DE10208818C1

DE10208818C1 - Trennscheibe und deren Verwendung

Info

Publication number: DE10208818C1
Application number: DE2002108818
Authority: DE
Inventors: Kai-Uwe Hess; Roland Zeitler
Original assignee: DRONCO AG
Current assignee: DRONCO GMBH, DE
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2022-03-02

Abstract

Die Erfindung besteht in einer Trennscheibe zum Trennschleifen, insbesondere zum Trockentrennschleifen, von Werkstücken, mit DOLLAR A a) einer Trägerscheibe mit wenigstens einem, am Umfang angeordneten Schleifsegment, DOLLAR A wobei DOLLAR A b) jedes Schleifsegment von einer gesinterten Metallmatrix und darin eingebetteten Diamantkörnern gebildet ist, DOLLAR A c) die Metallmatrix 76 bis 100 Gew.-% Metallbestandteile und 0 bis 24 Gew.-% sonstige Bestandteile, beispielsweise Kohlenstoff, enthält, DOLLAR A d) als Metallbestandteile der Metallmatrix 8 bis 16 Gew.-% Eisen, 27-35 Gew.-% Nickel, 32 bis 40 Gew.-% Bronze und 9 bis 33 Gew.-% mindestens einen zusätzlichen Metallbestandteil aus der Zink, Wolfram und Molybdän umfassenden Gruppe von Metallen auf 100 Gew.-% Matrixmaterial vorhanden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennscheibe zum Trennschleifen, insbesondere zum Trockentrennschleifen, von Werkstücken.

Trennscheiben oder Trennschleifscheiben werden zum Trennen von Werkstü cken eingesetzt. Dazu wird die Trennscheibe mit einer hohen Umfanggeschwin digkeit oder Schnittgeschwindigkeit von typischerweise 60 bis 100 m/s beim Trockenschleifen rotiert und mittels eines durchgehenden oder mehrerer von einander getrennter, jeweils am Umfang der Trennscheibe angeordneter Schleif elemente oder Schleifkörper wird durch die schnelle Rotation in dem Werkstück durch sukzessives Abtragen von Material eine Nut erzeugt, durch die das Werk stück im Allgemeinen vollständig durchtrennt wird. Das Verhältnis aus dem Durchmesser der Trennscheibe zu der Dicke der mit den Schleifsegmenten ge bildeten Umfangsfläche beträgt bei den bekannten Trennschleifscheiben höchs tens 96 bei Durchmessern von wenigstens 140 mm und bis zu 65 bei Durch messern unter 140 mm. Die Trennscheiben können üblicherweise in mobilen, in der Regel mit der Hand geführten Trennschleifmaschinen oder auch in stationä ren Trennautomaten eingesetzt werden. Vor allem bei den mobilen Trenn schleifmaschinen wird das Trennschleifen in der Regel trocken vorgenommen (sog. Trockentrennschleifen), d. h. ohne ein flüssiges Kühlmittel, während bei den stationären Trennschleifmaschinen meist mit einem flüssigen Kühlmittel gearbeitet wird (sog. Nasstrennschleifen). Beim Trockentrennschleifen entste hen wegen des fehlenden Kühlmittels während der Bearbeitung im Allgemeinen deutlich höhere Temperaturen im Kontaktbereich der Trennscheibe mit dem Werkstück, so dass die Materialien der Trennscheibe speziell für das Trocken trennschleifen besonders temperaturbeständig sein müssen.

Für die Schleifkörper oder Schleifsegmente der Trennscheibe werden Schleif körner aus einem härteren Material als das zu bearbeitende Werkstück verwen det, die in eine Trägermatrix eingebettet werden. Bekannte Kornwerkstoffe sind Korund (Al₂O₃), Sinterkorund, Borcarbid, Siliciumcarbid, Diamant und kubisches Bohrnitrid (CBN). Für die Trägermatrix werden abhängig von der An wendung und den gewünschten Eigenschaften neben Kunstharzen vor allem Metalle verwendet.

Aus der DE 197 53 618 A1 ist eine Trennschleifscheibe bekannt mit einer ring förmigen Trägerscheibe aus Stahl, die am Umfang in gleichmäßigen Abständen radiale Nasen aufweist, auf die Segmente aus Schleifmaterial aus Diamantkör nern in metallischer Bindung aufgesintert sind. Für die metallische Bindung wird Zinn, Bronze, Nickel, Kobalt oder Eisen angegeben. Jedoch werden keine Zusammensetzungen mit Anteilen dieser Metalle in der metallischen Bindung angegeben. Bezüglich der Eigenschaften der Diamantkörner finden sich in der DE 197 53 618 A1 ebenfalls keine Angaben. Die Dicke der Schleifsegmente ist größer als die Dicke der Trägerscheibe. Über das Verhältnis der Dicke der Schleifsegmente zum Durchmesser der Trägerscheibe ist bei dieser bekannten Trennschleifscheibe nichts ausgesagt. Würde man die schematische Zeichnung in Fig. 2 der DE 197 53 618 A1 betrachten, so ergäbe sich ein Verhältnis des Außendurchmessers der Trennschleifscheibe zur Dicke der Schleifsegmente von etwa 56.

Aus der weiteren Druckschrift DE 196 53 975 A1 ist eine weitere Trennscheibe mit metallisch gebundenen Diamantschleifkörnern bekannt. Diese bekannte Trennscheibe umfasst eine kreisförmige Grundscheibe aus Stahl oder aus einem gesinterten Metall und am äußeren Umfang der Grundscheibe segmentartig an geordnete Klingen oder Schneidkörper, die als Sinterkörper aus der Metallmat rix und den eingebundenen Diamantkörnchen ausgebildet sind. Die Metallmat rix der Klingen kann Kupfer, Eisen oder Kobalt enthalten. Angaben über die genaue Zusammensetzung oder die Anteile der Komponenten finden sich in der DE 196 53 975 A1 nicht, ebenso wenig wie über die Art oder Eigenschaften der Diamantkörnchen. Die Trennscheibe gemäß DE 196 53 975 A1 soll Metall, Stein oder anderes hartes Material bearbeiten.

Ein Problem bereiten Trennscheiben mit Diamantschleifkörnern bei der Bear beitung von eisenhaltigen Materialien, z. B. Stählen. Bei den insbesondere beim Trockentrennschleifen auftretenden Temperaturen an den Trennscheiben ver bindet sich nämlich der in den Diamantkörnern befindliche Kohlenstoff mit dem Eisen des Werkstücks, so dass die Diamantkörner zerstört und die Schleifsegmente unbrauchbar gemacht werden können. In der Praxis besteht deswegen eine Ablehnung gegen die Verwendung von Trennscheiben mit Diamantkörnern für die Verarbeitung von Stahl. Vielmehr werden in der Praxis zum Schneiden von Stahl, insbesondere Stahlblechen, einen geschlossenen Rand aufweisende Trennscheiben eingesetzt, die eine Kunststoffmatrix und Schleifkörner aus Ko rund aufweisen. Diese Trennscheiben mit kunststoffgebundenen Schleifkörnern arbeiten jedoch mit einem großen Abrieb und müssen daher in kurzen Abstän den durch neue Trennscheiben ersetzt werden. Der starke Abrieb ist auch be sonders störend bei kleinen Trennscheiben, die an mit der Hand geführten Trennmaschinen verwendet werden. Unter kleinen Trennscheiben werden dabei Trennscheiben mit einem Durchmesser bis zu 130 mm verstanden.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trennscheibe zum Trennschleifen von Werkstücken anzugeben, die insbesondere zum Trockentrennschleifen geeignet ist und trotz Verwendung von Diamant für die Schleifkörner zum Trennen von eisenhaltigem Material, beispielsweise einem Stahlblech, ohne Beeinträchtigung der Diamantkörner geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1.

Die Trennscheibe gemäß Anspruch 1 ist zum Trennschleifen, insbesondere zum Trockentrennschleifen, von Werkstücken geeignet und vorzugsweise auch be stimmt und umfasst

a) eine Trägerscheibe (oder: Grundscheibe) mit wenigstens einem, am Umfang angeordneten Schleifsegment (oder: Schleifkörper), das vorzugsweise durch Sintern hergestellt ist,

wobei

a) jedes Schleifsegment von einer Metallmatrix und darin eingebetteten Dia mantkörnern (oder: Schleifkörnern aus Diamant) gebildet ist
b) die Metallmatrix 76 bis 100 Gewichtsprozent (Gew.-%) Metallbestandteile und 0 bis 24 Gew.-% sonstige Bestandteile, insbesondere Hilfsschneidstoffe wie beispielsweise Carbide, vorzugsweise Titancarbid (TiC), oder Korund (Al₂O₃), enthält,
c) als Metallbestandteile der Metallmatrix 8 bis 16 Gew.-% Eisen (Fe), 27 bis 35 Gew.-% Nickel (Ni), 32 bis 40 Gew.-% Bronze und 9 bis 33 Gew.-% mindestens eines zusätzlichen Metallbestandteils aus der Zink (Zn), Wolfram (W) und Molybdän (Mo) umfassenden Gruppe von Metallen auf 100 Gew.-% Matrixmaterial vorhanden sind.

Die spezielle Materialwahl für die gesinterte Metallmatrix des/der Schleifseg mente gemäß der Erfindung führt in Kombination mit Diamantkörnern zu ei nem hervorragenden Trenn- oder Schnittverhalten und zu einer gegenüber dem Stand der Technik deutlich höheren Gebrauchs- oder Standzeit. Damit lassen sich gemäß der Erfindung erstmals die beiden beim Stand der Technik einander widersprechenden Eigenschaften Schnittigkeit und Standzeit beide gleichzeitig deutlich verbessern Auch werden bei Verwenden der Trennscheibe zum Tren nen von eisenhaltigem Material, z. B. von Stahlblech, die Diamantkörner in ih ren Eigenschaften überraschenderweise nicht negativ verändert.

Das Matrixmaterial gemäß der Erfindung weist einen auch bei den beim Trenn schleifen auftretenden Temperaturen gute Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die an der Schnitt- oder Trennstelle entstehende Wärme verbessert zur Trägerscheibe hin abgeleitet werden kann. Die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Matrixmaterials, insbesondere dessen Wärmeleitfähigkeit, können durch den Sinterprozess zum Erzeugen der Schleifsegmente, insbesondere die Sinterpara meter Sintertemperatur, Sinterdruck und Sinterdauer, in der erforderlichen Wei se eingestellt werden. Vorzugsweise wird das Matrixmaterial zusammen mit den eingebetteten Diamantkörnern bei Temperaturen unter 900°C gesintert.

Der zusätzliche Metallbestandteil Zink bildet ebenso wie auch der Hauptbe standteil Bronze eine Schmelzphase beim Sintern und trägt damit zur Erniedri gung der Sintertemperatur sowie zur Verminderung der Porosität der gesinter ten Matrix bei.

Die zusätzlichen Metallbestandteile Wolfram und/oder Molybdän in der Me tallmatrix sorgen, ebenso wie in geringerem Umfang auch die Hauptbestandteile Eisen und Nickel, über die Bildung von Carbiden mit dem Kohlenstoff des Di amanten für eine bessere Einbindung der Diamantkörner in die Metallmatrix.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gemäß der Erfindung erge ben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.

In einer vorteilhaften, ersten Ausführungsform sind 13 bis 25 Gew.-% des oder der weiteren Metallbestandteils also Zink und/oder Wolfram und/oder Molyb dän, auf 100 Gew.-% Matrixmaterial in der Metallmatrix enthalten.

Vorzugsweise sind in der Metallmatrix 3 bis 7 Gew.-% Zink bezogen auf 100 Gew.-% Matrixmaterial enthalten. Ein Zinkanteil in diesem Bereich stellt ein Optimum hinsichtlich der Verminderung der Porosität des Sintermatrix dar, weil bei höheren Anteilen überschüssiges Zink in flüssiger Form aus dem Me tallverbund entweichen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in der Metallmatrix 8 bis 12 Gew.-% Wolfram bezogen auf 100 Gew.-% Matrixmaterial vorhanden. Der Anteil des Molybdän der Metallmatrix beträgt vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-% Mo lybdän auf 100 Gew.-% Matrixmaterial. Die Metallbestandteile sorgen in diesen Gewichtsanteilen jeweils oder in einer Kombination für eine optimale Bindung der Diamantkörner durch Carbidbildung. Die Verwendung beider Carbidbildner Wolfram und Molybdän in der Metallmatrix ist besonders vorteilhaft.

Die Metallbestandteile in der Metallmatrix liegen insbesondere bei 95 bis 100 Gew.-%,. vorzugsweise bei 98 bis 100 Gew.-%, so dass 0 bis 5 Gew.-% bzw. 0 bis 2 Gew.-% sonstige Bestandteile verbleiben, jeweils auf 100 Gew.-% Matrix material bezogen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform enthält die Metallmatrix kein oder nur einen geringen Anteil an Kobalt, nämlich 0 bis maximal 0,5 Gew.-% Kobalt auf 100 Gew.-% Matrixmaterial.

Eine bevorzugte Zusammensetzung der Metallmatrix enthält etwa 12 Gew.-% Eisen, etwa 31 Gew.-% Nickel, etwa 36 Gew.-% Bronze, etwa 5 Gew.-% Zink, etwa 10 Gew.-% Wolfram und etwa 4 Gew.-% Molybdän sowie 2 Gew.-% sons tige Bestandteile auf 100 Gew.-% Matrixmaterial. Mit dieser Zusammensetzung ließ sich eine besonders hohe Schnittigkeit und gleichzeitig besonders hohe Strandzeit der Trennscheibe erreichen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Diamantkörner in den Schleifsegmenten eine hohe Kornfestigkeit (oder "friability") nach thermi scher Behandlung (oder "thermal stress") auf, die durch einen sogenannten TTI-Wert bestimmt werden kann. Der TTI-Wert der Diamantkörner liegt we nigstens im Mittel oberhalb eines vorbestimmten Wertes, der insbesondere 75 und vorzugsweise 80 beträgt. Derartige qualitativ hochwertige und hochtempe raturbeständige Diamantkörner reagieren bei den beim Trockentrennschleifen von eisenhaltigen Materialien auftretenden Temperaturen wesentlich langsamer mit dem Eisen des Werkstücks als konventionell verwendete Diamantqualitäten. Dadurch erhöht sich die Haltbarkeit der die Diamantkörner enthaltenden Schleifsegmente oder Schleifkörper.

Die Trennscheibe kann am Umfang ein einziges umlaufendes Schleifsegment oder mehrere Schleifsegmente, die durch Vertiefungen oder Einschnitte vonein ander getrennt sind, aufweisen. Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, die gesamte Trennscheibe, insbesondere einstückig, aus dem metallgebundenen Diamantschleifmaterial auszubilden, wovon aber in der Regel vor allem aus Kostengründen abgesehen wird.

Die Vertiefungen zwischen den Schleifsegmenten sind vorzugsweise wenigstens teilweise bis zur Trägerscheibe durchgehend ausgebildet und gehen in radiale Schlitzungen der Trägerscheibe über. Die radial durchgehenden Vertiefungen und/oder die radialen Schlitzungen geben der Trägerscheibe und den Schleif segmenten Platz, sich bei Erhitzung und der dadurch bewirkten thermischen Ausdehnung in Umfangsrichtung auszudehnen, und verhindert dadurch ein Ab platzen oder Lösen der Komponenten voneinander.

Die Schleifsegmente sind in einer besonderen Ausgestaltung zum Außenrand hin mit mindestens einer Aussparung radialer Erstreckung versehen. Diese zu sätzlichen Aussparungen oder Kerben geben dem Schleifsegment am Außen rand zusätzliche Kanten, welche die Schnittigkeit der Schleifsegmente erhöhen. Es sind pro Schleifsegment ein, zwei oder mehrere Aussparungen vorgesehen.

Die Trennscheibe weist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Verhältnis ihres Außendurchmessers, gemessen zwischen den Außenseiten des oder der Schleifsegmente und ihrer, an den Schleifsegmenten gemessenen, Dicke auf, das, insbesondere für Trennscheiben mit einem Durchmesser kleiner als 140 mm, im Allgemeinen größer als 65 und insbesondere größer als 70 ist und vor zugsweise, insbesondere für Trennscheiben mit einem Durchmesser von we nigstens 140 mm und darüber, größer als 96 oder sogar 120 ist. Solcherart defi nierte dünne Trennscheiben tragen von dem zu schneidenden Material wegen der vergleichsweise geringen Schnittbreite nur vermindert Material ab. Ferner wird die pro Volumen oder Querschnittsfläche eingebrachte thermische Energie des Trennprozesses und damit die Wärmeentwicklung in den Schleifsegmenten und der gesamten Trennscheibe vermindert. Die relativ dünne Trennscheibe ermöglicht somit auch eine erhöhte Schnittgeschwindigkeit und damit ein besse res Schnittverhalten.

Die Trennscheibe ist insbesondere eine kleine Trennscheibe mit einem Außen durchmesser von maximal 125 mm.

Die Schleifsegmente können an der Trägerscheibe durch Aufsintern oder vor zugsweise durch eine Laserschweißung befestigt werden. Das Anbringen der Schleifsegmente an die Trägerscheibe durch Laserschweißen ist nicht nur im Hinblick auf die spezielle Metallmatrix der Trennscheibe gemäß der Erfindung vorteilhaft. Vielmehr hält die Laserschweißstelle oder Laserschweißnaht bei der Trennscheibe gemäß der Erfindung auch die beim Trockentrennschleifen auf tretenden vergleichsweise hohen Temperaturen aus. Im Allgemeinen weist jedes Schleifsegment in dem der Trägerscheibe zugewandten Fußbereich einen von Diamantkörner im Wesentlichen freien Bereich auf, was besonders bei der Ver bindung durch Laserschweißen die Haltbarkeit der Verbindung erhöht.

Die Trennscheibe gemäß der Erfindung lässt sich an sich bei Materialien aller Art und an Trennmaschinen aller Art einsetzen. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung der Trennscheibe zum Bearbeiten von Gegenständen aus ei senhaltigem Material, insbesondere Stahlprofile oder Stahlblech.

Die Trennscheibe ist außerdem bevorzugt in einer handgeführten Trennmaschi ne verwendbar, insbesondere bei entsprechend kleinen Abmessungen.

Die Anwendung der Trennmaschine montiert an einer Einhand-Trennmaschine ist im allgemeinen beim Trennen dünnwandiger Stahlbleche von Vorteil, da die Maschine mit dieser Trennscheibe leichter zu bedienen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Trennscheibe für Trockentrennschleifen in einer Seitenansicht,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Trennscheibe für Trockentrennschlei fen in einer Seitenansicht und

Fig. 3 ein Teil einer Trennscheibe gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 in einem Schnitt und in einem gegenüber Fig. 1 und 2 vergrößerten Maßstab jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind in den Fig. 1 bis 3 mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Trennscheiben weisen jeweils eine kreis scheibenförmige Trägerscheibe 1 aus Stahl oder einem anderen Material auf, in deren Zentrum mittig ein kreisrunder Durchbruch oder Öffnung 2 gebildet ist. Durch die Öffnung 2 ist eine Antriebswelle einer nicht gezeigten, insbesondere mit der Hand bedienbaren und haltbaren, Trennmaschine durchführbar zum Antrieb der Trennscheibe um eine senkrecht zur Scheibenebene verlaufende Drehachse.

Am Außenumfang der Trägerscheibe 1 sind entlang des Außenumfangs hinter einander aufgereihte, zueinander gleiche Schleifsegmente 4 angeordnet, die über einen Fußbereich 3 mit der Trägerscheibe 1 durch eine Laserschweißung 5 ver bunden sind.

Die Schleifsegmente weisen jeweils in einer Metallmatrix gebundene Diamant körner auf. In den Fußbereichen 3 sind dagegen keine Diamantkörner vorgese hen, um die Haltbarkeit und Festigkeit der Laserschweißung 5 zu verbessern.

Die Schleifsegmente 4 haben einen, in Fig. 3 gezeigten im Wesentlichen recht eckigen Querschnitt und sind, in einer senkrecht zur Scheibenebene gemessenen Richtung, dicker als die Trägerscheibe 1 ausgebildet. Zwischen zwei benachbar ten Schleifsegmenten 4 befindet sich eine radial durchgehende Vertriefung 6, die beispielsweise V-förmig gebildet sein kann. Jede der Vertiefungen 6 geht in eine radiale Schlitzung 7 in der Trägerscheibe 1 über. Diese Vertiefungen 6 zu sammen mit den Schlitzungen 7 dienen zum Ausgleich thermischer Ausdehnun gen in der Trennscheibe im Betrieb.

Ferner weisen die Schleifsegmente 4 an ihrem Außenumfang Aussparungen 8 auf, die vorzugsweise ebenfalls V-förmig im Längsschnitt gebildet sind. Gemäß Fig. 1 hat jedes Schleifsegment 4 eine einzige, mittig angeordnete Aussparung 8, während gemäß Fig. 2 in jedem Schleifsegment 4 im Wesentlichen symmetrisch zu einer Mittelebene zwei Aussparungen 8 ausgebildet sind und die einzelnen Schleifsegmente 4 in Fig. 2 in Umfangssichtung etwas länger ausgebildet sind als in Fig. 1.

Die einzelnen Schleifsegmente 4 mit den Aussparungen 8 und ggf. den Fußbe reichen 3 werden einzeln durch Sintern aus einem Pulvergemisch verschiedener Metalle und Diamantkörnern als Schleifkörnern gesintert. Dadurch entsteht ein gesinterter Körper mit einer Metallmatrix, in der die Diamantkörner eingelagert oder eingebettet sind.

Als Metalle für die Metallmatrix werden Eisen (Fe), Nickel (Ni) und Bronze, also eine Legierung aus Kupfer (Cu) und Zinn (Sn), als Hauptbestandteile und wenigstens ein weiterer Metallbestandteil Zink (Zn) und/oder Wolfram (W) und/oder Molybdän (Mo) verwendet.

Bezogen auf 100 Gewichtsprozent (Gew.-%) des Materials der Metallmatrix im Schleifsegment 4 sind
8 bis 16 Gew.-% Eisen,
27 bis 35 Gew.-% Nickel,
32 bis 40 Gew.-% Bronze und
9 bis 33 Gew.-% Zink und/oder Wolfram und/oder Molybdän
in der Metallmatrix vorhanden.

Der Anteil der weiteren Metallkomponenten Zink und/oder Wolfram und/oder Molybdän in der Metallmatrix beträgt vorzugsweise 13 Gew.-% bis 25 Gew.-%.

Insbesondere wird ein Anteil von 3 bis 7 Gew.-% Zink, ein Anteil von 8 bis 12 Gew.-% Wolfram und/oder ein Anteil von 2 bis 6 Gew.-% Molybdän in der Metallmatrix eingestellt.

Die Anteile der Metallbestandteile in der Metallmatrix, d. h. bezogen auf 100 Gew.-% Matrixmaterial, betragen im allgemeinen 76 bis 100 Gew.-%, insbeson dere 95 bis 100 Gew.-% und vorzugsweise 98 bis 100 Gew.-%. Entsprechend sind 0 bis 24 Gew.-%, insbesondere 0 bis 5 Gew.-% und vorzugsweise 0 bis 2 Gew.-% sonstige Bestandteile in der Metallmatrix vorgesehen, wobei insbeson dere Hilfsschneidstoffe wie beispielsweise Metallcarbide oder andere Carbide, vorzugsweise Titancarbid (TiC), oder Korund (Al₂O₃) zu erwähnen sind.

Die Metallmatrix und damit die gesinterten Schleifsegmente 4 sind vorzugsweise frei von Kobalt (Co), wobei als Anteil von Kobalt max. 0,5 Gew.-%, vorzugs weise max. 0,1 Gew.-% Kobalt bezogen auf 100 Gew.-% Matrixmaterial zuge lassen sind. Eine bevorzugte Mischung der Metallmatrix in gesinterten Schleif segment 4 der Trennscheibe enthält 12 Gew.-% Eisen, 31 Gew.-% Nickel, 36 Gew.-% Bronze, 5 Gew.-% Zink, 10 Gew.-% Wolfram und 4 Gew.-% Molybdän sowie 2 Gew.-% sonstige Bestandteile.

Die Sintertemperaturen beim Sintern der Schleifsegmente 4 werden vorzugswei se auf unter 900°C eingestellt, wobei der Metallbestandteil Bronze und der zu sätzliche Metallbestandteil Zink die Sintertemperatur günstig beeinflussen.

Der in Fig. 1 mit D bezeichnete Außendurchmesser des Trennscheibe ist vor zugsweise kleiner oder gleich 125 mm, so dass die Trennscheibe als eine kleine Trennscheibe für Handtrennmaschinen eingesetzt werden kann. Das Verhältnis des Außendurchmessers D zu der in Fig. 3 gezeigten Dicke d des Schleifseg mente 4 und damit der Trennscheibe ist im allgemeinen größer als 65 und ins besondere größer als 70 gewählt, insbesondere bei kleineren Trennscheiben mit einem Durchmesser kleiner als 140 mm, und kann insbesondere bei größeren Trennscheiben mit einem Durchmesser von wenigstens 140 mm auch größer als 96 oder sogar 120 gewählt sein. Durch eine solche dünne Trennscheibe kann der Wärmeeintrag von der Schneidkante in die Scheibe verringert werden und damit eine Zerstörung oder thermische Zersetzung der Diamantkörner verhin dert werden.

Das verwendete Diamantmaterial für die Schleifkörner in den Schleifsegmenten 4 weist vorzugsweise eine hohe Kornfestigkeit und Temperaturbeständigkeit auf. Die hohe Temperaturbeständigkeit der Diamantkörner ermöglicht generell höhere Temperaturen an der Schnittkante, wodurch wiederum höhere Schnitt geschwindigkeiten oder Umlaufgeschwindigkeiten der Trennscheibe möglich sind. Außerdem reagieren die Diamantkörner auch bei Trockentrennschleifpro zessen nicht mit Eisen in eisenhaltigen Werkstücken.

Vorzugsweise werden Diamantkornmischungen mit einem TTI-Wert von we nigstens 75 und vorzugsweise wenigstens 80 verwendet.

Der TTI-Wert entspricht im Wesentlichen dem prozentualen Anteil von Kör nern mit einer Korngröße aus einem bestimmten Korngrößenbereich, der bezo gen auf eine ursprüngliche Menge von hörnern mit einer Korngröße aus dem bestimmten Korngrößenbereich oder einem diesen Bereich umfassenden Korn größenbereich nach einer definierten thermischen Behandlung und einer defi nierten mechanischen Beanspruchung, beispielsweise in einer Rotationskammer, noch übrig geblieben ist, also nicht in kleinere Stücke zerbrochen ist. Damit ist der TTI-Wert ein Maß für den Widerstand gegen mechanische Zerstörung oder eben für die Kornfestigkeit der Diamantkörner nach oder bei thermischer Stressbehandlung.

Zur Bestimmung des TTI-Wertes kann man beispielsweise wie folgt vorgehen:

1. Eine Probe eines Pulvers aus Diamantkörnern mit einer in einem vorgege benen Korngrößenbereich liegenden Korngröße, beispielsweise ein Pulver mit US-Maschenweiten (US mesh) 40/50 Zoll (inches), wird mit einer An zahl von vorzugsweise vier Sieben, die in ihrer Maschenweite von der der kleinsten Korngröße entsprechenden Maschenweite nach oben bis zu einer maximalen Maschenweite ausgewählt sind, im Ausführungsbeispiel mit 40/45/50/60 Sieben, gesiebt.
2. Nun werden die in den beiden Sieben mit den der kleinsten Maschenweite (im Ausführungsbeispiel) 40, am nächsten liegenden Maschenweiten (im Ausführungsbeispiel also 45 und 50) im Sieb verbliebenen, also entspre chend größeren (im Ausführungsbeispiel also mindestens 45/50 großen) Anteile an Körnern entnommen und miteinander vermischt.
3. Von dieser (45/50) Mischung wird eine vorbestimmte Messmenge, bei spielsweise 5,0 cts., abgewogen und, insbesondere in einem Porzellanboot, in einen auf 1100°C aufgeheizten, mit Argon als Schutzgas gefüllten Rohrheizofen eingebracht, zunächst am kälteren Ende des Heizrohre langsam (10 min.) aufgeheizt und mit Argon umgeben und dann in der heißen Zone des Ofens nochmals 20 min. beheizt.
4. Anschließend wird die Messmenge wieder zunächst im kälteren Bereich des Heizrohres 10 min. lang und anschließend dem Ofen entnommen und außerhalb nochmals 10 min. weiter abgekühlt.
5. Nun wird für diese thermisch behandelten Diamantkörner eine mechani sche Behandlung durchgeführt zur Bestimmung des TTI- Kornfestigkeitswertes (der ohne vorherige thermische Behandlung nur TI- Wert genannt wird). Dazu wird zunächst von der aus dem Ofen erhaltenen thermisch gestressten Messmenge des Diamantpulvers eine vorbestimmte Messteilmenge, beispielsweise 2,0 cts., abgewogen und in eine Kapsel ei ner friatest-Maschine des Unternehmens RE TEK, Italien, eingebracht.
6. Die Kapsel wird in der friatest-Maschine für 1600 Zyklen rotiert, im All gemeinen zusammen mit Stahlkugeln vorgegebener Abmessungen. Dabei werden ein Teil der Diamantkörner mechanisch zerbröselt oder zerbro chen.
7. Die Messteilmenge der Diamantpulvermischung wird nun wieder der Kap sel entnommen und durch alle vier Siebe gesiebt, einschließlich des größ ten Siebs (60).
8. Die in allen Sieben verbliebene Menge der Diamantkörner wird nun aus den Sieben entnommen und gewogen.
9. Der prozentuale Anteil der Masse oder des Gewichts der verbliebenen Menge der Diamantkörner bezogen auf die Masse oder das Gewicht der ursprünglichen Messteilmenge (im Ausführungsbeispiel 2 cts.) wird ausge rechnet und entspricht nun dem sogenannten TTI-West, also bei 1,6 cts. in den Sieben verbliebener Messteilmenge wäre der TTI-Wert 1,6/2.100 [%] = 80[%]. Die absolute Messabweichung ist üblicherweise 2[%].

Bei Diamantkornmischungen mit der Bezeichnung MBS 960 des Unternehmens General Electric wurden folgende TTI-Werte gemessen:
Bei US mesh 30-40 ergab sich ein TTI-Wert von 78 ± 2[%], bei US mesh 40- 50 ergab sich ein TTI-Wert von 77 ± 2[%]. Diese käuflich erhältliche Diamant kornmischung erfüllt also die gewünschte Diamantqualität.

Die Trennscheibe gemäß der Erfindung, insbesondere in den Ausführungsbei spielen gemäß Fig. 1 bis Fig. 3, weist zwar im Allgemeinen gegenüber einer kunstharzgebundenen Trennscheibe eine längere Trennzeit zum Trennen auf. Jedoch ist die Zahl der mit der Trennscheibe gemäß der Erfindung durchführ baren Trennvorgänge um einen Faktor 100 größer als bei einer kunstharzge bundenen Trennscheibe. Dies wurde anhand von Versuchen festgestellt, bei denen ein U-Profil 30 mm × 100 mm × 30 mm aus feuerverzinktem, 1,2 mm dickem Weißblech getrennt wurde, jeweils mit einer Trennscheibe mit einem Durchmesser von 125 mm. Die eine Kunstharzmatrix aufweisende Trennschei be musste nach 25 Trennvorgängen bzw. Schnitten als abgenutzt gewechselt werden. Mit der Trennscheibe mit metallgebundenen Diamanten gemäß der Erfindung ließen sich dagegen 2.500 Trennvorgänge durchführen, so dass die Standzeit 100 mal größer ist. Dem gegenüber tritt deutlich zurück, dass die die Kunststoffmatrix aufweisende Trennscheibe für einen Trennvorgang nur 4,6 Sekunden benötigte, während die Trennscheibe gemäß der Erfindung 6,4 Se kunden benötigte. Für diese Versuche wurde eine Einhand-Trennmaschine des Herstellers BOSCH mit 1.020 Watt-Leistung eingesetzt.

Claims

1. Trennscheibe zum Trennschleifen, insbesondere zum Trockentrenn schleifen, von Werkstücken, mit

a) einer Trägerscheibe (1) mit wenigstens einem, am Umfang angeordne ten und vorzugsweise gesinterten Schleifsegment (4), wobei
b) jedes Schleifsegment von einer Metallmatrix mit darin eingebetteten Diamantkörnern gebildet ist,
c) die Metallmatrix 76 bis 100 Gew.-% Metallbestandteile und 0 bis 24 Gew.-% sonstige Bestandteile, insbesondere Hilfsschneidstoffe wie beispielsweise Carbide, vorzugsweise Titancarbid (TiC), oder Korund (Al₂O₃), enthält,
d) als Metallbestandteile der Metallmatrix 8 bis 16 Gew.-% Eisen, 27 bis 35 Gew.-% Nickel, 32 bis 40 Gew.-% Bronze und 9 bis 33 Gew.-% mindestens eines zusätzlichen Metallbestandteils aus der Zink, Wolf ram und Molybdän umfassenden Gruppe von Metallen auf 100 Gew.- % Matrixmaterial enthalten sind.

2. Trennscheibe nach Anspruch 1, bei der in der Metallmatrix 13 bis 25 Gew.-% des wenigstens einen weiteren Metallbestandteils auf 100 Gew.-% Matrixmaterial vorhanden sind.

3. Trennscheibe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der in der Me tallmatrix 3 bis 7 Gew.-% Zink bezogen auf 100 Gew.-% Matrixmate rial enthalten sind.

4. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in der Metallmatrix 8 bis 12 Gew.-% Wolfram bezogen auf 100 Gew.-% Matrixmaterial enthalten sind.

5. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in der Metallmatrix 2 bis 6 Gew.-% Molybdän auf 100 Gew.-% Matrix material enthalten sind.

6. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in der Metallmatrix 95 bis 100 Gew.-% Metallbestandteile und 0 bis 5 Gew.-% sonstige Bestandteile auf 100 Gew.-% Matrixmaterial enthal ten sind.

7. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in der Metallmatrix 98 bis 100 Gew.-% Metallbestandteile und 0 bis 2 Gew.-% sonstige Bestandteile auf 100 Gew.-% Matrixmaterial enthal ten sind.

8. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in der Metallmatrix 0 bis maximal 0,5 Gew.-% Kobalt auf 100 Gew.-% Matrixmaterial enthalten sind.

9. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in der Metallmatrix 12 Gew.-% Eisen, 31 Gew.-% Nickel, 36 Gew.-% Bronze, 5 Gew.-% Zink, 10 Gew.-% Wolfram und 4 Gew.-% Molyb dän sowie 2 Gew.-% sonstige Bestandteile auf 100 Gew.-% Matrixma terial enthalten sind.

10. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Diamantkörner einen TTI-Wert von wenigstens 75, vorzugsweise we nigstens 80 aufweisen.

11. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Trägerscheibe an ihrem Umfang mehrere Schleifsegmente (4) trägt, die durch Vertiefungen (6) oder Einschnitte voneinander getrennt sind.

12. Trennscheibe nach Anspruch 11, bei der die Vertiefungen (6) zwi schen den Schleifsegmenten (4) wenigstens teilweise bis zur Träger scheibe (1) durchgehend sind und in radiale Schlitzungen (7) der Trä gerscheibe übergehen.

13. Trennscheibe nach Anspruch 11 oder 12, bei der jedes der gesonder ten Schleifsegmente (4) zum Außenrand hin mit mindestens einer Aussparung (8) radialer Erstreckung versehen ist.

14. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Verhältnis eines Außendurchmessers (D) der Trennscheibe und einer Dicke (d) der Trennscheibe größer als 65, 70, 96 oder vorzugsweise 120 ist.

15. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Außendurchmesser (D) der Trennscheibe maximal 140 mm, vorzugs weise maximal 130 mm groß ist.

16. Trennscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schleifsegmente (4) an der Trägerscheibe (1) durch eine Laserschwei ßung (5) befestigt sind.