制造玻态结粘结磨料制品的方法和用该方法制造的产品技术

提供一种制造具有２０％至５５％体积比孔隙度的玻态粘结磨轮的方法以减少或防止收缩。该法包括一个把无包层、非磨料、非金属、颗粒状的无机固体收缩控制剂与磨料，玻态粘结初始物及制造磨轮的其他配料相混合的步骤。非磨料的六角形氮化硼是一种最佳收缩控制剂且可以基于磨轮体积的１％至１０％范围的体积的量来使用。由本法所制的磨轮，其收缩的减少超过与之相比的无收缩控制剂制成的磨轮。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于玻璃态粘结磨轮和制造这种磨轮以及其他玻璃态粘结磨料制品(Vitreous bonded abrasive，下文译作玻态粘结磨料)的方法。本专利技术也涉及一种改进的生产玻态粘结磨料制品，特别是磨轮的方法，其中采用了收缩减少剂用来减少或防止磨料制品在制造该产品的方法的焙烧工序中的收缩。本专利技术使现有制造方法中焙烧玻态粘结磨料制品时与收缩有关的问题减至最少或得以解决。釉质的粘结磨料磨轮在现有技术中，长期以来是基本采用以下步骤的方法生产的把磨料、玻璃的或陶瓷粘结的初配料，(例如玻璃料或氧化物和硅酸盐)，和一种暂时粘结剂相混合，再把混合物放入一个模具中，并且在模具中压该混合物，使大致形成所需尺寸和形状的磨轮;从被压的磨轮中抽走易挥发物，通常是通过在相对低的温度下(例如200℃至300℃)加热被压制的磨轮;然后从模具中卸出磨轮，并且在一个炉中，在相对高温下(例如500℃至1200℃)焙烧磨轮，形成玻璃状粘结和凝固在一起的磨料。一般在焙烧前要从被压制的磨轮中去除易挥发物，在现有方法中，因为这种易挥发物是由配料，例如暂时粘结剂引入的，如果允许把它保留在压过的磨轮中，磨轮在高温焙烧工序中它能够使受焙烧的磨轮发生鼓胀(不均匀膨胀)、断裂和变形，易挥发物可以是水和/或有机材料。以相对低温加热压过的磨轮进一步的目的是使暂时粘结剂以一种临时脆弱的方式把磨轮的各种组份粘结在一起;使得压过的磨轮能从模中卸出。这种暂时粘结的压过的磨轮通常指的是未烧结的磨轮。在焙烧工序中，一般焙烧的温度远高于暂时粘结剂的分解温度，暂时粘结剂从磨轮中被除去，并且任何残余易挥发材料也都被排除了。压过的、暂时粘结(即未烧结的)磨轮通常焙烧温度是在500°～1000℃范围内。在这个高温加热时，发生各种物理的和/或化学的转变，结果形成把磨料结合在一起的一种玻璃或陶瓷基体。在焙烧工序中，磨轮中形成气孔并且发生体积变化。体积上的变化经常表现在磨轮的收缩上。用于形成玻态粘结基体的颗粒材料由于化学反应和/或熔化和/或熔融在一起的物理变化而变化。这些化学和/或物理变化使形成玻态粘结的颗粒材料占有的体积减少。除磨料以外的附加颗粒材料可以被混合到玻态粘结基体之中并起作用，至使体积进一步减小。收缩的程度主要取决于这些变化的量及其总量，以及玻态粘结形成基体材料和其他用于制造磨轮的颗粒材料的化学和/或物理特性，并且取决于磨轮所获得的孔隙度。收缩0.5%至10%的体积是公知的，具体在相对多孔的磨轮上为(例如20%或更高的孔隙度)。为举例说明和解释收缩起见，可以把用于制成磨轮的玻态粘结基体的颗粒材料想象成玻璃小球。以最有效的放置形式将这些小球均匀地装填进一个容器，只留下一些小球无法占据的空间。熔化小球形成液体玻璃，结果玻璃的体积小于小球占有的体积。这种体积变化(即减少)是由玻璃小球的熔化所产生的收缩引起的。磨轮尺寸减少，相对多孔的磨轮的中心安装孔超出公差范围之外，配合部分分离(例如中心和轮缘)以及甚至玻态粘结磨轮断裂或变形，这是在焙烧时，磨轮收缩产生的某些可看见的后果。其中的一些问题(例如磨轮尺寸缩小)在技术上已经克服，这是通过制造比焙烧后磨轮尺寸足够大的未烧结磨轮以补偿缩小，或者通过制造比所要求精加工尺寸磨轮还大的焙烧砂轮，然后把磨轮加工至适合的尺寸。由于对相对多孔磨轮的收缩控制(例如获得一致的可重复的结果)，现在技术上还有困难，所以要规定能足以补偿收缩的一种尺寸，使能可造适用于各种未烧结的磨轮现在还办不到。对收缩来说，一个更可接受的答案是将玻态粘结磨轮制成大于所需的尺寸，然后把磨轮加工至正确尺寸。但这还有问题。校正超差的安装孔，即使采用机械加工，也还是很难。加工玻态粘结磨轮至尺寸，从制造上来说增加了工序和费用。某些玻态粘结磨轮，特别是采用昂贵磨料、例如金刚石和立方氮化硼生产的磨轮，是用玻态粘结磨料轮缘环绕含有不贵的磨料或无磨料的一种玻态粘结轮芯制成的。在制造这些磨轮的公知方法中，可见的收缩使得轮芯与轮缘分离，甚至使磨轮变形。这些问题导致磨轮报废(即磨轮不能使用)，并且增加了那些已很昂贵的磨轮的成本。本专利技术的一个目的是提供一种制造玻态粘结磨料制品，例如磨轮的改进方法。本专利技术的另一个目的是提供一种制造减少或没有收缩的玻态粘结磨料制品的改进方法。本专利技术进一步的目的是提供一种免除或基本免除收缩影响的玻态粘结磨料制品。本专利技术还有一个目的是克服现有技术中在制造玻态粘结磨料制品时的收缩问题。这些，和从以下的说明和附带的权利要求中可明显看出的其他目的，以本专利技术的下列改进方法可以达到。本专利技术的一种制造具有从20%至55%体积范围的孔隙度(例如磨轮)的玻态粘结磨料制品的改进方法，包括以下步骤把磨料和制造制品的其他配料相混合;在模具中把混合配料压制成制品的形状和尺寸;焙烧制品以形成与磨料粘结在一起的玻态基体，其中改进之处包括把一种无包层的，非磨料，非金属的，颗粒状的无机物固体收缩控制剂(SCA)(例如六角氮化硼)混合进制造玻态粘结磨料制品的配料中的步骤。本专利技术的具有20%至55%体积比的孔隙度的玻态粘结磨料制品，具体是玻态粘结磨料磨轮，而更具体的是具有20%到55%体积比孔隙度的带轮缘磨轮的改进方法的实施中，获得了没有，或基本没有现有技术中收缩引起的缺陷和问题(例如安装孔尺寸缩小，磨轮轮缘与轮芯部分分离，以及磨轮变形)。带轮缘的玻态粘结磨轮可以是具有一个玻态粘结磨料镶条，通常是有例如金刚石或立方氮化硼的昂贵的磨料，附着到含有不贵磨料(例如氧化铝、碳化硅)，或不含磨料的玻态粘结轮芯上。现有技术制造相对多孔(例如至少20%体积比的孔隙度)玻态粘结磨轮采用以下基本步骤a)把磨料、玻态粘结初始配料和其他配料，混合形成混合物;b)把混合物放入模具中;c)在模具中把混合物加压成型;及d)把成形混合物加热以形成与磨料粘结在一起的玻态基体。这些步骤可以增补其他步骤或各种条件，包括诸如在模具中加热压过的混合物，以除去易挥发材料;在焙烧工序之前，以模具中卸出压过的混合物;以及在混合物上保持加压的同时焙烧或加热在模具中的压制的混合物以形成玻态基体的这些单独步骤。在玻态粘结磨轮的制造工艺中所包含的最后步骤，产生一种公知的热压方法，并一般需要特殊和昂贵的模具(例如石墨模具)。这种热压方法通常在技术上用来制造小磨轮，经常与惰性气体或减少大气一起进行。在不采用热压技术制造玻态粘结磨轮的方法中，经一段低温(200℃到300℃)加热期以去掉易挥发材料，并使暂时粘结剂凝固之后，从模具中卸出压过的混合物。成形的混合物从模具中卸出，然后进行焙烧工序以形成与磨料粘结在一起的玻态基体。该后述方法一般指的是冷压方法。在技术上，热压在惰性气体或减少大气中进行，其中氧化是制造玻态粘结磨轮或其他磨料制品的一个问题。相对而言，冷压方法是制造玻态粘结磨轮技术上普遍使用的方法。在现有技术中，制造相对多孔(例如至少20%体积比的孔隙度)的玻态粘结磨轮磨料或磨料混合物(例如氧化铝和碳化硅)的方法是与一种玻态粘结初始物相混合。这种初始物可以是一种玻璃料，或一种原材料的混合物(例如硅、氧化物等)，在焙烧工序中其形成玻态粘结剂或基体，把磨料粘结在一起。玻璃料一般是一种颗粒状的玻璃材料，该材料熔化或熔融形成磨轮或其他磨料制品的玻态粘结或基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造具有２０％至５５％体积百分比范围的孔隙度的玻态粘结磨料制品的改进方法，包括以下步骤：ａ）把磨料和玻态基体积初始物混合在一起，形成均匀的混合物，ｂ）把该混合物放入一个模具中，ｃ）对在压模中的该混合物加压，并形成一个压过的形体，ｄ）在能把玻态基体初始物转变成与磨料粘结在一起的玻态基体的温度下加热该压制形体，其特征为该改进之处包括了把一个减少收缩有效量的收缩控制剂与该磨料和玻态基体初始物相混合的步骤，所述控制剂是一种无包层，非磨料，非金属，颗粒状的无机物固体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加里赫泽尼克，
申请(专利权)人：辛辛那提米勒克郎公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]