DE3888238T2 - Verfahren zur Herstellung von Schleifkörner enthaltenden Formkörpern. - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Schleifkörner enthaltenden Formkörpern.Info
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schleifmittel-Teilchen enthaltenden Körpern.
- Schleifmittel-Teilchen enthaltende Produkte sind in der Industrie weit verbreitet und treten in vielfältiger Form und Gestalt auf. Beispiele derartiger Schleifmittel-Produkte sind Schleifscheiben, welche eine Buchse aufweisen, die einen Betriebsteil enthält, der aus einer Vielzahl von diskreten Schleifmittel-Teilchen besteht, die in einer geeigneten Bindungs- oder Trägermatrix gehalten werden. Die Bindungsoder Trägermatrix kann von keramischer, metallischer oder harzartiger Natur sein.
- Ein anderes Beispiel für ein Schleifmittel-Produkt ist ein Schleifmittel-Kompakt, welches aus einer polykristallinen Masse von Schleifmittel-Teilchen besteht, die in ein hartes Konglomerat eingebunden sind und die unter erhöhten Temperatur-Bedingungen, ähnlich denen, die zur synthetischen Diamant- oder kubischen Bornitrid-Herstellung verwendet werden, hergestellt werden.
- Die britische Patentschrift Nr. 1 212 681 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Streifens durch Abscheiden einer Beschichtungs-Zusammensetzung, die eine Suspension aus pulverförmigem Metall in einer Lösung oder Dispersion eines filmbildenden Bindemittels in Wasser umfaßt, auf eine Trägeroberfläche, Trocknen der erhaltenen Beschichtung auf der Trägeroberfläche, Walzen der Beschichtung, um eine Verdichtung zu bewirken und Wärmebehandlung der verdichteten Beschichtung bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Metalls. In dieser Patentschrift wird festgestellt, daß Kohlefasern oder Metallfasern in das pulverförmige Metall eingebaut werden können, um die Eigenschaften des endgültigen Streifens zu modifizieren. Keine Offenbarung oder kein Vorschlag wird in der Patentschrift gemacht, daß das Verfahren zur Herstellung von Schleifmittel-Teilchen enthaltenden Körpern angewendet werden kann.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zur Herstellung eines langgestreckten, dünnen, kohärenten und selbsttragenden Körpers, der eine Masse (Diamant oder kubisches Bornitrid) diskreter Schleifmittel-Teilchen gleichmäßig dispergiert und gehalten in einer Matrix aus einem metallischen Träger umfaßt, worin die Schleifmittel- Teilchen in einer Menge von 20 bis 50 Vol.-% des Körpers vorliegen,
- umfassend die Schritte des Bereitstellens einer Mischung der Schleifmittel-Teilchen und der Träger-Matrix in Form von Teilchen, des Bewirkens der Abscheidung einer dünnen Schicht dieser Mischung auf einer Oberfläche eines Trägers, des Verdichtens der Schicht und des Wärmebehandelns der verdichteten Schicht bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Metalls und unter Bedingungen, die nicht zum Abbau der Schleifmittel-Teilchen führen, um den Körper herzustellen.
- Das Verfahren verwendet somit im großen und ganzen die Techniken und Methoden, die in dem britischen Patent Nr. 1 212 681 beschrieben sind, um Schleifmittel-Teilchen enthaltende Körper herzustellen. Diese Körper können langgestreckt, dünn, kohärent und selbsttragend sein und haben typischerweise die Form eines Streifens, einer Folie oder dergleichen. Derartige Körper haben eine Vielzahl von Anwendungen. Zum Beispiel können sie als abrieb- und schleiffeste Oberflächen verwendet werden. Die Streifen können mit einem bestimmten Grad an Elastizität oder Weichheit hergestellt werden und können so auf ein Substrat geklebt oder gelötet werden, um das Substrat mit einer stark abrieb- und schleiffesten Oberfläche zu versehen. Derartige abriebfeste Oberflächen haben spezielle Anwendung in der Mineral- oder Erzverarbeitung und bei Textilverarbeitungs-Industrien. Weiterhin können die Körper an geeignete Träger-Substrate gebunden werden und bei Maschinenverarbeitungs- und Läppverfahren verwendet werden. Die Körper können auch als Sägesegmente verwendet werden.
- Der Körper wird dünn sein und wird im allgemeinen eine Dicke besitzen, die 1 mm nicht überschreitet. Typischerweise wird die Dicke des Körpers im Bereich von 0,2 bis 0,7 mm liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm.
- Die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellten Körper werden 20 bis 50 Vol.-% einer Masse diskreter Schleifmittel- Teilchen aus Diamant oder kubischem Bornitrid enthalten.
- Vorzugsweise wird der Schleifmittel-Teilchen-Gehalt im Bereich von 20 bis 40 Vol.-% des Körpers vorliegen.
- Die Teilchen werden im allgemeinen eine durchschnittliche Größe von weniger als 500 um, vorzugsweise von weniger als 100 um haben.
- Die metallische Trägermatrix kann vorzugsweise eine eisenenthaltende Legierung wie rostfreier Stahl sein.
- Beispiele für andere geeignete, metallische Trägermatrizen sind Legierungen auf Nickel- und Cobalt-Basis. Die Legierungen können durch Nitrieren oder Ioneneinbau behandelt werden, um ihren Abriebwiderstand zu verbessern .
- Das Verdichten der dünnen Schicht, die auf der Trägeroberfläche abgeschieden wird, kann durch Hindurchführen dieser Schicht durch Walzen erreicht werden. Der angewendete Druck zum Erreichen der Verdichtung, wird gemäß der Eigenschaft der Trägermatrix variieren, er wird jedoch typischerweise 60 Tonnen nicht überschreiten. Standart- und wohlbekannte Schmiermittel können verwendet werden, um sicherzustellen, daß die Schicht leicht durch die Walzen hindurchgeht.
- Die Wärmebehandlungsbedingungen werden gemäß der Art der Trägermatrix und des verwendeten Schleifmittels variieren, wobei die Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die unterhalb des Schmelzpunkts des Metalls liegt. Typischerweise wird das Metall einen Schmelzpunkt oberhalb von 1500 ºC besitzen, und die Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 1000 ºC während einer Zeitspanne von 1 bis 20 Minuten durchgeführt werden.
- Die Wärmebehandlung muß unter Bedingungen stattfinden, die nicht zu einem Abbau der Schleifmittel-Teilchen führen wird. Für Diamant-Teilchen müssen die Bedingungen derartig sein, daß sie nicht zu irgeneiner wesentlichen Graphitbildung führen. Für kubische Bornitrid-Teilchen müssen die Bedingungen derartig sein, daß sie nicht zu irgendeiner wesentlichen Bildung von hexagonalem Bornitrid führen. Demgemäß wird bevorzugt, daß die Wärmebehandlung in einer nichtoxidierenden, reduzierenden oder inerten Atmosphäre stattfindet. Beispiele für derartige Atmosphären sind Wasserstoff, Wasserstoff/Stickstoff und Wasserstoff/Argon.
- Der Teilchen-Mischung wird im allgemeinen ein geeignetes Bindemittel vor ihrer Zuführung zur Verdichtungsstufe zugefügt werden. Diesbezüglich kann die Teilchen-Mischung z. B. mit einem filmbildenden Bindemittel-Material in Wasser aufgeschlämmt werden, die Aufschlämmung auf der Trägeroberfläche abgeschieden werden und ein größerer Teil des Wassers entfernt werden, z. B. durch Erhitzen der Aufschlämmung vor der Verdichtungsstufe. Das Bindemittel-Material kann in Wasser gelöst oder dispergiert sein. Das Bindemittel-Material ist vorzugsweise eines, das sich bei einer Temperatur von 300 ºC oder mehr zersetzt oder verdampft, wodurch es möglich wird, es aus der Teilchen-Mischung während der Wärmebehandlungsstufe zu entfernen. Das filmbildende Bindemittel ist typischerweise ein Cellulose-Bindemittel wie Methylcellulose.
- Der Körper, der nach der Wärmebehandlungsstufe gebildet wird, ist kohärent und selbsttragend. Der Körper mit einer Metall- Matrix kann danach weiteren Verdichtungs- und Wärmebehandlungsstufen oder einer Kombination dieser Stufen unterworfen werden, um die Eigenschaften des Körpers zu modifizieren. Die Verdichtungsstufe oder -stufen werden wie oben beschrieben sein. Ähnlich werden wie oben beschrieben die nachfolgende Wärmebehandlung oder -behandlungen sein, die ein Tempern der Metall-Matrix bewirken.
- Es wird nun ein Beispiel der Erfindung beschrieben. Verschiedene, Diamant enthaltende, metallische Streifen wurden gemäß dem Verfahren der Erfindung hergstellt. In allen Fällen war die Dicke der Streifen geringer als 1 mm und die Streifen waren kohärent und selbsttragend. Die Diamanten hatten eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 63 bis 88 um und lagen in einer Menge von 37,5 Vol.-% des Streifens vor. Die Art der metallischen Trägermatrix variierte ebenso wie die nachträgliche Wärmebehandlung. Alle Streifen wurden hergestellt, indem man eine Aufschlämmung aus Diamant-Teilchen und der speziellen Metallmatrix in Teilchenform in einer wäßrigen Dispersion eines Cellulose-Bindemittels herstellte, die Aufschlämmung in Form einer dünnen Schicht auf einer Trägeroberfläche abscheidet, die sich ergebende Schicht durch Erwärmen trocknet, die Schicht durch Hindurchführen durch Walzen verdichtet und die verdichtete Schicht bei etwa 960 ºC während 2 Minuten in einer Wasserstoff-Atmosphäre wärmebehandelt, um Streifen herzustellen.
- Die verschiedenen, verwendeten Matrizen und Wärme-Nachbehandlungen und die erhaltenen Härten der Streifen sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt: Tabelle Beispiel Matrix Wärme-Nachhehandlung Härte Nickel ferritischer, rostfreier Stahl martensitischer, rostfreier Stahl (+ 0,1% Graphit) austenitischer, rostfreier Stahl Nickel, Hartlöt-Legierung
- 1) A bedeutet, daß der Streifen keiner Wärme-Nachbehandlung unterzogen wurde.
- 2) B bedeutet, daß der Streifen nach der Wärmebehandlung nur verdichtet wurde (d. h. kaltgewalzt).
- 3) C bedeutet, daß der Streifen nach der Wärmebehandlung verdichtet wurde (d. h. kaltgewalzt) und danach bei einer Temperatur von etwa 960 ºC während 2 Minuten in einer Wasserstoff-Atmosphäre getempert wurde.
- 4) Die Nickel-Hartlöt-Legierung hatte die folgende Zusammensetzung: Metall Gew.-% Nickel Chrom Eisen Silicium Bor Kohlenstoff
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten, dünnen,
kohärenten und selbsttragenden Körpers, der eine Masse
diskreter Schleifmittel-Teilchen aus Diamant oder
kubischem Bornitrid, gleichmäßig dispergiert und gehalten in
einer Matrix aus einem metallischen Träger, umfaßt, worin
die Schleifmittel-Teilchen in einer Menge von 20 bis
50 Vol.-% des Körpers vorliegen,
umfassend die Schritte des Bereitstellens einer Mischung
der Schleifmittel-Teilchen und der Träger-Matrix in Form
von Teilchen, des Bewirkens der Abscheidung einer dünnen
Schicht dieser Mischung auf einer Oberfläche eines
Trägers, des Verdichtens der Schicht und des Wärmebehandelns
der verdichteten Schicht bei einer Temperatur unterhalb
des Schmelzpunktes des Metalls und unter Bedingungen, die
nicht zum Abbau der Schleifmittel-Teilchen führen, um den
Körper herzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Körper die Form
eines Streifens, einer Folie oder dergleichen hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die
Dicke des Körpers 1 mm nicht überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die
Dicke des Körpers im Bereich von 0,2 bis 0,7 mm liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die
Dicke des Körpers im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm liegt.
6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin die Träger-Matrix eine Eisen enthaltende Legierung
ist.
7. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin die Schleifmittel-Teilchen in einer Menge von 20
bis 40 Vol.-% des Körpers vorliegen.
8. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin das Metall einen Schmelzpunkt oberhalb von 1500 ºC
hat und die Wärmebehandlung während einer Zeitspanne von
1 bis 20 min bei einer Temperatur von 600 ºC bis 1000 ºC
durchgeführt wird.
9. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin eine Aufschlämmung aus der Teilchen-Mischung und
einem filmbildenden Bindemittel-Material in Wasser
hergestellt wird und die Aufschlämmung auf der Oberfläche
des Trägers abgeschieden wird und der größte Teil des
Wassers aus der Aufschlämmung vor dem Schritt des
Verdichtens entfernt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, worin das filmbildende
Bindemittel-Material ein Cellulose-Bindemittel ist.
11. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin der Körper nach der Wärmebehandlung weiteren
Schritten des Verdichtens und der Wärmebehandlung oder
einer Kombination dieser Schritte unterzogen wird.
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