SE530145C2 - Slipartiklar med nya strukturer samt slipmetoder - Google Patents

Description

530 'M5 2 tillverkningskörningar, att läsa av relativa volymetriska procentandelar från standardstrukturdiagrammet fór framställning av bundna Slipverktyg med enhetlig hårdhetsgrad för en given volymprocentandel slipkorn, bindemedel och porositet. Det noterades att slipprestandan var enhetlig från en tillverkningssats till nästa då graden och strukturen hade hållits konstanta.

För många slipoperationer gäller att kontroll av mängden och typen av i porosítet i kompositen, särskilt porositet som är av en permeabel, eller sammanbunden, typ har visats förbättra slipeffektiviteten och skydda arbetsstyckets kvalitet från värmeskada eller mekanisk skada vid slipning.

Alla tredimensionella slipkompositer utgörs av summan av de relativa volymprocentandelarna av de tre beståndsdelarna: slipkorn, bindemedel och porositet. Summan av volymprocentandelarna fór dessa beståndsdelar måste vara 100 volym-%; verktyg med en högre procentandel porositet måste därför ha motsvarande lägre procentandelar bindemedel och/eller slipkorn. Vid tillverkning av bundna Slipverktyg kan man lätt uppnårelativt höga volymprocentandelar porositet (t ex 46-70 volym-%) i precisionsslipverkyg som tillverkas med styva, oorganiska bindemedelsmaterial (t ex fórglasade eller keramiska bindemedel) och relativt små kornstorlekar (t ex Norton-kornstorlekar på 46-220), än i grova slipverktyg tillverkade med organiska bindemedelsmaterial och med relativt stora kornstorlekar (t ex Norton-storlekar på 12-120). Mycket porösa slipkompositer framställda med stora kornstorlekar, hög volymprocentandel korn och mjukare, organiska bindemedelsmaterial har en tendens att sjunka ihop eller stratifieras vid de mellanliggande stegen med formning och härdning vid tillverkningen av slipverktyget. Av dessa skäl formas kommersiellt tillgängliga bundna slipverktyg framställda med organiska bindemedelsmaterial ofta så att de inte innehåller någon porositet, och de innehåller typiskt inte mer än 30 volym-% porositet. De överstiger sällan 50 volym-%.porositet.

Den naturliga porositet som uppstår genom packning av slipkornen och bindemedelspartiklarna vid formpressning är normalt otillräcklig för att hög porositet skall uppnås i bundna Slipverktyg. Porositetsinducerare såsom bubbelaluminiumoxid och naftalen kan sättas till blandningar av slipmedel och bindemedel fór att möjliggöra formpressning och hantering av en porös ohärdad slipartikel och for att ge en adekvat volymprocent porositet i det färdiga verktyget.

Vissa porinducerande (t.ex. bubbelaluminiumoxid och glassfárer) skapar porositet med lsutna celler i verktyget. Porinducerare som ger slutna celler och som tillsätts 10 15 20 25 30 35 530 'M5 3 för att ge en hög procentandel porositet förhindrar bildning av öppna kanaler eller sammanbunclen porositet och förhindrar därmed eller reducerar fluidflödet genom verktygskroppen, och detta tenderar att öka slipkrafterna och risken för värmeskada. Porinducerare som ger öppna celler måste brännas ut ur slipmedelsmatrisen (t ex valnötsskal och naftalen), och detta ger upphov till olika tíllverkningsproblem.

Vidare varierar densiteterna för porinducerare, bindemedelsmaterialoch slipkorn kraftig, vilket gör det svårt att kontrollera stratifieringen av slípblandníngen vid hantering och formning, vilket ofta leder till en förlust av homogenicitet i den färdiga slipartikelns tredimensionella struktur. En enhetlig, homogen fördelning av de tre beståndsdelarna i slipkompositen har ansetts vara en nyckelaspekt för enhetlig verktygskvalitet och, för slip slivor, av betydelse för att skivorna skall ha en säker drift vid de höga rotationshastigheter som krävs för slipning (t ex över 4000 sfpm (surface feet per minute)).

Volymprocentandelen sammanbundenporositet, eller fluidpermeabilitet, har visats vara en viktigare faktor för slipartiklars slipprestanda än endast volymprocentandelen porositet (se US-patent nr A-5 738 696 (VV 11); Den sammanbundna porositeten medger avlägsnande av sliprester (spån) och innebär att kylvätskan kan passera inne i skivan vid slipning. Förekomsten av sammanbunden porositet kan bekräftas genom mätning av skivans permeabilitet för ett luftflöde under kontrollerade betingelser. I US-patent nr A-5 738 697 (Wu) anges slipskivor med hög permeabilitet med en väsentlig mängd sammanbunden porositet (40-80 volym-%). Dessa skivor är tillverkade av en matris av fiberpartiklar med ett sidförhållande på minst 5:1. Fiberpartiklarna kan vara filamentartade slipkorn eller vanliga icke-fibrösa slipkorn blandade med olika fibrösa fyllmedel såsom keramisk fiber, polyesterfiber och glasfiber och mattor och agglomerat framställda med fiberpartklar.

Det har nu upptäckts att bundna Slipverktyg kan framställas med en relativt hög procentandel porositet och en relativt låg procentandel slipkorn utan att den mekaniska hållfastheten eller nötningsbeständigheten minskar, även om verktygets hårdhetsgrad borde innebära en relativt sämre mekanisk hållfasthet.

För organiskt bundna slipverktyg är det nu möjligt att tillverka verktyg med relativa procentandelar slipkorn, bindemedel och porositet som bildar strukturer som tidigare var okända för kommersiella bundna slipverktyg. Dessa nya strukturer inbe griper organiskt bundna Slipverktyg vari den kontinuerliga fasen 10 15 20 25 30 85 530 'M5 4 av slipkompositen utgörs av porositetsbeståndsdelen. I en fóredragen metod för att skapa dessa nya strukturer agglomereras huvuddelen av slipkornet med ett bindningsmaterial före blandning , formning och värmebehandling av det bundna slipverktyget.

Agglomererade slípkorn har rapporterats ge förbättrad slipeffekt genom mekanismer som inte har att göra med mängden eller typen av porositet i det bundna slipverktyget. Slipkorn har agglomererats för olika ändamål, huvudsakligen för att möjliggöra användningen av mindre slipkornspartiklar (kornstorlekar) för att ge samma slipeffektivitet som en större slipkornsstorlek, eller för att ge enjämnare ytfinish på det arbetsstycke som slip as. I många fall har slípkorn agglomererats för erhållande av en mindre porös struktur och ett tätare Slipverktyg med starkare bundna slípkorn.

Kuggheningsskivor med mycket låg porositet (t.ex. mindre än omkring 5 volym-% porositet) har framställts från återvunna krossade keramiskt bundna slipkompositer genom bindning av kompositerna i ett epoxiharts. DeSSa "sammansatta" kuggheningsskivor har funnits kommersiellt tillgängliga i ett antal år (från Saint-Gobain Abrasives, GmbH, tidigare Efesis Scheiftechnik GmbH, Gerolzhofen, Tyskland).

I US-p atent nr A-2 212 728 (Benner) anges aggregat av slípkorn/bindemedel framställda med valfri typ av bindemedel. Skälet för att använda aggregaten är att man vill ha mycket täta skivstrukturer fór att hålla kvar diamant- eller CBN-korn under slipoperationer. Om aggregaten framställs med en porös struktur är det för att möjliggöra flöde av interaggregatbindemedelsmaterial in i aggregatens porer ' och göra strukturen helt tät under bränning. Aggregaten möjliggör användning av okornat material av slípkorn som annars fórlorasvid tillverkningen.

I US-patent nr. A-3 982 359 (Elbel) utlärs bildning av aggretat av hartsbindemedel och slípkorn med hårdhetsvärden som är större än för det hartsbíndemedel som används för att binda aggregaten iett slipverktyg. Snabbare sliphastigheter och längre verktygslívslängder uppnås med gummibundna SkíVOI' som innehåller aggregaten.

I US-patent nr A-4 799 939 (Bloecher) utlärs eroderbara agglomerat av slípkorn, ihåliga kroppar och organiskt bindningsmedel och användning av dessa agglomerat i belagda slipmedel och bundna slipmedel. Liknande agglomerat anges i US-patent nr A-ö 039 311 (Bloecher) och i US-patent nr A-4 652 275 (Bloecher m.fl.). 10 15 20 25 30 35 530 145 5 I US-patent nr A-5 129 189 (Wetscher) anges Slipverktyg med en hartsbindemedelsmatris som innehåller konglomerat, med 5-90 volym-% porositet, av slipkorn, harts och fyllmaterial såsom kryolit.

I US-patent nr A-5 651 729 (Benguerel) utlärs en slipskiva med en kärna och en diskret slipkant framställd av hartbíndemedel och krossade agglomerat av diamant- eller CBN-slipkorn med ett metallbindemedel eller keramiskt bindemedel. De angivna fördelarna med skivor framställda med agglomeraten inbegriper stort utrymme fór spånavskiljning, hög nötningsbeständighet, sj älvskärpningsegenskaper, hög mekanisk hållfasthet hos skivan och möjlighet att direktbinda slipkanten till skivans kärna. I en utfóringsform krossas de diamant- eller CBN-bundna slipkanterna till en storlek på 0,2-3 mm för bildning av agglomeraten.

I det brittiska patentet nr. A-1 228 219 (Lippert) anges konglomerat av korn och bindemedel som satts till en elastisk gummibindemedelsmatris. Bindemedlet som håller kornet i konglomeratet kan vara keramiskt eller hartsmaterial, men det måste vara styvare än den elastiska bindemedelsmatrisen.

I US-patent nr A-4 541 842 (Rostoker) anges belagda slipmedel och slipskivor framställda med aggregat av slipkorn och en skummad blandning av keramiska bindemedelsmaterial med andra råmaterial såsom kimrök eller karbonater som lämpar sig fór skumning under bränning av figgïegfiten- "Pelleterna" av aggregat innehåller en större procentandel bindemedel än korn på volymprocentbasís. De pelletar som används fór framställning av slipskivor sintras vid 900°C (till en densitet på 1,134 g/cm3) och det keramiska bindemedel som används för framställning av skivan bränns vid 880°C. Skivor framställda med 16 volym-% pelletar hade vid slipning en prestanda som motsvarade den fór jämförbara skivor framställda med 46 volym-% slipkorn. Pelletarna innehåller öppna celler i den keramiska bindemedelsmatrisen, vari de relativt mindre slipkornen finns i kluster runt de öppna cellernas omkrets. En roterande ugn nämns fór bränning av de fór-agglomererade gröna aggregat som senare skummas och sintras fór ficamställning av pelletar.

I US-A-6 086 467 (Imai m.fl.) anges slipskivor som innehåller slipkorn och kluster av fyllkorn som är mindre än slipkornet. Keramiskt bindemedel kan användas och fyllkornet kan bestå av kromoxid. Kornklustrens storlek är 1/3 eller mer av slipkornets storlek. Fördelarna inbegriper kontrollerad bindemedelserosion och slipkornsretention vid lågeffektssliptillämpningar med användning av 10 15 20 25 30 35 530 'M5 6 superslipkorn varvid superslipkornet måste vara spätt för att minimera slipkrafterna. Kluster av fyllkorn kan formas med vax. Ingen sintring av klustren anges.

I WO 01/85393 A1 (Adefiis) anges en tredimensionell slipartikel framställd av slipkompositer, antingen formade eller oregelbundna, arrangerade så att de har mer än ett monoskikt av slipkompositer. Artikeln kan innehålla interkompositporositet och intrakompositporositet. Kompositerna inbegriper slipkorn bundna i en Oorganisk eller organisk forsta matris och slipartikeln är bunden med ett andra oorganiskt (metalliskt eller fórglasat eller keramiskt) eller organiskt bindningsmaterial för formning av en slipartikel med en porositet på omkring 20 till 80 volym-%. Den föredragna artikeln innehåller fint diamantslipkorn som hålls i ett första och endra glasbindemedel och artikeln används för att slipa glas till spegelglans.

Ett antal publikationer har beskrivit belagda Slipverktyg framställda med agglomererat slipkorn. Dessa inbegriper US A-2 194 472 (Jackson) vilket anger belagda Slipverktyg framställda med agglomerat av ett flertal relativt fina slipkorn och vilket som helst av de bindemedel som normalt används för belagda eller bundna Slipverktyg. Oorganiska kompositer av flnkornig diamant, CBN och andra värmenedbrytbara slipkorn i en matris av metalloxid har rapporterats vara användbara i belagda slipverktyg (US-patent nr A-3 916 584 (Howard, m.fl.)). IUS- patent nr A-3 048 482 (Hurst) anges formade mikroslipsegment av agglomererade slipkorn och organiska bindemedelsmaterial i form av pyramider eller andra avsmalnande former. De formade mikroslipsegmenten fästs vid en fiberbärare och används för fiamställning av belagda slipmedel och för att belägga ytan på tunna slip skivor. I US-patent nr A-4 311 489 (Kressner) anges agglomerat av fint (s 200 mikron) slipkorn och kryolit, eventuellt med ett silikatbindningsmedel, och användning av dessa vid framställning av belagda Slipverktyg. I US-patent nr A- 5500278 (Holmes) anges exakt formade partiklar eller kompositer av slipkorn och ett polymeriskt bindningsmedel som formas genom polymerisering med fria . radikaler. Liknande formade kompositer beskrivs i US-patent nr A-5851247 (Stoetzel , m. fl.); US-patent nr. A-5714259 (Holmes, m.fl.); och US-patent nr A- 5342419 (Hibbard, m.fl.). I US-597 5988, US-6217413 Bl och WO 96/10471, (alla till Christiansen) anges belagda slipartiklar som inbegriper en bärare och ett organiskt bundet slipskikt där slipmedlet ingår som formade agglomerat i form av trunkerade fysidiga pyramider eller kuber. 10 15 20 25 30. 530 145 7 I US-A-6056794 (Stoetzel, m.fl.) anges, belagds slipartíklar med en bärare, ett organiskt bindemedel som innehåller hårda oorganiska partiklar dispergerad e däri, och slippartikelagglomerat bundna till bäraren. Slippartiklarna i agglomeraten och de hårda oorganiska partiklarna i det organiska bindemedlet har huvudsakligen samma storlek. Agglomeraten kan vara slumpmässigt eller exakt formade och de framställs med ett organiskt bindemedel. De hårda oorganiska partiklarna kan utgöras av vilka som helst av ett antal slipkornspartiklar.

I US 6319108 Bl (Adefris, m. fl.) anges en slipartikel som inbegriper en styv bärare och keramiska slipkompositer framställda av slippartiklar i en porös keramisk matris. Kompositerna hålls vid bäraren med en metallbeläggning såsom en elektropläterad metall. I WO 01/83166 A1 (Mujumdar, m.fl.) anges glasslipningsverktyg som inbegriper diamantkompositer som hålls på en bärare med hartsbindemedel.

I ett antal patent anges Slipverktyg som inbegriper harts eller andra i organiska bindningsmedelskompositer med slipkorn. De flesta av dessa verktyg är belagda Slipverktyg vari hartsbindemedlet används för att fästa slipkornskompositerna på en flexibel bärare. Ibland används metallbindningsmedel eller eroderbara partiklar tillsammans med slipkompositerna.

Representativa patent inbegriper US-patent nr. A-507 8753 (Broberg, m.fl.); US-patent A-578098 (Gagliardi, m.fl.); US-patent A-5127197 (Brukvoortm m.fl.); US-p atent nr, A-5318604 (Gorsush, m.fl.);, US-patent nr. A-5910471 (Christiansen, m.fl.); och US-patent nr. A-6217413 (Christiansen m.fl.).

I US-patent nr. A-4355489 (Heyer) anges en slipartikel (skiva, disk, band, ark, block och liknande) framställd av en matris av vågformade filament sammanbundna vid de manuells kontaktpunkterna och slipagglomerat med en hålrumsvolym på omkring 7 0-97%. Agglomeraten kan fiamställas med keramiska bindemedel eller hartsbindemedel, och valfritt slipkorn. I US-p atent nr A-43647 46 (Bítzer) anges Slipverktyg som inbegriper olika slipagglomerat med olika hållfastheter. Agglomeraten framställs från slipkorn och hartsbindningsmedel och kan innehålla andra material, exempelvis huggna fibrer, för extra hållfasthet eller hårdhet. I US-patent nr. A-4393021 (Eisenberg, m.fl.) anges en metod för framställning av slipagglomerat från slipkorn och ett hartsbindningsmedel. med användning av en silduk och valsning av en pasta av kornet och bindningsmedlet 10 15 20 25 30 530 'M5 8 genom duken fór framställning av maskliknande extruderingar. Extruderingarna härdas genom upphettning och krossas sedan för bildning av agglomeraten.

Trots denna omfattande kunskapsmängd om framställningen av slipartiklar med agglomererat korn och att eliminera eller skapa verktygsporositet har hittills ingen framsgångsrikt lyckats förändra den grundläggande kompositstrukturen hos ett tredimensionellt, monolitiskt bundet Slipverktyg med agglomererat korn på ett sådant sätt att verktygets grad och struktur inte längre kan användas för att förutsäga slipprestandan. Ingen har använt agglomererat korn för att framställa volymp rocentstrukturverktyg som har varit svåra eller omöjliga att framställa med vanligt slipkorn i organiska bindemedel. Särskilt gäller att det har visat sig att man utan att göra avkall på mekanisk hållfasthet, verktygslivslängd eller verktygsprestande kan erhålla relativt höga volymprocentandelar porositet (t.ex. över 30 volym-%) i bundna Slipverktyg framställda med organiska bindemedel.

Väsentliga förändringar av elasitcitetsmodulen och andra fysikaliska egenskaper hos både oorganiskt och organiskt bundna verktyg kan nu uppnås med verktygen enligt uppfinningen. i I bundna slipmedel framställda med organiska bindemedelsmaterial har bindemedelsmaterialen ansetts vara den viktigaste faktorn för förändring av grad och struktur för att uppnå lämplig eller tillräcklig mekanisk hållfasthet eller styvhet. Uppfinningen möjliggör helt överraskande framställning av verktyg med en lägre halt av slipkorn i ett intervall av bindemedelshalter och som kan användas för sliptillämpningar som kräver verktyg med hög mekanisk hållfasthet och hög beständighet mot förtida nötning (definierat som verktygsstruktursnötning vilken sker snabbare än slipkornsnötning). Vid sliptillämpningar med stora kontaktytor har verktygen enligt uppfinningen till och med överlägsen prestanda jämfört med konventionella verktyg framställda med högre halter av bindemedel och slipkorn.

Inte i någon av utvecklingarna enligt känd teknik av agglomererat slipkorn antyds fördelarna med bundna Slipverktyg med användning av vissa agglomererade slipkorn i en organisk eller oorganisk bindemedelsmatris för kontroll av det bundna slipverktygets tredimensionella struktur. Det är särskilt oväntat att dessa agglomerat skulle kunna anpassas så att man kan styra placeringen och typen av porositet och bindemedelsmatrisen i strukturen hos verktyget enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 530 'M5 Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningen är ett bundet Slipverktyg som inbegriper en tredimensionell komposit bestående av (a) en första fas som inbegriper 24-48 volym-% SIíPkOYH bundna med ett 10-88 volym-% organiskt bindemedelsmaterial och mindre än 10 volym-% porositet; och (b) en andra fas som utgörs av 38-54 volym-% porositet; varvid den andra fasen är en kontinuerlig fas i kompositen och varvid det bundna slipverktyget har en minsta spränghastighet på 20,32m/s.

Uppfinningen inbegriper vidare bundna Slipverktyg som inbegriper en tredimensionell komposit bestående av (a) 22-46 volym-% slipkorn bundna med 4- och (b) 40-68 volym-% sammanbunden porositet; varvid huvuddelen av slipkornet ingår som oregelbundet 20 volym-% oorganiskt bindemedelsmaterial; fördelade kluster inne i kompositen; det bundna slipverktyget har värden för elasticitetsmodulen som är minst 10% lägre än motsvarande värden för de i övrigt identiska konventionella verktygen med regelbundet fördelade slipkorn i en tredimensionell komposit; och de bundna slipverktygen uppvisar en minsta spränghastighet på 20,32 m/s.

Uppfinningen inbegriper vidare en metod för diskslipning, vilken inbegriper stegen att: (a) tillhandahålla en bunden slipskiva som inbegriper en tredimensionell komposit av (i) en första fas som inbegriper 24-48 volym-% slipkorn bundna med 10-38 volym-% organiskt bindemedelsmaterial och mindre än 10 volym-% porositet; och (ii) en andra fas som består av 38-54 volym-% porositet; VflYVíd den andra fasen är en kontinuerlig fas inne i kompositen och det bundna slipverktyget har en minsta spränghastighet på 20,32 m/s; (b) montera den bundna slipskivan på en ytslipmaskin; (c) rotera skivan; och (d) bringa en slipyta på skivan i kontakt med ett arbetsstycke under en tidsperiod som räcker för att slipa arbetsstycket; varigenom skivan avlägsnar material från arbetsstycket med en effektiv materialavskiljningshastighet, SkiVanS slipyta förblir väsentligen fri från sliprester och, när slipningen är slutförd, arbetsstycket är väsentligen fritt från värmeskada. I Uppfinningen inbegriper vidare en metodo för krypmatningsslipning, vilken inbegriper stegen att; (a) tillhandahålla en bunden slipskiva som inbegriper en tredimensionell komposit, bestående av (i) 22-46 volym-% slipkorn bundna med 4-20 volym-% 10 15 20 25 30 530 '145 10 oorganiska bindeme delsmaterial; och (ii) 40-68 volym-% sammanbunden porositet; och vari huvuddelen av slipkornen ingår som oregelbundet fördelade kluster inne i kompositen; det bundna slipverktyget har ett värde för elasticitetsmodul som är minst 10% lägre än motsvarande värde för ett i övrigt identiskt konventionellt verktyg med regelbundet fördelade slipkorn i en tredimensionell komposit; och det bundna slipverktyget har en minsta spränghastighet på 20,82 m/s; (b) montera den bundna slipskívan på en krypmatningsmaskin; (c) rotera skivan; och (d) bringa en slipyta på skivan i kontakt med ett arbetsstycke under en tidsperiod som räcker för att slipa arbetsstycket; varvid skivan avlägsnar material från arbetsstycket med en effektiv materialavskiljningshastighet och, då slipningen är slutförd, arbetsstycket är väsentligen fritt från värmeskada.

Beskrivning av rítngarna Figur 1 är ett ternärt diagram som visar de relativa volymetriska procentuella sammansättningsstrukturerna för organiskt bundna Slipverktyg av standardtyp jämfört med de organiskt bundna slipverktygen enligt uppfinningen.

Figur 2 är ett ternärt diagram som visar de relativa volymetriska procentuella sammansättningsstrukturerna för organiskt bundna Slipverktyg av standardtyp jämfört med organiskt bundna Slipverktyg enligt uppfinningen framställda med innehåller slipkornsagglomerat som oorganiska bíndningsmaterial. i Figur 3 är ett ternärt diagram som visar intervallet av volymetriska procentuella sammansättningsstrukturer för oorganiskt bundna Slipverktyg av standardtyp vari de för oorganiskt bundna Slipverktyg enligt uppfinningen framställda slipkornsagglomeraten innehållande oorganiska bindeme delsmaterial och ett oorganiskt bindemedel kännetecknas av väsentligt _ lägre elastícitetsmodulvärden men har motsvarande spränghastighetsvärden jämfört med standardverktygen. v Figur 4 är ett fotomikrografi av ytan på ett bundet Slipverktyg av standardtyp framställt med ett organiskt bindemedel, och som visar en enhetlig fördelning av de tre komponenterna i slipkompositen.

Figur 5 är ett fotomikrografi av ytan av ett bundet slipverktyg enligt uppfinningen, framställt med ett organiskt bindemedel, som visar en oenhetlig fördelning av slipkompositens tre beståndsdelar, porositet (mörkare områden) som 10 15 20 25 30 530 145 11 en kontinuerlig fas inne i kompositen och ett nätverk av slípkorn förankrade i det organiska bindemedelsmaterialet.

Beskrivning av föredragna utfóringsformer Bundna Slipverktyg De bundna slipverktygen enligt uppfinningen (slipskivor, slípsegmenfi, slipdiskar, slípstenar och henar, vilka kollektivt beteckas verktyg eller skivor) kännetecknas av en tidigare okänd kombination av verktygs- eller skívstruktur och Med uttrycket volymprocentandelen slipkorn, bindemedel och porositet i skivan. Med "grad" för fysikaliska egenskaper. "skivstruktur" avses häri skivhårdhet avses den bokstavsbeteckning som ges för skivans uppträdande vid en slipoperation. För en given bindemedelstyp är graden 611 fU-Ilktïflïn av skivans porositet, kornhalt och vissa fysikaliska egenskaper såsom den härdade densiteten, elasticitetsmodulen och sandblästringspenetrationen (den senare mera tYPiSk för keramiskt bundna skivor). Skivans "grad" talar om hur notningsbeständig skivan kommer att vara under slipningen och hur hårt skivan kommer att slipa, dvs hur mycket energi som krävs för att använda skivan vid en given SIipOPQIaÛiOU- Bokstavsbeteckningen för skivans grad tilldelas enligt en hårdhetsskala i Småel' från Norton Comp any som är känd inom teknikområdet, vari de mj ukaste graderna betecknas A och de hårdaste graderna betecknas Z. se t.ex. US-patent nr A- 1983082 (Howe, m. fl.). Genom anpassning av skivgrader kan en fackman ersätta en ny skivspecifikation fór en känd skiva och förutsäga den nya skivans prestanda på motsvarande sätt som för den kända skivan.

Genom en väsentlig och oväntad avvikelse från denna praxis kännetecknas verktygen enligt uppfinningen av förändringar av sina tredimensionella, monolítiska kompositstrukturer, särskilt med avseende på mängden och karaktären av porositetsbeståndsdelar, på ett sådant sätt att verktygsgraden och verktygsstrukturen inte längre fórutsäger slipprestandan.

Då de framställs med ett organiskt bindemedel kan verktygen enligt uppfinningen formuleras så att de volymprocentstrukturer (t.ex. porositet över 30 volym-%) erhålls som var svåra eller omöjliga att framställa med metoder enligt känd teknik. Dessa nya strukturer kan framställas utan att man ger avkall på mekanisk hållfasthet, verktygslivslängd eller verktygsprestanda. I en iöredragefl metod framställs dessa strukturer med en slipkornsblanding vari huvuddelen av 10 15 20 25 30 530 145 12 slipkornet föreligger i form av agglomerat av slipkorn med ett organiskt bindningsmaterial, ett oorganiskt bindningsmaterial eller en blandning av de båda.

Då de framställs med ett oorganiskt bindemedelsmaterial kan verktygen enligt uppfinningen formuleras så att de ger identiska volymprocentstrukturer (se Figur 3) i förhållande till konventionella verktyg, men med ett väsentligt lägre, dvs minst 10% lägre, värde för elasticitetsmodulen och ofta så mycket som 50% lägre värde for elasticitetsmodulen utan någon effektiv förlust av mekanisk hållfasthet.

Trots denna minskning av styvheten uppvisar verktygen enligt uppfinningen kommersiellt godtagbara värden fór spränghastighet och väsentligt bättre materialavskiljningshastigheter för vissa slipoperationer. I en fóredragen metod framställs dessa strukturer med en slipkornsblandning vari huvuddelen av slipkornet föreligger i form av agglomerat av slipkorn med ett oorganiskt bindningsmaterial.

Figurerna 1-5 åskådliggör de nya strukturerna hos verktygen enligt uppfinningen. Figur 1 är ett ternärt diagram markerat med två zoner som definierar två uppsättningar skivor (skivor enligt känd teknik och fórsöksskivor enligt uppfinningen) framställda med organiskt bindemedelsmaterial. Skivorna enligt känd teknik och skivorna enligt uppfinningen är lika lämpliga för kommersiell användning vid högkontakts-, precisions-, yt- eller linjeslipoperationer, såsom disk- ellervalsslipning. De konventionella skivorna har volymprocentstrukturer inom en zon som avgränsas av 38 till 52 volym-% korn, 12 till 38 volym-% bindemedel och 15 till 37 volym-% porositet. Däremot har skivorna enligt uppfinningen strukturer inom en zon som avgränsas inom 24 till 48 volym-% korn, 10 till 38 volym-% bindemedel och 38 till 54 volym-% porositet. Det framgår att skivorna enligt uppfinningen framställs med väsentligt mindre mängd slipkorn än de konventionella skivorna och innehåller relativt mindre mängder bindemedel och relativt större mängder porositet. Vad som inte framgår av diagrammet är att skivorna enligt uppfinningen ligger i det område av det ternära diagrammet där framställningsmetoderna enligt känd teknik inte kunde användas för framställning av slipskivor. Metoderna enligt känd teknik fallerade eftersom den tredimensionella kompositstrukturen sjönk ihop under värmebehandlingen, vilket innebar att porositetsområdena kollapsade, eller eftersom skivor enligt känd teknik inte hade tillräcklig mekanisk hållfasthet för säker användning i slipoperationer. 10 15 20 25 30 35 530 145 13 Figur 2 är ett ternärt diagram som åskådliggör två uppsättningar skivor (skivor enligt känd teknik och försöksskivor enligt uppfinningen) som är utformade fór kommersiell användning vid ytslipningsoperationer av typen kontinuerlig linjeslipning, såsom valsslipning. Skivorna enligt känd teknik är framställda med organiskt bindemedelsmaterial och skivorna enligt uppfinningen framställda med organiskt bindemedelsmaterial och slipkornsagglomerat med oorganiska bindningsmaterial. Skivorna enligt uppfinningen är mycket överlägsna de konventionella skivorna med avseende på alla driftsparametrar vid valsslipningsoperationer. De konventionella skivorna har åter strukturer i en zon avgränsad med 38 till 53 volym-% korn, 12 till 38 volym-% bindemedel och 15 till 37 volym-% porositet. Skivorna enligt uppfinningen har däremot strukturer i den zon som avgränsas med 28 till 48 volym-% korn, 10 till 33 volym-% bindemedel (summan av organiskt bindemedel i skivan och det oorganiska bindnin gsmaterialet i agglomeraten) och 88 till 53 volym-% porositet. Det framgår att skivorna enligt uppfinningen kan framställas med väsentligt mindre mängd slipkorn och väsentligt mer porositet än de konventionella skivorna. Vad som inte framgår av diagrammet är att skivorna enligt uppfinningen kännnetecknas av mycket mjukare grader än de konventionella skivorna och av lägre värden för elasticitetsmodulen än konventionella skivor (vid jämförelse vid motsvarande volymprocentandel bindemedelsmaterial), men de uppvisar väsentligt bättre slipeffektivitet uttryckt som skivans livslängd, materialavskiljningshastigheten och skivans motståndskraft mot vibration eller smatter.

Figur 3 är ett ternärt diagram som åskådliggör två uppsättningar skivor (skivor enligt känd teknik och fórsöksskivor enligt uppfinningen) framställda med oorganiskt bindemedelsmaterial, båda lämpliga för kommersiell användning vid ytslipoperationer med hög kontaktyta, såsom krypmatningsslipning. Skivorna enligt känd teknik och skivorna enligt uppfinningen har båda strukturer i en zon som avgränsas med 22 till 46 volym-% korn, 4 till 21 volym-% bindemedel och 35 till 77 volym-% porositet. Vad som inte framgår av diagrammet är att skivorna enligt uppfinningen vid en identisk volymprocentsstruktur har en mjukare grad och ett lägre värde fór elasitcitetsmodulen än de konventionella skivorna men ändå uppvisar väsentligt bättre slipprestande med avseende på materialavskiljnings- hastighet och arbetsstyckets kvalitet.

Figurerna 4-5 åskådliggör förändringen i mängden och typer av porositet i verktyget enligt uppfinningen jämfört med konventionella verktyg. Det framgår av 10 15 20 25 30 35 530 145 14 Figur 4 (känd teknik) och Figur 5 (uppfinningen) att porositeten (de mörkare områdena) i slipkompositen i skivan enligt uppfinningen är en kontinuerlig fas bestående av sammanbundna kanaler. Slipkornet och bindemedlet framträder som ett nätverk i vilket slipkornet är fórankrati de organiska bindemedelsmaterialen.

Däremot har de konventionella skivorna en väsentligen enhetlig struktur vari porositeten knappt är synlig och uppenbart föreligger som en diskontinuerlig fas.

På motsvarande sätt har det noterats för oorganiskt bundna verktyg enligt uppfinningen att porositeten i slipkompositen inbegriper sammanbunden porositet.

Slipkornen i skivorna enligt uppfinningen finns i kluster och är oregelbundet fördelade, i motsats till den regelbundna och enhetliga kornfórdelnignen i jämförbara skivor enligt känd teknik framställda med samma typ av oorganiskt bindemedel och kornmaterial. Alla beståndsdelar i skivorna enligt känd teknik förefaller vara fördelade på ett enhetligt och homogent sätt över skivans yta, medan alla beståndsdelarnai skivan enligt uppfinningen är oregelbundet fördelade och strukturen inte är homogen. Såsom kan förväntas för ett oorganiskt bundet verktyg (t.ex. bundet med keramiskt bindemedel) och den relativt lilla kornstorlek som typiskt används i ett sådant verktyg, jämfört med det organiska bindemedlet och de större kornstorlekar som åskådliggörs i Figur 5, är porositetskanalerna och nätverket av slípkorn och bindemedel visuellt mindre tydliga i de oorganiskt bundna verktygen än i de organiskt bundna verktygen.

Olika materialegenskaper hos de bundna slipverktygen har identifierats såsom kopplade till de nya kompositstrukturer som anges häri, bland annat mekanisk hållfasthet, elasticitetsmodul och densitet.

De mekaniska hållfastehetsegenskaperna bestämmer huruvida en koinposit kan användas som ett bundet slipverktygi en kommersiell slipoperation. Eftersom de flesta bundna slipverktyg används i form av slipskivor används skivans spränghastighet för att förutsäga den mekaniska hâllfastheten, varvid skivan monteras på en påstickningsdorn i en skydskammare och sedan roteras med hastighet tills Spränghastigheten kan omvandlas till en brottpunkt vid dragpåkänning med kända ekvationer (t ex Formulas for Stress and Strain, Raymond J. Roark, mcGraw-Hill, 1965). Om man exempelvis antar en roterande disk med ett hål i ökande skivan faller sönder. kompositen brister och mitten sker brottet vid hålet, där dragpåkänningen är maximal. o = dragp åkänning eller spränghållfasthet (psi) R = skivans radie (tum) 10 15 20 25 530 145 15 p = skivans densitet (lbs/tuma) r = hålets radie (tum) w = vinkelhastighet (radianer/sek) k = konstant (386,4) u = Poissonfórdelning (0,2) (Flxíøxmí((3+1>)>< F) 42 k .

Om dessa förhållanden appliceras på ett slipskiveexempel, fór en valsslipskiva med måtten 91,4 x 10,2 x 30,5 cm och med, denSíteten lflßš/Cms (innehållande 30% slípmedel + 22% bindemedel + 48% iwrer, räknat På VOIYIIIGII), och om denna skiva hade en uppmätt spränghastighet på 22,32 m/sek, gäller: Vinkelhastighet=20,32 m/min= 44,4 radianer/sek e= lxíolnssxzizigê ((s+o.2)'><3e2 + (1-o.2)>< 122) = 288 psi Om spränghastigheten skulle vara dubbelt så hög (40,64 m/sek eller 88,8 radíaner/sek) skulle dragpåkänningen o = 1153 psi vid den punkt då kompositen drabbbas av mekaniskt brott. - "Mekanisk hållfasthet" definieras därmed häri som spränghastigheten för skivan uttryckt i meter per sekund fór slipskivor och, om det bundna slipverktyget inte är en skiva, som den uppmätta dragp åkänningen vid den punkt då komposíten genomgår fullständigt mekaniskt brott.

En annan materialegenskap som är relevant för de bundna slipverktygen enligt uppfinningen är verktygens densitet. Såsom man kan förvänta sig från volymprocentsammansättningarna för deras nya strukturer är de organiskt bundna verktygen enligt uppfinningen mindre täta än motsvarande konventionella verktyg som typiskt används fören given slipoperation. De organiskt bundna verktygen kännetecknas av en densitet på mindre än 2,2 g/cms, mer föredraget mindre än 2,0 g/cmß och mest föredraget mindre än 1,8 g/cma. SOm Sådana al' de for en given sliptillämpning (t ex diskslipning av stålcylindrar) omkring 20 till 35% 10 15 20 25 30 35 530 'M5 16 mindre täta, och i genomsnitt omkring 30% mindre täta än motsvarande konventionella verktyg som används för samma tillämpning.

De oorganiskt bundna verktygen enligt uppfinningen kännetecknas av jämförbara eller något lägre densiteter jämfört med densiteterna för motsvarande konventionella verktyg. Slipskivor fór slipning av inre diametrar av konventionell typ har exempelvis generellt en densitet på 1,97 till 2,22 g/cm3, medanjämförbara verktyg enligt uppfinningen ligger inom intervallet från omkring 1, 8 till 2,2, g/cmß.

Densiteterna för krypmatningsslipskivor enligt uppfinningen och jämförbara konventionella skivor ligger båda mellan 1,63 och 1,99 g/cms.

För elasticitetsmodulvärdena däremot väsentligt lägre, minst 10%, föredraget minst oorganiskt bundna verktyg enligt uppfinningen är 25% och mest föredraget 50% lägre än värdena för jämförbara konventionella verktyg. För slip skivor för inre diametrar ligger elasticitetsmodulen för verktygen enligt uppfinningen från 25 till 50 GPa (värden som bestäms med en GrindosonicTM-maskin, med den metod som beskrivs i J .Peters, "Sonic Testing of Grinding Wheels" Advances in Machin Tool Design and Research, Pergamon Press, 1968) jämfört med elasticitetsmodulvärdena för jämförbara verktyg, som typiskt ger intervallet från 28 till 55 GPa. Likaledes gäller för krypmatningsskivor att elasticítetsmodulvärdena fór verktygen enligt uppfinningen ligger från 12 till 36 GPa, i till värdena för jämförbara verktyg, elastícitetsmodulvärden som typiskt ligger mellan 16 och 38 GPa. Likaledes för verktygsslip skivor motsats SOm har (ytslipning av härdade metallverktyg) ligger elasticitetsmodulerna för verktygen enligt uppfinningen i intervallet från 12 till 30 GPa, medan elasticitetsmodulvärdena för jämförbara verktyg ligger i intervallet från 16 till 35 GPa. För en vald sliptillämpning gäller generellt att ju högre grad som krävs för ett jämförbart konventionellt verktyg, desto större förändring nedåt i elasticitetsmodulvärdet för det oorganiskt bundna verktyget enligt uppfinningen som ger motsvarande eller bättre prestande för den tillämpningen. Det följer att för en vald sliptillämpning, ju högre volymprocent slipkorn i ett jämförbart konventionellt verktyg som krävs för den tillämpningen, desto större förändring nedåt i elasticitetsmodulvärde fór det oorganiskt bundna verktyget enligt uppfinningen som ger motsvarande eller bättre prestande vid den tillämpningen.

De bundna slipverktygen enligt uppfinningen har en ovanligt porös struktur av sammanbunden porositet, vilket gör verktyget permeabelt fór fluidflöde och porositeten blir i praktiken en kontinuerlig fas i slipkompositen. Mängden 10 15 20 25 30 35 530 145 17 sammanbunden porosítet bestäms genom mätning av verktygets fluidpermeabilitet enligt metoden i US-patent nr. A-5738696. Här gäller att QlP=fluidpermeabíliteten för ett Slipverktyg, där Q står för flödeshastighet uttryckt som cms luftflöde och P står för tryckdifferens. Termen Q/P representerar den tryckdifferens som uppmätts mellan slipverktygsstrukturen och atmosfären vid en given flödeshastighet för en fluid (t ex luft). Denna relativa permeabilitet Q/P är proportionell mot produkterna av porvolymen och kvadraten av porstorleken. Större porstorlekar är föredragna.

Porgeometrí och slipkornsstorlek är andra faktorer som påverkar Q/P, varvid större kornstorlek ger högre relativ permeabilitet.

De slípverktyg som är användbara enligt uppfinningen känneteßkllas flV högre fluidpermeabilitetsvärden än jämförbara verktyg enligt känd teknik. Med "jämförbara verktyg enligt känd teknik" avses häri verktyg framställda med samma slipkorn och bindemedelsmaterial och med samma volymprocentandelar porositet, korn och bindemedel som enligt uppfinningen. Generellt har Slipverktyg enligt uppfinningen fluidpermeabilitetsvärden som är omkring 25 till 100% högre än värdena för jämförbara Slipverktyg enligt känd teknik. Föredraget kännetecknas slipverktygen av fluidpermeabilitetsvärden som är minst 10% högre, mer föredraget minst 30% högre, än för jämförbara verktyg enligt känd teknik.

Exakta agglomeratstorlekar och -former, bindemedelstyper och porositetshalter kan relativa fluidpermeabilitetsparametrar för specifika bestämmas av fackmannen genom tillämpning av D'Arcys lag på empiriska data för en given typ av slipverktyg.

Porositeten i slipskivan uppstår från den öppna volym som tillhandahålls av verktygskomponenternas naturliga packningsdensítet, Särskilt slipagglomeraten, och, eventuellt, genom tillsats av en mindre mängd konventionella porinducerande medier. Lämpliga porinducerande medier inbegriper, men är inte begränsade tilll, ihåliga glassfärer, ihåliga sfírer eller kulor av plastmaterial eller organiska föreningar, skummade glaspartiklar, bubbelmullit och bubbelaluminiumoxid och kombinationer därav. Verktygen kan framställas med porositetsinducerare som .ger öppna celler, såsom kulor av naftalen, vanötsskal eller andra organiska granuler som bränns bort under bränning av verktyget och lämnar hålrum i verktygsmatrixen, eller så kan de framställas med ihåliga porinducerande medier som ger slutna Cellel' (t GX ihåliga glassfärer). Föredragna slipverktyg innehåller antingen inga tillsatta porinducerande medier eller så innehåller de en mindre mängd (t.ex. mindre än 50 10 15 20 25 30 85 530 'M5 18 volym-%, föredraget mindre än 20 volym-% och mest föredraget mindre än 10 volym-% av verktygsporositeten) av tillsatt porinducerande medium. Mängden och typen av tillsatt porinducerare måste effektivt ge ett Slipverktyg med ett porositetsinnehåll varav minst 30 volym-% är sammanbunden porositet.

De bundna slipverktygen enligt uppfinningen med dessa materialegenskaper och strukturegenskaper framställs föredraget med ett förfarande varvid huvuddelen av slipkornet har agglomererats med ett bindningsmaterial innan verktygskomponenterna blandas samman och värmehärdas för formníng av en slipkomposit. Dessa agglomerat av slipkorn kan framställas med oorganiska bindningsmaterial eller med organiska bindningsmaterial.

Slipagglomerat framställda med organiska bindningsmateríal.

Agglomerat framställda med organiska bindningsmaterial som kan användas enligt uppfinningen är tredimensionella strukturer eller granulenbland annat härdade kompositer av slipkorn och bindningsmaterial. Vilket som helst av de värmehärdande, polymeriska bindningsmaterial som konventionellt används inom slipverktygsbranchen som bindemedel för organiskt bundna slipmedel, belagda slipmedel och liknande är föredragna. Sådana material inbegriper fenolhartsmaterial, epoxihartsmaterial, fenolformaldehydhartsmaterial, ureaformaldehydhartsmaterial, akrylhartsmaterial, gummimodifierade hartskompositioner, fyllkompositioner och kombinationer därav. De melaminformaldehydhartsmaterial, agglomerat som framställs med organiskt bindningsmaterial har en löspackningsdensitet (LPD) på s 1,5 g/cmß, föredraget mindre än 1,3 g/cms, en medelstorlek på 2 till 10 ggr den genomsnittliga kornstorleken eller omkring 200 till 3000 mikrometer, och porositetshalt på omkring 1 till 50%, föredraget 5 till 45% och mest föredraget 10 till 40%, räknat på volymen. i Huvuddelen (det vill säga minst 50 volym-%) av porositeten i agglomeraten föreligger som porositet som är permeabel fór flöden av organiskt bindemedelsmaterial i vätskefas in i agglomeraten under värmehärdningen av de formade, bundna slipverktygen enligt uppfinningen. i Slipkorn som är användbara i agglomeraten framställda antingen med organiskt eller oorganiskt bindningsmaterial kan inbegripa en eller flera av de slipkorn som är kända fór användning i Slipverktyg, såsom aluminiumoxidkorn, inbegripet korn av sammansmält aluminumoxid, sintrad aluminiumoxid och sol- 10 15 20 25 30 530 145 19 gel-sintrad aluminiumoxid, sintrad bauxit och liknande, kiselkarbid, aluminiumoxid-zirkonoxid, aluminoxinitrid, ceriumoxid, borsuboxid, granat, flinta, diamant, inbegripet naturlig och syntetisk diamant, kubisk bornitrid (CBN) och kombinationer därav. Valfri storlek och form på slipkornet kan användas.

Exempelvis kan kornet inbegripa vissa (t.ex. mindre än 10 volym-% av de totala slipkornen i verktyget) avlånga sintrade korn av sol-gel-aluminiumoxid med ett högt sidfórhållande av den typ som anges i US-patent nr. 5129919. Kornstorlekar lämpliga för användning häri är i intervallet från vanliga slipkorn (större än 60 och upp till 7000 mikron) till mikroslipkorn (t ex 0,5 till 60 mikron) och blandningar av dessa storlekar. För en given slipoperation kan det vara önskvärt att agglomerera ett slipkorn med en mindre kornstorlek än den slipkornsstorlek (oagglomererad) som normalt väljs för denna slipoperation. Exempelvis kan agglomererat korn med kornstorlek 80 ersätta slipkorn med kornstorlek 54, agglomererat slipkorn med kornstorlek 100 ersätta slipkorn med kornstorlek 60 och agglomererat slipkorn med kornstorlek 120 ersätta slipkorn med kornstorlek 80. Med "kornstorlek" avses här slipkornstorleken enligt Norton Comapany kornstorleksskala.

Slipagglomerat framställda med oorganiska bindningsmaterial Agglomerat framställda med oorganiska bindningsmaterial som kan användas enligt uppfinningen är tredimensionella strukturer eller granuler, bland annat sintrade porösa kompositioner av slipkorn och keramiskt eller fórglasat bindningsmaterial. Agglomeraten har en löspackningsdensitet (LPD) på s =l,6 g/cm3, en genomsnittlig storlek på omkring 2 till 20 ggr den genomsnittliga slipkornstorleken och en porositet på omkring 30 till 88 volym-% föredraget 30 till 60 volym-%. Slipkornsagglomeraten har företaget en minsta krosshållfasthet på 0,2 MPa.

Den föredragna sintrade aggloemratstorleken för typiska slipkorn ligger i intervallet från 200 till 3000, mer föredraget 350 till 2000, mest föredraget 425 till 1000 mikrometer i medeldiameter. För mikroslipkorn ligger de föredragna sintrade agglomeratstorlekarna från 5 till 180, mer föredraget 20 till 150, mest föredraget 70 till 120 mikrometer i medeldiameter.

Slipkornet ingår med omkring 10 till 65 volym-%, mer föredraget 35 till 55 volym-% och mest föredraget 48 till 52 volym-% av agglomeratet. 10 15 20 25 30 35 530 145 20 Bindningsmaterial som är användbara för fiamställning av agglomeraten inbegriper föredraget keramiska och fórglasade material, föredraget av den sort som används som bindemedelssystem for keramiskt bundna Slipverktyg. Dessa keramiska bindemedelsmaterial kan vara fór-bränt glas som har malts till pulver (en fritta) eller en blandning av olika råmaterial såsom lera, fáltspat, bränd kalk, borax och soda eller en kombination av frittade material och råmaterial. Sådana material smälter och bildar en flytande glasfas vid temperaturer från omkring 500 till 1400°C och väter slipkornets yta så att bindemedelsstavar skapas vid avsvalning, vilket håller slipkornet i en kompositstruktur. Exempel på lämpliga bindningsmaterial for användningi agglomeraten ges i Tabell 2 nedan. Föredragna bindningsmaterial kännetecknas av en viskositet på omkring 345 till 55300 pois vid 1180°C och av en smälttemperatur på omkring 800 till 1300°C. Beroende på verktygens avsedda användning och önskade egenskaper kan agglomeraten emellertid framställas med ett eller flera oorganiska material från den grupp som består av fórglasade bindemedelsmaterial, keramiska bindemedelsmaterial, glaskeramiska bindemedelsmaterial, oorganiska saltmaterial och metallbindemedelsmaterial och kombinationer därav.

I en fóredragen utfóringform är bindningsmaterialet en keramisk bindemedelskomposition som har en bränd oxidsammansättning på 71 vikt-% S102 och B2O3, 14 vikt-% av Al2O3, mindre än 0,5 vikt-% oxider av alkaliska jordartsmetaller och 13 vikt-% oxider av alkalimetaller.

I en annan fóredragen utfóringsform kan bindningsmaterialet vara ett keramiskt material, inbegripet, men inte begränsat till, kiseldioxid, sihkat av alkalimetaller, alkaliska jordartsmetaller, en blandning av alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller, aluminíumsilikater, zirkonsilikater, hydrerade silikater, aluminater, oxider, nitrider, oxinitrider, karbider, oxikarbider och kombinationer och derivat därav. Generellt skiljer sig keramiska meterial från glasmaterial eller fórglasade material genom att de keramiska materialen inbegriper kristallstrukturer. Vissa glasfaser kan ingå i kombination med kristallstrukturerna, särskilt i keramiska material i orafiinerat tillstånd.

Keramiska material i råtillstånd såsom leror, cementer och mineraler, kan användas häri. Exempel på specifika keramiska material som är lämpliga för användning häri inbegriper men är inte begränsade till, kiseldioxid, natriumsilikater, mullit och andra aluminosilikater, zirkonoxid-mullit, magnesiumaluminat, magnesiumsilikat, zirkonsilikater, fáltspat och andra alkali- 10 15 20 25 30 35 530 145 21 aluminosilikater, spineller, kalciumaluminat, magnesiumaluminat och andra alkalialuminater, zirkonoxid, zirkonoxid stabiliserad med yttriumoxid, magnesiumoxid, kalciumoxid, ceriumoxid, titanoxid och andra additiv bestående av sällsynta jordartsmetaller, talk, järnoxid, aluminiumoxid, bohemit, boroxid, ceriumoxid, aluminiumoxid-oxinitrid, kiselnitrid, grafit och kombinationer av dessa keramiska material.

Vissa av dessa keramiska bindningsmaterial (t ex natriumsilikat) kräver ingen värmebearbetning för bildning av slipkornsagglomeraten. En lösning av bindningsmaterialet kan sättas till slipkornet och den resulterande blandningen torkas så att kornen klibbar samman i form av agglomerat. i Det oorganisak bindningsmaterialet används i pulveriserad form och kan sättas till en flytande vehikel för att säkerställa en enhetlig och homogen blandning av bindningsmaterial med slípkorn vid framställning av agglomeraten.

En dispersion av organiska bindemedel sätts föredraget till de pulveriserade oorganiska bindningsmaterialkomponenterna som formnings- eller proce ssningshj älpmedel. Dessa bindningsme del kan inbegripa dextriner, stärkelse, djurproteinlim och andra typer av lim; en flytande komponent såsom vatten, lösningsmedel, viskositet- eller pH-modifierare; och blandningshjälpmedel.

Användning av organiska bindningsmedel förbättrar agglomeratenhetligheten, särskilt enhetligheten av bindningsmaterialets dispersion på kornet, och den strukturella kvaliteten hos de för-brända eller gröna agglomeraten, liksom den hos det brända Slipverktyg som innehåller agglomeraten. Eftersom bindningsmedlen bränns bort under bränning av agglomeraten kommer de inte att utgöra en del av de färdiga agglomeraten eller av det färdiga slipverktyget.

En oorganisk adhesionspromotor kan sättas till blandningen för att förbättra bindingsmaterialens adhesion till slipkornet vid behov för att förbättra blandningskvaliteten. Den oorganiska adhesionspromotorn kan användas med eller utan ett organiskt bindningsmedel vid framställning av agglomeraten.

Det oorganiska bindningsmaterialet ingår med omkring 0,2 till 15 volym-%, mer föredraget 1 till 10 volym-% och mest föredraget 2 till 8 volym-% av agglomeratet.

Densiteten för agglomeraten med oorganiskt bindningsmaterial kan uttryckas på ett antal olika sätt. Agglomeratens skrymdensitet kan uttryckas som LPD. Agglomeratens relativa densitet kan uttryckas som en procentandel av den initiala relativa densiteten eller som en kvot mellan agglomeratens relativa 10 15 20 25 30 530 'l45 22 densitet och de komponenter som används för framställning av agglomeraten, med hänsyn till volymens sammanbundna densitet i agglomeraten.

Den initiala genomsnittliga relativa densiteten, uttryckt som ett! procentvärde, kan beräknas genom division av LPD (p) med en teoretisk densitet för agglomeraten (po), med antagande av porositeten 0. Den teoretiska densiteten kan beräknas enligt den volymetriska regeln för blandningsmetoder från vikt-%- värdet och den specifika vikten för bindningsmaterialet och slipkornet i agglomeraten. För de sintrade oorganiska agglomeraten enligt uppfinningen är ett maximalt procentvärde för den relativa densiteten 50 volym-%, med ett mer föredraget procentvärde för den relativa densiteten på 30 volym-%.

Den relativa densiteten kan mätas med en vätskeutträngningsvolymmetod så att den sammanbundna porositeten inbegrips och porositeten med slutna celler utesluts. Den relativa densiteten är kvoten mellan volymen för de sintrade oorganiska agglomeraten mätt med vätskeundantrångning till volymen för de material som används för framställning av de sintrade oorganiska agglomeraten.

Volymen för de material som används för framställning av agglomeratet är ett mått på den skenbara volymen baserat på mängder och packningsdensiteter för slipkorn och bindningsmaterial som användes för framställning av agglomeraten.

För oorganiska sintrade agglomerat är en maximal relativ densitet för agglomeraten föredraget 0,7 och en maximal relativ densitet på 0,5 är mer föredragen Framställnin smetod för sli a lomerat Agglomeraten kan bildas med ett antal metoder i ett stort antal storlekar och former. Dessa metoder kan användas före, under eller efter bränning av den initiala ("gröna") fasens blandning av korn och bindningsmaterial. Det fóredragana steget att upphetta blandningen för att bindningsmaterialet skall smälta och flöda och därigenom fasta bindningsmaterialet vid kornet och fixera kornet i en agglomererad form kan här betecknas som härdning, bränning, rostning eller sintríng. Valfri metod känd inom området :för agglomereringsblandningar av partiklar kan användas för beredning av slipagglomeraten.

I en första utföringsform av förfarandet som används häri för framställning av agglomerat med organiska bindningsmaterial agglomereras den initiala blandningen av korn och bindningsmaterial före härdning av blandningen så att en relativt svag mekanisk struktur skapas som betecknas “gröna agglomerat". 10 15 20 25 30 35 530 145 23 För utförande av den första utföringsformen kan slipkornet och bindningsmaterialen agglomereras i grönt tillstånd med ett antal olika metoder, tex. i en granulator (pan granulator) och sedan matas till en ugn vid 140-200°C för värmehärdnirig. De gröna agglomeraten kan placeras på en bricka eller ett ställ och ugnshärdas, med eller utan tumling, i en kontinuerlig proces eller en satsvis process. En värmebehandling kan utföras på en virvelbäddsanordning genom matning av gröna agglomeratkorn till bädden. En infiraröd- eller UV-härdning kan genomföras på ett skakbord. Kombinationer av dessa förfarande kan användas.

Slipkornet kan överföras till ett blandningskärl, blandas med de organiska bindningsmatrialen och sedan vätas med ett lösningsmedel för att fasta bindningsmaterialen till kornet, siktas för storleksfördelning av agglomerat och sedan härdas i en ugn eller en roterande torkanordning.

Granuleringen kan utföras genom tillsats av korn till en blandningsskål och dosering av en flytande komponent som innehåller bindningsmaterial (t.ex. vatten eller organiskt bindemedel och vatten) på kornet, med blandning, för sammanagglomerering av dem.

Ett lösningsmedel kan sprej as på en blandning av korn och bindningsmaterial så att kornet beläggs med bindningsmaterial under blandning, varefter det belagda kornet kan återvinnas för bildning av agglomerat.

En lågtrycksextruderingsanordning kan användas för att extrudera en pasta av korn och bindningsmaterial till storlekar och former som torkas för bildning av agglomerat. En pasta kan framställas av bindningsmaterialen och korn med en lösning av organiskt bindemedel och extruderas till avlånga partiklar med en anordning och metod som anges i US-A-4393Ö21.

I en torrgraniileringsprocess kan ett ark eller ett block av slipkorn inbäddade i en dispersion eller pasta av bindningsmaterial torkas och därefter kan en pulvervals användas för att bryta sönder kompositen av korn och bindningsmaterial.

I en annan metod för framställning av gröna agglomerat eller prekursoragglomerat kan blandningen av organiskt bindningsmaterial och korn sätts till en formningsanordning och blandningen formas till exakta former och storlekar, exempelvis på det sätt som anges i US-patent nr. 6217413 Bl.

I en andra utföringsform av förfarandet som kan användas häri för framställning av a gglomerat matas en enkel blanding av kornet och det organiska bindningsmaterialet till en roterande rostningsanordning. Blandningen tumlas vid 10 15 20 25 30 530 'M5 24 en förutbestämd rotationshastighet (rpm) längs en förutbestämd lutning med applicering av värme. Agglomerat bildas då bindningsmaterialblandningen upphettas, smälter, flödar och fäster vid kornet. Brännings- och agglomereringsstegen utförs samtidigt med kontrollerade hastigheter och, matningsvolymer och värmeapplícering. I en föredragen metod utförs agglomereringsförfarandet med de metoder som beskrivs i den relaterade patentansökan från vilken prioritet hämtas, US-serienummer 10/ 12969, ingiven den 11 april 2002.

Då slípkorn agglomereras med bindningsmaterial som härdar vid lägre temperatur (t ex omkring från omkring 145 till omkring 500°C) kan en alternativ utföríngsform av denna roterande ugnsanordning användas. Den alternativa utföringsformen, en roterande tork, är utrustad fiir att tillföra Varmluft till utmatningsänden av röret för upphettning av blandningen av grönt agglomererat slípkorn och för härdning av bindningsmaterialet som binder till kornet. Uttrycket "roterande rostningsugn" är häri avsett att innefatta sådana roterande torkanordningar.

Agglomerat av slípkorn med oorganiska bindníngsmaterial kan formas med de metoder som beskrivs i den relaterade patentansökan från vilken prioritet hämtas, US-serienummer 10/120969, ingiven den 11 april 2002, och med de metoder som beskrivs i exemplen häri.

Slipverktyg framställda med slipagglomerat De bundna slipverktygen framställda med agglomerat inbegriper sIípSkiVOIS segmenterade skivor, diskar, henar, stenar och andra styva, monolitiska eller segmenterade, formade slipkompositer. Slipverktygen enligt uppfinningen inbegriper föredraget omkring 5 till 70 volym-%, mer föredraget 10 till 60 volym-%, mest föredraget 20 till 52 volym-% slipkornsagglomerat baserat på den totala volymen slipkomposit. Från 10 till 100 volym-%, föredraget 30 till 100 vo1ym-%, och minst 50 volym-% av slipkornet i verktyget föreligger i form av ett flertal (t ex 2 till 40 korn) slípkorn sammanagglomererade med bindningsmaterial.

Verktygen enligt uppfinningen kan eventuellt innehålla tillsats av sekundära slípkorn, fyllmedel, sliphjälpmedel och porinducerande medier samt kombinationer av dessa material. Den totala volymprocenten slípkorn i verktygen (agglomererat och oagglomererat korn) kan vara från omkring 22 till omkring 48 10 15 20 25 30 530 'M5 25 volym-%, mer föredraget från omkring 26 till omkring 44 volym-%, och mest föredraget från omkring 30 till omkring 40 volym-% av verktyget.

Slipverktygens densitet och hårdhet bestäms av valet av agglomerat, typen av bindemedel och övriga verktygskomponenter, porositetshalten, tillsammans med typen och storleken av form och den valda pressningsprocessen. De bundna slipverktygen har föredraget en densitet som är mindre än 2,2 g/cma, mer föredraget mindre än 2,0 g/cms och mest föredraget mindre än 1,8 g/cms.

Då ett sekundärt slipkorn används i kombination med slipagglomeraten utgör det sekundära slipkornet föredraget fiån omkring 0,2 till omkring 90 volym- % av det totala slipkornet i verktyget, mer föredraget från omkring 0,1 till omkring 70 volym-% och mest föredraget 0, 1 till 50 volym-%. Lämpliga sekundära slipkorn inbegriper, men är inte begränsade till, olika aluminiumoxider, sol-gel- sintrad bauxid, kiselkarbid, aluminoxinitrid, ceriumoxid, borsuboxid, kubisk bornitrid, diamant, flinta och granat samt kombinationer därav. aluminiumoxid, aluminiumoxid-zirkonoxid, Föredragna Slipverktyg enligt föreliggande uppfinning är bundna med ett organiskt bindemedel. Vilket som helst av de olika bindemedelsmaterial som är kända inom tekikområdet framställning av Slipverktyg kan väljas för användning häri. Exempel p å lämpliga bindemedel och bindande fyllmaterial finns i US-patent nr A-6015388; A-5912216; och 5611827, vars innehåll härmed införlivas häri genom hänvisning.

Lämpliga bindemedel inbegriper fenolhartser av olika typer, eventuellt med tvärbindningsmedel såsom hexametylentetramin, epoxihartsmaterial, polyimidhartsmateríal, hartsmaterial av fenolformaldehyd, ureaformaldehyd och melaminformaldehyd, akrylhartsmaterial och kombinationer därav, andra värmehärdande hartskompositioner kan också användas häri.

Organiska bidningsmedel eller lösningsmedel kan sättas till de pulveriserade bindemedelskomponenterna, som formnings- eller processningshjälpmedel. Dessa bindningsmedel kan inbegripa furfural, vatten, viskositets- eller pH-modifierare och blandningshjälpmedel. Användning av bindningsmedel förbättrar ofta skivenhetligheten och den strukturella kvaliteten på den för-brända eller gröna pressade skivan och den härdade skivan. Eftersom de flesta av bindningsmedlen indunstas under härdning kommer de inte att utgöra någon del av det färdiga bindemedlet eller slipverktyget. 10 15 20 25 30 35 530 'M5 26 Organiskt bundna Slipverktyg enligt uppfinningen kan inbegripa omkring 10 till 50 volym-%, mer föredraget 12 till 40 volym-% och mest föredraget 14 till 30 volym-% bindemedel. Bindemedlet finns i den tredimensionella slipkompositen på ett sådant sätt att den första fas av slipkom och bindemedel inbegriper mindre än 10 volym-% porositet och föredraget mindre än 5 volym-% porositet. Den första fasen uppträder i kompositmatrisen i de organiskt bundna slipverktygen i form av ett tvärbundet nätverk av slipkorni förankrade i det organiska bindeme delsmaterialet. Det är generellt önskvärt att ha en första fas i den tredimensionella kompositen som är så tät som kan uppnås inom de begränsningar som ges av materialen och framställningsprocesserna.

Tillsammans med slipkornsagglomeratet och bindemedlet inbegriper dessa verktyg omkring 38 till 54 volym-% porositet, varvid denna porositet är en kontinuerlig fas som innehåller minst 30 volym-% sammanbunden porositet.

Föredragna organiskt bundna Slipverktyg kan innehålla 24 till 48 volym-% slipkorn, 10 till 38 volym-% organiskt bindemedel och 38 till 54 volym-% porositet.

Dessa organiskt bundna verktyg har en minsta spränghastighet på 20,32 m/s föredraget 30,48 m/s.

I en föredragen utföringsform kan de organiskt bundna slipverktygen som en första fas inbegripa 26-40 volym-% slipkorn bundna med 10-22 volym-% organiskt bindemedelsmaterial och mindre än 10 volym-% porositet, 0611 en andra fas som inbegriper 88-50 volym-% porositet.

Då de framställs med agglomerat av korn och organiska bindningsmaterial kan de organiskt bundna slipverktygen som en första fas inbegripa 24-42 vo1Ym'% slipkorn bundna med 18-38 volym-% organiskt bindemedelsmaterial och mindre än 10 volym-% porositet och en andra fas som består av 38-54 volym-% porositet.

Då de fi-amställs med agglomerat av korn och oorganíska bindningsmaterial kan de organiskt bundna slipverktygen som en första fas inbegripa 28 till 48 volym-% korn bundet med 10 till 33 volym-% bindemedel (summan av organiskt bindemedel i skivan och oorganiskt bindningsmaterial i agglomeraten) och en andra fas som bertår av 38 till 53 volym-% POIOSitGt- VefktYget iflbegïiPef föredraget minst en volym-% oorganiskt bindningsmaterial och inbegriper mest föredraget 2 till 12 volym-% oorganiskt bindningsmaterial. Sådana verktyg har föredraget ett maximalt elasitcitetsmodulvärde på 10 GPa och en minsta spränghastighet på 30,48 m/s. Vid utvärdering enligt Norton Campanys šïadskala har dessa Slipverktyg en hårdhetsgrad mellan A och H, och den hårdhetsgraden är 10 15 20 25 30 35 530 'M5 27 minst en grad mjukare än för ett i övrigt identiskt konventionellt verktyg framställt med slipkorn som inte har agglomererats samman med ett oorganiskt bindningsmaterial. .

Det organiskt bundna slipverktyget kan eventuellt innehålla en blandning av ett flertal korn som agglomererats samman med ett oorganiskt bindningmaterial och ett flertal korn som agglomererats samman med ett organiskt bindningsmaterial.

Då de bundna slípverktygen framställs med ett oorganiskt bindemedel och agglomerat av korn och oorganiska bindningsmaterial kan de inbegripa en tredimensionell komposit med (a) 22-46 volym-% slipkorn bundna med 4-20 volym- % oorganiskt bindemedelsmaterial; och (b) 46-68 volym-% sammanbunden porositet; varvid huvuddelen av slipkornen föreligger som oregelbundet fördelade kluster inne i kompositen. Dessa bundna Slipverktyg har elasticitetsmodulvärden som är minst 10% lägre än motsvarande värden för i övrigt identiska konventionella verktyg med regelbundet fördelade slipkorn i en tredimensionell komposit, och de uppvisar en minsta spränghastighet på 20,32 m/s, föredraget 30,48 m/s. Föredragna oorganiskt bundna Slipverktyg inbegriper 22-40 volYm'% slipkorn bundna med 8-20 volym-% oorganiskt bindemedelsmaterial och 40-68 volym-% sammanbunden porositet.

I en före dragen utföringsform inbegriper de oorganiskt bundna slipverktygen 34-42 volym-% slipkorn bundna med 6-12 volym-% oorganiskt bíndemedelsmaterial och 46-58 volym-% sammanbunden porositet. Dessa verktyg framställs med ett keramiskt bindemedelsmaterial, är väsentligen fria från slipkorn med ett högt sidförhållande och från fyllmedel, och verktygen formas och bränns utan tillsats av porositetsinducerande material under tillverkningen. De föredragna keramiskt bundna slipverktygen är skivor med en hårdhetsgradmellanA och M enligt Norton Comp anys gradskala, och hårdhetsgraden är minst en grad mjukare än den för ett i övrigt identiskt konventionellt verktyg med regelbundet fördelade slipkorn i en tredimensionell komposit. De föredragna keramiskt bundna slipverktygen kännetecknas av ett elasticitetsmodulvärde som är minst 25% lägre, föredraget minst 40% lägre, en elasticitetsmodulvärde :för ett i övrigt identiskt konventionellt verktyg med regelbundet fördelade slipkorn i en tredimensionell komposit och en minsta spränghastighet på 30,48 m/s.

De föredragna keramiskt bundna slipverktygen framställda med agglomerat av korn i oorganiska bindningsmaterial inbegriper slipskivor för inre diameter som 10 15 20 25 _30 5:30 'ms i 28 innehåller 40 till 52 volym-% slipkorn och har ett elasticitetsmodulvärde på 25 till 50 GPa. Även ytslipskivor för verktygssliptillämpningar innehållande 39 till 52 volym-% slipkorn och med ett elasticitetsmodulvärde på 15 till 36 GPa innefattas, liksom Slipskivor för krypmatningsslipning som innehåller 30 till 40 volym-% slipkorn och har ett elasticitetsmodulvärde på 8 till 25 GPa.

För att åstadkomma lämplig mekanisk hållfasthet för det organiskt bundna slipverktyget vid framställningen av slipverktyget och vid användning av verktyget vid slipoperationer måste minst 10 volym-% av den totala bindemedelskomponenten utgöras av tillsatt organiskt bindemedel och kan inte vara bindningsmaterial som används i agglomeraten.

Slipskivor kan formas och pressas med valfria inom teknikområdet kända _ metoder, inbegripet varm- och kallpressning. Formningstrycket måste väljas noggrant vid formning av det gröna skivorna, antingen för att undvika att agglomeraten krossas eller för att krossa en kontrollerad mängd av agglomeraten (dvs 0-75 vikt-% av agglomeraten) och bevara de återstående agglomeratens tredimensionella struktur. Vilket tryck som är lämpligt att applicera vid framställning av skivor enligt uppfinníngen beror på slipskivans form, storlek, tjocklek och bindemedelskomponent och på formningstemperaturen. Vid vanliga tillverkningsprocesser kan det maximala trycket vara från omkring 35 till 704 kg/cmz. Formning och pressning görs föredraget vid omkring 53 till 422 kg/cmz, mer föredraget vid 42 till 352 kg/cmz. Agglomeraten enligt uppfinníngen har tillräcklig mekanisk hållfasthet för att klara formnings och pressningsstegen som utförs vid typiska kommersiella tillverkningsprocesser för framställning av Slipverktyg.

Slipskivorna kan härdas med för fackmannen kända metoder.

Härdningsbetingelserna bestäms primärt av det faktiska bindemedlet och slipmedlet som används och av typen av bindningsmaterial som ingår i slipkornsagglomeraten. Beroende på det valda bindemedlets kemiska sammansättning kan ett organiskt bindemedel brännas vid 150 till 250°C, föredraget 160 till 200°C, för att ge de nödvändiga mekaniska egenskaperna för kommersiell användning i slipoperationer.

Valet av ett lämpligt organiskt bindemedel beror på vilken agglomereringsprocess som används och huruvida det är önskvärt att undvika flöde av upphettat organiskt bindemedel in i intra-agglomeratporerna. 10 15 20 25 30 35 530 'l 45 29 De organiskt bundna verktygen kan blandas, formas och härdas med olika processningsmetoder och med olika andelar slipkorn eller agglomerat, bindemedels- och porositetskomponenter, enligt känd teknik.

Lämpliga framställningsmetoder för framställning av organiskt bundna Slipverktyg anges i US-patent nr A-6015338; A-5912216; och 5611827.

Lämpliga tillverkningsmetoder för framställing av keramiskt (eller med andra oorganiska bindemedel bundna) bundna Slipverktyg enligt uppfinningen beskrivs i den relaterade patentansökan från vilken prioritet hämtas US- serienumme 10/ 120969, ingiven den 11 april 2002, exemplen häri och exempelvis i US-A-5738696 och US-A-57 38697 .

Sliptillämpníngar Slipverktygen enligt uppfinningen är särskilt effektiva vid sliptillämp ningar med stor kontaktyta eller långvarig kontinuerlig kontakt mellan slipverkyget och arbetsstycket under slipning. Sådana slipoperationer inbegriper men är inte begränsade till, vals- och diskslipning, krypmatningsslipning, sliping av inre diametrar, verktygsslipning och andra precisionsslipoperationer.

Finslipnings- eller poleringsoperationer med användning av slipkorn i mikron- eller- submikronstorlek gynnas av av användning av verktyg framställda med agglomeraten enligt uppfinningen. Jämfört med konventionella verktyg och system for superfardigbearbetning eller polering eroderar verktygen enligt uppfinningen framställda med sådana fina slipkornsagglomerat vid lägre slipkraft med liten eller ingen ytskada på arbetsstycket under precisionsfárdigbearbetning (tex. for erhållande av spegelglans på glas och keramiska komponenter).

Verktygslivslängden är fortfarande tillfredsställande tack vare de agglomererade strukturerna i verktygskroppens tredimensionella matris. sammanbundna porositet förbättras På grund av verktygens kylmedelstillförsel och avlägsnande av sliprester vid vals- och diskslipning, vilket ger svalare slipoperationer, mindre frekvent verktygsskärpning, mindre värmeskada på arbetsstycket och mindre slipmaskinsfórslitning. Eftersom slipkorn med mindre kornstorlek i agglomererad form ger samma slipefïektivitet som ett slipkorn med större kornstorlek men ger en jämnare ytfinish förbättras ofta det slipade arbetsstyckets kvalitet väsentligt.

I en fóredragen metod fór diskslipning monteras de organiskt bundna slipverktygen med agglomerat av korn bundna med organiska bindningsmaterial 10 15 20 25 30 530 'I 45 30 på en ytslípmaskin, roteras vid t ex 20,32 till 33,02 m/s och bringas i kontakt med ett arbetsstycke under en tillräckligt lång tidsperiod för att arbetsstycket skall slípas. Med denna metod avlägsnar skivan material från arbetsstycket med en effektiv materialavskiljningshastighet, skivans slipyta förblir väsentligen fri från sliprester och, när slipningen har slutförts, är arbetsstycket väsentligen fritt från värmeskada.

I en fóredragen metod för krypmatningsslipning monteras keramiskt bundna slípskivor som inbegriper agglomerat av korn bundet med oorganiska bindningsmaterial och med ett elasticitetsmodulvärde som är mindre än 10% lägre än elasticitetsmodulvärdet fór ett i övrigt identiskt konventionellt verktyg med regelbundet fördelade slipkorn i en tredimensionell komposit, och med en minsta spränghastighet på 20,32 m/s på en krypmatningsslipmaskin. Den keramiskt bundna slivan roteras med en hastighet av 27,94 till 43,18 m/s och bringas i kontakt med ett arbetsstycke under tillräckligt lång tidsperiod fór att arbetsstycket skall slipas. Med denna metod avlägsnar skivan material från arbetsstycket med en effektiv materialavskiljningshastighet och, efter slipningen, är arbetsstycket väsentligen fritt från värmeskada.

Exemplen nedan tillhandahålls för attåskådliggöra uppfinningen och är inte på något sätt begränsande för denna Exempel 1 En serie agglomererade slipkornsprover innehållande oorganiska bindningsmaterial bereddes i en roterande rostningsanordning (eldriven modell nr HOU-öD34zRT-28, 1200°C maxtemperatur, 30 kW ineffekt, utrustad med ett 183 cm långt eldfast metallrör med innerdiametern 14 cm, tillverkat av Harper International, Buffalo, New York). Det eldfasta metallröret ersattes med ett kiselkarbidrör med samma mått, och anordningen modifierades så. att den drevs vid en maxtemperatur på 1550°C. Agglomereringsprocessen utfördes under atmosfärsbetingelser med en börvärdesinställning för varmzonstemperatur- kontrollen på 1180°C, med en rörrotationshastighet på 9 rpm, mGÖ- 911 rörlutningsvinkel på 2,5 till 3 grader och med en materialmatningshastighet på 6- 10 kg/timme. Utbytet av användbara friflytande granuler (definierade som maskvidd -12 till kärlet) var 60 till 90% av matningsmaterialets totalvikt före rostning. 10 15 20 25 30 35 40 45 530 145 31 Agglomeratproverna ordes av en enkel blandning av slipkorn, bindningsmaterial och vattenblandningar enligt beskrivningen i Tabell 1-1. De keramiska kompositioner av bindemedel och bindningsmaterial som användes för besredning av proverna listas i Tabell 2. Proverna bereddes av tre typer av slipkorn: sammansmält aluminiumoxid 38A, sammansmält aluminiumoxid 32A och sintrad sol- gel-alfa-aluminiumoxid Norton SG-korn, erhållna från Saint-Gob ain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, USA med de kornstorlekar som anges i Tabell 1.

Efter agglomerering i den roterande rostningsanordningen siktades de avseende på agglomererade med slipkornsproverna och testades löspackningsdensitet (LPD) storleksiördelning och agglomerathållfasthet.

Resultaten visas i Tabell 1-1.

Tabell 1-1 Egenskaper hos agglomererade granuler Prov nr Bland- Bind- Vo1ym-% LPD Genom- Genom- Genom- TryClâ Vlå korn njngens fliflšflf bind- g/cma- snittlig Snítflíâ Smttlflg 50 /° vätska vikt matem' nings- 12/kär1 storleks- storleks- relativ krossad bmamgs- (kg) vilfitsgá material fl fófaei- fördelning denna: fraktion k material (baså-rat ning maskvidd % Ana på kom) mlkron 1 2,0 3,18 1,46 334 -40/+50 4 1,0 0,6=l:0, 1 kornstrlk 30,00 ' so (1516) 38A 0,60 vatten (0,3) bindnings- 0.64 material A (Û, 3) 2 6,0 8,94 1,21 sis -4s/+so 37,0 0,5*=0,1 kornstrlk 30,00 90 (18, 6) 38A 0,90 vatten (0,4) bindnings- 1,99 material C (0,9) 3 10,0 13,92 0,83 782 -20/+25 22,3 2,5*Û>2 kornstrlk 30,00 120 (13, s) 38A 1,20 vatten (0,5) bindnings- 3, 41 material C (1, 5) 4 6,0 8,94 1,13 259 -so/+6o 31,3 o,sio,1 kornstrlk 30,00 120 (13, s) 32A o, 90 vatten (0,4) bindnings- 1,91 material A (0,9) 10 15 20 25 30 35 40 45 530 145 32 5 10,0 14,04 1,33 i 603 -25/+30 37,0 3,7=|=0,2 kornstrlk 30,00 60 (13, 6) 32A 1,20 vatten ( 0, 5) bindnings- 3, 3 1 material E 0 s 2,0 3,10 1,03 423 -4o/+so 28,4 0,7=1=0,1 kornstrlk 30,00 90 (1 3, 6) 32A 0,60 vatten (0,3) bindnings- 0,58 material C (0,3) 7 10,0 14,05 1,20 355 -4s/+s0 36,7 0,510, 1 kornstrlk 30,00 90 (13, 6) BSG 1,20 vatten (0,5) bindnings- 3,18 material A (1, 4) 8 2,0 3,15 1,38 120 -120/*140 39,1 " kornstrlk 30,00 120 (13, 6) SG 0,60 vatten (0,3) bindnings- 0,65 material E (0,3) 0 6,0 8,87 1,03 973 -1s/+20 27,6 - kornstrlk 30,00 60 (1 3,6) SG 0,90 vatten ( 0, 4) bindnings- 2,05 material C (0,9) a Volymprocenten bindningsmaterial år en procentandel av torrsubstanseni granulen (dvs. bindningsmaterial och korn) efter bränning och inbegriper inte volym-% porositet.

Volymprocenten bindningsmaterial i de brända agglomeraten beräknades med användning av den genomsnittliga glödgningsfiårlusten från bindningsmedels- råmaterialen.

De sintrade agglomeraten storlekssorterades med US-standardtestsiktar monterade på en skakanordning (Ro-Tap; modell RX-29; W.S. Tyler Inc. Mentor, OH). Siktningsmaskstorlekarna var från 18 till 140, anpassat efter olika prover.

De sintrade agglomeratens löspackningsdensitet (LPD) mättes med det amerikanska nationella standardfórfarandetv för bulkdenistet för slipkorn (American National Standard Procedure for Bulk Density of Abrasive Grains.

Den initiala genomsnittliga relativa densiteten, uttryckt som en procentandel, beräknades genom division av LPD (p) med en teoretisk densitet fór 10 15 20 25 30 35 530 145 33 agglomeraten (po) med antagande av noll porositet. Den teoretiska densiteten beräknades enligt den volymetriska regeln för blandníngsmetoder med hjälp av de i agglomeraten ingående bindningsmaterialets och slipkornets viktprocentandel och specifika vikt. hållfasthet med ett kompakteringstest.

Kompakteringstestet genomfördes med användning av en smord stålform med diametern 2,54 cm på en Instron®-universaltestmaskin (modell MTS 1125, 9072 Agglomeratens mättes kg) med ett 5 g prov av agglomerat. Agglomeratprovet hälldes i formen och jämnades till något genom knackning på formens utsida. En toppstans fördes in och ett vinkelhuvud sänktes tills en kraft ("initialläge") noterades på registreringsenheten. Tryck med en konstant ökning (2mm/min.) applicerades på provet upp till ett maximalt tryck på 180 MPa. Agglomeratprovets volym (kompakterad LPD för provet) observerad som vinkelhuvudets förskjutning (belastningen) registrerades som den relativa densiteten som en funktion av logaritmen av pålagt tryck. Återstående material siktades sedan för bestämning av procentandelen krossfraktion. Olika tryck mättes för att en kurva skulle kunna upprättas för förhållandet mellan logaritmen för det pålagda trycket och procenten krossfraktion. Resultaten återges i Tabell 1 som logaritmen för trycket vid den punkt där krossfraktionen motsvarar 50 vikt-% Krossfraktionen är kvoten mellan vikten av de krossade partiklar som passerar av agglomeratprovet. genom den mindre sikten och provets ursprungliga vikt. hade en (LPD), en storleksfördelning, en formningshållfasthet och en granulstorleksretention som är Dessa agglomerat löspackningsdensitet lämpliga för kommersiell tillverkning av slipskivor. De färdiga sintrade agglomeraten hade tredimensionella former som varierade mellan triangulär, sfärisk, kubisk, rektangulär och andra geometriska former. Agglomeraten bestod av ett flertal enskilda slipkorn (t ex 2 till 20 korn) sammanbundna med glasbindningsmaterial vid kontaktpunkter mellan kornen.

Agglomeratgranulstorleken ökade med ökandemängd bindningsmaterial i agglomeratgranulen över intervallet från 3 till 20 vikt-% bindningsmaterial.

Adekvat kompaktionshållfasthet observerades för alla prover 1-9, vilket tydde på att glasbindningsmaterialet hade mognat och flödat så att en effektiv bindning 'hade skapats mellan slipkornen i agglomeraten. Agglomerat framställda med 10 vikt-% bindningsmaterial hade väsentligt högre kompaktionshållfasthet än de som framställts med 2 eller 6 vikt-% bindningsmaterial. 10 15 20 25 30 35 40 530 'M5 34 Lägre LPD-värden var en indikator på högre agglomereringsgrad. LPD för agglomeraten minskade med ökande vikt-% bindningsmaterial och med minskande kornstorlek. Relativt stora skillnader mellan 2 och 6 vikt-% bindningsmaterial jämfört med relativt små skillnader mellan 6 och 10 vikt-% bindningsmaterial tyder på att en vikt-% bindningsmateríal under 2 vikt-% kan vara otillräcklig för agglomeratbíldning. Vid de högre viktprocentandelarna, över omkring 6 vikt-%, kan det hända att tillsats av mer bindníngsmaterial inte är gynnsam när det gäller att skapa väsentligt större eller hållfastare agglomerat.

Såsom antyds av resultaten för agglomeratgranulstorlek hade proverna med bindningsmaterial C, med den lägsta viskositeten fór smält glas vid agglomereringstemperaturen, lägst LPD av de tre bindningsmaterialen.

Slipmedelstypen hade ingen avgörande effekt på LPD.

Tabell 1-2 Bindemedelsmaterial i de för lasade a lomeraten Brända Bifldfliflšs' Bindnings Bindnings Bindnings Bindnings- Bindnings- Bindnin kPFllm' maÉenflA materialB materialC materialD materialE materialF gs- slmns' “kt-Å vikt-w. vikt-v., vikt-w, vikt-ef. vakt-w. matemu element (A-1- G bindnings- . material? vlkt'% :xasbud 6902) 69 71 vs 64 es 69 are(SiO2 +B,o,> AlzOa l5(11) 10 14 10 18 16 9 iordalka 5-6 (7-8) <0,5 <0,5 1.2 6-7 5-6 <1 Ii-RO (CaO, MzO) Alkali- 9-10 (10) 20 13 15 11 10 7~3 RzO (NaZOJ 0.

Lao) spâíifik 2,40 2,38 2,42 2,45 2,40 2,40 2,50 it g/cms UPP* 25 590 30 345 850 55 300 7800 skattad viskosit et (poise) vid l180°C a. A- l-bíiidningsmaterialvariationen som anges inom parantes användes för proverna i exempel 2. b. Orenheter (t ex Fe2O3 och TiOz) ingår med omkring 0,1-2%. 10 15 20 530 'l 45 35 Exempel 2 Agglomerat av slipkorn/oorganiskt bindníngsmaterial Keramiska bindningsmateríal användes fór framställning av prover av agglomererat slipkorn AV2 och AV3. Agglomeraten framställdes med den metod med roterande rostning som beskrivs iExempel 1, med användning av de material nedan. AVZ-agglomeraten framställdes med 3 víkt-% bindningsmaterial (Tabell 1-2). Rostningstemperaturen var inställd på 1250°C, som beskrivs rörlutningsvínkeln var 2 grader och rotatíonshastigheten var 5 rpm. AV3- agglomeraten framställdes med 6 víkt-% bindningsmaterial E (Tabell 1-2), vid en rostningstemperatur på 1200°C, med en rörlutningsvinkel på 2,5-4° och en rotationshastighet på 5 rpm. Slipkornet var ett 38A-s1ipkorn av sammansmält aluminiumoxid, kornstorlek 80, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics, .

Inc., Worchester, MA, USA.

De keramiska kornagglomeraten testades med avseende på löspackningsdensitet, relativ densitet och storlek. Testresultaten listas i Tabell 2-1 nedan. Agglomeraten bestod av ett flertal enskilda slipkorn (t ex 2 till 40 korn) sammanbundna med keramiskt bindningsmaíterial vid kontaktpunkterna mellan kornen, tillsammans med synliga hålrum. Huvuddelen av agglomeraten var tillräckligt motståndskraftiga mot kompaktering för att bibehålla en tredimensionell karaktär efter att ha utsatts för blandnings- och formningsoperationerna for fiamställning av slipskivan. 10 15 20 25 30 35 530 'M5 36 Tabell 2-1 Agglomerat av slipkorn/keramiskt bindningsmedel Prov nr. Bland- Vikt-% Vikt-% Volym-% LPD Genom- Genom- Blandning: ningens slipkorn bíndnings- Bindnings- g/Cms Sflítflíš Snïtflíš ligg vikt (kg) material material” -20/+45 storlek % relativ bindnings- mask- mikron denflitet material vikts- (mask- fiaktion vidd) AV2 84,94 94,18 2,99 4,81 1,036 500p 26,57 komstiso (sasa) (-20/+45) 38A Bindnings- material A _ Avs 338,54 88,62 6,36 9,44 1,055 _ 50011 2175 kofnstiso 053,56) (-20/+45) 38A Bindnings- material E a. Procentandelarna baseras på fast material och inbegriper endast keramiskt bindningsmaterial och slipkorn och utesluter eventuell porositet i agglomeraten. Temporära organiska bindningsmaterial användes för att fästa det keramiska bindemedlet på slipkornen (for AV2 användes 2,83 vikt-% AR30 flytande proteinbindare och för AV3 användes 3,77 vikt-% AR30 flytande proteinbíndare). De temperära organisak bindningsmateríalen brändes bort under sintringen av agglomeraten i den roterande rostningsugnen och den slutliga viktprocenten bindningsmatrial inbegriper inte dessa.

Slipskivor Agglomeratproverna AV2 och AV8 användes fór att framställa fórsöksslipskívor (typ 1) (färdig storlek 12,7 x 1,27 x 3,18 cm). Försöksskivorna ordes genom tillsats av agglomeraten till en roterande paddelblandare (en Foote- Jones-blandare, erhållen från Illinois Gear, Chicago, IL), och blandning av agglomeraten med ett flytande fenolharts (V -1181-harts från Honeywell International Inc., Friction Division, Troy NY) (22 vikt-% hartblandning). Ett pulveriserat fenolharts (Durez Varcum®-harts 29-717, erhållet från Durez Corporation, Dallas TX) (78 vikt-% av hartsblandningen) sattes till de våtta agglomeraten. Viktprocentmängderna slipagglomerat och hartsbindemedel som användes för att framställa dessa skivor och de färdiga skívornas sammansättning (inbegripet volym-% slipmedel, bindemedel och porositet i de härdade skivorna) listas i Tabell 2-2 nedan. Materialen blandades tillräckligt länge for att en enhetlig 10 15 20 25 30 35 530 145 37 blandning skulle erhållas och för att mängden löst bindemedel skullel minimeras.

Efter blandning siktades agglomeraten genom en sikt med maskvidd 24 fór uppbrytning av eventuela stora hartsklumpar. Den enhetliga blandningen av agglomerat och bindemedel placerades i formar och tryck applicerades för formning av grönfasskivor (ohärdade skivor). Dessa gröna skivor togs ur formarna, slogs in i belagt papper och härdades genom upphettning tills en maximal temperatur av 160°C, j ämnades, slipades och inspekterades enligt de inom teknikområdet kända metoderna för framställning av kommersiella slipskivor. Elasticitetsmodulen fór de färdiga skivorna mättes och resultaten visas i Tabell 2-2 nedan.

Elasticitetsmodulen mättes med en Grindosoníc-'maskim med den metod som beskrivs i J. Peters, "Sonic Teesting og Grinding Wheels" Desig and Research, Pergamon Press, 1968.

Tabell 2-2 Skivsanunansättning Skivprov Elastí- Härdad Skivsammansättning Vikt-% Vikt-W» (agglo- citets- densitet Vo1yg-% ašgh' binda' merat) modul g/cma Slipkorn Totalt binde- Porositet merat medel Grad GPa medel° (organiskt) Försöks- skivor 1-1 (AV3) 3,5 1,437 30 18 52 86,9 13,1 A (14.8) 1-2 (Ave) 4,5 1,482 so 22 48 84,0 16»° C (18,8) _ 1-3 (AVB) 5,0 1,540 30 26 44 81,2 13,3 E (22,8) 1-4 (Avz) 5,5 1,451 so 18 52 85,1 14,9 A (16,7) 1~s (Avz) 7,0 1,542 so 26 44 79,4 20,6 E (24,7) Jmf. Elast- Härdad Korn Binde- Porositet Vikt-% Vikt-% Skivora ícítets- densitet Volym-% medel Volym-% SliP- Bíflfle' kummers- modul glcms Volym-% medel medel iell design c-1 13 2,059 43 17 - 35 89,7 10,3 38A80-G8 B24 10 15 20 25 30 35 530 145 38 C-2 15 38A80-K8 B24 2,154 48 22 so 87,2 12,8 0-3 i 17 ssAso-os B24 2,229 4s 27 25 84,4 15,6 C-4 10,8 52A8ÛJ 7 Shellac Blend 1,969 so 20 so 89,2 10,8 C-5 12,0 53A80L7 Shellac Blend 2,oos so 24 26 87,3 12,7 0-6” 9,21 National Shellac Bond ASO-QGES 2,203 48,8 24,0 27,2 86,9 134 c-vb 8,75 Tyrolit Shellac Bond FA80- 1 IE l5SS 2,177 47,2 27,4 25,4 849 _15»1 ga. Skivorna C-1, C-2 och C-3 är framställda med fenoliskt hartsbindemedel och specifikationerna for dessa skivor finns kommersiellt tillgängliga fi-ån Saint-Gobain Abrasives, Inc. Skivorna C-4 och C-5 är framställda av ett Shellackharts blandat med en mindre mängd fenolhartsbindemedel.

Specifikationer får dessa skivor finns kommersiellt tillgängliga från Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worchester, MA. Proverna C-4 och C-5 framställdes i laboratoret enligt dessa ROI-'Ilmeïsíellt tillgängliga specifikationer och härdades till en slutlig skivhårdhets grad på J resPektl-Ve L- b. Skivorna C-6 och C-7 testades inte i slíptester. Specifikationerna för dessa jämfirelseskivor finns kommersiellt tillgängliga från National Grinding Wheel Company/Radiaß, 3819111, IL» °°h från Tyrolit N.A., Inc., Westboro, MA. c. Den "totala" volymprocenten bindemedel är summan av mängden keramiskt bindningsmaterial som användes för att agglomerera kornet och mängden organiskt hartsbindemedel som användes för att framställa slipskivan. Den "(organiska)" volymprocenten bindemedel är den andel av den totala volymprocenten bindemedel som utgörs av det organiska harts som sätts till agâbmefaten for framställning av slipskivan. 10 15 20 25 30 530 'M5 89 Exempel 3 Försöksskivorna från Exempel 2 testades i ett simulerat valsslipningstest jäömfórt med kommersiellt tillgängliga skivor bundna med fenolharts (C-1-C-3, erhållna fiån Saínt-Gobain Abrasives, Inc., Worchester, MA). Shellackbundna skivor framställda i laboratoriet (C-4 och C-5) från en Shellackhartsblandning testades också som jämfórelseskivor. J ämfórelseskivorna valdes därför att de hade sammansättningar, strukturer och fysikaliska egenskaper som motsvarade dem fór skivor som används vid kommersiella valsslipningsoperationer.

För simulering av valsslipning i laboratoriemiljö genomfördes» B11 kontinuerlig kontaktspårslipning med en ytslipmaskin. Följande slipbetingelser användes vid testerna.

Slipmaskin: Brown & Sharpe ytslip Inställning: två spårslipningar med kontinuerlig kontakt, vändning vid dragets slut innan kontakten förloras med arbetsstycket Kylvätska: Trim Clear 1:40 kylmedel: avjonat vatten Arbetsstycke: 16 x 4 tum 4340-stål, hårdhet Rß50 Hastighet för arbetsstycke: 25 fot/min Skivhastighet: 5730 rpm Djupmating: totalt 0,100 tum Skärdjup: 0,0005 tum i varje ände Kontakttid: 10,7 min Skärpning: Enpunktsdiamant med tvärmatning 10 tum/min, 0,001 tum kompensation.

Skivvibrationen under slipning mättes med IRD Mechanalysis-utrustning (Analyzer Model 855/Balancer, erhållen från Entek Corporation, North Westerville, Ohio). Vid en initial slipkörning registrerades vibrationsnivåerna vid olika frekvenser (som hastigheti tum/sek) med användning av ett FFT-fórfarande (Fast Fourier Transform), två och åtta minuter efter skärpning av Skivflll- Efter den initiala slipkörningen ordes en andra slipkörning och den tidsrelaterande ökningen av vibrationsnivån registrerades vid en vald målfrekvens (57000 cpm, den fiekvens som observerades vid den initiala körningen) under hela den tidsperiod på 10,7 minuter då skivan var i kontakt med arbetsstycket.

Skivnötningshastigheter (WWR), materialavskilj níngshastigheter (MRR) och andra slípvariabler registrerades då slipkörningarna gjordes. Dessa data, tillsammans 10 15 20 25 30 35 530 145 40 med vibrationsamplituden for varje skiva efter 9-10 minuter kontinuerlig kontaktslipning, visas i Tabell 3-1 nedan.

Tabell 3-1 Resultat av sliptest Skivprov (agglomerat) Vibration WWR Effekt SGE G-kvflf Grad s-amplitud tums 9-10 J /mma MRF/WWR 9-10 min /min minuter tum/sek hk Försöksskivor 1-1 (Avs) 0,010 0,00215 10,00 22,70 84,5 A 1-2 (Ava) 0,011 000118 15,00 29,01 63,3 C 1-3 (Avs) 0,021 i 000105 22,00 43,82 71-4 E 1.4 (Avz) 0,011 000119 10,50 28,67 62,7 A 1-5 (Avz) 0,013 000131 21,00 40,50 56,6 E J ämfiirelseskivor (kommersiell beteckning) 0-1 0,033 000275 10,00 33,07 26,6 zsAso-Gs B24 c-z 0,055 000204 11,00 25,03 30,8 ssAso-Ks B24 o-a 0,130 000103 12,50 22,16 462 asAso-os B24 0-4 0,022 000347 10,00 25,46 201* 5sAs0J7 “ Shellac Blend 0-5 0,052 000419 11,50 26,93 17,1 saAsoLv Shellac Blend Det framgår att fiårsöksskivorna hade den lägsta skivnötningshastigheten och de lägsta vibrationsamplítudvärdena. De jämförbara kommersiella skivorna framställda med fenolhartsbindemedel (38A80-G8 B24, -K8 B24 och -O8 B24) hade låga skivnötningshastigheter men hade oacceptabelt höga värden för vibratíonsamplituden. Dessa skivor skulle fórutsägas ge vibrationssmatter vid en 10 15 20 25 30 530 145 41 faktisk valsslipning. Jämförelseskivorna framställda med Shellack- hartsbindemedel (53A80J 7 Shellac Blend och 53A80L7 Shellac Blend) hade höga skivnötningshastigheter men godtagbart låga vibrationsamplítuder.

Försöksskivorna var överlägsna alla jämfórelseskivorna över ett intervall av eíïektnivåer (nästan konstant vibrationsamplitud vid 10-23 hk och konsekvent lägre WWR) (materialavskilj ningshastighet/skivnötnjngshastighet), vilket var bevis för utmärkt effektivitet och skivlivslängd.

Man kan anta att den relativt låga elasticitetsmodulen och den relativt höga och försöksskivorna uppvisade överlägsna G-kvoter porositeten hos fórsöksskivorna skapar en smatterresistent skiva utan att man ger avkall på skivlivslängd och slipeffektivitet. fórsöksskívorna slipade mer effektivt än skivor med högre volymprocentandelar korn och med en högre skivhårdhetsgrad. Trots att iörsöksskivorna var konstruerade för att ge en relativt mjuk hårdhetsgrad (dvs grad A-E på Norton Companys hårdhetsskala för slipskivor) slipade de mer aggressivt, med mindre Helt oväntat observerades att skivnötning, vilket gav en högre G-kvot än fór jämförelseskivor med väsentligt högre hårdhetsgrad (dvs graderna G-O på Norton Companys hårdhetsskala fór slipskivor). Dessa resultat var signifikanta och oväntade.

Exempel 4 Försöksskivor med agglomererat korn framställdes genom en kommersiell tillverkningsoperation och testades i en kommersiell valsslipningsoperation där shellackbundna skivor tidigare hade använts.

Agglomerat av slipkorn/oorganiskt bindníngsmaterial Keramiska bindningsmaterial (bindningsmaterial A enligt Tabell 1-2) användes för framställning av slipkornsprov AV4, Prov AV4 motsvarade prov AV2, förutom att den kommersiella satsstorleken framställdes för prov AV4.

Agglomeraten framställdes med den metod med roterande rostning som beskrivs i Exempel 1. Slipkornet var ett 38A-slipkorn av sammansmält aluminiumoxid, kornstorlek 80, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worchester, MA, USA, och 8 vikt-% bindningsmaterial A (Tabell 1-2) användes.

Rostningstemperaturen ställdes in på 1250 °C, rörlutningen var 2,5 grader och rotationshastigheten var 5 rpm. Agglomeraten behandlades med 2% silanlösning (erhållen från Crompton Corporation, South Charleston, West Virginia). 10 15 20 530 'M5 42 Slipskivor Agglomeratprov AV4 användes för framställning av slip skivor (färdig storlek 91,4 cm i diameter x 10,2 cm bredd x 50,8 cm cm) (typ 1). Försöksslipskivorna framställdes med kommersiell tillverkningsutrustning genom blandning av agglomeraten med flytande fenolharts (V - 1 18 1-harts från Honeywell International Inc., F riction Division, Troy NY) (22 vikt-% av hartsblandningen) och pulveriserat fenolharts (Durez Varcum®-harts 29-717 erhållet fiån Durez Corporation, Dallas TX) ('78 vikt-% av hartsblandningen). Viktprocentandelarna av slipagglomerat och hartsbindemedel som användes i dessa skivor listas i Tabell 4-1 nedan. Materialen blandades tillräckligt länge fór att en enhetlig blandning skulle erhållas. Den enhetliga blandningen av agglomerat och bindemedel placerades i formar och tryckapplicerades fór formning av grönfasskivor (ohärdade skivor). Dessa gröna skivor avlägsnades från formarna, slogs in i belagt papper och härdades genom upphettning till en maximal temperatur på 160°C, jämnades, fárdigbearbetades och inspekterades enligt inom teknikommrådet kända metoder fór framställning av kommersiella slipskivor. Elasitcitetsmodul och bränd densitet fór de färdiga skivorna mättes och resultaten visas i tabell 4-1 nedan. Skivans spränghastighet mättes och den maximala driftshastigheten fastställdes till 9500 sfpm.

Skivornas sammansättning (inbegripet volymprocent slipmedel, bindemedel och porositet i de härdade skivorna) beskrivs i Tabell 4-1. Dessa skivor hade en tydligt öppen, kontinuerlig, relativt enhetlig porositetsstruktur som är okänd i organiskt bundna slipskivor som tidigare har framställts i en kommersiell operation. 10 15 20 25 30 35 530 145 43 Tabell 4-1 Skivsammansättning Skivprov Elasti- Härdad Skivsammansättning Vikt-% Vikt-% (agglo- citets- densitet agglo- bmde- merat) modul g/cms Slípkorn Totalt binde- Porositet merat medel Grad GPa medel° Struktur (organiskt) Försöks- skivor z-i (AW) 4,7 1,596 se 14” so 90,2 9,8 B14 (12,4) 2-2 (AV4) 5,3 1,626 36 16 48 88,8 11,2 C14 (14,4) 2-3 (AV4) 5,7 1,646 36 18 46 87,4 12,6 D14 (16,4) a. Den "totala " volymprocenten bindemedel är summan av mängden keramiskt bindningsmaterial 80111 används fór att agglomerera kornet och mängden organisk hartsbindemedel som används för framställning av slipskivan. Den "(organiska)" volymprocenten bindemedel är den andel av den totala volymprocenten bindemedel som utgörs av det organiska harts som sätts till agglomeraten fór framställning av SfiPSkiVan- Sligtester Dessa fórsökslipskivor testades i två kommersiella slipoperationer fór finbearbetning av kallvalsar. Efter slipning kommer desa smidda stålvalsar att användas fór att valsa och finbearbeta ytan av metallplåtar (t ex ståD- I kommersiella operationer används traditionellt shellackbundna kommersiella skivor (alumíniumoxidslipkorn med kornstorlek 80 används ofta) och dessa skivor drivs normalt vid hastigheter på 6500 sfpm, med en maximal hastighet på omkring 8000 sfpm. Slipbetingelserna listas nedan och testresultaten visas i Tabellerna 4-2 och 4-8.

Slipbetingelser A: Slipmaskin: Farrell Roll Grinder, 40 hk Kylvätska: Stuart Synthetic med vatten Skivhastíghet: 780 rpm Arbetsstycke: smitt stål, tandemvalsar, hårdhet 842 Equotip, 208 x 64 cm) Hastighet för arbetsstycke (vals): 32 rpm Längdrörelse: 100 tum/min Kontinuerlig matning: 0,0009 tumlmin 10 15 20 25 30 Slutmating: 0,0008 tum/min Krav på ytfinish 18-30 Ra grovhet, max 160 toppar Slípbetingelser B: Slipmaskin: Pomini Roll Grinder, 150 hk Kylvätska: Stuart Synthetic med vatten Skívhastighet: 880 rpm Arbetsstycke: smitt stål, tandemvalsar, hårdhet 842 Equotip, 208 x 64 cm) Hastighet fór arbetsstycke (va1s): 32 rpm Längdrörelse: 100 tum/min 530 'M5 44 Kontinuerlig matning: 0,00011 tum/min Slutmating: 0,002 tum/min Krav på ytfinísh 18-30 Ra grovhet, ung. 160-180 toppar Tabell 4-2 Resultat av sliptestlslipbetingelser A Prov Förän- G-kvot Skiva Skiv!! Antal Vals' Antal Test- dringi (RPM) (amplimd) Slippa” šwvhet WPP” På parameter diametern (Ra) Vaken (tum) Försöks- skiva 2-1 skiv- 0,12 0,860 780 75 10 28 171 nötning Avskíljt 0,007 material Försöks- skiva 2-2 Skiv- 0, 098 1,120 780 90- 100 10 22 130 nötning Avskiljt 0,0075 material Försöks- skiva 2-3 skiv- 0,096 1,603 780 120-150 10 28 144 nötningv Avskiljt 0,0105 material 10 15 20 25 30 530 145 45 Under slipprestanda med väsentligt högre G-kvoter än vad som observerats fór tidigare kommersiella operationer under dessa slipbetingelser med shellackbundna skivor. slipbetingelser A uppvisade fiirsöksslipskivorna utmärkt Baserat på tidigare erfarenheter av valsslipning under slipbetingelser A skulle man antagit att fórsöksskivorna 2-1, 2-2 och 2-3 skulle varit för mjuka (med hårdhetsvärden enligt Norton Companys skala på B-D) för att ge kommersiellt godtagbar slipeffektivitet, varför dessa resultat som visar utmärkta G-kvoter var mycket ovanliga. Vidare var valsarnas yta fri från smattermärken och låg inom specifikationerna fór ytgrovhet (18-30 Ra) och antal yttoppar (ungefär 160)- Försöksskivorna gav en ytfinishkvalitet som tidigare endast har observerats med shellackbundna skivor.

Ett andra sliptest ,med fórsöksskivan 3-3, under slipbetingeölser B, bekräftade de överraskande fördelarna med användning av skivor enligï uppfinningen vid en slipoperation med kommersiell finbearbetning och kallvalsar under en längre testperiod. Testresultaten visas nedan i Tabell 4-3.

Tabell 4-3 Sliptestresultat/slipbetingelser B Försöks- Förändring Skiv- Skiva Kontinuerlig Slut- Valß- Åfltal skiva 2-4 i diameter hastighet (amplitud) matning matning šfwhet WPP” På (tum) (sfpm) tum/min (tum) (Ra) Vaken vals 1 MW 0,258 5537 90 00009 00008 24 166 MR” 0,028 Vals 2 WW 0,339 8270 105 00013 0,002 20 136 MR 0,032 Vals 3 WW 0,135 8300 110 0,0011 0,002 28 187 MR 0,03 Vals 4 WW 0,279 8300 115 0,0011 0,002 29 179 MR 0,030 vals 5 WW 0,098 0300 115 0,0011 0,002 25 151 MR 0,013 vals 6 10 15 20 25 30 35 530 'M5 46 WW 0,097 8800 115 0,0011 0,002 MR 0,016 Vals 7 WW 0,072 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,048 Vals 8 WW 0,094 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,011 Vals 9 WW 0,045 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,021 Vals 10 WW 0,128 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,017 Vals 11 WW 0,214 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,018 Vals 12 WW 0,12 8300 1 15 0,001 1 0,002 MR 0,018 Vals 13 WW 0,118 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,026 Vals 14 WW 1,283 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,03 Vals 15 WW 0,215 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,03 Vals 16 WW 0,116 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,018 Vals 17 WW 0,141 8300 115 0,0011 0,002 MR 0,021 10 15 20 25 30 530 145 47 Vals 18 WW 0,1 16 8300 115 0,001l 0,002 XXX XXX MR 0,0 1 Vals 19 WW 0,118 8300 115 0,001l 0,002 MR 0,0 18 a. Skivnötningsmått b. Materialavskíljningsmått Den kumulativa G-kvoten fór fórsöksskiva 2-4 var 2,093 efter slipning av 19 valsar och efter nötning av ungefär tre tum från skivdiametern. Denna G-kvot representerar en förbättring med 2 till 3 ggr av de G-kvoter som observerats för kommersiella slip skivor (t ex de shellackbundna skivorna C-6 och C-7 som beskrivs i Exempel 2) som används fór att slipa valsar under slipbetingelsema A eller B.

Skivrotationshastigheten och materialavskiljningshastigheten översteg den för jämförbara kommersiella skivor som används vid denna valsslipoperation, vilket ytterligare visar den oväntade slipeiïektivitet som är möjlig med slipmetoden enligt uppfinningen. Den ytfinish på valsarna som uppnåddes med fórsöksskivan var godtagbar enligt kommersiella produktionsstandarder. De kumulativa resultat som observerades efter slipning av 19 valsar bekräftar iörsöksskivans driftsj ämnhet och skivans goda motstånd mot utveckling av flikning, vibration och smatter då skivan förbrukas under slipoperationen.

Exempel 5 Agglomerat av slipkorn/oorganiska bindningsmedel. p Agglomeratproverna framställdes från en enkel blandning av slipkorn, bindningsmateríal och vattenblandningar, såsom beskrivs i Tabell 5-1. Den keramiska bindningsmaterialskomposition som användes for framställning av proverna var bindníngsmaterial C enligt Tabell 1-2. Slipkornet var ett 38A- slipkorn av sammansmält aluminiumoxid med kornstorlek 80, erhållet från Saint- Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worchester, MA, USA.

Agglomererade slipkornsprover formades vid 1 150 ° C med användning av en roterande rostningsanordning (Modell nr HOU-6D60-RTA-28, Harper International, Buffalo, New York), utrustad med ett 305 cm långt metallrör med en inre diameter på 15,6 cm och en tjocklek på 0,95 cm och med en 152 cm upphettad längd med tre temperaturkontrollzoner. En Brabender®-matarenhet 10 15 20 25 30 35 530 'M5 48 med justerbar kontroll fór den volymetrisk matningshastigheten användes för att dosera blandningen av slipkorn och bindningsmaterial till upphettningsröret i den roterande rostningsanordningen. Agglomereringsprocessen utförd-GS under atmosfarsbetingelser, med en rörrotationshastighet för anordningen på 3, 5-4 rpm, en rörlutningsvinkel på 2,5 till 3 grader och en materialmatningshastighet på 6-10 kg/timme.

Efter agglomerering i den roterande rostningsanordningen siktades de agglomererade slipkornsproverna och testades med avseende på löspackningsdensitet (LPD) och storleksfórdelning. Dessa resultat visas i Tabell 5-1.

Tabell 5-1 Egenskaper för agglomererade granuler V1 Prov nr. Bland- Vikt-% Volym-% LPD Medel- Utbyte Medel- ksm nmgens bmanings bmanings -iz/käfl storlek (-20/+50) värde flytande vikt material material” g/cm3 mikron % relativ bindnings (kg) (baserat (ma-iklädd) densitet material på kom) % V1 93,9 komstrlk. (42, 6) so 2,8 425 asA (1,3) ao 4,77 1,09 (-ss/+4o> 85 283 vatten 3,3 bindnings (1,5) material C a. Volymprocenten bindningsmaterial är en procentandel av det fasta materialet i granulen (livs bindningsmaterial och korn) efter bränning och inbegriper inte volymprocenten porositet.

Agglomererat korn V1 användes för framställning av slipskivor (typ 1) (färdig storlek: 50,8 x 2,54 x 20,3 cm). Skivornas sammansättning (inbegripet volym-% slipmedel, bindemedel och porositet i de brända skivorna) och Skivornas mekaniska egenskaper beskrivs i Tabell 5-2. Sammansättningarna av fórsöksskivorna 1-4 valdes fór att ge skivor med hårdhetsgrad F Och sammansättningarna av fórsöksskivorna 5-8 valdes för att ge skiv0r med hårdhetsgrad G.

För framställning av slipskivorna sattes agglomeraten till en blandare tillsammans med ett flytande bindningsmedel och en pulveriserad keramisk bindemedelskomposition motsvarande bindningsmaterial C från Tabell 1-2. 10 15 20 25 30 530 145 49 Agglomeratens strukturer var tillräckligt motståndskraftiga mot kompaktering fór att behålla en effektiv mängd agglomerat med tredimensionell karaktär efter att de hade utsatts fór blandning- och formningsoperationerna vid framställning av slipskivor. Skivorna formades sedan, torkades, brändes till en maximal temperatur på 900°C, jämnades, färdigbearbetades, balanserades och inspekterades enligt inom tekníkområdet kända metoder fór fi-amställning av kommersiella slip skivor.

De färdiga skivorna säkerhetstestades enligt ett kommersiellt använt hastighetstest fór att säkra att skivorna hade tillräcklig mekanisk hållfasthet fór rotationsrörelsen då de monterades på en slipmaskin och tillräcklig mekanisk hållfasthet fór slipoperationen. Alla fórsöksskivor klarade det maximala hastighetstestet fór testutrustningen (85,1 m/s) och hade därmed tillräcklig mekanisk hållfasthet för krypmatningsslipning.

Skivornas sammansättning (inbegripet volym-% slipmedel, bindemedel och porositet i de brända skivorna) och skivornas densitet och mekaniska egenskaper beskrivs i Tabell 5-2.

Tabell 5-2 Slipskivegenskaper Skiva Skivans sammansättning Brând Elasti- Brott- Skiv- V1 V0lym-% densitet citets- hållfast- hastig' Aggloxnerat Sliprnedel Bindemedelb Porositet g/cmz modul het” het (m/s) (GPa) (MPa) (1) 42,5 40,5 6,2 58,3 1,67 13.3 22,6 954 <2) 40,4 88,5 6,5 55,0 1,61 11,6 18,5 85,1 (s) 40,4 88,5 7,2 54,3 1,64 12,4 23,0 85» 1 (4) 89,4 37,5 8,2 54,6 1,68 12,8 2258 35-1 (5) 42,5 40,5 7,8 52,2 1,68 14,3 25,8 85,1 (s) 40,4 88,5 9,8 52,2 1,68 15,8 26,7 85,1 (7) 40,4 38,5 8,8 58,2 1,65 13,5 25,6 85.1 (s) 39,4 37,5 9,8 53,2 1,65 14,6 24»° 85-1 J ämf. Skivans sammansättni Bränd Elasti- Brott- Skiv- prover” Volym-% densitet citets- hållfast- hastig' oagg. Agglomerat Slipmedel Bindemedelb Porositet g/cms modul het° het (ID/S) kom (GPS) (MPa) 384180- - 40,5 6,2 58,3 1, 78 20,3 24,4 694 Fievcsz 38480- . 40,5 7,8 52,2 1,88 29,2 26,6 69,4 Gisvci-*z 10 15 20 25 30 35 530 145 50 a. J ämfórelseskivproverna var kommersiella produkter erhållna från Saint-Gobain Abrasives, lnc., Worchester, MA och märkta med de kommersiella skivbeteckningar som anges för var och en av skivorna i Tabell 5-2. b. Värden fór volym-% bindemedel i fórsöksskívorna inbegriper vo1ym-% kerflmíëkt bindningsmaterial som används på kornen för framställning av agglomeraten. c. Skivorna testades med avseende på brotthållfasthet på en Instrflfl MOÖ-el 1125'maSkin för mekanisk testning (4-point bending jig, support span 3 in, load sp an 1 in, loading rate 0,050 in/min cross head speed). d. Skivorna gick inte sönder då de roterades med maximal hastighet som kunde uppnås med sprängtestmaskinen.

Elasticitetsmodulvärdena fór skivorna 1-4 var från 34 till 43% lägre än värden för en jämförbar skiva med grad F, och elasticitetsmodulvärdena för försöksskivcrna 5-8 var från 45 till 54% lägre än värdet för motsvarande jâmförelseskiva med grad G. Skivor med identisk volymprocentsammansättning av korn, bindemedel och porositet hade helt oväntat väsentligt skilda värden för elasticitetsmodulen. Försöksskiva 1 hade ett elasticitetmodulvärde som var 34% lägre än värdet fór jämfórelseskivan med grad F och fiirsöksskivan 5 hade ett elasticitetsmodulvärde som var 51% lägre än värdet förjämförelseskivan med grad G. I ett separat försök saknade jämförelseskivor framställda med mjukare grader, så att de skulle kännetecknas av motsvarande, relativt låga värden för elasticitetsmodul, tillräcklig mekanisk hållfasthet fór att klara hastighetstestet på 85,1 m/s.

Hastighetstestvärdena fór fórsöksskivorna var helt godtagbara. Vidare uppvisade försöksskiva 1 vid en identisk volymprocentsammansättning av korn, bindemedel och porositet en brotthållfasthet om bara var 7% lägre än den för jämfórelseskivan med grad F, medan försöksskiva 5 hade en brotthållfasthet som endast var 3% lägre än den för jämfórelseskivan med grad G. Denna obtydliga minskning av brotthållfastheten var förväntad, med tanke på den obetydliga densitetsminskningen för fórsöksskivorna jämfört med jämförelseskivorna.

Densitetsminskningen tyder också på att fórsöksskivorna hade stått emot krympning under värmebearbetningen, jämfört med jämRireISGSkiVOIDa, med identisk volymprocentsammansättning, och detta innebär väsentliga potentiella besparingar i framställningskostnader, både vad gäller materialkostnader och fárdigställningsoperationer. 10 15 20 25 30 530 'M5 51 Skivorna testades i en krypmatningsslipning mot kommersiella jämfórelseskívor rekommenderade för användning vid krypmatningsslipning.

Jämförelseskivorna hade identisk volymprocentsammansättning, motsvarande hårdhetsgrader (graden bestämdes samma mått, eller liknande på grundval av volymprocentinnehållet av korn, bindemedel och porsositet) och funktionellt ekvivalent bindemedelskemi, och de var för övrigt lämpliga jämförelseskivor för en studie av krypmatningsslipning. J ämfórelseskivorna framställdes dock utan agglomererat korn, och offerporinducerare krävdes för att avsedd volymprocent porosítet och avsedd skivdensitet skulle erhållas. De kommersiella skivbeteckningarna och jämfórelseskivornas sammansättningar beskrivs i Tabell 5-2 (kommersiella skivor 38A80F19VCF2 och 38A80G19VCF2).

Ett "kilslipnings"-test genomfördes med arbetsstycket lutat med en liten vinkel relativt den maskinslid på vilket det monterats. Denna geometri ger ett ökande skärdjup och ökar materialavskiljningshastigheten och spåntjockleken då slípníngen fortskrider från start till slut. Detta innebär att att slipdata samlas in över ett intervall av betingelser i en enda körning. Utvärdering av skivprestandan i kiltestet underlättas ytterligare genom mätning och registrering av spindeleffekt och slipkraft. Ett exakt fastställande av betingelser (MRR, spåntjocklek etc) S010 ger icke godtagbara resultat, såsom slipbrånning eller slipskivebrott, underlättar beskrivningen av skivans uppträdande och rankningen av relativ produktprestanda.

Slipbetingelser : Maskin: Hauni-Blohm Proñmat 410 lnställningzKilslipning med krypmatning Skivhastighet: 28 m/s v Bordshastighet: varieras från 12,7 till 44,4 cm/min Kylmedel: Master Chemical Trim E210 200, 10% koncentration med avjonat källvatten, 272 llmin Material i arbetsstycket: lnconel 718 (42 HRc) Skärpningsinställning: Roterande diamant, kontinuerlig Skärpningskompensation: 0,5 mikrometer/varv Hastighetsfórhållande: +O,8 i 530 145 52 Vid dessa slipkörningar gav den kontinuerliga ökningen av skärdjupet en kontinuerlig ökning av materialavsliljningshastigheten över blockets längd (20,3 cm). Körningsfel definierades som bränning av arbetsstycke, skivbrott, rå yta och/eller förlust av hörnform. Skivnötning på grund av slipning var mindre än förlusten på grund av kontinuerlig skärpningskompensation som ordes under sliptestet. Den specifika slipenergin och materialsvskiljíngshastigheten vid vilken körningsfel uppträdde (maximal MMR) anges i Tabell 5-3.

Tabell 5-3 Resultat av sliptest Skiva Skivsammansättning Maxi För- Speci- För- Genom- volym-*n m1 bän- fik slip- bätt- anm- Agglo- Slipmedel Binde- Porer W ring energi ring 118 Yt- merat medel mm M %“ J/mms %a Emvhet mm Llm (1) 42,5 40,5 6,2 53,3 10,3 20 57,6 -17 0,77 (2) 40,4 3s,5 3,5 55,0 10,2 is 55,1 _20 0,75 (3) 40,4 38,5 7,2 54,3 10,9 26 59,2 -15 0,72 (4) 39,4 37,5 3,2 54,3 10,1 is 59,2 -15 0,76 (5) 42,5 40,5 7,3 52,2 10,4 ss 60,5 -28 0,77 (6) 40,4 38,5 0,3 52,2 9,4 42 05,2 -17 0,77 (7) 40,4 33,5 8,3 53,2 9,5 44 33,4 -19 _ 0,75 (8) 39,4 37,5 9,3 53,2 9,2 39 64,4 -18 0,77 Jmf. Skivsammansättning Maxi Speci- För- Genom- EX- Volym-% mal fik slip- bätt- snitt- icke Agglo- Slipmedel Binde- Porer NHÉR Gflßfší Ting 118 Yt- agglo. merat medel mm [s] J/mma %“ EIOVhGf korn mm pm ssAso- - 40,5 6,2 53,3 8,5 - 39,9 - 0,79 F19VC F2 38A80- - 40,5 7,3 52,2 6,6 - 78,2 - 0,76 G19VC F2 a. För beräkning av värdena för procentuell förbättring jämfördes försöksskivorna med en jämföreseskiva med närmast motsvarande grad. Försöksskivorna 1-4 jämfördes med skivan med grad F och försöksskivorna 5-8 jämfördes med skivan med grad G. 10 15 20 25 30 530 145 53 Såsom framgår av sliptestresultaten i Tabell 5-3 uppvisade fórsökssivorna innan körningsfel upp stod från 20 till 58% högre MER-värden jämfört med värdena fór jämfórelseskivor med identisk volymprocentsammansättning. Vid identiska sammansättningar uppvisade fórsöksskivorna en minst 17% minskning av den effekt slip ningen (specifik slipoperationseffektiviteter uppnåddes utan någon nämnvärd förlust av ytkvalitet på det slipade arbetsstycket. Resultaten tyder på att fiirsöksslkivorna skulle kunna som krävdes för slipenergi). Dessa användas vid kommersiella krypmatningsslipoperationer med en lägre skärpningshastighet med konstant MMR, vilket skulle minst dubbla skivlivslängden.

Exempel 6 Agglomeratproverna framställdes från en enkel blandning av slipkorn, bindningsmaterial och vattenblandningar, såsom beskrivs i Tabell 6-1. Den keramiska komposition av bindnings- och bindemedel som användes fór framställning av proverna var bindningsmaterial C enligt Tabell 1-2. Slipkornet var ett 38A-slipkorn av sammansmält aluminiumoxid med kornstorlek 60, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worchester, MA, USA.

Prover av agglomererat slipkorn framställdes i en roterande rostningsanordning av industriell typ (fiamställd av Bartlett Inc., Stow, Ohio; direktgasuppvärmd modell) vid en maximal temperatur på 1250°C, utrustad med ett 10,7 meter långt eldfast rör med en inre diamater på 0,78 meter och en tjocklek på 0,58 meter. Agglomereringsprocessen genomfördes under atmosfarsbetingelser med en börvärde fór varmzonstemperaturkontrollen på 1250°C, med en rörrotationshastighet fór anordningen på 2,5 rpm, med en rörlutningsvinkel på 3 grader och med en materialmatningshastighet på 450 kg/timme.

Efter agglomerering i den roterande rostningsanordningen siktades de agglomererade slipkornsproverna och testades med avseende på löspackningsdensitet (LPD) och storleksfórdelning. Dessa resultat visas i Tabell 6-1. 10 15 20 25 30 530 145 54 Tabell 6-1 Egenskaper för agglomererade granuler V2 Prov nr. Bland- Vikt-% Volym-% LPD Medel- Utbyte Medel' korn ningens bindnings bindnings -12/kärl storlek (-20/+50) värde flytande vikt (kg) material materia? g/cma mikron % relativ bindning-s (baserat (maskvidd) densitet material på korn) % V2 92,9 kornstl. 60 (42,1) 38A 2,8 i 520 vatten (1,3) 4,2 6,7 1,39 (-80/+85) 84 36A bindnings- 4,3 material c (2) a. Volymprocenten bindningsmaterial är en procentandel av det fasta materialet i granulen (dvs bindníngsmaterial och korn) efter bränning och inbegriper inte volym-% porositet.

Agglomeratproverna användes fór att framställa slipskivor (typ 1) (fårdigstorlek 50,8 x 2,54 x 20,3 cm). För framställning av slipskivorna sattes agglomeraten till en blandare tillsammans med ett flytande bindningsmedel och en pulveriserad keramisk bindemedelskomposition motsvarande bindningsmaterial C från Tab ell 1-2. Agglomeratens strukturer var tillräckligt motståndskraftiga mot kompaktering for att behålla en effektiv mängd agglomerat med tredimensionell karaktär efter att de hade utsatts fór blandning- och formningsoperationerna vid framställning av slipskivor. Sammansättningarna av fórsöksskivorna 9 till 11 valdes så att skivor med hårdhetsgrad I skulle erhållas, sammansättningen av slipskivorna 12-16 valdes så att skivor med hårdhetsgrad K skulle erhållas och sammansättníngarna fór skivorna 17 till 19 valdes så att skivor med hårdhetsgrad J skulle erhållas. Skivorna formades sedan, torkades, brändes till en maximal temperatur på 1030°C, jämnades, fárdigbearbetades, balanserades och inspekterades enligt inom tekníkområdet kända metoder fór framställning av kommersiella slipskivor.

De färdiga skivorna säkerhetstestades enligt ett kommersiellt använt hastighetstest för att säkra att skivorna hade tillräcklig mekanisk hållfasthet for rotationsrörelsen då de monterades på en slipmaskin och tillräcklig mekanisk hållfasthet fór slipoperationen. Resultaten från sprängtestet ges i Tabell 6-2. Alla fórsöksskivor hade tillräcklig mekanisk hållfasthet fór krypmatningsslipning. 10 15 20 25 30 35 530 445 55 Kommersiella slipoperationer med krypmatning med dessa skivor görs normalt med 33 m/s, med en maximal driftshastighet på 43,2 m/s.

Skivornas sammansättning (inbegripet Volym-% slipmedel, bindemedel och porositet i de brända skivorna) och skivornas densitet och materialegenskaper beskrivs i Tabell 6-2.

Tabell 6-2 Slipskivegenskaper Skiva Skivans sammansättning Bränd Elasti- Brott- Ffilffïsk V2 Volym-% densitet citets- hållfacst- hígznšét agglo- Agglomerat Slipmedel Bindemedelb Porositet g/cms modul het (mi) merat (GPS) (MP3) (9) 36,5 34,1 7,5 56,4 1,53 8,1 9,6 625 (10) 34,4 32,1 10,5 57,4 1,59 12,7 76,6 (11) 36,5 34,1 3,5 57,4 1,56 10,1 781* (12) 41,2 33,4 7,7 53,9 1,69 13,6 12,1 76A (13) 39,0 36,4 9,7 53,9 1,66 15,2 803 (14) 39,0 36,4 6,7 54,9 1,63 18,0 8052 (15) 37,9 35,4 9,7 54,9 1,64 18,6 789 (16) 39,0 36,4 10,7 52,9 1,69 16,4 8% (17) 44,2 41,2 5,6 53,2 1,74 13,2 12,2 61-3 (16) 42,1 39,2 6,6 54,2 1,69 12,9 77»1 (19) 42,1 39,2 3,6 52,2 1,79 17,9 83-5 J ämf. Skivans sammansättni Bränd Elasti- Brott- oagg, Agglomerat Slipmedel Bindemedel Porosítet g/cm modul het (m/s) korn (GPS) (MP3) 33,160- . 34,1 7,5 56,4 1,56 16,1 10,25 69 196LCNN 33460- - 33,4 7,7 53,9 1,75 23,5 - 73,2 K75- LcNN 33,460- _ 41,2 5,6 53,2 1,78 28 7316 J64LcN N Taz-so 36,0 6,4 55,6 1,68 28,8 23.0 E13 VCF5° a. J ämfórelseskivproverna var kommersiella produkter erhållna från Saint-Gobain Abrasives Ltd, Stafford, Storbritannien, och var märkta med de kommersiella skivbeteckningar som anâßfl fÖI' Val' och en av skivorna i Tabell 6-2. 10 15 20 25 30 35 530 145 56 b. Värden för volym-% bindemedel i försöksskivorna inbegriper volym-% keramiskt bindningsmaterial som används på kornen för framställning av agglomeraten. c. Denna skiva motsvarar jämförelseskivan 38A60-K75 LCNN i volymprocentsammansättning, men den har framställts med ett avlångt sol-gel-alfa-aluminiumoxidslipkorn med ett sidförhållande större än 4:1 enligt US-A-5738696 och US-A-5738697 (Wu). Lägg märke till att det har lägre densitet, men har nästan samma elasticitetsmodulvärde som 38A60K75 LCNN.

Skivor med identisk volymprocentsammansättning av korn, slipmedel och porosítet hade helt oväntat skilda elasticitetsmodulvärden. Anmärkningsvärt var att elasticitetsmodulvärdet för en jämförelseskiva (TG2-80 E13 VCF5) framställd med önskade relativt höga volymprocent porosítet och relativt låga densitet genom tillsats av avlånga partiklar (slipkorn) snarare än med offerporinducerare, inte uppvisade någon minskning av elasticitetsmodulvärdet. Elasticitetsmodulvärdet var faktiskt högre än för närmast jämförbara jämfórelseskiva och mycket högre än för försöksskivorna med motsvarande volymprocentsammansättningar.

Trots de sänkta elasticitetsmodulegenskaperna var hastighetstestvärdena för försöksskivorna fullt godtagbara. Vid identiska volymprocentsammansättningar av korn, bindemedel och porosítet uppvisade iörsöksskiva 1 endast något lägre värden för brotthållfasthet och spränghastighet. Försöksskivornas densitet var något lägre än dem för jämförelseskivorna som hade formulerats med identisk volymprocentsammansättning. Därmed kunde en liten minskning av brotthållfastheten förväntas. Sänkningen av densiteten tyder också på att försöksskivorna hade stått emot krympning under vårmeprocessningen jämfört med jämförelseskivorna med identisk volymprocentsammansättning, och detta innebär väsentliga potentiella besparingar itillverkningskostnader, både vad avser materialkostnader och färdigbearbetningsoperationer.

Skivorna testades i en krypmatningsslipoperation med användning av de testbetingelser för våt kilslipning som beskrives i Exempel 5. Skivorna testades mot jämförbara kommersiella skivor som rekommenderas för användning vid krypmatníngsslipning. Jämförelseskivorna hade samma mått, identiska eller liknande volymprocentsammansättningar, ekvivalenta hårdhetsgrader (graden bestämdes baserat på volymprocentinnehållet av korn, bindemedel och porosítet) och funktionellt ekvivalent bindemedelskemi, och de var för övrigt lämpliga jämförelseskivor för en undersökning av krypmatningsslipning.

J ämförelseskivorna framställdes dock utan agglomererat korn och offerporinducerare användes för att uppnå avsedd volymprocenten porosítet och 530 'M5 57 avsedd skivdensitet. De kommersiella skivbeteckningarna och sammansättningarna för jämförelseskivorna beskrivs i Tabell 6-2 (kommersiella skivor 38A60-I64 LCNN, 38A60-K7 5 LCN N och 38A60-J 64 LCNN). Resultaten ges nedan i Tabell 6-3.

Tabell 6-3 Resultat av sliptest Skiva Skivsammansättning Maxi För- Speci- För- Genom- V2 Volym-% mal bätt- fik slip- bätt- snitt- Agglo- Slipmedel Binde- Porositet Nflšk ring energi ring lig Yt' merat medel mm [s] %“ J/mma %" grovhet (9) 36,5 34,1 7,5 58,4 12,6 31 39,0 -31 (10) 34,4 32,1 10,5 57,4 10,0 10 54,7 -3 (11) 86,5 34,1 3,5 57,4 16,2 68 43,1 -24 (12) 41,2 38,4 7,7 53,9 12,4 53 41,9 -24 0,76 (18) 89,0 36,4 9,7 53,9 11,2 33 44,3 -19 0,80 (14) 39,0 36,4 8,7 54,9 12,1 43 40,7 -28 0,90 (15) 37,0 35,4 9,7 54,9 11,3 40 42,7 -22 0,30 (16) 39,0 36,4 10,7 52,9 10,2 25 46,5 -16 0,74 (17) 44,2 41,2 5,6 53,2 13,7 61 40,2 -29 (18) 42,1 39,2 6,6 54,2 12,8 51 41,3 -27 (19) 42,1 39,2 8,6 52,2 10,2 20 49,0 .13 Jmf. Skivsammansättning Maxi Speci- För- Genom- Ex. Volym-% mal fik slip- bätt- snitt- icke Agglo- Slipmedel Binde- Porer M1? energi ring 118 Yt- agglo. merat medel mm Is' Jlmma %“ grovhet kom mm pm ssAso- - 34,1 7,5 53,4 9,7 - 56,5 - - 196 LCNN 38A60- - 38,4 7,7 53,9 8, 1 - 55,1 - 0,94 K75 LCNN ssAeo- - 41,2 5,0 53,2 3,5 - 56,4 - - J 64 LCNN a. För beräkning av värdena för procentuell förbättring jämfördes försöksskivorna med närmaste ekvívalente grad på en jämförelseskiva. Försöksskivoma 9-11 jämfördes med skivan med grad I; fórsöksskivorna 12-16 jämfördes med skivan med grad K och iörsöksskivorna 17-19 jämfördes med skivan med grad J. 10 15 20 25 30 530 145 58 Såsom framgår av sliptestresultaten i Tabell 6-3 uppvisade fórsöksskivorna högre MMR (10-68%) innan de fallerade, jämfört med jämfórelseskivorna med identiska volymprocentsammansättningar. Vid identiska sammansättningar uppvisade fórsöksskivorna en minskning av den effekt (3 31%) som krävdes för slipning (specifik slipenergi). Dessa slipoperationseffektiviteter uppnåddes utan någon nämnvärd förlust av ytkvalitet på det arbetsstycke som slip ades. Resultaten tyder på att fórsöksskivorna skulle kunna användes vid kommersiell krypmatningsslipning med en lägre skårpningshastighet med konstant MMR, vilket skulle ger minst en dubblering av skivlivslängden.

Exempel 7 Agglomerat slipkorn/organiskt bindningsmedel Ett antal prover av agglomererat slipkorn (A1-A8) framställdes från en blandning av slipkorn och fenolhartsbindningsmaterial (Durez® Varkum-harts 29- 717, specifik vikt 1,28 g/cmß, erhållet från Durez Corporation , Dallas TX) i de mängder som anges iTabell 7 -1. Alla prover framställdes med silanbehandlat 38A- slipkorn av sammansmält aluminiumoxid, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, USA, i de kornstorlekar (kornstorlek 80 eller 46) anges i Tabell 7-1.

Kornet och hartsbindningsmaterialet »placerades i skålen på en blandare (proverna A5 -A8 i en Erich-intensivblandare med modellnummer RV-02, från Erich Comany, Gurnee, IL; prov A1 i en skålblandare från Foote-Jones/Illinois Gear in Chicago, IL; och proverna A2, A3 och A4 i en specialtillverkad skålblandare från Boniface Tool and Die i Southbridge MA). Blandningen initierades med en skålhastighet på 64 rpm och en paddelhastighet på 720 rpm (proverna A5-A8 i Eirich-blandarem; eller en skålhastighet på 35 rpm och stationär paddel (prov A1 i Foote/Jones-blandaren); eller en skålhastighet på 35 rpm och en paddelhastighet på 75 rpm (proverna A2-A4 i Boniface-blandaren). Under blandning sprayades tillräckligt med lösningsmedel (furfural) i en dimma på blandningen av korn och bindningsmaterial för skulle Lösningsmedelssprayningen på blandningen fick fortsätta endast till korn och bindningsmaterial hade bildat agglomerat. Vid framställning av prov A1 handsprayades Samman. att dessa agglomereras lösningsmedlet på de torra komponenterna med en plastduschflaska. Vid framställningen av proverna A2-A8 sprayades lösningsmedlet på de torra komponenterna som en kontinuerlig dimma i uppmätta 10 15 20 25 30 530 145 59 mängder med användning av en Tool Mist Coolant Generator från Wesco Company, Chatsworth, CA. Agglomereringsprocessen utfördes under atmosfársbetingelser och vid rumstemperatur.

Efter agglomerering i blandaren siktades de vätta agglomererade slipkornsproverna genom en US-sikt med maskvidden 3,5 och torkades över natt under omgivningsbetingelser. Proverna återsiktades med en grovsikt (U S-standard sikt nr 8 fór agglomerat med kornstorlek 46 och sikt nr 20 fór agglomerat med kornstorlek 80) och spreds ut iett lager på en fluorpolymerbelagd bakplåt (omkring 25 x 30 cm). Agglomeraten härdades sedan i en laboratorieugn (Despatch modell nr VRD-1-90-1E från Despatch Industries, Mínneapolis MN) atmosfársbetingelser, upphettades till en maximal temperatur på 160°C och hölls under vid den temperaturen i 30 minuter. De härdade agglomeraten valsades manuellt med en 1,5 tums stålstav fór att delvis krossa och separera större agglomerat till mindre agglomerat.

De härdade agglomeraten storleksfórdelades med US-standard testsiktar monterade på en skakapparat (Ro-Tap; Modell RZ-29; W.S. 'Tyler Inc. Mentor, OH).

Siktarnas maskvidder var fiån 10 till 45 fór agglomerat framställda med kornstorlek 46 och från 20 till 45 fór agglomerat framställda med kornstorlek 80 fór slipkornet.

Utbytet av användbara Eriflytande agglomerat från proverna A1-A8, definierat som agglomerat med en storleksfórdelning enligt angiven maSkVidd (US- standardsiktstorlek) som en vikt-% av kornblandningens totalvikt fóre agglomerering visas nedan i Tabell 7-1.

Agglomeraten testade med avseende på löspackningsdensitet (LPD), relativ densitet och storleksfórdelning, och de karaktäriserades visuellt, fóre och efter användning fór framställning av Slipverktyg. Löspackningsdensiteten fór de härdade agglomeraten (LPD) mättes med det amerikanska nationella standardfórfarandet fór skrymdensitet för slipkorn (American Nati0na1 Standard proce dure for Bulk Density of Abrasive Graina Den initiala genomsnittliga relativa densiteten, uttryckt som ett procentvärde, beräknades genom division av LPD (p) med en teoretisk densitet fór agglomeraten (pO), med antagande av 0 porosítet. Den teoretiska densiteten beräknades enligt den volymetriska regeln för blandningsmetoder från vikt-%-värdet och den specifika vikten fór bindningsmaterial och slipkorn i agglomeraten. 10 15 20 25 30 35 40 530 'M5 60 Dessa agglomerat hade en löspackningsdensitet, en relativ densitet och en storleksfórdelning som var lämpliga för användning vid kommersiell fiamstållniïlg av slipskivor. Resultaten av agglomereringstesterna visas i Tabell 7-1.

De färdiga härdade agglomeraten hade tredimensionella former som varierade mellan triangulär, sfárisk, kubisk, rektangulär, cylindrisk och andra geometriska former. Agglomeraten bestod av ett flertal enskilda slipkorn (t.ex. 2-40 korn) sammanbundna med hartsbindningsmaterial vid kontaktpunkterna mellan kornen. Baserat på materialdensitet och volymetriska beräkningar var skrymporositeten fór agglomeraten omkring 18 volym-%. Agglomeratens struktur var tillräckligt motståndskraftig mot komp aktering fór bibehållande av en effektiv mängd agglomerat med en initialt tredimensionell karaktär efter att de hade utsatts for blandnings- och formningsoperationerna vid framställning av slip skivor.

Tabell 7-1 Egenskaper för agglomererade granuler Prov nr Blandning- Vikt-% vikt-% Volym-% LPD g/cma MGÄGISÉOI- % Utbyte Gfnmfl' Blandning: ens vikt lösnings~ bindnings- bindnings -20/+45 lek mikron vikt-% smttlig korn, (kg) medeli material material' maskvidds- (maskvidd) (fllßßkvidd felafiw lösnings- bland- (baserat på fraktion -25/4-45 sikt sántervall) deflslæt medel, ningen total torr- 57101191* % bindnings- substans) material Exemgel 1 12 bland- 3,5 io 25,5 1,11 soo 70 34 Al ningar (36) (-20 till Kornstorlek med 1 kg + 45) so' 38A' vardera furfiiral, fenolharts A2 5 kg 2,5 10 25,5 1.17 500 70 353 Kornstorlek (36) (-20 till 80, 38A, + 45) furfiiral, fenolharts As 5 kg 2,5 io 25,5 1,2 500 70 367 Kornstorlek (36) (-20 till 80, 38A, + 45) furfural, fenolharts Exemgel 2 5 kg 2,5 9,1 23,5 1,20 soo 70 3631 A4 (36) (-20 till Kornstorlek + 45) 80, 38A, furfutal, fenolharts 10 15 20 25 30 35 40 45 50 530 145 61 A5 e bland- 2,0 10 25,5 0.97 500 30 297 Kornstorlek ningar (36) G20 fiin BÛ, 38A, med 2,5 + furfural' vardera fenolharts Exemgel 5 25 51550- 10 10 25,5 1,10 500 80-85 33-7 A6 ningar (36) (-20 till Kornstorlek med 5 kg + 45) so' 38A' vardera furfural, fenolharts Exempel 4 2,5 kg 2,0 10 25,5 1,07 1400 66 32,7 A7 (14) (-10 till Kornstorlek + 20) 46, 38A, furfural, fenolharts A8 2,5 kg 2,0 10 25,5 0,04 1400 64 28,7 Kornstorlek (14) 10 fill 46, 38A, +20) eller furfural, (_14 till fenolharts +20) Exempel 5 2,5 kg 2,0 10 25,5 1.09 500 >9° 33A A0 (36) (-20 till Kornstorlek +45) 80, 38A, furfural, bindnings- material A A10 2,54 kg 2,0 11,3 25,5 1,10 500 >9° 3302 Kornstorlek (36) (~2Û tm 80, 38A, +45) furfural, bindnings- material B A11 2,57 kg 1,9 12,0 25,5 1,15 500 >9° 3217 Kornstorlek (36) (-20 till 90, 38A, +45) furfural, bindnings- material C A12 2,01 kg 1,5 13,5 25,5 1,10 500 >9° 323 Kornstorlek (36) ('20 tm 90, 38A, +45) furfural, bindnings- material D A11 2,55 kg 1,5 15,0 25,5 1,08 500 >9°_ 312 Kornstorlek (36) ('20 till 90, 38A, +45) furfural, bindnings- mateñal E a Volym-% bindningsmaterial är en procentandel av torrsubstansen i 9311111811 (dvs- bindningsmaterial och korn) efter härdning och inhegriper inte V01Ym'% Pmwsitet- V°1ym'% bindníngsmaterial i de härdade agglomeraten beräklxxades med antagande av att ingen intern porositet förelåg och att inga blandningsförluster hade skett. 10 15 20 530 'l 45 62 Slipskivor Agglomeratproverna A1, A2, och A3 användes vid framställning av skålslipskivor av typ 6 (fárdigstorlek 8,9 X 9,5 X 2,2-1,3 cm kant). För fiamställning av fórsöksslipskivorna blandades agglomeraten fór hand i 250 g- satser med en fenolhartsbindemedelskomposition till en enhetlig blandningerhölls.

Hartsbindemedelskompositionen var en blandning av 22 vikt-% flytande fenolharts. Hartsbindemedelskompositionen var en blanding av 22 vikt-% flytande fenolharts (V -1181 från Honeywell International Inc., Friction Division, Troy NY) och 78 vikt-% pulveriserat fenolharts (Durez Varcum® harts 29-717 från Durez Corporation, Dallas TX). Den enhetliga blandningen av agglomerat ochbindemedel placerades iformar och tryck applicerades fór formning av grönfasskivor (ohärdade skivor). Dessa gröna skivor avlägsnades ur formarna, slogs in i belagt papper och härdades genom upphettning till en maximal temperatur på 160°C; lämnades» färdigbearbetades och inspekterades enligt inom teknikområdet kända metoder för framställning av kommersiella slipskivor.

De färdiga skivorna säkerhetstestades enligt ett kOIDmG-fflíeut använt säkerhetstest för att säkerställa att skivorna hade tillräcklig mekanisk hållfasthet för rotationsrörelsen då de monteras på en slipmaskin och tillräcklig mekanisk hållfasthet fór slipoperationen. Alla fórsöksskivorna klarade ett hastighetstest på 7200 rpm och hade alltså tillräcklig mekanisk hållfasthet för ytslipningsoperationer.

Skivornas sammansättning (inbegriper volym-% slipmedel, bindemedel Och porositet i de härdade skivorna) beskrivs i Tabell 7 -2. 10 15 20 25 30 35 530 'M5 63 Tabell 7-2 Slipskiveegenskaper Försöksskiva Skivsammansättning Vikt-% Vikt-% Skivdenåitet (agglomerat-prov volyg-'l/á agglomerat bindemedel g/cm Ex. 7, Tabell 7- 1) Slipmedela Bindemedelb Porositet Alla har grad D Wi (A1) ao 24 46 88,3 11,7 1492 W2 (A2) ao 24 46 88,3 11,7 1,492 wa (As) ao 24 46 88,3 11,7 1492 w4 (A4) 34 zo 46 sas 6,7 1,599 Jämfirelseprov Korn volym- Binde-medel Porositet Vikt-% 'Víkt-% nr. (kommersiell % volym-% volym-% slipmedel bmåflmellel beteckningf c1L 46 25 29 i 84,6 15,4 2,149 38A80-L9 B 18 Inget agglomerat clP 46 31 23 81,6 18A 2,228 38A80-P9 B18 Inget agglomerat a) Vid 46 volym-% slipkorn innehöll j ämfórelseskivorna en högre V0lYIfl-% SllPkOIH (dVS- 12' 16 V°lYm'% mer) än fórsöksskivorna framställda med 30 eller34 volym-% slipkorn. b) Värden för volym-% bindemedel ifórsöksskivorna inbegriper volym -% hartsbindnigsmaterial som användes på kornen for att framställa agglomeraten och de bindemedel som användes fór att framställa skivan. Baserat på preliminära testobservationer formulerades fórsöksskivorna (volym-% komponenter) till håfdhetsšfad D enligt Norton Companys skala fór hårdhetsgrader fór kommersiella skivor. c) J ämiörelseskivproverna var kommersiella produktformuleringar erhållna från Saint-Gobain Abresvies, Inc., Worcester, MA, och sålda under de alfanumeriska skivbeteckningar som anges fór var 0011 en av SklWYlla l Tabell 7 -2. Skivorna innehåller fenolhartsbindemedel, CaFz och ihåliga mullitsfärer, aluminiumoxidsliPlšllm 38A, och de har en hårdhetsgrad (Norton Company hàrdhetsgradsskala) på antingen L eller P» enligt angivelse.

Dessa fórsöksskivor testades i en slipoperation och befanns lämpliga för kommersiell användning. Försöksskivorna testades mot de jämfórelseskivm' S011! beskrivs i Tabell 7-2 som rekommenderas för kommersiell användning vid ytslipning. Jämfórelseskivorna hade samma mått, samma slipkorn och bindemedelstyper och var i övrigt lämpliga jämfiirelseskivor för utvärdering av fórsöksskivorna i en ytslipningsundersökning, men de var fiamställfla utan agglomererat korn. Resultaten av dessa sliptester visas i Tabell 7-3. 10 15 20 530 'M5 64 Sliptest Skivorna enligt uppfinningen och jämfórelseskivorna testades i ett ytslipningstest med hög kontaktyta utformat fór att efterlikna kommersiella diskslipningsoperationer. Följande betingelser användes.

Slipbetingelser: Maskin: Okuma GI-20N, OD/ID-slip Slípinställning: Ytslipning; dísksimuleringstest Skivhastíghet: 6000 rpm; 27,9 m/sek Arbetshastíghet: 10 rpm; 0,106 m/sek Inmatningshastighet: 0,0044 mm/sek/0,0089 mm/sek Kylmedel: Trim VHPE210, -5% i avjonat källvatten Material i arbetsstycke: 52100 stål med OD 20,3 cm x ID 17,8 cm x 1,27 cm kant, hårdhet 110-60 Skärpning: Klusterdiamant; kompensation 0,001 tum, 0,01 tum skärpningsfas Tabell 7-3. Sliptestresultat Prov In- WWR MRR Effekt G-kvot G-kvot/ Speciiik (Tabeu 7- matning (mms/s) (mma/s) W slipmedel eflefßg 2) mm/varv Wïlymfiak' J/mm tion” C1L 00533 1,632 63,47 2160 -37,7 82,0 34,03 0,0267 0,310 32,96 1440 106,5 281,5 43,09 c11> slava c 00533 0,606 65,93 2274 103,7 236,4 34,49 0,0267 0,133 33,43 2393 251,5 546,7 80,56 skiva D 00533 0,402 66,42 2713 165,1 858.8 40,84 0,0267 0,100 33,37 2474 305,5 664,1 74,13 vv1 . - - - 0,0267 0,062 33,50 1975 54,2 1804 58,95 wz 00533 0,231 66,73 2702 233,6 361,9 41,84 00237 0,061 33,43 2154 543,3 1323 64,85 10 15 20 25 530 'M5 65 WB 0,0533 0,244 66,73 2892 273,5 911,7 43,34 0,0267 0,059 33,53 2194 566,6 1889 65,43 W4 0,0267 0,116 33,43 1915 289,1 850,4 57,28 a. G-kvot/volymprocentfiraktion slipmedel är ett mått på slipprestandan för kornet i skivan.

Beräkningen normaliserar slípprestandan med hänsyn till de signifikanta skillnaderna i volym-% slipkorn mellan försöksskivorna och jämförelseskivorna. Man kan lätt se att slipkornet i försöksskivorna ger väsentligt bättre slipeffektpâ volymfi-aktionbasis (dvs. mindre korn behövs för att ge samma slipeffektivitet) Resultaten visar att slipskivorna framställda enligt uppfinningen var motståndskraftiga mot skivnötning och ändå kunde drivas med inmatníngshastigheter och materialavskiljningshastigheter (MRR) motsvarande dem för närmast jämförbara slipskivor, antingen med längre skivlivslängd (WWR) vid samma specifika slipenergier eller lägre specifika slipenergier vid motsvarande skivlivslängd. Försöksskivan (W 4) hade en högre volym-% slipkorn (34%) och uppvisade oväntat en högre skivnötningshastíghet än övriga försöksskivor med mindre slipkorn (30%). Vid inmatningen 0,0267 uppvisade alla försöksskivor lägre specifik energi vid en given MRR än jämtörelseskivorna. Eftersom lägre specifik slipenergi är korrelerad med lägre bränningspotential förväntas skivorna enligt uppfinning uppvisa färre arbetsstyckesbränningar än jämförelseskivorna. Vidare gav försöksskivorna jämfört med jämförelseskivorna väsentligt bättre slipeflektivitet på slipkornsvolymfraktionsbasis (dvs. mindre korn behövs för att ge samma slipeffektivitetsnivå). Detta resultat strider mot den vedertagna kunskapen inom området bundna slipmedel, som säger att en skiva med en högre grad som innehållande mer korn kommer att stå emot skivnötning bättre och ge längre skivlivslängd och slipeffektivitet än en skiva med en lägre (mjukare) grad.

Därmed var prestandan för skivorna enligt uppfinningen väsentlig och oväntad. 10 15 20 25 530 145 66 Exempel 8 Slipskivor Agglomeratproverna A4 och A5 användes för framställning av skålslip skivor av typ 6 (färdig storlek 12,7 X 5,08 X 1,59 - 3,81 cm kant). Försöksslipskivorna gjordes med den metod som beskrivs i Exempel 7 ovan.

Det noterades under formning och pressning av de gröna skivorna med användning av agglomeraten att en viss komprimering av blandningen krävdes fór att en härdad skiva skulle ha tillräcklig mekanisk hållfasthet för användning vid ytslipning. Om formen fylldes med blandningen av bindemedel och agglomerat och väsentligen ingen komprimering skedde under formningen, så att agglomeraten bibehöll sin ursprungliga lösningsdensitet, uppvisade de resulterande härdade försöksskivorna ingen fördel vid slipning jämfört med jämförelseskivor. Om tillräckligt tryck applicerade på den formade blandningen av agglomerat och bindemedel för att blandningsvolymen skulle komprimeras med minst 8 volym-% uppvisade dock skivorna förbättrad slipprestanda vid slipningstester. Det noterades att komprímeringsvolymsvärden i intervallet 8-35 volym-% (baserat på agglomeratets ursprungliga löspackningsdensitet och volymen av den blandning som placerades i formen) gav funktionella skivor som uppvisade fördelarna enligt uppfinningen. Vidare noterades det att krossning av mellan 8 och 15 volym-% av agglomeraten inte förändrade slipprestandan hos den skiva som framställdes med sådana agglomerat.

De färdiga skivorna säkerhetstestades enligt ett kommersiellt använt hastighetstest för att säkerställa att skivorna hade tillräcklig mekanisk hållfasthet för rotationsrörelsen då de monterades på en slipmaskin och tillräcklig mekanisk hållfasthet för slipoperationen. Alla försöksskivor klarade hastighetstestet på 6308 och hade därmed tillräcklig mekanisk hållfasthet för ytslipningsoperationerna. rpm Skivornas sammansättning (inbegripet volym-% slipmedel, bindemedel och porositet i det härdade skivorna) beskrivs i Tabell 8-1. 10 15 20 25 30 35 40 45 530 'M5 67 Tabell 8-1 Slipskiveegenskaper Skiva Elasti- Skivsammansâttning Vikt-% Vikt-% Luft- - Skiv- (aeglomerac- aims- volw-*x axeln- biflde- Pšfëlef; dflmtft prov ex. 2, modul Slipmedel” Bindemedelb Porositet merat medel blhtet g/Cm Tabell 7-1) GPa grad Prov nr.

WSD 3,200 30 24 43 87,4 12,6 7,9 1,492 Wß (A4) D 3,305 34 20 46 92,4 7.6 7 .5 1»599 W1A 1,458 30 18 52 92,2 7,8 10,8 1,415 W8D 3,755 34 20 43 98,3 6,7 5,8 1,599 W90 4,815 30 30 40 83.1 16,9 4,4 1,569 Jämförelse- Elasti- Korn Bindemedel Porositet Vikt-% Vikt-% Luft- Skiv- rov nr. citets- volym-% volym-% volym-% slipmedel bindemedel permeâ- densitset (kommersiell modul blutet g/cm beteckningf GPa 021 14,883 48,0 21,2 32,8 86,6 18,4 1,1 2,098 38A80 19 B18 Inget agglomerat 021- 18,001 48,0 25,0 29,0 84,6 15,4 0,7 21149 38ABO 19 B18 Inget agglomerat 02? 20,313 43,0 31,0 23,0 81,6 18,4 0,3 2223 38A8O P9 B18 Inget agglomerat 02T 25,484 48,0 38,3 15,7 78,2 21,8 0,1 2325 38A80 T9 B18 Inget agglomerat a) Vid 46 volym-% slipkorn innehöll jämfórelseskivorna större volym-% slipkorn (dvs. 12-16 volym-% mer) än försöksskivorna framställda med antingen 30 eller 34 volym-% slipkorn. b) värden för volym-% bindemedel i fórsöksskívorna inbegriper volym-% hartsbindnínšsmatefïal använt på kornen fór att framställa agglomeraten och volym-% bindemedel använt för framställning av skivorna. Skivorna W5, W6 och W8 framställdes for att ha grad D på NOIfiOD-šfadskalan- Skiva W7 framställdes för att ha grad A och skiva W9 for att ha grad G fór hårdhet på Norton Comanys hårdhetsgradskala för kommersiella skivor. c) J ämfórelseskivproverna var kommersiella produktformuleringar erhållna från Sfiínt-Gmbain Abrasives, Inc., Worchester, MA, och saluiördes under de alfanumeriska skivbeteckningar 80111 anges för var och en av skivorna i Tabell 8- 1. Skivorna innehöll fenolhartsbindemedel, CaFz, ihåliga mullitsfärer, slipkorn 38A av aluminiumoxid och de hade en hårdhetsgrad (Norton COmPaIIYS kommersiella skala) på I, L, P eller T, enligt angívelse. d) Fluidpermeabiliteten (permeabiliteten för luft) uttrycks i cma/Sekllnå/lium Vatten Och mäts med ett 1,1 cm munstycke med den metod som beskrivs i US-patent nr 5 738696 och 5 738 697. 10 15 20 25 30 530 145 68 Vid visuell granskning av de härdade fórsöksskivornas tvärsnitt fórefóll det fenolharts som hade använts fór att binda samman agglomeraten i skivorna att ha dragits in mot hålrummen runt agglomeratens ytor och att ha fyllt en del eller alla hålrum. Detta observerades inte vare sig i grönskivorna eller i skivor framställda med ett skivharts med högviskositet. Dessa observationer tyder på att bindemedlet med kapillärkraft sögs in i hålrummen i agglomeraten under värmehärdningen.

Denna migrering av bindemedel under härdningssteget antas effektivt ha minskat intra-agglomeratporositeten och effektivt ha ökat interagglomeratporositeten, i förhållande till en teoretisk porositetsfórdelning inom och mellan agglomeraten.

Nettoresultatet var att en kompositstruktur skapades som innehöll en matris av slipkorn/bindemedel med en kontinuerlig fas som inbegrep porositet av sammanbunden typ.

Dessa fórsöksskivor testades i en ytslipningsoperati0n 0011 bGfß-HIIS vara lämpliga fór kommersiell användning. Försöksskivorna testades mot de j ämfórelseskivor som beskrivs i Tabell 8-1 som används kommersiellt vid ytslipning. Jämfórelseskivorna hade samma mått, samma slipkorn och samma bindemedelstyper och var i övrigt jämförbara skivor för utvärdering av försöksskivorna i en undersökning av ytslipning, men de var framställda utan agglomererat korn. Sliptestbetingelserna och resultaten anges nedan och i Tabell 8-2.

Sliptest Skivorna enligt uppfinningen och jämfórelseskivorna testades i ett ytslipningstest med hög kontaktyta, utformat fór att emulera kommersiella diskslipningsoperationer. Följande betingelser användes.

Slipbetingelser: Maskin: Rålsslip; maxeffekt: 45 hk Slipinställning: Ytslipning; (disksimuleringstest) Skivhastighet: 4202 rpm; 27,9 m/sek Arbetshastighet: 3 rpm; 0,192 m/sek Inmatningshastighet: 0,0686 mm/varv och 0,1016 mm/varv Sliptid: 15 min Utgnistning: 10 sek Kylmedel: Trim Clear, 2% med avjonat källvatten 530 145 69 Material i arbetsstycke: 107 O-stål med OD 1,22 m x ID 1,18 m x 1,91 cm kant, HB 300-331 Brinnell-hårdhet; ingen skärpning Tabell 8-2 Sliptestresultat Skivrov Inmatning WWR MÉRR Effekt G- GJWOV Speßifik 5 (Tabell 8- mm/varv (mms/s) (mms/s) W kvot slílflmedfi! Vñlymfiak' energls 1) gmci MRR/ non J/mm WWR 02 I 0,0686 18,35 125,07 5368 6,81 14,81 42.92 0,1016 35,65 128,51 5100 3,60 7,84 39.69 02 L 0,0686 13,83 155,37 7242 11,24 24,43 46.61 0,1016 28,93 173,82 7372 5,99 13,02 42.54 02 P 0,0686 11,96 168,04 8646 14,05 30,59 V 51.45 0,1016 24,91 200,38 9406 8,04 17,49 46.94 0,0686 11,56 171,39 8700 14,83 82.28 50-76 0,1016 25,29 198,16 8906 7,84 17,03 44.94 10 c2 'r 0,0696 8,56 190,95 10430 22,31 48,51 54.62 0,1016 21,03 226,52 11012 10,77 23,42 48.61 0,0686 8,33 192,48 10013 23,10 50,22 52.02 0,1016 20,56 230,27 10857 11,20 24,35 47.15 W5 D 0,0686 9,50 184,57 7962 19,42 64,74 43.14 0,1016 23,87 207,37 8109 8,69 28,96 29.10 0,0686 9,83 182,44 7731 18,56 61,85 42. 38 0,1016 24,11 206,15 7970 8,55 28,50 38.66 W6D 0,0686 13,57 157,10 6267 11,58 34,04 89.89 0,1016 30,08 165,42 6096 5,50 16,17 36.85 0,0686 13,98 154,66 6142 11,07 32,54 39.72 0,1016 27,93 179,91 6463 6,44 13,95 35.93 W7A 0,0686 23,25 91,73 3278 3,95 13,15 85.78 0,1016 39,67 101,05 3330 2,55 8,49 32.95 00508 15,15 82,10 3083 5,42 18,07 37.56 0,0686 23,14 92,44 3321 3,99 13,31 85.93 0,1016 39,33 103,27 3434 2,69 8,75 83.26 0,05o8 14,73 84,94 3179 5,77 19,22 37.43 W8 D 0,0686 13,48 158,01 6523 11,72 34,47 41.28 0,1016 23,04 179,60 6810 6,41 18,84 37.92 0,0686 12,94 161,36 6533 12,47 36,67 40.49 10 15 20 25 530 145 70 0,1016 26,04 192,77 7139 7,40 21,77 37,08 W9G 00686 5,15 214,05 10317 41,57 138,6 48,20 o, 1016 16,48 254,80 10761 15,13 50,42 42,28 00686 5,39 213,34 10274 39,58 131,9 48,16 o,1016 16,72 255,62 10677 15,28 50,95 414,77 a. G-kvoten/volymprocentfraktionen slipkorn är ett mått på komets slipprestanda i skivan.

Beräkningen normaliserar slipprestandan med hänsyn till signifikanta skillnader i volym-% slipkorn mellan försöks- och jämfórelseskivorna. Det kan lätt ses att slipkornet iförsöksskivorna ger väsentligt bättre slipeffektivitet baserat på volymfraktion (det vill säga mindre korn krävs för att ge samma slipeffektivitet.

Resultaten visar att slipskívorna framställda enligt uppfinningen antingen hade längre skívlivstider (WWR) vid samma specifika slipenergier eller lägre specifika slipenergier vid motsvarande skívlivslängd. Eftersom lägre specifik slipenergi korrelerar till lägre bränningspotential förväntas skivorna enligt uppfinningen ge mindre arbetsstyckesbränning än jämförelseskivorna.

Vidare gav fórsöksskivorna jämfört medljämförelseskivorna väsentligt bättre slipeffektivitet baserat på slipkornsvolymfraktion (dvs. mindre korn krävdes för att ge samma slipeffektivitet). Detta resultat strider mot den vedertagna kunskapen inom området bundna slipmedel, som säger att en skiva med en högre grad som innehållande mer korn kommer att stå emot skivnötning bättre och ge längre skivlivslängd och slipefïektivitet än en skiva med en lägre (mjukare) grad- Försöksslipskivor med tillräcklig mekanisk hållfasthet för att vara kommersiellt godtagbara men jämförelsevis låga mätbara hårdhetsgrader och jämförelsevis hög sammanbunden porositet kunde alltså framställas och användas enligt uppfinningen.

Exempel 9 Slipskivor Agglomeratprov A6 användes för framställning av skålslipskivor av Typ 6 (färdig storlek 12,7 X 5,08 X 1,59 - 3,81 cm kant). Försöksslipskivorna framställdes enligt den metod som beskrivs i exempel 7 ovan. De färdiga skivorna säkerhetstestades enligt kommersiellt använda hastighetstester för att säkerställa att skivorna hade tillräcklig mekanisk hållfasthet för en rotationsrörelse då de monterades på en slipmaskin och tillräcklig mekanisk hâllfasthet för 10 15 20 25 530 'M5 71 slipoperationen. Alla fórsöksskivor klarade 6308 rpm i hastighetstestet och hade därmed tillräcklig mekanisk hållfasthet för ytslipningsoperationen.

Skivornas sammansättning (inbegriper volymprocent slípmedel, bindemedel och porositet for de härdade skivorna) beskrivs i Tabell 9-1.

Tabell 9-1 Slipskiveegenskaper Försöksskiva Agglomerat- Skivsammansättning Vikt-W* Vikt'% binda' Elasticitets (agglomerat- prov (Tabell volgm-'lá flššhmefat medel m°dul GPa prov Ex. 3) grad 7-1) SlipmedeP Bindemedelb Porositet Prov nr.

W10 D A5 30 24 46 88,3 1 1,7 3,414 WMA Ae so is 52 98,1 6,9 1,906 a) Värdena för volym-% bindemedel i försöksskivorna inbegriper volym-% hartsbindningsmaterial som användes på kornen fór att framställa agglomeraten och den volym-% bindemedel som användes för skivorna.

Visuell observation av de härdade fórsöksskivoma, såsom i föregående Exempel 8, visar att bindemedlet hade migrerat in i hålrummen på ytan av eller inne i agglomeraten. Även här var nettoresultatet att en kompositstruktur skapades som innehöll en matris av slipkorn/bindemedel i en kontinuerlig fas som inbegrep porositet av en sammanbunden typ.

Dessa fórsöksskivor testades iytslipningsoperationer enligt EXGIIIPGI 8 Och befanns vara lämpliga för kommersiell användning. Slipfesultaten för fórsöksskivorna j åmfórdes med resultaten för de fyra jämförelse SkiVOI' S001 beskrivs i Tabell 8-1. Jämfórelseskivorna hade samma mått, samma slipkornstyp och var i övrigt lämpliga för utvärdering av fórsöksskivor i denna ytslipningsstudie, men de var framställda utan agglomererat korn. Resultaten av dessa sliptester visas i Tabell 9.2 10 15 20 25 530 145 72 Tabell 9-2. Resultat av slipskivetest nr 3.924 Skivprov Inmatning WWR MRR Effekt G- G-kvot/ Speßífik (Tabell 9- mm/varv (mms/s) (mma/s) W kvot slipmedel volymfrak- energi 1) grad MRR/ tion* J/mma WWR W10 D 0,0636 6,15 206,97 9397 33,63 112,1 45,40 0,1016 13,72 241,93 9697 12,93 43,1 40,08 0,0503 6,30 202,32 9147 29,32 99,4 45,10 0,0636 17,69 243,92 10143 14,07 46,9 40,75 W11A 0,0636 13,43 124,05 4733 6,71 22,4 33,16 0,1016 34,70 133,99 4777 3,36 12,9 85,65 0,0503 12,34 100,74 3979 3,16 27,2 89,50 0,o636 13,15 125,93 4721 6,94 23,1 37,48 0,1016 34,73 133,59 4763 3,34 12,3 85,09 0,o503 11,75 104,70 4033 3,91 29,7 39,00 02 L 0,063 13,33 155,37 7242 11,24 24,43 46,61 0,1016 23,93 173,32 7372 5,99 13,02 42,54 a. G-kvoten/volymprocentfraktionen slipkorn är ett' mått på kornets slipprestanda i skivan.

Beräkningen normaliserar slipprestandan med hänsyn till signifikanta skillnader i volym-% slipkorn mellan fórsöks- och jämfiirelseskivorna (prov C2L, i Tabell 8-1). Det kan lätt ses att slipkornet i försöksskivorna ger väsentligt bättre slipeffektivitet baserat på volymfraktion (det vill säga mindre korn krävs for att ge samma slipeffektivitet) Försöksskivornas med relativt låg hårdhetsgrad (A och D) uppvisade högre WWR men lägre energiförbrukning än jämförbara skivor som kördes i samma slipoperation (till exempel prov C2L, en skiva med graden L, i Tabell 8-1).

J ämiörelseskivorna i Tabell 8- 1 (grad L till P) var mer än 8 gånger hårdare (enligt Norton Comany-skalan) än fórsöksskivorna W10 och W11. Oväntat hade fórsöksskivorna (G-kvot, MRR och lägre energiförbrukning) bättre prestanda än jämfórelseskivorna i de flesta av testslipkörningarna.

Vidare gav fórsöksskivorna i förhållande till jämfórelseskivorna väsentligt bättre slipeffektivitet baserat på slipkornsvolymfiaktionen (dvs. mindre korn krävdes för att ge samma slipeffektivitet). Detta resultat strider mot den vedertagna kunskapen inom omrâdet bundna slipmedel, som säger att en skiva med en högre grad som innehållande mer korn kommer att stå emot skivnötning bättre och ge längre skivlivslängd och slipeffektivitet än en skiva med en lägre (mjukare) grad. 10 15 20 25 30 35 40 530 145 73 Försöksslípskivor med tillräcklig mekanisk hållfasthet för att vara kommersiellt godtagbara men jämförelsevis låga mätbara hårdhetsgrader och jämförelsevis hög sammanbunden porositet kunde alltså framställas och användas enligt uppfinningen.

Exempel 10 Slipskivor Agglomeratproverna A7 och A8 användes för framställning av slipskivor (färdig storlek 12,7 X 5,08 X 1,59 - 3,81 cm kant). För skivorna W12 och W13 användes ett agglomeratprov siktat till ett storleksfórdelningsintervall på maskivdd -10/+20. För skiva W14 användes ett agglomeratprov siktat till ett storleksfördelningsintervall på maskvidd -14/20. Försöksslippskivorna framställdes med den metod som beskrivs i Exempel 7 ovan. De färdiga skivorna säkerhetstestades enligt ett kommersiellt använt hastighetstest för att säkerställa att skivorna hade tillräcklig mekanisk hällfasthet for rotationsrörelsen då de monteras på en slipmaskin och tillräcklig mekanisk hållfasthet för slipoperationen- Alla fórsöksskivor klarade ett hastighetstest på 6308 rpm 0011 hade därmed tillräcklig mekanisk hållfasthet för ytslipning. Skívornas sammansättning (inbegripet volym-% slipmedel, bindemedel och porositet i de härdade skivorna beskrivs i Tabell 10-1.

Tabell 10-1 Slipskiveegenskaper Försöksskiva Elasticitets- Skivsammansättning Vikt-% Vikt-% bmde- Lutt- grad, mogul v°13¿m.% agglomerat medel Peflfle' agglomerat- GPa S1ipmede1° Bindemedelb Porosißet ablhæt prov (Tabell 7- i l) _ W12 D 3,535 so 24 46 88,3 11.7 133 A7 -10/+20 Wlß D 3,469 ao 24 46 88,3 11,7 12»° A8 -10l+20 W14 D 3,689 so 24 46 88,3 11,7 112 A8 ' -14l+20 Jämförelse Elasticitets- Korn Bindnings Porositet Vikt-% Vlkt-'lfi prov nr modul Volym-% volym-% volym-% Abrasive blandning (kommersiell GPa beteckning? 10 15 20 25 30 35 530 145 74 C4L 14,411 asAus-Le sis Inget agglomerat a) Vid 46 volym-% slipkorn innehöll jåmfórelseskivorna en större volym-% slipkorn (dvs. 16 volym-% mer) än fórsöksskivorna framställda med 30 volym-% slipkorn. b) Värdena fór volym-% bindemedel i iörsöksskivorna inbegriper volym-% hartsbindningsmaterial som användes på kornen för att framställa agglomeraten och volym-% bindemedel som användes for framställning av skivorna. i 46,0 25,0 29,0 84,6 15.4 ' c) J ämfórelseskivproverna var kommersiella produktformuleringar erhållna från Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worchester, MA, och salufórda under de alfanumefiska skivbeteckziingar som anges for var och en av skivorna i Tabell 10-2. Skivorna innehöll fenolhartsbindemedel, CaFg, ihåliga mullitsfárer, slipkorn 38A av aluminiumoxid, och de hade en hårdhetsgrad (N0rt0n COIIIPRIIYS kommersiella skala) på L, enligt angivelse. d) Fluidpermeabilíteten (luftpermeabiliteten) uttrycks i cms/sekund/tum vatten och mäts med ett 1,1 cm munstycke med den metod som beskrivs i US-patent nr 5 738 696 och 5 738 697.

Visuell observation av de härdade fórsöksskivorna visade liksom i tidigare Exempel 8 och 9 att bíndemedlet hade migrerat in i hålrummen på ytan av eller in i agglomeraten. Nettoresultatet var att en kompositstruktur skapades med en matris av slipmedel/bindemedel i en kontinuerlig fas som bestod av porositet av en sammanbunden typ.

Dessa fórsöksskivor testades i en ytslipningsoperation och befanns vara lämpliga for kommersiell användning. Försöksskivorna testades mot den jämforelseskiva som beskrivs i Tabell 10-1 som används kommersiellt för ytslipning. J ämfórelseskivan hade samma mått, samma slipkorn och bindemedelstyper och var i övrigt lämplig för utvärdering av fiârsöksskivorna i en ytslípningsstudie, men den var ficamställd utan agglomerat.

Sliptestbetingelser och resultat anges nedan och i Tabell 10-2.

Slipbetingelser: Maskin: Rälsslip; maxeffekt: 45 hk Slipinställning: Ytslipning; (disksimuleringstest) Skívhastighet: 4202 rpm; 27,9 m/sek Arbetshastighet: 6 rpm; 0,383 m/sek Inmatningshastighet: 0,0254 mm/varv, 0,0356 mm/varv, 0,0508 mm/S 0011 011636 mm/varv Sliptid: 15 min vid varje inmatningshastighet; 45 hk Utgnistning: 10 sek i 10 15 20 25 530 145 75 Kylmedel: Trim Clear, 2% med avjonat källvatten Material i arbetsstycke: AISI 1070-stål OD 1,22 m x ID 1,18 m x 1,91 cm kant, HB 302 Brinnell-hårdhet; Skärpning: ingen Tabell 10-2 Sliptestresultat Prov Inmatning WWR MRR Effekt G-kvot G-kvot/ Speflifik (rasen 10- mm/varv (mms/s) (mina/s) w slipmedel a ßflefßls 1) grad volymfiak-tion J/mlll c4L 00688 49,58 189,49 6119 9,42 7,49 86.11 00508 28,77 179,20 7428 8,29 18,5 41.42 00958 17,52 149,00 8214 8,18 17,7 43,46 W12 D 00888 28,84 809,44 12249 10,79 35.8 39,58 00508 18,54 248,92 10887 13,40 44,8 48.84 00850 9,80 195,12 9881 20,81 67,7 50-13 0,0254 4,54 158,08 8878 94,41 114,7 66,87 Wis D 00088 80,41 299,50 11019 9,85 92,8 86,78 0,0508 19,95 242,75 10820 12,54 41,8 42.51 00956 10,89 191,15 9888 18,89 61,3 4940 w14 D 00888 24,82 830,59 19487 19,50 45,2 40411 00508 19,92 298,99 10099 11,99 40,0 42,27 00858 8,98 200,98 9892 22,49 75,0 49,22 a. G-kvoten/volymprocentfraktionen slipkorn år ett mått på kornets slíPPfeStanda i Skivan' Beräkningen normaliserar slipprestandan med hänsyn till signifikanta skillnader i volym-% slipkorn mellan fórsöks- och jämfórelseskivan. Det kan lätt ses att slipkornet i fórsöksskivoma ger väsentligt bättre slipeffektivitet baserat på volymfraktion (det vill säga mindre korn krävs fór att ge samma slipeflektivitet).

Energiåtgången var något högre för fórsöksskivorna, men WWR var väsentligt lägre än fór j ämfiirelseskivorna. Vi antar också att om fórsöksskívorna hade drivits vid den lägre MRR som användes fór jämfórelseskívorna skulle fórsöksskivorna gett en lägre energiförbrukning. Åter gäller att fórsöksskivorna jämfört med jämfórelseskivorna gav väsentligt bättre slipeffektivitet baserat på slipkornsvolymfraktonen (dvs. mindre korn krävdes fór att ge samma slipeffektivitet). Detta resultat strider mot den vedertagna kunskapen inom området bundna slipmedel, som säger att en skiva med en högre grad som innehållande mer korn kommer att stå emot skívnötning 10 15 20 25 30 530 145 76 bättre och ge längre skivlivslängd och slipeffektivitet än en skiva med en lägre (mjukare) grad.

Exempel 11 Agglomerat av slipkorn/organiskt bindningsmaterial Olika bindningsmateríal (enligt beskrivningen i Tabell 11-1 nedan) användes för framställning av agglomererade slipkornsprover A9-A13 (Tabell 7-1).

Liksom i Exempel 7 ovan framställdes dessa agglomerat från en blandning av slipkorn, bindningsmaterial innehållande fenolharts (Durez Varcumgl-harts 29-7 17, specifik vikt 1,28 g/cma erhållet från Durez Corporation, Dallas TX), tillsammans med det fyllmedel som användes i Tabell 11-1. Korn och bindningsmaterial användes i de mängder som anges i Tabell 11-1. Alla prover framställdes med sammansmält, silanbehandlat slipkorn 38A av aluminiumoxid med kornstorlek 80, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, USA.

Kornet och hartsbindningsmaterialet placerades i en skål på en Erich- intensivblandare (Modell nr RV-02, tillverkad av Erich Comapany, Gurnee, IL).

Blandningen initierades vid en skålhastighet inställd på 64 rpm och en paddelhastighet inställd på 720 rpm. Under blandningen sprayades tillräckligt med lösningsmedel (furfural) på som en imma, med en kontrollerad hastighet på blandningen av korn och bindningsmaterial för att korn och bindningsmaterial skulle agglomereras samman. Lösningsmedelssprayningen på blandningen fick fortsätta endast tills korn och bindningsmaterial hade bildat agglomerat (dvs. sprayning med en hastighet av 15-20 g/min i 20 minuter på en sats om inbegrep 2,25 kg korn tillsammans med den mängd bindningsmaterial som anges i Tabell 1 1- 1). Sprayningen genomfördes med en Tool Mist Generator från Wesco Comp any, Chatsworth, CA. Agglomereringsprocessen utfördes under atmosfärsbetingelser och vid rumstemperatur.

Efter agglomerering i blandaren siktades de vätta agglomererade slipkornsproverna genom en 3,5 US-statndardsikt och torkades över natt undet omgivningsbetingelser. Proverna återsiktades sedan för erhållande av en -20/+45- granulfórdelning och spreds ut i ett enda skikt på en fluorpolymerbelagd bakplåt (omkring 45 X 30 cm) agglomeraten placerades sedan i en ugn under atmosfärsbetingelser och temperaturen höjdes till en maximal temperatur på 160°C och agglomeraten hölls vid denna maximala temperatur i 30 minuter fór härdning av hartsbindningsmaterialet. De härdade agglomeraten rullades över 10 15 20 25 530 'M5 77 manuellt med en 1,5 tums stålstav så att större agglomerat krossades och separerades till mindre agglomerat vilka sedan siktades till önskad storleksíördelning.

Utbytet av användbara friflytande agglomerat, definierade som granuler med en storleksfórdelningen maskvidd -20 till +45 (U S-standardsiktstorlek) var >90 vikt-% av kornblandningens totalvikt fór agglomerering.

Agglomeraten testades med avseende på löspackningsdensitet (LPD), relativ densitet och storleksfórdelning och karaktäriserades visuellt fiåre och efter det att de hade använts för framställning av slipverktygen. Resultaten visas i Tabell 7-1.

Dessa agglomerat hade en löspackningsdensitet, relativ densitet och storleksfórdelning som lämpade sig fór användning fór kommersiell framställning av slipskivor. De färdiga härdade agglomeraten hade tredimensionella former som varierade mellan triangulär, sfárisk, kubisk, rektangulär, cylindrisk och andra geometriska former. Agglomeraten bestod av ett flertal enskilda slipkorn (t.ex. 2 till 40 korn) sammabundna med ett hartsbindningsmaterial vid kontaktpunkterna mellan kornen. Agglomeratens strukturer var tillräckligt motståndskraftiga mot kompaktering fór att bibehålla en tredimensionella karaktär efter att de hade utsatts fór blandnings- och formningsoperationerna vid skivframställning (dvs. en obetydlig andel (tex. mindre än 20 vikt~%) av agglomeraten sönderdelades till enskilda slipkornsstrukturer under skivprocessningen). Det noterades att agglomerat framställda med en kombination av harts och fyllmaterial var mindre klibbiga och lättare att separera än agglomerat framställda med ett harts och utan fyllmaterial. Vidare krävdes något mindre mängd lösningsmedel då fyllmedel sattes till hartset.

Med smärre förändringar skulle samma metoder som användes for framställning av agglomeraten med fenolhartsbindningsmaterial även kunna användas fór framställning av slipkornsagglomerat med organiska bindemedelsmaterial då oorganiska fyllmaterial (som önskas inkorporeras i slipskivan) hade satts till de organiska bindemedelsmaterialne. 10 15 20 25 30 35 530 'M5 78 Tabell 11-1 Bindningsmaterial använda i agglomerat A9-A13 Binanings- Binaiiings- Binanings- Biiidningi- Binanings- Binflflånßfl- material material A material B material C material D matemal E komponenter vikt-% vikt-% vikt-% vikt-% vllšt-% Exempel 12 Fenolharisa 100 73,4 31,7 48,4 3737 Fyumi-.delb ingen 21,3 i 33,3 51,6 62,3 CaFZ specifik vikt 1,23 1,47 1,66 1,85 2»04 g/cms a)Fenolhartset var Durez Varcum® 29-717 från Durez Corporation, Dallas TX. b) Fyllmedlet erhölls från Min- Chem Canada, Inc., Oakville Ontario Canada i en partikelstorlek på <45 mikron (maskvidd -325 och blandades med den pulverformade hartskomponenten före tillsats av korn och flytande material.

Slipskivor Agglomeratproverna A9 till A13 användes för framställning av slipskivor (färdigt storlek 12,7 x 5,08 x 1,59 - 3,81 cm kant). Försöksslipskivorna ordes enligt den metod som beskrivs i Exempel 7 ovan. De färdiga skivorna säkerhetstestades med ett kommersiellt använt hastighetstest för att säkerställa att skivorna hade tillräckligt mekaniskt hållfasthet för den roterande rörelsen vid montering på en slipmaskin och tillräcklig mekanisk hållfasthet fór slipoperationer. Alla fórsöksskivorna klarade ett 6308 rpm hastighetstestoch hade därmed tillräckligt mekanisk hållfasthet för ytslipningsoperationer. Skivornas sammansättning (inbegripet volym-% slipmedel, bindemedel och porositet i de härdade skivorna) beskrivs i Tabell 11-2.

Tabell 11-2 Slipskiveegenskaper Skiva grad, Elasticitets Skivsammansättning Vikt-% Vikt-% binde- Skiv- agglomerat- modul vol@-% *IEEE-merit medel densitšet cribeli 7.1) om siipmeael* Biiiaemeael” Pol-osm: G/m wisz n 3,373 so 24 46 88,3 11,7 1,492 (A9) Ww D 2,263 so 24 46 88,4 11.6 1,496 (A10) WH D 3,183 30 24 46 88.6 11.4 1515 (A11) i 10 15 20 25 30 35 40 530 145 79 W18 D (A12) W19 D (A13) Jämförelse Elasticitets- Korn prov nr modul Volym-% (kommersiell GPa beteckningf 3,485 30 24 46 88,7 11,3 1,535 3,644 30 24 46 88,9 11,1 1,554 Skiv- densitet g/cms Vikt-% blandning Vikt-% Slipmedel Bindemedels- volym-% Porositet volym-% C514 17,006 46,0 25,0 asAso-Le Bis Inget agglomerat 29,0 84,6 15,4 2, 149 C59 21,111 46,0 31,0 ssAso-Ps Bis Inget agglomerat 23,0 81,6 18,4 2,223 CST 24,545 46,0 33,3 15,7 78,2 21,8 2325 38A80-T9 B18 Inget agglomerat C5D° 9,183 4s 6 46 96,1 3,9 1973 Inget agglomerat 06-1 15,796 43 13 34 89.2 10,8 2,126 Inget agglomerat a) Vid 46 volym-% slipkorn innehöll j ämfórelseskivorna en större volym-% slipkorn (dvs. 16 volym- % mer) än fórsöksskivorna framställda med 30 volym-% slipkorn. b) Värdena fór volym-% bindemedel i fórsöksskívorna inbegriper volym-% hartsbindriinšsmatefíal som användes på kornen for att framställa agglomeraten och volym-% bindemedel som användes fór framställning av skivorna. c) J ämfórelseskivproverna C5L, C5P och C5T var kommersiella produktformuleringar erhållna fiån Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worchester, MA, och salufórda under de alfanumeriska skivbeteckningar som anges för var och en av skivorna i Tabell 11-2. Skivorna innehöll fenolhartsbindemedel, CaFz, ihåliga mullitsfárer, slipkorn 38A av aluminiumoxid, och de hade hårdhetsgraderna L, P eller T, enligt angivelse (Norton Comp any - Norton Companys lmmmêrsiellfl skala). d) Fluídpermeabiliteten (luft) uttrycks icm3/s/tum vatten och mäts med ett 1,1 cm munstycke med den metod som beskrivs i US-patenten nr 5 738 696 och 5 738 697. e) Skivprovet C5D saknade mekanisk hållfasthet för att klara de kommersiella säkerhetstesterna.

Dessa fórsöksskivor testades i en ytslipningsoperation och befanns vara lämpliga fór kommersiell användning. Försöksskivorna testades mot jämfórelseskivorna C5L, C5P och C5T som beskrivs i Tabell 11-2, vilka är kommersiella produkter användning fÖI' YfliPning- som salufórs för 10 15 20 25 530 145 80 J ämfórelseskivorna hade samma mått, samma slipkorn och bindemedelstyper och var iövrigt lämpliga fór utvärdering av fórsöksskivorna ien ytslipningsstudie, men de var framställda utan agglomerat. I sliptestet ingick också en fórsöksskiva W5 och jämfórelseskivan CLP från Tabell 8-1.

I ett senare test under identiska slipbetingelser testades ytterligare två jämfórelseskivor (C5D och C5J). J ämfórelseskivorna C5D och C5J var framställda enligt den metod som beskrivs fór fórsöksskivorna i Exempel 7, förutom att de kompositioner som anges Tabell 11-2 användes i stället fór dem som anges i Exempel 7. Dessa skivor framställdes i mjukare skivgrader (D och J) och testades fór jämförelse av fórsöksskiveprestandan mot en konventionell skiva med motsvarande grad (dvs. samma eller liknande volym-% korn, bindemedel Och porositet).

Gradbestämningarna ordes baserat på sammansättningarna av det bindemedel som valdes för skivan, tillsammans med volymprocentandelflrflfl slipkorn, bindemedel och porositet i den färdiga skivan. Sliptestbetingelserna och resultaten ges nedan och i Tabell 11.2.

Slipbetingelser: Maskin: Rälsslip; maxeffekt: 45 hk Slipinställning: Ytslipning; (disksimuleringstest) Skivhastighet: 4202 rpm; 27,9 m/sek Arbetshastighet: 3 rpm; 0,192 m/sek Inmatningshastighet: 0,0508 mm/varv, 0,0686 mm/varv och 0,1016 mm/varv Sliptid: 15 min vid varje inmatningshastighet Utgnistning: 10 sek Kylmedel: Trim Clear, 2% med avjonat källvatten Material i arbetsstycke: AISI 1070-stål OD 1,22 m x ID 1,18 m x 1,91 cm kant, HB 302 Brinnell-hårdhet; Skärpning: ingen 530 'M5 81 Tabell 11-2 Sliptestresultat Prov (Tabell Inmatning WWR NmR Effekt G-kvoc G-kvoc/ specifik 11-1) :rad mm/vaw (mms/s) (mma/s) W snpmeael energi volymfraktion* J/mma C51* 0,10l6 34,56 135,01 4772 3,91 8,49 35,35 0,0686 19,48 116,97 4247 6,00 13,05 36,31 C51' 0,10l6 29,44 169,57 6373 5,76 12,52 37,59 0,0686 17,04 133,48 5033 7,83 17,02 37,71 o,1o1e 31,90 152,95 5716 4,79 10,42 37,37 0,0686 17,84 128,11 4888 7,18 15,61 38,15 0,0508 12,63 98,81 3796 7,83 17,01 38,41 C57' 0,10l6 25,56 195,72 7963 7,66 16,64 40,69 0,0686 1 5, 18 146,05 5920 9,62 20,9 40, 54 0,10l6 23,20 211,72 8554 9,13 19,8 40,40 0,0686 11,92 168,04 7168 14,09 30,6 42,66 0,0508 11,16 108,76 4577 9,75 21,2 42,08 G2? 0,10l6 26,09 192,17 7664 7,36 16,01 39,88 0,0686 13,21 159,34 6678 12,06 26,2 ~ 41,91 0,0508 6,83 137,94 6004 20,19 43,9 43,53 WWD 0,1016 21,89 220,73 7706 10,09 33,6 34,91 0,0686 10,78 175,74 6570 16,30 54,3 37,38 WmD 0,10l6 34,31 133,39 4088 3,83 12,77 30,65 0,0686 18,43 124,16 4014 6,74 22,5 32,33 0,10l6 31,65 154,66 5072 A 4,89 16,3 32,80 0,0686 21,98 99,63 3319 4,53 15,11 33,31 WÜD 0,10l6 27,88 180,11 5942 6,46 21,5 32,99 0,0686 15,05 146,86 5186 9,76 32,5 35,31 WWD 0,10l6 28,62 175,14 5550 6,12 20,4 31,69 0,0686 15,62 143,20 4801 9,17 30,6 33,53 W19D 0,10l6 32,16 151,22 4536 4,70 15,7 29,99 0,0686 20,43 110,47 3577 5,41 18,02 32,38 0,0508 11,14 108,85 3773 9,77 32,6 34,67 0,10l6 30,83 160,25 5076 5,20 17,32 31,67 10 15 20 530 'M5 82 0,0636 16,17 139,36 4446 3,62 23,72 31,90 0,0503 3,42 127,20 4166 15,10 50,3 32,75 WSD 0,1016 23,45 210,01 7314 3,95 29,3 34,33 0,0636 11,91 163,15 6163 14,12 47,1 36,65 0,0503 5,13 149,09 5634 23,73 95,9 38,13 C5D” 0,1016 43,30 59,19 1353 1,21 2,53 31,38 0,0636 36,73 54,51 1722 1,43 3,09 31,59 0,0503 35,23 59,70 1993 1,69 3,53 33,39 05-1” 0,1016 22,33 217,7 9033 9,73 20,3 41,49 0,0636 11,20 173,3 7376 15,47 32,2 42,55 0,0503 6,67 140,5 6024 21,07 43,9 42,39 0,1016 19,59 236,1 10260 12,05 25,1 43,47 0,0636 9,62 133,6 3294 19,07 39,7 45,19 0,0503 4,73 151,9 7013 32,13 66,9 46,19 a. G-kvoten/volymprocentfraktionen slipkorn är ett mått på kornets slipprestanda i skivan.

Beräkningen normaliserar slipprestandan med hänsyn till signifikanta skillnader i volym-% slipkorn mellan försöks- och jâmfórelseskivan. Det kan lätt ses att slipkornet i fórsöksskivorna ger väsentligt bättre slipelïektivitet baserat på volymfraktion (det vill säga mindre korn krävs för att ge samma slipeffektivitet). b. Skivorna C5D och C5J testades senare än de återstående proverna, men under identiska sliptestbetingelser.

Försöksskivorna gav något lägre energiförbrukning än jämfórelseskivorna men jämförbar WWR. Detta är överraskande givet gradskillnaden (D jämförelse med L-T). i Åter gäller att fórsöksskivorna i förhållande till jämfórelseskívorna totalt gav väsentligt bättre slipeffektivitet baserat på skivkornsvolymfraktion (dvs. mindre korn behövdes fór att ge samma slipefiektivitet). C5J-provet kördes vid högre MER-hastigheter, så data för denna skiva överensstämmer med den allmäna trenden. Proverna C2P och W5D, som testades i ett separat sliptest, uppvisade bättre prestanda än återstående skivor, men skillnaderna mellan fórsöks- och jämfórelseskivor följer den allmäna trenden. Dessa resultat strider mot den vedertagna kunskapen inom området bundna slipmedel, som säger att en skiva 10 15 20 25 30 530 145 83 med en högre grad som innehållande mer korn kommer att stå emot skivnötning bättre och ge längre skivlivslängd och slipeffektivitet än en skiva med en lägre (mjukare) grad.

Försöksslipskivor med tillräcklig mekanisk hållfasthet fór att vara kommersiellt godtagbara men jämförelsevis låga mätbara hårdhetsgrader och jämförelsevis hög sammanbunden porositet kunde alltså framställas och användas enligt uppfinningen.

Exempel 12 Agglomerat slipkorn/keramiskt bindningsmedel Ett kermamiskt bindningsmedel (bindningsmaterial A från Tabell 1-2) användes fór framställning av det agglomererade slípkornsprovet AV1.

Agglomeraten framställdes från en blandning av slipkorn och keramiskt bindningsmaterial med den metod med roterande rostning som beskrivs i Exempel 1, förutom att 2,6 vikt-% av bindningsmaterial A användes fór framställning av AV1-agglomeraten och att kornet var ett slipkorn 38A av sammansmält aluminiumoxid, kornstorlek 80, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worchester, MA, USA. De sintrade agglomeraten vättes med en 2 vikt-% vattenlösning av gamma-ammino-propyltrietoxisilan (Witco Corporation, Friendly, West Virginia) (9,2 ml/lb på agglomerat med kornstorlek 80) fór beläggning av agglomeraten med sílan, därefter torkades agglomeraten vid 120°C och siktades fór avlägsnande av klumpar som hade bildats under silanbehandlingen.

Utbytet av användbara friflytande agglomerat, definierat som granuler med en storleksfórdelning på maskvidd -20/+45 (U S-standardsiktstorlek) Val' 35 Víkt'% av kornblandningens totalvikt fór agglomerering. Keramiskt bundna kornagglomerat testades med avseende på löspackningsdensitet (LPD=1,04), relativ densitet (O,268) och storleksfórdelning (maskvidd -20/+45) och de karaktäriserades visuellt fóre och efter det att de hade använts fór framställning av Slipverktyg.

Dessa agglomerat hade en löspackningsdensitet, en relativ densitet och en storleksfórdelning som lämpar sig fór användning vid kommersiell framställning av slipskivor. De färdiga härdade agglomeraten hade tredimensionella former som varierade mellan triangulär, sfäriskt, kubisk, rektangulär, cylindrisk och andra genometriska former. Agglomeraten bestod av ett flertal enskilda slipkorn (t.ex. 2- 40 korn) sammanbundna med keramiskt bindningsmaterial vid kontaktpunkterna 10 15 20 25 30 530 145 84 mellan kornen, tillsammans med synliga hålrum. Agglomeratensstrukturna var tillräckligt motståndskraftig mot komp aktering fór att bibehålla en tredimensionell karaktär efter att agglomeraten hade utsatts for blandnings- och formningsoperationer vid ficamställning av slipskivor (dvs. en obetydlig andel (t.ex. till enskilda <20 vikt-%) av agglomeraten reducerades slipkorn vid skivprocessníngen).

A lomerat sli korn/or aniskt bind medel Slipkornet (88A-korn, kornstorlek 80, erhållet från Saint-Gobain Ceramics & Plastics., Inc., Worcester, MA) och hartsbindningsmaterialet (bindningsmaterial E, Tabell 11-1) placerades i skålen på en Eirich-intensivblandare (model nr RO7, tillverkad av Eirich Company, Gurnee, IL). Blandningen initierades vid en skålhastighet inställd på 460 rpm (medurs) och en paddelhastighet inställd på 890 rpm (moturs). Under blandning sprayades tillräckligt med lösningsmedel (furfural), i form av en imma med kontrollerad hastighet på blandningen av korn och bindningsmaterial för att korn och bindningsmaterial skulle agglomereras samman. Lösningsmedelssprayningen på blandningen fick fortsätta endast tills korn och bindningsmaterial hade format agglomerat (dvs. sprayning med en hastighet av 880-390 omg/minut under totalt 2,5 minuter på en sats innehållande 49,5 kg korn tillsammans med den mängd bindningsmaterial som anges i Tabell 12-1). Sprayningen genomfördes med en Spraying Systems-anordning (Model AutoJet88660, från Spraying Systems, Wheaton IL). Agglomereringsprocessen utfördes under atmosfársbetingelser och vid rumstemperatur.

Agglomerat A14 kördes 2 gånger genom en sex fots skakbandtork (Eriez Magnetics, modell nr HS/115, Erie PA) för indunstning av lösníngsmedlet.

Agglomeraten bäddades sedan in med löst slipkorn (kornstorlek 80, 38A) med en del agglomerat och 2 delar löst slipmedel och placerades sedan i en ugn (modell nr VRD-1-90-1E från Despatch Industries, Minneapolis MN), atmosfársbetingelser. Temperaturen höjdes till en maxtemperatur på omkring under l60°C och agglomeraten hölls vid maxtemperaturen i 30 minuter för härdning av hartsbindningsmaterialet. Efter härdning frigjordes det lösa slipmedlet från agglomeraten genom det slutliga storleksfórdelningsförfarandet. 10 15 20 25 30 35 40 530 145 85 Tabell 12-1 Egenskaper för agglomererade granuler Prov m. Bland- vakt-vf. vakt-v. von-msn, LPD g/cm* Medel- % ocbyw Gegorp- Blandning: ningens lösnings- bindningsm bindnings- Maskvidds- storlek slkt- snittlzg korn, vikt medeli atarial material' fraktion- mikron storlek relativ lösning» (kg) blma- (basera: pa zof+4s (maskvldfl) -25/*45 dvelflte* medel, ningen total torrs- siktstorlek- Å bindnings- ubstans) 25/*45 material __r>__ß==em elß 58,2 15% 15% 25,5 1,05 500 85% 303 A14 36 Kornstorlek 80, kg ( ) 38A, furural, bindningsmate rialE a. Volym-% bindningsmaterial är den procentandel av det fasta materialet i granulen (dvs- bindningsmaterial och korn) efter härdníng och inbegriper inte volymprocenten porositet. Volym-% bindningsmaterial i de härdade agglomeraten beräknades med antagande av avsaknad- aV intern porositet och inga förluster vid blandning.

Slípskivor Agglomeratproverna AVl och A14 användes fór framställning av slipskivor användes för framställning av slipskivor (färdig storlek 12,7 X 5,08 X 1,59 - 3,81 cm kant). Försöksslipskivorna framställdes med den metod som beskrivs i Exempel 7. De färdiga skivorna säkerhetstestades enligt ett kommersiellt använt hastighetstest fór att säkerställa att skivorna hade tillräcklig mekanisk hållfasthet för rotationsrörelsen då de monterades på en slipmaskin och tillräcklig mekanisk hållfasthet fór slipoperationen. Alla fiirsöksskivor klarade hastighetstestet på 6308 och hade därmed tillräcklig mekanisk hållfasthet ytslipningsoperationerna. Skivornas sammansättning (inbegfiDet V01Yïn'% slip medel, bindemedel och porositet i det härdade skivorna) beskrivs i Tabell 12,2. rpm för Tabell 12-2 Slipskiveegenskaper Skiva, grad Agglomerat- Skivans gmgsättning Vikt-% _Vikt-% I Luâtillßíïtd (agglomerat blandningar volg-'A b ßššlmnefnt bindande men ex. 6, Tabell keramiskt Slipmedel' Bindemedel Porositet 12-1) bindningsmate riallharts- bindningsmate rial Wzo D o/ioo so 24 46 88.9 11-1 6-3 harts W21D 25/15 so 24 46 86.9 13-1 5,8 vzzn so/so so 24 46 84,9 154 5,7 Wzsn 75/26 so 24 46 82,8 173 W 10 15 20 25 30 35 40 45 530 145 86 wz-m ioo/o so 24 46 80,8 19~2 4-6 keramiskt w2sG o/1oo so so 40 84,7 15,3 35 harts W26G 25/75 ao so 4o 88,6 16,4 W W27G so/so so so 4o 80,8 19,2 34* wzso 15/25 so so 4o 18,9 21»1 3,3 Wasa ioo/o ao so 40 76,8 23,2 23 keramiskt Jämförelsep Korn Binde- Porotistet Vikt-V» Vikt-% Lüflilifr- mv m- v01ym.% meflel volym-te slipmedel bindemedel meabilitet Kkommersiel volym-% 1 beteckning) csI ingen 46,0 21,2 32,8 86,6 13,4 1,1 ssAso-Io B13 csL " 46,0 25,0 29,0 84.6 15-4 0,7 asAso-Ls ms cor ~ 46,0 31,0 za,o 81,6 18-4 0-3 ssAsoLPo Bla cor -~ 46,0 38,3 15,7 78,2 21,8 °»1 asAso-'ro Bis a) Vid 46 volym-% slipkorn innehöll jämlörelseskivorna en större volym-% slipkorn (dvs. 16 volym-% mer) änfórsöksskivorna framställda med 30 volym-% slipkorn. b) Värden för volym-% bindemedel i försöksskivorna inbegriper den volym'% hartsbindningsmaterial som användes på komen för att framställa agglomeraten och den volym-% bindemedel som användes i skivorna. c) J ämfórelseskivproverna var kommersiella produktformuleñngar erhållna från Sfliflt-Glïbain Abrasives, Inc., Worcester, MA, och salufórda under de alfanumeriska skivbeteckningar som anges fór var och en av skivorna i Tabell 12-2. Skivorna innehöll fenolhartsbindemedel, CaFZ, ihåliga mullitsfärer, slipkorn 38A aluminiumoxid och hade en hårdhetsgrad (Norton Companys kommersiella skala) på I, L, P eller T, enligt angivelse. d) Fluidp ermeabiliteten (luftpermeabiliteten) ges i enheterna cma/sek/tum vatten och mäts med ett 1,1 cm munstycke med den metod som beskrevs i US-patent nr 5 738 696 och 5 7 38 697.

Visuell observation av de härdade fórsöksskivorna visade liksom i Exempel 7 att visade bindemedlet hade migrerat in i hålrum i agglomeraten.

Fotomikrografier (46 X förstoring) togs av slipytorna på j ämfórbara Skivan ÜÛL Och fórsöksskivan W2OD (Tabell 12-2). Dessa bilder återges i Figur 4 och 5- Det framgår av Figur 4 (íämfórelseskivan) och 5 (fórsöksskivan) att porositeten (de mörkare områdena) i slipkompositen enligt uppfinningen föreligger som en 10 15 20 25 530 145 87 kontinuerlig fas av sammanbundna kanaler. Slipkornet och bindemedlet framträder som ett tvärbundet nätverk i vilket slipkornet är förankrat i de organiska bindemedelsmaterialen. Däremot har jämfórelseskivan en väsentligen enhetlig struktur vari porositeten knappt är synlig och föreligger 30111 en diskontinuerlig fas.

Dessa fórsöksskivor testades i en ytslipningsoperation och befanns vara lämpliga för kommersiell användning. Försöksskivorna testades mot jämfórelseskivorna, vilka beskrivs i Tabell 12-2, som används kommersiellt vid ytslipning. Ett gradintervall från I till T på Norton-hårdhetsskalan valdes för slipskivorna fór att bekräfta en noterad gradfórskjutning i försöksskivorna (dvs. en lägre hårdhetsgrad i fórsöksskivorna kunde ge lika bra prestanda som en högre hårdhetsgrad i konventionella skivor). Jämfórelseskivorna hade samma mått, samma slipkornstyp och var i övrigt lämpliga fór utvärdering av fóröksskivorna i en ytslipningsstudie, men de var framställda utan agglomerat. Sliptestbetingelser och resultat ges nedan och i Tabell 12-3.

Slipbetingelser: Maskin: Rälsslip; maxeiïekt: 45 hk Slipinställning: Ytslipning; (disksimuleringstest) Skivhastighet: 4202 rpm; 27,9 m/sek Arbetshastighet: 3 rpm; 0,192 m/sek Inmatningshastighet: 0,0686 mm/varv, O,1016 mm/varv Sliptid: 15 min vid varje inmatningshastighet Utgnistning: 10 sek Kylmedel: Trim Clear, 2% med avjonat källvatten Material i arbetsstycke: AISI 1070-stål OD 1,22 m x ID 1,18 m x 1,91 cm kant, HB 302 Brinnell-hårdhet; Skärpning: ingen 10 15 530 'M5 88 Tabell 11-2 Sliptestresultat Pwv Inmatning wwR mn Effekt G-kvm; G-kvou specifik (Tabell 12- mm/vm (mms/s) (mms/s) w sfipmedel energi 2) grad volymfiak-uon* J/mm* C61 0,1016 37,22 117,17 3861 3,15 6,84 32,95 0,0636 23,14 92,44 3113 3,99 3,63 33,73 C511 0,1016 35,98 125,89 4297 3,50 7,61 34,13 0,0636 21,96 100,34 3353 4,57 9,93 33,46 C51” 0,1016 26,00 193,19 7951 7,43 16,15 41,16 0,1016 27,15 135,17 7443 6,32 14,32 40,20 0,0686 14,48 150,82 6172 10,42 22,6 40,93 C51' 0,1016 18,08 254,91 11968 14,10 30,7 46,95 0,0636 17,69 249,12 11137 14,03 30,6 44,90 0,0686 8,96 188,01 8539 20,98 45,6 45,42 WW 0,1016 26,49 190,95 6039 7,21 24,0 31,63 0,1016 29,08 172,10 5398 5,92 19,73 31,36 0,636 14,94 147,67 4744 9,33 33,0 32,13 WW 0,1016 10,63 298,19 11048 28,05 93,5 37,05 0,0636 2,43 232,22 9764 95,46 313 42,05 0,0686 1,97 235,55 10527 119,79 399 44,69 W22 0,1016 13,99 241,13 3497 12,70 42,3 35,24 0,0686 6,16 208,19 7738 33,82 112,7 37,17 “'23 0,1016 18,92 240,82 8237 12,73 42,4 34,20 0,0636 7,32 196,63 7073 25,13 33,3 35,97 0,0686 6,35 206,66 7679 32,54 108,5 37,16 W24 0,1016 7,24 319,57 12211 44,15 147,2 33,21 0,1016 7,37 318,56 12049 43,21 144,0 37,82 00636 1,25 240,11 11043 192,65 642 45,99 0,0636 1,64 233,39 11227 145,96 437 47,00 W25 0,1016 22,32 217,60 7724 9,75 32,5 35,50 0,1016 22,36 213,31 7461 9,76 32,5 34,13 0,0686 10,71 178,27 6392 16,65 55,5 35,86 W26 0,1016 3,96 303,62 11654 34,43 114,3 37,76 10 15 530, 'M5 89 00000 1,03 237,10 11129 141,04 470 46,92 00000 4,34 220,10 9294 50,73 109,1 42,22 W21 0,1010 12,42 204,50 10073 22,91 76,4 37,52 0,0000 3,30 220,21 9093 00,94 223 41,52 W28 0,1010 15,44 204,23 9077 17,12 57,1 37,38 0,0000 5,50 211,32 0450 00,24 127,5 39,99 0,0000 5,01 214,70 0502 42,03 142,0 89,59 W29 0,1010 7,54 310,50 13030 42,20 140,9 42,81 0,1010 0,27 312,97 12404 37,03 120,1 39,03 0,0000 0,93 242,35 11004 200,32 000 48,13 a. G-kvoten/volymprocentfiraktionen slipkom är ett mått på kornets sliPPYeStflflda i Skivan' Beräkningen normaliserar slipprestandan med hänsyn till signifikanta skillnader i volYm'% slipkorn mellan fórsöks- och jämförelseskivan. Det kan lätt ses att slipkornet i forsöksskivorna ger väsentligt bättre slipeiïektivitet baserat på volymfraktion (det vill säga mindre kOIII kråvfl föl' att ge samma slipeffektivitet).

Testresultaten visar att fórsöksskivorna med en hårdhet på D eller G enligt Norton-hårdhetsskalan har motsvarande prestanda som jämfÖrGISGSkiVOIIIa med en hårdhetsgrad P till T. Försöksskivornas prestanda var särskilt överraskande eftersom dessa skivor innehöll endast 30 volym-% slipkorn, medan jämfórelseskivorna innehöll 46 volym-% slipkorn. Skivorna enligt uppfinningen maximerar alltså slipprestandan för de enskilda kornen, och förbättrar kornprestandan väsentligt.

Claims (37)

10 15 20 25 530 'M5 PATENTKRAV

1. Slipverktyg med bindemedel, vilket Slipverktyg kännetecknas av att det inbegriper en tredimensionell komposit av ._ (a) en första fas som inbegriper 24-48 volym-% slipkorn vilka är förbundna med 10-38 volym-% organiskt bindemedelsmaterial och mindre än 10 volym- % porositet; och (b) en andra fas som består av 38-54 volym-% sammanbunden porositet; vari den andra fasen är en kontinuerlig fas i kompositen, varvid kompositen görs permeabel för vätskeflöde via kanaler som bildats i den sammanbundna porositeten, och vilket Slipverktyg har en minsta spränghastighet av 20,32 m/sekund.

2. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den första fasen av kompositen inbegriper 26-40 volym-% slipkorn förbundna med 10- 22 volym-% organiskt bindemedelsmaterial och mindre än 10 volym-% porositet och den andra fasen består av 38-50 volym-% porositet.

3. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den första fasen av kompositen inbegriper 24-40 volym-% slipkorn förbundna med 18- 38 volym-% organiskt bindemedelsmaterial och den andra fasen innehåller 38-54 volym-% porositet.

4. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att 10- 100 volym-% av slipkorneni den första fasen av kompositen föreligger i form av ett flertal korn som är sammanagglomererade med ett organiskt bindningsmaterial.

5. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att 10- 100 volym-% av slipkorneni den första fasen av kompositen föreligger i form av ett flertal korn som är sammanagglomererade med ett oorganiskt bindningsmaterial.

6. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 5, kännetecknat av att kompositen inbegriper minst 1 volym-% oorganiskt bindningsmaterial. 10 15 20 25 530 145 Lf'\

7. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 5, kännetecknat av att kompositen inbegriper 2-12 volym-% oorganiskt bindningsmaterial.

8. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 5, kännete cknat av att det har ett maximalt elasticitetsmodulvärde på 10 GPa och en minsta spränghastighet på 30,48 m/sekund.

9. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 5, kännetecknat av att det har en hårdhetsgrad mellan A och H på Norton Companys gradskala.

10. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 5, kännetecknat av att det oorganiska bindemedelsmaterialet väljs från den grupp som består av förglasade material, keramiska material, glaskeramiska material, oorganiska saltmaterial och metalliska material samt kombinationer därav.

11. 1 1. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att 10- 100 volym-% av slipkornen i den första fasen av kompositen föreligger i form av en blandning, varvid blandningen inbegriper ett flertal korn som är samman- agglomererade med ett oorganiskt bindningsmaterial och ett flertal korn som är sammanagglomererade med ett organiskt bindningsmaterial.

12. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den forsta fasen av kompositen är ett tvärbundet nätverk av slipkorn förankrade i det organiska bindemedelsmaterialet.

13. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att det organiska bindemedelsmaterialet väljs från den grupp som bBStåI' aV fenolhartsmaterial, epoxyhartsmaterial, polyimidhartsmaterial, fenolformaldehyd- hartsmaterial, ureaformaldehydhartsmaterial, melaminformaldehydhartsmaterial, akrylhartsmaterial och kombinationer därav.

14. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att minst 50 volym-% av slipkornen i den forsta fasen av kompositen föreligger i form av korn som är sammanagglomererade med ett organiskt bindningsmaterial. 10 15 20 25 530 145 då çšo

15. Slipverktyg med bindemedel vilket kännetecknas av att det inbegriper en tredimensionell komposit av (a) 22-46 volym-% slipkorn förbundna med 4-20 volym-% oorganiskt bíndemedelsmaterial och vari huvuddelen av slipkornen föreligger som oregelbundet fördelade kluster i den tredimensionella kompositen; (b) 40-68 volym-% sammanbunden porositet, mellan de oregelbundet fördelade klustren, och varvid kompositen görs permeabel för vätskeflöde via kanaler bildade i den sammanbundna porositeten, vari slipverktyget med bindemedel har en elastícitetsmodul av 50 GPa eller mindre, och har en minsta spränghastighet på 20,32 m/sekund.

16. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att den tredimensionella kompositen inbegriper 22-40 volym-% slipkorn förbundna med 8-14 volym-% oorganiskt bindemedelsmaterial och 40-64 volym-% samman- bunden porositet.

17. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att den tredimensionella kompositen inbegriper 84-42 volym-% slipkorn förbundna med 6-12 volym-% oorganiskt bindemedelsmaterial och 46-58 volym-% samman- bunden porositet.

18. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att den sammanbundna porositeten har bildats utan tillsats av porositetsinducerande material vid framställningen och kompositen är väsentligen fri från partiklar av slipkorn och fyllmedel med högt sídförhållade.

19. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att 10- 100 volym-% av slipkornen i kompositen föreligger i form av ett flertal korn som är sammanagglomererade med ett oorganiskt bindningsmaterial.

20. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att minst 50 volym-% av slipkornen i kompositen föreligger i form av ett flertal korn som är sammanagglomererade med ett oorganiskt bindningsmaterial. 10 15 20 25 530 'M5 C13

21. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att det oorganiska bindemedelsmaterialet väljs från den grupp som består av forglasade bindemedelsmaterial, keramiska bindemedelsmaterial, glaskeramiska bindemedelsmaterial, oorganiska saltmaterial och metallbindemedelsmaterial samt kombinationer därav.

22. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att det har en hårdhetsgrad mellan A och M på Norton Companys gradskala-

23. 28. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att det har ett elasticitetsmodulvärde som är 41 GPa eller mindre och av att det har en minsta spränghastighet på 30,48 m/sekund.

24. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att» det har ett elasticitetsmodulvärde som är 33 GPa eller mindre och av att det har en minsta spränghastighet på 30,48 m/sekund.

25. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, varvid slipverktyget med bindemedel är en slipskiva for innerdiameterslipning och skivan innehåller 40 till 52 volym-% slipkorn och har ett elasticitetsmodulvärde på 25-50 GPa.

26. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, varvid slipverktyget med bindemedel är en verktygsslipskiva och skivan innehåller 39-52 volym-% slipkorn och har ett elasiticitetsmodulvårde på 15 till 36 GPa.

27. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, varvid slipverktyget med bindemedel år en skiva for krypmatningsslipning och skivan innehåller 30-40 volym-% slipkorn och har ett elastícítetsmodulvårde på 8-25 GPa.

28. Metod för att utföra slipning, vilken metod kännetecknas av att den inbegriper stegen att: (a) tillhandahålla en slipskiva med bindemedel vilken inbegriper en tredimensionell komposit med 10 15 20 25 30 530 145 “W (i) en första fas innehållande 24-48 volym-% slipkorn förbundna med 10- 38 volym-% organiska bindemedelsmaterial och mindre än 10 volym- % porositet; och (ii) en andra fas innehållande 38-54 volym-% sammanbunden porositet; vari den andra fasen är en kontinuerlig fas i kompositen; varvid kompositen görs permeabel för vätskeflöde via kanaler som bildats i den sammanbundna porositeten och slipskivan med bindemedel har en minsta spränghastighet på 20,32 m/sek; (b) slipa ett arbetsstycke med skivan; varvid skivan avlägsnar material från arbetsstycket med en effektiv materialavskilj ningshastighet, skivans slipyta förblir väsentligen fri från sliprester och arbetsstycket efter slutförd slipning är väsentligen fritt från värmeskada.

29. Metod för att med hjälp av slipskiva utföra slipning, enligt patentkrav 28, varvid slipskivan med bindemedel har en minsta spränghastighet på 30,48 m/sekund.

30. Metod för att med hjälp av slipskiva utföra slipning, enligt patentkrav 28, varvid slipskivan med bindemedel roteras med en hastighet av 20,32 till 33,02 m/sekund.

31. Metod för att med hjälp av slipskiva utföra slipning, enligt patentkrav 28, varvid slipskivan med bindemedel är en plan disk med minst en cirkulär yta och en radiell omkrets och skivans slipyta är diskens cirkulära yta. 82. Metod för krypmatningsslipning kännetecknad av att den inbegriper stegen att: (a) tillhandahålla en slipskiva med bindemedel vilken inbegriper en tredimensionell komposit med (i) 22-46 volym-% slipkorn förbundna med 4-20 volym-% oorganiskt binde- medelsmaterial och vari huvuddelen av slipkornen föreligger som oregelbundet fördelade kluster i den tredimensionella kompositen; och (ii) 40-68 volym-% sammanbunden porositet mellan de oregelbundet fördelade klustren, varvid kompositen görs permeabel för vätskeflöde via kanaler bildade i den sammanbundna porositeten; vari slipverktyget med 10 15 20 530 'M5

32. Qi å) l bindemedel har en elasticitetsmodul av 50 GPa eller mindre och en minsta sprànghastighet på 20,32 m/sekund, (b) slipa ett arbetsstycke med skivan; varvid skivan avlägsnar material från arbetsstycket med en effektiv materialavskiljningshastighet och arbetsstycket efter slutförd slipning är väsentligen fritt från värmeskada.

33. Metod enligt patentkrav 32 för krypmatningsslipning, varvid slipskivan med bindemedel har en minsta spränghastighet på 30,48 m/s.

34. Metod enligt patentkrav 82 för krypmatningsslipning, varvid slipskivan med bindemedel roteras med en hastighet av 27,94 till 43,18 m/s.

35. 85. Metod enligt patentkrav 32 för krypmatningsslipning, varvid slipskivan med ' bindemedel har två cirkulära ytor och en radiell omkrets och skivans slipyta är den radiella omkretsen.

36. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den sammanbundna porositeten åtminstone delvis är ett resultat av värmeinducerad vandring av den andra fasens bindningsmaterial till den första fasens porositet.

37. Slipverktyg med bindemedel enligt patentkrav 15, kännetecknat av att slipverktyget med bindemedel är föremål fór värmebehandling vid dess tillverkning, och den sammanbundna porositeten åtminstone delvis är ett resultat av värmeinducerad vandring av bindningsmaterial till de oregelbundet fördelade klustren.