制造陶瓷结合剂砂轮的方法及所制得的砂轮技术

一种制造陶瓷结合剂磨料制品，特别是制造砂轮的方法，它包括将糖／淀粉颗粒混合到制造砂轮的其它配料中的步骤。糖／淀粉颗粒为糖和淀粉的紧密结合物，所获得的砂轮性能比不包括将糖／淀粉颗粒混合到用来制造砂轮的磨粒，陶瓷结合剂材料和其它成分中的步骤且按类似的方法制造的类似砂轮的性能有所提高。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造陶瓷结合剂磨料制品的制造方法，特别是指砂轮的制造方法，以及由此方法所获得的磨料制品。本专利技术的方法中，在进行压制成形和烧结制品的工序前，先将糖/淀粉颗粒和磨料制品的其它配料混合，例如磨料、陶瓷结合剂、临时粘合剂等。陶瓷结合剂砂轮和其他磨料制品在本
中众所周知已久。但制造这种砂轮和磨料制品的材料和工艺过程的改进，提高磨削性能、更高的效益、耐久的使用寿命和经济性优点仍然是一个研究课题。改进的磨粒和其制造方法以及陶瓷结合材料的组成和性能的改善都被系统地纳入本
中。在很多情况下，这种改良已产生了很好的磨削性能、较低的成本、改进的产品以及较长的砂轮使用寿命，但效益和性能仍有待提高，特别地，因为工艺的改进对设备的精度、准确度、性能及其基本部件提出了更高的要求，加剧的竞争使砂轮的性能和磨削操作的经济特点也更为重要。陶瓷结合剂砂轮中基本上有与在砂轮制造的烧结过程中成形和/或熔化的陶瓷材料结合在一起的磨料颗粒或磨粒(如氧化铝磨料)，另外的材料，(诸如固体润滑剂)有时也用在砂轮的制造过程中。在本领域制造陶瓷结合剂砂轮的典型方法中，将磨粒、结合剂材料(如半熔的陶瓷原料或其它陶瓷化材料)、临时粘合剂和有时所用的其它材料(如滑剂和孔隙诱导体)混合在一起以形成一均匀的混合物，然后将混合物放在一具有所需砂轮大概尺寸和形状的模型内。压缩模型内的混合物以使之压紧成一由临时粘合剂(如含水酚醛树脂粘合剂)所保持的临时自支持形状。干燥这临时粘合物，即未绕结的砂轮，然后将其置于窑内加热，即烧结，以便在一段特定的时间周期和温度下烧掉临时粘合剂和某些孔隙诱导体，从而陶化结合材料。加热周期取决于砂轮的组成，所以，它可随磨粒和/或陶瓷结合剂的成分而变化。第一道工序中，众所周知的，是使用一种惰性气体(例如氮气)减少或防止氧化或另外的所不需要的在空气中进行烧结过程中可能发生的反应。故，制造陶瓷结合剂砂轮的方法包括物理地混合各种永久的和暂时的配料。永久配料显露在成品砂轮的组成中，而暂时配料在烧结工序中消失故不会在成品砂轮中出现。这些临时材料可以经常地对于砂轮的结构、性能和磨削性能有显著的影响。例如，临时孔隙形成的有机材料，诸如二氯(代)苯和用于在砂轮内形成和决定孔隙的研磨磨粒的外壳体。 在本
中，制成各种等级的陶瓷结合剂砂轮以优化磨削操作(即工件形状、尺寸、组成以及诸如砂轮速度、进给率、磨削深度的磨削条件)的性能，经济性和效能，这些不同的等级可通过改变砂轮的组成、物理性能、结构和/或制造方法而获得。所以，比如包括制造砂轮的具体条件在内的特定方法，可随着砂轮的等级而改变。因此，砂轮结构和其性能主要地可由制造砂轮的方法所决定。众所周知陶瓷结合剂砂轮含有空隙，即孔，而且也知道这些孔的数量和/或尺寸可改变砂轮的等级和主要地用以确定砂轮的结构。一般地，孔愈大和/或孔的数量愈多，砂轮也就愈软，即越弱。相反地，在一般意义上，孔愈小和/或孔的数量愈少砂轮也就愈硬，即越强。这些孔可以是由于在砂轮烧结过程中夹杂空气和/或挥发的孔隙诱导体而产生的。所以陶瓷结合剂砂轮可根据它们的孔隙率、结构和磨削作用大致地从软到硬进行分级。软砂轮往往磨损快且结构脆弱。软砂轮在低速和相对轻微的磨削条件下的使用，会导致其快速的破损和磨粒的脱落。另一方面，硬砂轮磨损低，耐受破损，物理强度高。这些硬砂轮最适用于a)高速，b)用于磨削硬质金属和合金，c)精磨削加工，d)在恶劣的磨削条件下(例如高进给、高过载状况)。通常表现为软砂轮的陶瓷结合剂砂轮具有一高空隙含量，由于砂轮空隙含量的增加使可靠地制造砂轮变得愈加地困难。这种困难基本上在烧结前和烧结过程中由于砂轮空隙含量的增加，降低砂轮的强度而引起的。因为这些高孔隙率砂轮的空隙含量的增加，砂轮中磨粒和陶瓷结合剂的减少导致砂轮强度的降低。在制造这种砂轮的已有技术中，这种强度的降低通过在压缩工序后砂轮的脆弱和烧结工序中砂轮的凹凸缺陷而表面出来。这些问题经本专利技术人提出并解决，终于导致一改进的工艺过程，此工艺包括一将糖/淀粉颗粒和砂轮的其它配料(即成分)混合的工序，接下来将混合的砂轮配料置于一模型内的工序，压缩混合物，从模型中移出压缩的混合物(即未烧结砂轮)并在窑内烧结砂轮以使结合剂陶化。这一加工过程可靠地生产高孔隙(即软)陶瓷结合剂砂轮，并克服了用已有技术的方法制造这种砂轮所产生的问题。为了帮助理解陶瓷结合剂砂轮等级的变化，以及更好地理解与这些等级有关的上述改进的加工过程和本专利技术中所描述的说明和权利要求，陶瓷结合剂砂轮可由一砂轮结构指数(WSI)所确定。这个指数是以砂轮总的磨粒构成中的磨料堆积密度(BD)、磨粒的真密度(TD)、磨粒的体积分数(f)和砂轮的颗粒体积分数(GVF)作为根据的。砂轮结构系数值根据以下的一般公式获得。WSI=(GVF)t/Σn=110(fn)]]>其中(GVF)t是砂轮颗粒总体积分数且等于磨粒总体积除以陶瓷结合剂砂轮的体积，fn是砂轮中所有磨粒组分中的一给定磨粒体积分数，(BD)n是fn体积分数的磨粒堆积密度，以及 (TD)n是fn体积分数的磨粒真密度。公式Σn-110(fn)=(f1)+(ft)/(TD)t]+······+(f10)]]>其中f1是颗粒1的体积分数，f2是颗粒2的体积分数，f10是颗粒10的体积分数，(BD)1是颗粒1的堆积密度，(BD)2是颗粒2的堆积密度，(BD)10是颗粒10的堆积密度，(TD)1是颗粒1的真密度，(TD)2是颗粒2的真密度，(TD)10是颗粒10的真密度，(GVF)t值是通过由砂轮中颗粒的总体积而确定的，并将此体积除以砂轮的体积而得出。在计算砂轮的磨粒的总体积时，每种类型的磨粒的重量除以该种颗粒的真密度以给出砂轮中的该种颗粒的体积。将上述的各个磨粒体积加起来以给出磨粒总体积。例如，在含有氧化铝和碳化硅磨粒的陶瓷结合剂砂轮中，通过将砂轮中的氧化铝颗粒的重量除以氧化铝颗粒的真密度以给出砂轮中该颗粒的体积而得出。磨粒的总体积，相应地，将碳化硅磨粒的体积除以碳化硅颗粒的真密度以得出砂轮中磨粒的体积。将这些氧化铝和碳化硅颗粒体积加在一起以得出砂轮中磨粒的总体积。一给定磨粒的体积分数(f)可通过先求出用于砂轮的那种颗粒的体积，继而将此体积除以磨粒的总体积而得出。砂轮中磨粒的总体积的求解已描述在上文中。将磨粒的总体积分成各种类型的磨粒的体积给出了砂轮中各种类型的磨粒体积分数(f)。WSI的计算可进一步通过下述以陶瓷结合剂氧化铝砂轮为例子的方法来阐述，其中氧化铝磨粒的堆积密度(BD)为1.7gm/cc，此种颗粒的真密度为4.00gm/cc。由于本例的砂轮中所用的磨粒为一种类型，所以值(f)是唯一的。在此例中，(GVF)t值为0.48，所以WSI＝0.48/(1.70/4.00)WSI＝(0.48)(4.00)/1.70WSI＝1.129本专利技术人按上述方法先前所改进的高孔隙率，即软性陶瓷结合剂砂轮具有一为1或小于1的WSI。制造软砂轮的已有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造具有一大于１的砂轮结构指数的陶瓷结合剂磨料制品的方法，其步骤包括：ａ）将磨粒、陶瓷结合剂材料和临时粘合剂成分混合在一起以形成一均匀混合物；ｂ）将所述混合物放入一模型中；ｃ）压缩模型中的混合物，以及ｄ）烧结压缩后的混合物以将磨粒结合在一起，其特征在于：包括在将混合物放入模型之前，先将糖／淀粉颗粒混合到制造磨料制品的成分中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：里根A格瑞，苏查尔斯约恩，
申请(专利权)人：辛辛那提米勒克朗公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]