anderen Temperatur gesintert. Jede Gruppe wurde als einzelne Schicht gesintert, wie in 5 gezeigt, was zu den in 6 gezeigten, gesinterten Gegenständen führte. Die Gruppe des Satzes 1 wurde bei 950°C gesintert. Die Gruppe des Satzes 2 bei 980°C und die Gruppe des Satzes 3 bei 1010°C; was entsprechend zu den gesinterten Gegenständen 1, 2 und 3 geführt hat.
  • Nach dem Sintern wurden alle gesinterten Gegenstände mechanisch durch Stöße zerbrochen.
  • Der gesinterte Gegenstand 1 wurde entlang der Verbindungslinien der Blöcke getrennt, wobei sich einige Risse durch den gesinterten Gegenstand ausbreiteten. Einige individuelle Segmente, die durch dieses Brechen herausgelöst wurden, wiesen rau gebrochene Oberflächen und inkonsistente, jedoch im Wesentlichen rechteckige Größen nahe 30 mm × 20 mm auf.
  • Der gesinterte Gegenstand 2 wurde hauptsächlich durch den gesinterten Gegenstand hindurch getrennt, wobei sich einige Risse entlang der Verbindungslinien der Blöcke ergaben. Keine individuellen Segmente, die dem "grünen", verdichteten Block entsprechen, wurden erhalten.
  • Der gesinterte Gegenstand 3 wurde durch den gesinterten Gegenstand hindurch getrennt, wobei sich keine Risse entlang der Verbindungslinien der Blöcke ergaben. keine individuellen Segmente, die dem "grünen", verdichteten Block entspre chen, wurden erhalten. Stücke von zufälliger und unregelmäßiger Größe und Form wurden als Ergebnis dieses Zerbrechens erhalten.
  • Die Gruppen wurden in festem Zustand gesintert, wobei keine flüssigen Phasen gegenwärtig waren.
  • Die metallurgische Analyse der gesinterten Gegenstände zeigt erkennbare Grenzlinien zwischen den meisten der ursprünglichen, "grünen" Blöcke in der gesinterten Platte 1, erkennbare Grenzlinien zwischen wenigen der ursprünglichen "grünen" Blöcke in der gesinterten Platte 2 und keine erkennbaren Grenzlinien zwischen den ursprünglichen, "grünen" Blöcken der gesinterten Platte 3.
  • BEISPIEL 2
  • "Grüne" Blöcke der Sätze 4, 5 und 6 (siehe BEISPIEL 1) wurden, wie in 21 gezeigt, zusammengesetzt und gesintert, wie in 22 gezeigt (jedoch nur mit einer Schicht zusammengesetzter Blöcke zwischen den Stempeln). Ein flexibles Gusspulverblatt mit 90 mm × 60 mm wurde als das zusätzliche Material 44 verwendet. Zwei Schichten Graphoil-Blätter mit jeweils 90 mm × 60 mm × 0,381 mm (0,015'') Dicke wurden als Separator 100 zwischen dem zusammengesetzten Block 14 aus "grünen" Presskörperblöcken, an dem sich die Gusspulverblätter 44 befanden (nicht in 22 gezeigt), und den Stempeln verwendet. Die Pulverzusammensetzung der Gussblätter 44 war 90 Gew.-% Kupfer + 10 Gew.-% Zinn (Bronzepulver "201" der ALCAN Company). Dieselben Sinterverfahren wurden angewandt. Der gesinterte Gegenstand 4 wurde bei 950°C gesintert, Gegenstand 5 bei 980°C und Gegenstand 6 bei 1000°C. Dann wurden all diese gesinterten Platten zerbrochen.
  • Die gesinterte Platte 4 hatte dort, wo das Gusspulverblatt an ihr angebracht war, sichtbare, große Bronzerückstände an ihrer Oberfläche. Diese Platte 4 wurde hauptsächlich entlang der Verbindungslinien der Blöcke getrennt, wobei sich einige Risse durch den gesinterten Gegenstand ausbreiteten. Einige individuelle Segmente, die durch dieses Brechen erhalten wurden, wiesen rau gebrochene Oberflächen und inkonsistente, jedoch im Wesentlichen rechteckige Größen nahe 30 mm × 20 mm auf. Die gesinterten Gegenstände 5 und 6 zeigten eine vollständige Infiltration der Bronze während des Sinterns in das Material der Blöcke, obwohl die Platte 6 einen wesentlichen Teil der Bronze verloren hatte, da es schmolz und das geschmolzene Material aufgrund eines Lecks in den Sinterrahmen gelangte. Die gesinterten Gegenstände 5 und 6 wurden in Stücke zufälliger und ungleichmäßiger Größe und Form gebrochen.
  • Die metallurgische Analyse der gesinterten Gegenstände zeigt erkennbare Grenzlinien zwischen den meisten der ursprünglichen, "grünen" Blöcke in dem gesinterten Gegenstand 4, jedoch keine erkennbaren Grenzlinien zwischen den ursprünglichen, "grünen" Blöcken der gesinterten Gegenstände 5 und 6.
  • Die gesinterte Platte 4 wurde in festem Zustand gesintert, während die gesinterten Platten 5 und 6 bei Gegenwart einer Flüssigphase gesintert wurden, die von der Bronze erzeugt wurde, die während des Sinterns in die Gegenstände 5 und 6 eingedrungen ist.
  • BEISPIEL 3
  • Eine Mischung aus 97 Gew.-% Kobaltpulver "400" und 3 Gew.-% Bronzepulver "201" (90 Gew.-% Kupfer und 10 Gew.-% Zinn) wurde vorbereitet. 4 Gew.-% eines Mineralöls wurden während des Mischvorgangs zugegeben. Die Mischung wurde dann zu "grünen" Blöcken verdichtet und die Blöcke wurden in drei Sätze 7, 8 und 9 unterteilt.
  • Die Blöcke jedes Satzes 7, 8 und 9 wurden wie in 23 gezeigt zusammengesetzt (d. h. zu zweischichtigen Gruppen mit drei zweischichtigen Gruppen pro Sinterrahmen). Die Gruppe des Satzes 7 wurde bei 950°C gesintert, die Gruppe des Satzes 8 bei 980°C und die Gruppe des Satzes 9 bei 1010°C, was entsprechend zu den gesinterten Gegenständen 7, 8 und 9 geführt hat.
  • Nach dem Sintern wurden alle gesinterten Gegenstände mechanisch durch Stöße zerbrochen.
  • Der gesinterte Gegenstand 7 wurde im Wesentlichen entlang der Verbindungslinien der Blöcke getrennt, wobei sich einige Risse durch den gesinterten Gegenstand ausbreiteten. Die meisten der individuellen Segmente, die durch dieses Brechen erhalten wurden, wiesen rau gebrochene Oberflächen und inkonsistente, jedoch im Wesentlichen rechtwinklige Größen nahe 30 mm × 20 mm auf.
  • Die gesinterten Gegenstände 8 und 9 wurden durch den gesinterten Gegenstand hindurch getrennt. Keine individuellen Segmente, die wenigstens ungefähr den ursprünglichen "grünen" Blöcken entsprechen, wurden durch dieses Brechen erhalten. Lediglich Stücke zufälliger und unregelmäßiger Größe sowie Form wurden als Ergebnis dieses Brechens erhalten.
  • Der gesinterte Gegenstand 7 wurde in festem Zustand gesintert, während die gesinterten Gegenstände 8 und 9 bei Gegenwart einer flüssigen Phase gesintert wurden, die von der Bronze erzeugt wurde.
  • Die metallurgische Analyse der gesinterten Gegenstände 8 und 9 zeigt keine erkennbaren Grenzlinien zwischen den ursprünglichen, "grünen" Blöcken.
  • BEISPIEL 4
  • Bei diesem Beispiel waren die Blöcke zweiseitige Sandwich-Blöcke mit einer Außenschicht mit 30 Konzentration an Diamanten in einer Pulvermatrix aus 94 Gew.-% Kobalt "400" (hergestellt von Afrimet) und 7 Gew.-% Diamantenabbindepulver # 11 (Cu 24–26; Fe 22–26; Ni 15–20; Sn 2–5; Cr 5–8; B 1–3; Si 1–4; WC 20–25; und Co 1–2, alles in Gew.-%, hergestellt von der Wall Colmonly Company). 4 Gew.-% eines Mineralöls wurden während des Mischvorgangs zugegeben. Das Innere war eine 25 Konzentration von Diamanten in einer Pulvermatrix aus 93 Gew.-% Kobalt "400", hergestellt von Afrimet, und 7 Gew.-% Diamantenabbindepulver # 50 (Cu 20–25; Fe 20–25; Ni 30–45; Sn 1–4; Cr 7–11; B 1–4; und Si 1–4; al les in Gew.-%), das von der Wall Colmonly Company hergestellt wird, und 4 Gew.-% eines Mineralöls. Die Blöcke wurden wie in 4 gezeigt zu einer einschichtigen Gruppe zusammengesetzt und in einer vier Stockwerke umfassenden Anordnung gesintert, wie dem Konzept nach in 22 gezeigt.
  • Die Sintertemperatur betrug 1040°C.
  • Die gesinterten Gegenstände mit einer Dicke von 3,25 bis 3,55 mm wurden unabhängig von der Auslegung der "grünen" Blöcke mittels Laser und Wasserstrahl in Segmente geschnitten. Daher umfassten einige Segmente Abschnitte, die aus wenigstens zwei gesinterten, "grünen" Blöcken bestanden. Die Segmente wurden zur Herstellung eines segmentierten Blattes mit einem Durchmesser von 10,16 cm (vier inch) und eines Flächenschleifwerkzeugs für die Bearbeitung von Beton verwendet. Die Werkzeuge zeigten ein respektables Betriebsverhalten ohne Bruch individueller Segmente.
  • BEISPIEL 5
  • Eine Mischung aus 25 Konzentration an Diamanten in einer Pulvermatrix aus 93 Gew.-% Kobaltpulver "400" (von der Afrimet Company) und 7 Gew.-% der Zusammensetzung # 50 (Wall Colmonly Company) und 4 Gew.-% eines Mineralöls wurde vorbereitet, zu grünen Blöcken verdichtet und zu einer einschichtigen Gruppe zusammengesetzt.
  • Gusspulverband, das Diamanten umfasst, mit einer Pulverzusammensetzung aus 93 Gew.-% Kobaltpulver "400" von der Afrimet Company und 7 Gew.-% der Zusammensetzung # 11 (Wall Colmonly Company) wurde vorbereitet. Ein Gussband hatte zufällig verteilte Diamanten in der 30 Konzentration und ein zweites Gussband wies nicht-zufällig verteilte Diamanten in der Konzentration 7 auf. Das Band wurde in Platten mit 90 mm × 60 mm zerschnitten und vor dem Sintern oben auf sowie unten an jeder Gruppe angeordnet. Zuerst wurde ein Gusspulver in die Form gegeben, dann wurden die "grünen" Blöcke zusammengesetzt, um die ein schichtige Gruppe zu bilden, und dann wurde eine andere Platte des Gussbandes oben auf die Gruppe gelegt.
  • Die Sintertemperatur betrug 1040°C.
  • Die gesinterten Gegenstände mit einer Dicke von 3,0 bis 3,25 mm wurden unabhängig von der Auslegung der "grünen" Blöcke mittels Laser und Wasserstrahl in Segmente zerschnitten. Daher umfassten einige Segmente Abschnitte, die wenigstens zwei gesinterte, "grüne" Blöcke enthielten. Die Segmente wurden zur Herstellung eines segmentierten Blattes mit 10,16 cm (vier inch) Durchmesser und einer Flächenschleifscheibe für die Bearbeitung von Beton verwendet. Die Werkzeuge zeigten respektables Betriebsverhalten ohne Bruch individueller Segmente.
  • BEISPIEL 6
  • Beispiel 5 wurde mit zusätzlichem Material für einen "Fuß" wiederholt, "grüne" Presskörperblöcke ohne Diamanten wurden verwendet. Die Abmessung dieser Blöcke betrug 15 mm Länge × 2,5 mm Dicke und die Höhe der Blöcke wurde an die Dicke der Gruppe angepasst. Die Zusammensetzungen dieser Blöcke waren 95 Gew.-% Kobalt, 2 Gew.-% Nickel, 2 Gew.-% Eisen und 1 Gew.-% der Wall Colmonly Zusammensetzung 50. Die Blöcke ohne Diamanten wurden zwischen grünen Blöcken des Beispiels 5 angeordnet, wie in 11 gezeigt. Die Öffnung der Form wurde angepasst, um die resultierende Gruppe größerer Größe aufnehmen zu können. Dieselbe Platte aus Gusspulver mit darin nicht-zufällig verteilten Diamanten wurde oben auf und unten an der Gruppe angeordnet.
  • Die Gruppe wurde dann unter Druck gesintert und anschließend in individuelle, gesinterte Segmente für ein Blatt mit einem Durchmesser von vier inch geschnitten, das an dem Stahlkern eines Werkzeugs befestigt wurde, wie in 11c gezeigt.
  • Andere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung sowie der praktischen Ausführung der hier beschriebenen Erfindung. Es ist beabsichtigt, die Beschreibung und die Beispiele lediglich als beispielhaft zu betrachten, wobei sich der tatsächliche Schutzumfang der Erfindung aus den folgenden Patentansprüchen ergibt.

Claims (51)

  1. Verfahren zur Herstellung wenigstens eines gesinterten Abrasivkörpers (15, 16, 17), umfassend das zur Verfügung Stellen mehrerer individueller Blöcke (10) aus einem sinterbaren Matrixmaterial, das Anordnen der Blöcke (10) in aneinander anliegender Anordnung, um eine Gruppe (11) aus den Blöcken (10) zu bilden, und das anschließende Sintern der Gruppe, um einen integrierten, gesinterten Gegenstand (14) zu bilden, wobei wenigstens einer der Blöcke (10) mehrere Abrasivpartikel enthält, wodurch der integrierte, gesinterte Gegenstand (14) zu einem integrierten, gesinterten Abrasivgegenstand wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Blöcke (10) derart angeordnet sind, dass die Gruppe (11) mehrere Blöcke aufweist, die sich in mehr als einer ihrer Richtungen erstrecken, und dass wenigstens ein gesinterter Abrasivkörper (15, 16, 17), der Abrasivpartikel enthält, aus dem gesinterten Abrasivgegenstand (14) herausgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe (11) eine X-, Y- und Z-Achse aufweist, die rechtwinklig aufeinander stehen, und mehrere Blöcke (10) umfasst, die sich entlang wenigstens zweier dieser Achsen erstrecken.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei alle Blöcke mehrere Abrasivpartikel enthalten.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Block (10) aus sinterbarem Matrixmaterial mehrere Abrasivpartikel aufweist, die in ihm in einem nicht-zufälligen Muster eingebettet sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei mehrere Blöcke (10) aus sinterbarem Matrixmaterial mehrere Abrasivpartikel aufweisen, die in ihnen in einem nicht-zufälligen Muster eingebettet sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei alle Blöcke (10) aus sinterbarem Matrixmaterial mehrere Abrasivpartikel aufweisen, die in ihnen in einem nicht-zufälligen Muster eingebettet sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Block (10) aus sinterbarem Matrixmaterial mehrere Abrasivpartikel aufweist, die in ihm in einer zufälligen Weise eingebettet sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei mehrere Blöcke (10) aus sinterbarem Matrixmaterial mehrere Abrasivpartikel aufweisen, die in ihnen in einer zufälligen Weise eingebettet sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mehrere Blöcke (10) mehrere Abrasivpartikel aufweisen, die in ihnen in einem nicht-zufälligen Muster eingebettet sind, und mehrere Blöcke (10) Abrasivpartikel aufweisen, die in ihnen in einem zufälligen Muster eingebettet sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Abrasivpartikel vor dem Sintern in den Block (10) eingebettet werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Abrasivpartikel während des Sinterns in den Block (10) eingebettet werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die mehreren Abrasivpartikel mittels eines Gittermaterials in einem nicht-zufälligen Muster in den Block (10) aus sinterbarem Matrixmaterial eingebettet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Gittermaterial in den wenigstens einen Block (10) eingebracht ist und einen Teil des Gegenstandes (14) bildet.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Blöcke (10) aus sinterbarem Matrixmaterial keine Abrasivpartikel enthält.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei mehrere Blöcke (10) aus sinterbarem Matrixmaterial mehrere Abrasivpartikel enthalten und mehrere Blöcke keine Abrasivpartikel enthalten, wobei die Blöcke (10) ohne Abrasivpartikel mit den Blöcken (10) mit Abrasivpartikeln in der Gruppe (11) vermischt sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Gruppe (11) mehrere Blöcke (10) aufweist, die sich entlang zwei ihrer Achsen erstrecken.
  17. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Gruppe (11) mehrere Blöcke (10) aufweist, die sich entlang all ihrer drei Achsen erstrecken.
  18. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Gruppe eine einzige Schicht aus Blöcken (41, 42) umfasst, die mehrere Blöcke (41, 42) aufweist, die sich sowohl entlang ihrer X- als auch entlang ihrer Y-Achse erstrecken, wobei die Verbindungsstellen zwischen benachbarten Blöcken (41, 42) in wenigstens einer der Achsen zueinander versetzt angeordnet sind.
  19. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Gruppe mehrere Schichten aus Blöcken umfasst, die mehrere entlang ihrer X-, Y- und Z-Achsen verlaufende Blöcke aufweisen, wobei die Verbindungsstellen zwischen benachbarten Blöcken in wenigstens einer der Achsen zueinander versetzt angeordnet sind.
  20. Verfahren nach Anspruch 14, wobei einige der Blöcke (10) aus sinterbarem Matrixmaterial keine Abrasivpartikel enthalten.
  21. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Herauslösens eines Abrasivkörpers (15, 16, 17) aus dem Abrasivgegenstand (14) das Schneiden des Gegenstands (14) mittels Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, elektrischem Erosionsschneiden oder Kombinationen davon umfasst.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Abrasivgegenstand (14) mittels Laserschneiden ausgeschnitten wird, um den wenigstens einen Abrasivkörper (15, 16, 17) zur Verfügung zu stellen.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Abrasivkörper (30) in eine Form geschnitten wird, um an einem Kern (32) oder einem Träger eines Abrasivbearbeitungswerkzeugs befestigt zu werden.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Abrasivkörper (30) an dem Kern (32) oder dem Träger des Abrasivwerkzeugs befestigt wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Abrasivkörper (30) mittels Schweißen, Laserschweißen, Löten, Kleben oder Kombinationen davon an dem Kern (32) befestigt wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mehrere Abrasivkörper (15, 16, 17) aus dem gesinterten Abrasivgegenstand (14) herausgelöst werden.
  27. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe (11) aus Blöcken (10) unter Druckbeaufschlagung gesintert wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei sich die mehreren Blöcke (10) wenigstens in der Richtung erstrecken, in der die Gruppe (11) während des Sinterns mit Druck beaufschlagt wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe (11) in einer Sinterform (70) gesintert wird und die Blöcke (10) der Gruppe (11) außerhalb der Sinterform (70) angeordnet werden.
  30. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe (11) in einer Sinterform (70) gesintert wird und die Blöcke (10) der Gruppe (11) in der Sinterform (70) angeordnet werden.
  31. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Blöcke (10) im Wesentlichen eine Rechteckform aufweisen.
  32. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe (11) im Wesentlichen eine Rechteckform aufweist.
  33. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gesinterte Gegenstand (14) im Wesentlichen eine Rechteckform aufweist.
  34. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe (11) im Wesentlichen eine Quadratform aufweist.
  35. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gesinterte Gegenstand (14) im Wesentlichen eine Quadratform aufweist.
  36. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer der Blöcke (10) der Gruppe (11) aus Blöcken (10) eine Durchgangsöffnung aufweist, um wenigstens eine Durchgangsöffnung in dem gesinterten Gegenstand (14) vorzusehen.
  37. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Blöcke (10) aus sinterbarem Matrixmaterial aus wenigstens zwei verschiedenen Zusammensetzungen bestehen.
  38. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens einige der Blöcke Verbundblöcke (10) sind, die wenigstens zwei Teile (30, 31) aus verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Verbundblöcke wenigstens zwei Schichten aus verschiedenen Zusammensetzungen aufweisen.
  40. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abrasivpartikel wenigstens zweimal so hart sind wie das sinterbare Matrixmaterial der Blöcke (10).
  41. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abrasivpartikel eine Mohs-Härte von 7–10 aufweisen.
  42. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Abrasivkörper aus einem Teil des gesinterten Gegenstands (14) herausgelöst wird, der keine Abrasivpartikel enthält.
  43. Verfahren nach Anspruch 42, wobei der aus dem Gegenstand (14) herausgelöste Abrasivkörper eine Form aufweist, die es ermöglicht, ihn an einem Kern (32) oder einem Träger eines Abrasivbearbeitungswerkzeugs zu befestigen.
  44. Verfahren nach Anspruch 43, wobei der Abrasivkörper an dem Kern (32) oder dem Träger des Abrasivwerkzeugs befestigt wird.
  45. Verfahren nach einem der Ansprüche 14, 15 und 20, wobei Blöcke (10), die keine Abrasivpartikel enthalten, nach einem ausgewählten Algorithmus unter Blöcken (10), die Abrasivpartikel enthalten, verteilt werden.
  46. Verfahren nach einem der Ansprüche 14, 15 und 20, wobei Blöcke (10), die keine Abrasivpartikel enthalten, in einer nicht-zufälligen Weise unter Blöcken (10), die Abrasivpartikel enthalten, verteilt werden.
  47. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abmessungen des herausgelösten Körpers über den Körper hinweg im Wesentlichen gleichmäßig verlaufen.
  48. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Abmessung des herausgelösten Körpers über den Körper hinweg variiert.
  49. Verfahren nach Anspruch 48, wobei eine Variation wenigstens einer Abmessung über den Körper hinweg einem ausgewählten Algorithmus entspricht.
  50. Verfahren nach Anspruch 48, wobei eine Variation wenigstens einer Abmessung über den Körper hinweg nicht-zufällig ist.
  51. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gesinterte Gegenstand (14) wenigstens eine Oberfläche aufweist, die der Form eines Kerns (32) oder eines Trägers eines Abrasivbearbeitungswerkzeugs entspricht, so dass die aus dem Gegenstand (14) herausgelösten Abrasivkörper eine Oberfläche aufweisen, die an dem Träger oder Kern (32) des Abrasivwerkzeugs befestigt werden kann.
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