DE1471058A1 - Verfahren zur Herstellung von gesintertem Korn,insbesondere Schleifkorn - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von gesintertem' Korn, insbesondere Schleifkorn -- ------------- Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von gesintertem Korn, insbesondere Schleifkorn aus aluminiumhaltigen Materialien, wie beispielsweise Bauxit, wobei das gesinterte Korn mikrokristallin sein soll. Seit der Entdeckung von Siliziumkarbid hat sich die Herstellung von geschmolzenen Sohleifkorn weit verbreitet. Die Ausgangsstoffe für geschmolzenes Schleifkorn sind hauptsächlich Siliziumkarbid und Aluminiumoxyd, wozu in letzter Zeit auch noch Zirkoniumoxyd und Borkarbid hinzugekommen sind. Die Herstellung von geschmolzenem Schleifkorn ist noch immer teuer und erfordert viel Zeit. Beispielsweise gestatten die Schleifeigenschaften von Aluminiumoxyd die Anwendung solchen Schleifkorns beim Schleifen unter hohem Druck, wie beispielsweise beim Ausputzen von Stahlknüppeln und kaltgewalztem Stahl. Fast alle Putzscheiben für diesen Zweck benutzen geschmolzenes Aluminiusoxydkorn. Das Mineral, aus dem Aluminiumoxyd gewonnen wird, ist Baugiterz, das auch kleine Anteile an Eisenoxyd, Siliziumozyd und Titanozyd enthält. Obwohl diese Oxyde. eine Umwandlung von Bauxit direkt in Aluminium ent-haltendes Schleifkorn mittels gewöhnlichen keramischen Brennens verhindern, ist es durch Hochtemperaturschmelzen in elektrischen Ofen möglich geworden, das geschmolzene Schleifkorn aüa Aluminiumoxyd verhältnismässig weitgehend von diesen Oxyden zu. befreien.
• Man hat versucht, gesintertes aluminiumhaltiges Schleifkorn herzustellen, jedoch reichen die Eigenschaften eines solchen Schleifkorns nicht aus für hoch beaanspruehendes Schleifen. Zweck der Erfindung ist, ein gesintertes Schleifkorn vergrösserter Schleifleistung herzustellen, wobei das Schleifkorn im wesentlichen eine Partikelgrösse von etwa 2,5 läikron vor dem Sintern und von nicht mehr als etwa 5 1h.kron nach dem Sintern hat zwecks Erzielung einer maximalen Härte. Das erfindungsgemässe Verfahren benutzt aluminiumhaltige Minerale, wie beispielsweise Bauazt;als Ausgangsmaterial, und vermeidet die Kosten des Reimgens von Bauxit zwecks Bildung von Aluminiumoxyd. Das erfindungsgemässe Korn ist besonders bestimmt als Schleifkorn fair das Ausputzen von Stahlknüppeln aus legiertem Stahl und für kaltgewalzten Stahl, kann aber auch beispielsweise als Rommelmaterial benutzt werden. Die Herstellung des erfindungsgemässen gesinterten, mikrokristallinen Korns erfolgt derart, dass das Ausgangsmaterial für das Schleifkorn in mikrokristalline Partikel Zerkleinert wird, die dann entweder direkt in Körner gleichförmigen geometrischen Querschnitte umgeformt werden, oder nach Bildung eines Körpers und Aufbrechen diesen Körpers, in Körner mit scharfen Kanten umgeformt werden, die dann abgerundet werden, worauf die Körner gebrannt und gesintert werden, bis die Partikelgrösse nicht mehr als 5 ltikron beträgt. Das Zerkleinern des Ausgangssaterials erfolgt zweckmässig bis zu einer Partikelgröese von nicht mehr als 2@@1d3.kron. Wird aus dem zerkleinerten Ausgangsmaterial ein Körper hergestellt, und dieser dann wieder zu Körnern zer- kleinert, so erfolgt die Bildung des Körpers zweckmässig durch Strangpreesen, und die Körner werden bei 13000 0 -1600° C gebrannt. Sollen die Körner länglich sein und gleichmässigen gepmetrisehen Querschnitt haben, dann werden aus dem zerkleinerten Ausgangsaateriä3 Stangen gepresst, die auf die gewünschten Kornlängen zerschnitten werden. Die Kornlänge kann etwa gleich dem Stangendurchmesser sein, und. in diesem. Fall können die Körner noch abgerundet werden. Die Erfindung wird erläutert anhand der Zeichnungen., Fig.l ist ein Schaubild des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung des Schleifkorne und einer Schleifscheibe, wobei die wesent- lichen Verfahreneetufen voll. ausgezeichnet umrandet sind, und die die wesentlichen Verfahrensstufen ergebenden Einzelvorgänge in gestrichelten hinien, vgl, rechte Seite der Pig.l, Fig.2 zeigt mehrere einzelne ßchleifkörner,Körnung 14, mit abgerundeten Kanten, zehnfach vergrössert, Fig.3 zeigt in verkleinertem Maßstab eine Sehleifacheibe mit Sehleiffrörnern gemäss Fig.2,. P.g.4 ist ein Schaubild ähnlich Fig.l für das Verfahrenzur Herstellung länglicher Körner geometrischer Form, Fg.5 zeigt mehrere gemäss dem Verfahren mach Pig.4 hergestellte Schleifkörner,, Fig.6 zeigt von oben gesehen die Verteilung von Schleifkörnern nach Pig.5 in einer Schleifscheibe, Fig.7 zeigt das gleiche, von der Seite gesehen, Fig.8 zeigt Schleifkörner geometrischer Form mit allseitig etwa gleichen Abmessungen, deren Kanten abgerundet sind, Fig.9 zeigt ein erfindungsgemäse hergestelltes Korn mit dreieckigem Querschnitt, wie er sich beispiels- weise zur Verwendung des Korns als xommelmaterial eignet. Gemäss Fig:l besteht das erfindungegemässe Verfahren aus fünf oder sechs wesentlichen Verfahrensstufen, und zwar aus fünf Verfahrensstufen zur Herstellung des Schleifkorns und aus einer sechsten zur Herstellung beispielsweise einer Bohleifseheibe. Die Verfahrensstufen sind die folgenden s Aluminiumhaltigen Material, wie beispielsweise Baufit, wird in mikrokristalline Partikel zerkleinert, und dann. wird aus diesen Partikeln ein Körper geformt, der dann in Korn zerkleinert wird, das scharfe Kanten hat. Die Kanten den Korne werden dann abgerundet und bis zum Sintern gebranht, worauf dienen Korn und eine Bindung zu einer Schleif -soheibe geformt werden. Zweckmässig ist das Ausgangeiaaterial kalziniertes Baugrit, was reichlich zur Verfügung steht und billig ist, aber auch nicht kalziniertes bzw. 8ohbauxi.terz kann benutzt werden. Im Naturzustand enthält Bau=ft hydrierte® Al.uminiuaozyd und kleinere Anteile Sil@ziumoryd, Titanozgd, Eisenoxyd und andere ünreinigkeiten. Nährend des äalzinierene wird der grösste Teil den Nassere aus dem Bauriterz ent- fernt, und es entstehen kleine Partikel mit einer Partikelgrösse von etwa 18,7 mm. Die Zusammensetzung des kalzinierten Bauxite kann gemäss der Tabelle I verschieden sein. Diese Tabelle I enthält in Gewichtsprozenten eine Analyse von Erzen aus verschiedener Herkunft.

  T a b e 1 1 e I

  Herkunft des Bauxits Demerara Surinam

  r

  A1203 87.57 85.67

  8i02 6.51 3044

  ?e203 2.00 5.85

  TiO2 2.85 3.73

  Ca0 0.10 Spuren

  Ego Spuren 0.20

  Glühverlust 0.97 1.21

  100.00 100.00

  Das Bauxit aus Surinam ist zu bevorzugen, Weil es höheren Eisenoxydgehalt und niedrigen Siliziumoaydgehalt hat, verglichen mit dem Bauxit aus Demerara. Dadurch ergibt sich ein etwas härteres und weniger bröckliges Korn.
• Aber die Erfindung ist bei beiden Herkunftsarten ausführbar. Wesentlich ist, dass gemäs$ der ersten Verfahrensstufe des Zerkleinerne das Erz in fast vollständig mikrokristalline Partikel zerkleinert wird.. Im wesent- lichen alle diese Partikel müssen eine Partikelgrösse von nicht mehr als etwa 2,5 Mikron haben, damit das durch Sintern hergestellte Schleifkorn eine mikrokristalline Partikelgrösse von nicht mehr als etwa 5 Mikron hat. Brot dadurch ergibt sich eine minimale und annehmbare Härte von Knoopl00 von etwa 1100 und eine maxdmale annehmbare Bröckligkeit für das Schleißen mittels einer Putzscheibe. Wie Fig.l, rechte Seite, gestrichelt zeigt, besteht das Zerkleinern aus mehreren einzelnen Vorgängen. Der erste Vorgang ist ein nassen Mahlen, das zweokmäseig in einer Kugelmühle erfolgt mit Kugeln aus Aluminiumoxyd, bis die gewünschte Homogenität, die feine Partikelgrösse und die Verteilung der Partikel erreicht sind. Es kann aber auch eine Vibrationamühle benutzt werden mit Rommelteilen aus Stahl oder Aluminiumoxyd, wenn auch das sich dadurch ergebende Pulver weniger homogen ist. Vor diesem nassen Mahlen kann das kalzinierte Bauxit durch Walzen auf etwa 0,95 mm flaschenweite zerkleinert werden, um die Zeit für das nasse Mahlen zu verringern. Die sehr feinen Partikel des Bauxits sind nach dem Zerkleinern ein nasser Sehlamm, der dann getrocknet wird. Dieses Trocknen kann auf einem Dampftisch erfolgen oder auch durch Zentrifugieren. Das sich ergebende Produkt, ist ein feuchter Kuchen mit etwa 25 Gewichtsprozent. Wasser. Dieser Kuchen wird dann.in beliebiger Weise, beispielsweise in einem Ofen vollständig getrocknet. Die Verfahrensstufe des Zerkleinern wird dann abgeschlossen durch ein Pulverisieren. Dies hat den Zweck, den ge-trockneten Kuchen in Agglomerate runder Partikel zu zer- kleinern, die so klein sind, dann die Formung eines Körpers in dem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt erleichtert wird. Dieses Pulverisieren kann in beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise durch Walzen. Der Schlamm kann aber auch vom Wasser befreit werden,und es kann direktrein. Kuchen mit entsprechendem Feuchtigkeitsgehalt gebildet werden, der dann mittels eines Bindere in einen Körper umgeformt wird. Das Troeka.eig des Kuchens und das Pulverisieren wird dann vermieden. Wei- terhin kann das Bauxit trocken zerkleinert werden und dann mit dem Binder und mit Wasser gemischt werden zwecks nachfolgenden Formens eines Körpers. Bei dem zuletzt genannten Vorgehen wird jedes Trocknen und Pulverisieren vermieden. Die Formung des Körpers kann verschieden erfolgen, beispielsweise durch Kaltverformung in Briketts unter Druck. Zweckmässig aber wird der Körper durch Strangpressen geformt, was grössere Wirtschaftlichkeit sowie Kontinuität ergibt, und wobei auch die Dichte des getrockneten Strangpress-Erzeugnisses grösser ist. Wie aus Fig.l ersichtlich, besteht die Stufe des Formgebens zweckmässig aus drei Betriebsvorgängen, und zwar wird zunächst das feine pulverisierte Material mit einem zeitweiligen Binder vermischt, beispielsweise zeit einem Binder, der einen grösseren Anteil von Stärke und einen kleineren Anteil von Methylzellulose oder Bentonit ent-hält, um das Strangpressen zu erleichtern. Es hat sich gezeigt, dass nicht nur eine innige Durchmisehung wesentlich ist, um die Mischung für das Strangpressen :u. plastifizieren, sondern dass auch die Bröckligkeit des Korns um so besser ist, je inniger die Mischung war. Ausserdem verbessert auch die Auflösung des Stärke-Bentonit-Binders in Wasser vor dem Mischen die Bröokligkeit. Das Formen geschieht durch Auspressen einer Menge der nassen Mischung durch ein. Gesenk unter Bildung eines Körpers entsprechenden Querschnitte. Beispielsweise kann eine Sohneekenstrangpresse benutzt werden mit einer Ge- senkplatte, in die mehrere Löcher mit 3,1 mm gebohrt sind, wodurch Stangen von ungefähr 50 am Länge erzeugt werden. Die Stangen können auch 50 mm )i haben und etwa 60 cm lang sein. Diese Stangen werden dann irgendwie getrocknet, beispielsweise erst in Luft und dann in einem Ofen bei 1500° 0, und damit wird die Formgebung vorbe-, reitet für den dritten Betriebsvorgang.
• Dieser Betriebsvorgang besteht in Zerkleinerung der ge- trockneten Stangen in Korn und kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Zweckmässig werden die Stangen zunächst zwischen Backen zerkleinert und dann in einer Drehmiihle,zwecks Erzeugung eines Korns, das dann scharfe Kanten hat, wobei die Körner eine Partikelgrösse von zweckmässig Maschenweite 5 - 14 (US-Korn) haben. Beim Sintern schrumpft dieses Korn etwa% und seine Partikelgrösse ist danaoh zwischen Maschenweite 6 - 16 (US Norm), was der Körnung 8 - 16 entspricht. Diese Korngrösse ist passend für Schleifscheiben, während für Putzscheiben eine Partikelgrösse von Maschenweite 10 - 16 (US Korn) passend ist. Der Zerkleinerungsvorgang wird so gesteuert, dass sich eine grössere oder kleinere Körnung ergibt.
• Es können beispielsweise such Körner mit 0,5 mm oder so- gar weniger für belegte Schleifacheiben benutzt werden. Nach der Zerkleinerung wird das Korn gesiebt, um grössere Klumpen oder zu feine Partikel abzuscheiden, die dann. aber auch wieder verarbeitet werden können. Damit ist die Formgebung beendet. Der vierte Verfahrensschritt besteht in dem Abrunden der Körner, und das ist für die Erfindung wichtig, wenn das Korn aus einem Zwischenkörper scharfkantig gebrochen wird. Wenn dieser Verfahrensschritt weggelassen, d.h. wenn das scharfkantige Korn direkt gebrannt und gesintert wird und dann für eine Sohleifecheibe benutzt wird, dann hat die letztere eine wesentlich geringere Schleifleistung, verglichen mit einer Sahleifsoheibe mit abgerundeten Körnern. Das Abrunden kann beliebig erfolgen, en muss aber,Yorsorge getroffen sein, dass die weichen, nichtgebrannten Körner nicht breohen oder splittern, weil dadurch die Kontrolle über die Korngrösse und seine Verteilung ver- loren gehen würde. Deshalb erfolgt das Abrunden des Korns sanft in einer sich langsam drehenden Trommel, wobei die Rommelmedien verhältnismässig geringe Dichte haben. Beispielaweise.werden hierfür Plintkiesel benutzt im Gegensatz zu den wesentlich härteren Stahl- oder Aluminiumozydkugeln, wie sie in einer Kugelmühle vorhanden sind. Das abgerundete Korn wird dann noch einmal ge- siebt, um Zusammenballungen oder zu feine Körner auszusoheiden, bevor das Brennen erfolgt. Die fünfte grundsätzliche Verfahrensstufe des Brennens der abgerundeten Körner besteht wieder aus mehreren Be- triebsvorgängen. Gemäss Pig.l ist der erste dieser Betriebsvorgänge das Oxydieren des Binders, weil sonst das Körn zu bröcklig und porös werden würde und für ein Schleißen, besonders für ein Verputzen, nicht geeignet wäre. Dies erfolgt derart, dass das abgerundete Korn zwischen 700o C bis etwa 1100o C gebrannt-wird, d.h.unter Sintertemperatur, und zwar in einer oxydierenden At- mosphäre, bis der zeitweilige Binder ausgebrannt ist.
• Die Länge der Zeit, während der das Korn auf Oxydier- temperatur gehalten werden muss, ist sehr verschieden und beträgt beispielsweise 2 Stunden bei 11000 C, wobei dann der Binder vollständig oxydiert wird. Die minimale Zeit ist die, bei der der gesamte Binder ausgebrannt wird. Nach Entfernung des Binders wird das Korn bei 1300o C bis etwa 1600o C bis zur Sinterung gebrannt, und zwar in einer oxydierenden Atmosphäre, in einer normalen Atmoaphäre oder in einer reduzierenden Atmosphäre. Die Sinterungs:eit hängt ab von der Temperatur und der ver- wendeten Atmosphäre. Eine Zeit von vier Minuten genügt für das vollständige Sintern in den angegebenen Temperatur-Atmosphärenbereichen, aber längere Sinterungszeiten bis $u 6¢ Minuten haben weder einen guten noch einen schlechten Einfluss auf das Korn. Hinsichtlich der oben angegebenen Atmosphären gilt folgendes : 20% Luft- übersohuas für Oxydation, 20% überschüssiges Gas, wie

  beispielsweise Propangas oder Irdgaaa,für Reduktion,

  basiert auf k normaleh.oder theoretischeeGasluftmischung,

  bei der sich vollständige Verbrennung ergibt. Zur Erzielung maximaler Härten und optimaler Schleifleistung beträgt die vorzugsweise Sintertemperatur zwischen 1400o C und etwa 1500o C. Die vorzuziehende Atmosphäre ist die normale oder die oxydierende Atmosphäre und die vorzugsweise Sinterzeit beträgt etwa 10 Minuten. 'Die Bröckligkeit hängt ab von der Brenntemperatur, eine normale oder leicht reduzierende Atmosphäre ergibt eine niedrige Bröckligkeit bei jeder Temperatur. Höhere Temperaturen und stärkere Reduzierung ergibt ein überschüssiges Kristallwachstum über 5 Mikromund dadurch verringert sich die Schleifleistung. Während eine leicht reduzierende Atmosphäre während des Sinterns das gebrannte Korn härter und auch weniger bröcklig macht, gleicht die obengenannte Tendenz des Kristallwachstums im Korn, und damit zusammenhängend der Schleifleistung, den Vorteil einer erhöhten Härte aus. Deshalb wird eine normale oder eine oxydierende Atmosphäre bevorzugt, denn dadurch ergibt sich die Kombination von Härte, Bröckligkeit-. und Schleifleistung. Damit ist der Brennvorgang abgeschlossen, aber das Korn kann noch einmal gesiebt werden, um sicherzustellen, dass kein grobkörniges Katerial vorhanden ist. Das ao hergestellte Korn hat eine verhältnismässig glatte Oberflächenerscheinung, wie in Fig.2 dargestellt. Das Korn hat eine Blockform mit abgerundeten Kanten etwa zwischen einer Würfelform und einer Kugelform, obwohl die Form nicht genau geometrisch ausgebildet ist. Das Korn hat in Querrichtung zur Längsrichtung ein Dimensionsverhältnis von etwa 1 : 1, d.h. die Durchschnittsbreite und Höhe ist etwa gleich der Durchschnittslänge. Die sechste Hauptverfahrensatufe ist die Herstellung einer Schleifscheibe, beispielsweise einer Putzaeheibe, wie in Fig.3 dargestellt. Zu diesem Zweck wird das Korn mit einer Bindung, mit oder ohne Füllmaterialien, gemischt, und dann wird die Mischung in einer Form kaltgepresst und dann erhitzt zwecks Aushärtens der Bindung. Die Bindung ist zweckmässig eine wärmehärtende Bindung, beispielsweise Phenolharz. Auch keramische und thermoplastische Bindungen können benutzt werden je nach dem Anwendungsgebiet der Scheibe. Bei der Herstellung einer erfindungsgemässen Schleifscheibe werden die abgerundeten und gebrannten Körner mit einer entsprechenden Menge eines wärmehärtenden Binders, wie beispi.elsweise.Phenolformaldehydharz und Füllmaterial, wie gepulvertes gryolit (Maschenweite 0,075 und feiner) oder mit körnigen Pyriten (Maschenweite 0,5 mm und feiner) gemischt, und dann wird die Mischung in 44e der gewünschteeForm heissgepresst. Durch eine solche Herstellung entstehen Scheiben maximaler Festigkeit und Dichte für schwere Schleifbearbeitungen, wie beispiels- weise für das Ausputzen von legierten Stahlnüppeln. Die Fig.4 zeigt das Verfahren zur Herstellung länglicher Schleifkörner mit geometrischen Querschnitt. Dieses Verfahren unterscheidet sich gegenüber Fig.l nur hinsichtlich des dritten hauptsächlichen Betriebsvorgangee, d. h. der Art der Kornbildung. Hier wird eine nasse Mischung des zerkleinerten Materials durch ein Gelenk stranggepresst, und es werden so Stangen gleichmässigen geometrisehen Querschnitte gebildet, die dann zu Körnern gemäss Fig.5 zerschnitten werden. Die etranggepressten Stangen haben gleichmässigen kreisförmigen Querschnitt und werden nach dem Austritt aus dem Gelenk in Abschnitte zerschnitten, die sweokmässig 3 - 5 mal grösser sind als ihr Durchmesser. Die Gelenkplatte hat mehrere l:reisförmige Öffnungen gleicher Grösee, aber um eine Körnung grösser als die gewünschte Kflrngrösse, so dass beim Sintern ein Schrumpfen eintreten kann. Für die Herstellung von Schleifscheiben können diese Öffnungen einen Durchmesser von 1,17 am für Körnung 24, bis 3,12 mm für Körnung 8, haben. Es kann. auf diese Weise selbst eine Korngrösse 36 hergestellt werden und sogar noch kleiner. Die stranggegossenen Stangen können auch quadratischen oder dreieckigen Querschnitt haben und auch hohl sein.. Bei der Herstellung dieser länglichen Schleifkörper mit geometrischem Querschnitt entsteht kein Materialverlust. Gemäss den Fig.6 und 7 ergibt sich durch die Verteilung dieses Schleifkorns und durch die längliche Form des Schleifkorns ein Vorteil, besonders bei schweren Schleifvorgängen. Das längliche Korn liegt tiefer in der Bindung, und dadurch erhöht sich die Standdauer der Schleifscheibe. Da hier ein längliches Korn mit nur einer Korngrösse Schnittflächen in verschiedenen Winkeln hat (vgl.Fig.7), ergibt sich eine gute Wirkung bei einer einzigen Korngrösse. Das Korn wirkt, wie aus hig.7 ersichtlich, wie eine Verstärkungsphase und ergibt einen guten Zusammenhalt und dadurch eine erhöhte Schleifseheibenfestigkeit. Auch die Kiihlung ist bei derartigen Schleifkörnern besser. werden Körner mit einem geometrischen Querschnitt hergestellt, dann könnten die stranggepressten Stangen auch auf eine Länge gleich dem Durchmesser der Stange zerschnitten werden, und die so erzeugten Körner allseitig etwa gleicher Abmessungen können danach, wie oben besohrieben, abgerundet werden. Dieses Abrunden kann in einer Vorrichtung nach dem US-Patent 2 914 797 erfolgen. Da das frisch etranggepresste Korn mürbe ist, kann man die Abrundung der Kanten dadurch erzielen, dass man das Korn in dieser Vorrichtung wieder presst statt eines Abriebs der ganten. Dabei geht kein etranggepresstes Materialverloren. Nach dem Abrunden wird dann das Korn wieder getrocknet. H e i a i e 1 Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. Aus kalziniertem Surinam Bauxit mit einer Zusammensetzung nach Tabelle I und mit einer 2artikelgrösse von 18,3 mm wurden wie folgt Schleifkörner hergestellt. Das Material wurde in eine Kugelmühle gegeben, die einen Durchmesser von 1,50 m hatte und 1,50 m lang war, und die eine Auskleidung aus aluminiumhaltigem geschmolzenem Material hatte, und bei der gesinterte Kugeln aus Aluminiumoxyd benutzt wurden. Die Charge der Mühle bestand aus folgenden Bestandteilen s

  T a b e 1 1 e I

  Bauxit .............. 770 kg

  Wasser .............. 1155 kg

  Kugeln aus Aluminium-

  oxyd (mit 50 bis 25 mm

  Durchmesser)......... 1375 kg.

  Es wurde 100 Stunden lang gemahlen, und der sich ergebende Schlamm wurde durch Zentrifugalkraft dehydriert, und es verblieb ein Kuchen mit 25 Gewichtsprozent Wasserinhalt. Dieser Kuchen wurde dann vollkommen getrocknet und durch Walzen pulverisiert. Die chemische Analyse dieses fein zerkleinerten Materials ergab etwa folgende Werte s

  T a b e 1 1 e II

  A1203 ................ 86.55 96

  Si02 ................. 3.40 9L

  Fe 203 ................ 4.69 9G

  Ti02 ................ 2.49

  0a0 .......:........ 0.72 g6

  Mg0 ................ 0.32

  Glühverlust ........ 1.83

  100.00

  Verglichen mit dem vorgemahlenen Bauxit war der Anteil von TiO2 und Fe 203 infolge Verdünnung während des Mahlens etwas geringer. Diese Verringerung ergab sich aus dem Abrieb der Kugeln aus Aluminiumoxyd undder Auskleidung der Mühle. Der Anstieg von 0a0 kann auf die Aufnahme aus dem Portlandzement zurückgeführt werden, mit dem die Auskleidung gehalten wurde und/oder auf die Kugeln aus Aluminiumoxyd, das weniger als 196 0a0 enthält. Die Aufnahme von Aluminiumoxyd rührt offenbar her aus den Kugeln. und der Auskleidung aus g7..uminiumoxyd, während der Verlust an Si02 und die Aufnahme von Mg0 vernachlässigbar sind. Auf jeden Fall war die Zusammensetzung nach dem Zermahlen nicht wesentlich verändert hinsichtlich des hohen Verhältnisses von Eisenoxyd zu Siliziumoxyd, obgleich mehr Fe03 verloren ging als S'02. Die mikroskopische Analyse der mikrokristallinen Partikel ergab folgende Partikelgrössen und deren Verteilung.

  T a b e 1 1 e III

  Verteilung Mikron

  100 96 weniger als 2.50

  8 " " 1.25

  60 96 " 1.05

  50 96 " " 1.00

  40 g6 " " 0.94

  30 96 " " 0.90

  20 96 n " 0.82

  10 y6 " " 0.74

  0 96 " " 0.41

  Die maximale Partikelgrösse betrug also 2,5 Mikron, während die mittlere Partikelgrösse 1, 00 Mikron betrug, d.h.50% der Partikel lagen unter 1,00 Mikron- Wie schon vorher erläutert, ist es wichtig, dass die maximale Partikelgrösse 2,5 Mikron nicht übersteigt, damit durch Sintern ein Korn mit mikrokristallinen Partikeln hergestellt werden kann, deren Grösse nicht über 5 Mikron liegt. Erst dann ergibt sich die optimale Härte. Die angegebene Vermahlungszeit von 100 Stunden für Bauxit kann auch geringer sein, beispielsweise 50 Stunden,wobei dann aber die Verteilung nicht so gleiohmässig ist. Dann wurde das pulverisierte Bauxit mit einem Stärke-Methylcellulose-Binder in folgenden Anteilen innig vermischt s Bauxit ................. 93.50 Gew. 96 Stärke ................. 6.00 " Methocel ............. 0,9 0.50 " Aus der plastifizierten Mischung wurden durch Strangpressen Stangen mit einem Durchmesser von 9,3 mm und mit einer Länge von 50 mm hergestellt, die zunächst in Luft und dann in einem Ofen bei 150o C getrocknet wurden. Danach wurden aäese Stangen nacheinander in einem Backenbrecher und in einer Drehmühle zerkleinert zweoks Erzeugung von Körnern, deren Grösse zwischen 2,5 und 1,5 mm lag. Diese Körner haben scharfe Kanten. Das Korn wurde gesiebt, um Körner anderer Abmessungen auszusondern. Das Abrunden der Körner erfolgte in einer Nommeltrommel mit Flintkieseln, wobei zu grosse oder zu kleine Teile ausgesiebt wurden.'Nunmehr kann das abgerundete Korn gebrannt werden. Dies erfolgte zunächst durch Brennen des Korns bis 1100o 0 in einem gasbeheizten Ofen während zwei Stunden, und zwar in einer oxydierenden Atmosphäre, um den zeitweiligen Binder vollständig zu oxydieren. Dann wurde das Korn in einem gasbeheizten Drehofen bei 14500 C zehn Minuten lang in einer normalen Atmosphäre gesintert. Nach Abkühlungin. Luft wurde das gebrannte Korn, das während des Sinterns auf eine Maschenweite 6 - 16 (US Korn) schrumpfte, wieder gesiebt, um zu grosse Materialien auszuscheiden, und das Korn wurde dann in die Körnungen 10, 12, 14 und 16 klassiert. Mit entsprechender Ausrüstung können das Oxydieren und das Sintern kontinuierlich ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein Drehofen so lang gemacht werden, dann zwei Erhitzungszonen entstehen, eine mit der Osydiertemperatur und die andere mit der Sintertemperatür, und es können auch zwei Atmosphären verwendet werden, d.h. eine oxydierende Atmosphäre für die erste Brhitzungssone und eine normale Atmosphäre für die zweite Erhitsungszone. Muster jeder Korngrösse wurden mikroskopisch analysiert, und es ergab sich, dass im wesentlichen alle mikrokristallinen Partikel eine Grösse von nicht mehr als 5 Mikron hatten. Schleifteste zeigten, dass die durah.-eohnittliche Knooploö-Mrte jeder Korngrösse nicht weniger als etwa 1100 betragen soll, und es bestätigte sieh, dass dies sich bei Veränderung der Korngrösse nicht ändert.
• Was die Bröckligkeit anbelangt, zeigten die Teste,_äass der Bröckligkeitsindez die folgenden 'Werte bei den versohiedenen Korngrössen nicht übersteigen sollen :

  Korngrösse Bröckligkeitsindez

  16 19

  14 14

  12 11

  10 6

  Die lusdrüoke Bröokligkeit und Bröckligkeiteindez be- deuten hier den Gegensatz zu Zähigkeit. Diese Ausdrüok* bedeuten die Verringerung des Querschnitts des Korns nacb@-gleichmäeegem Schleißen. Beim Messen dieser Werte wird he' Körnung zunächst' zwischen zwei nebeneinander-° liegäiide' Siebe unterteilt derart, dass 1006 'Körnung düeoh das grössere Sieb hindurchgeht, welches nur eine Körng grösser ist als die Korngrösse, und dass 100% von dem kleineren Sieb ,mit gleicher Körnung festgehalten werden. Ein bestimmter Betrag des Schleifmaterials wird dann wiederzermahlen und nach einmal in einem Sieb mit um eine Körnung feineren Maschenweite klassiert. Der Prozerttsats des Schleifmaterials, das durch dieses Sieb hindurchgeht,'iat der Bröekligkeitsinde=. Dieser Index ist relativ, weil er basiert auf einem Standardtest bei geschmolzenem Aluminiümoxydkorn mittlerer Zähigkeit. Das abgerundete und gebrannte Korn wurde dann in einer Putzscheibe verarbeitet, die folgende Abmessungen hatte s Durchmesser ........ 30 cm Dicke .............. 25 am Aufsatzbohrung ..... 50 mm. Diese .Söheibe hatte die folgende Zusammensetzung s

  Ka,terial Gewichtsprozent

  Schleifkorn ............... 69:00

  Phenolformaldehydharz ..... .40

  Eisenpyrit (feS2).......... 9.00

  Kaliumfluoborat (K8?4) :..: 4.30

  Gips (CaS04) ...:.......... 5.80

  Salz (Na01) ............... 1.50

  Kalk (0a0) ................ 1.00

  100.00

  Korngrössen zwischen Maschenweite 10 - 16 (US Korn) wurden in folgenden Anteilen verwendet s

  Korngrösse (US Korn) -Gewichtsprozent

  10 33.33

  12 , 33.33

  14. 16.i67

  16.67

  100.00

  Das Schleifkorn wurde in einen Nischer gebracht und mit 5 om3/1000 gr befeuchtet mit einem raffinierten Kohle-Teer-greosot-öl. Die verbleibenden Bestandteile wurden ...
• dann mit dem befeuchteten Korn vermischt, bis 'dle Mischung homogen war. Diese Mischung wurde in eine Form gebracht und gepresst, bis sich das Harz setzte, und nach Entfernung der Form wurde die Scheibe acht Stunden lang nachgehärtet bei 760 C. Darin folgte die Endbearbeitung und das Abrichten. Dann wurden zwei weitere Sätze von je drei gleichen Scheiben mit drei Scheiben gemäss der Erfindung verglichen, wobei der Unterschied nur darin lag, dass, ein Satz Scheiben nicht abgerundetes gesintertes Bauzi.tkorn enthielt und der andere geschmolzenes zähes Aluminiumozydkorn. Bei allen Scheiben war das Sehleifkornvolumen das gleiche, und jede-Scheibe wurde mit einer Aueputzmaschine getestet bei der .Bearbeitung von Edelstahl,und zwar unter folgenden »rückens 146 kg, 220 kg und 261 kg. Die durchschnittlichen Brgebnisse zeigt die nachfolgende Tabelle s ...

  2 a b e 1 1 e IV
  K o r n D r u o k Metallab- Gew.Yerlust WW Zeistungs-
  in lba naäme in d.Scheibe faktor
  lbs (Y) in, 7.ba (W) M2/W
  -------- - - -------- - - - ---------
  abgerundet 325 5.91 0.223 26.5 157
  400 13.63 0.440 31.0 423
  475 23.76 1.030 23.1 547
  winklig 325 4.42» 0.274 16.1 71
  400 9.40 0.430 21.6 203
  Geschmolzenen
  A1203 325 13.32 0.670 19.8 , 265
  400 22.76 1.570 14.5 330
  475 35.44 2.867 12.4 438

  Bei jedem angewendeten Druck zeigte die erfindungsgemässe Schleifscheibe ein wesentlich besseres Verhältnis von abge- nommenem Metall zum Gewichtsverlust der Schleifscheibe, ver- glichen mit den anderen Schleifscheiben. Der Meistungo- und Qualitätsfaktor war bei den Scheiben mit abgerundete n Körnern wesentlich besset, und zwar bei jedem Druck. Die genäse Vorhergehendem erzeugten Schleifkörner aus Bauxit können auch zu einen anderen Zweck benutzt werden, und zwar als Rommelmaterial. Die Pig.9 zeigt eine Kornform, die für diesen Zweck geeignet ist, aber das Korn kann auch zylindrische oder rechteckige oder eine andere Form haben. Die Benutzung der erfindungsgemäss hergestellten Körner als Rommelmaterial hat gegenüber dem bisher für dienen Zweck be- nutzten Aluminiumoxyd mit grosser Reinheit einen wirtschaftlichen Vorteil, wobei die erzielten Ergebnisse durchaus vergleichbar oder sogar besser sind. Bei dreieckiger Form des Rommelmaterials können die Seitenlängen des Dreiecke 3,1 zu bis 5 arm. eein,und die Dicke 3 ,1 mm bis 22 mm.

Claims (1)

1. Patentann räche s 1) Verfahren zur Herstellung gesinterten, mikrokristallinen Korne, insbesondere Schleifkorns, dadurch gekennzeichnet, dass das.Ausgangsmaterial für das Schleif- korn in mikrokristalline Partikel zerkleinert wird, die dann entweder direkt in Körner gleichförmigen geometrischen Querschnitts umgeformt werden, oder nach Bildung eines .Körpers und Aufbreohen.dieaes Körpers, in Körner mit scharfen Kanten umgeformt werden, die dann abgerundet werden, worauf die Körner gebrannt und gesintert werden, 'bis die 1aWtikelgrösee nicht mehr als 5 ltikron beträgt. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinern des Ausgangsmateriale bis zu einer Partikelgrösee von nicht mehr als 2,5 Nikron erfolgt. 3) Verfahren zur Herstellung von Schleifkörnern mit ab,-gerundeten Kanten nach Ansprach 1 öder 2, dadurch gekennzeichnet, dann das Ausgangsmaterial aluminiumhaltig ist, und der Körper durch Strangpre®sen ge- bildet wird, und dass die Brenntemperatur der abge- rundeten Körner zwischen 13000 C und 1600° 0 liegt. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch geke=$eiohnet, dass das Ausgangsmaterial Baumit ist und mit einem zeitweiligen Binder zu einet Körper stranggepreset wird, und dass das Brennen der abgerundeten Körner zur Entfernung den Bindere bei 700o Q - 1100c 0 in-einer oxydierenden Atigosphäre erfolgt, bis die Körner bei 13009 0 - 16000 0 sintern. 5) Verfahren nach Anspruch l zur Herstellung von Körnern gleiohmässigen geometrischen Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, dass auf nicht mehr als 2,5 Mikron zerkleinertes Bauxit mit einen zeitweiligen Binder durch Strangpressen in Stangen gleichmässigen kreisförmigen Querschnitts geformt werden, die dann die Körner mit einem Verhältnis Durchmesser : Länge von etwa 1 t 3 zerschnitten werden, worauf die Körner zwecks Entfernung des Binders bei etwa 700o C - 11000 0 in einer oxydierenden Atmosphäre gebrannt und in einer normalen oder oxydierenden Atmosphäre bei etwa 1400o C - 1500o C gesintert werden, bis die Partikelgrösse nicht mehr als 5 Mikron beträgt. 6) Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeiohnet, dass die Stangen gleiohmäseigen kreisförmigen Querschnitte in Körner mit einer Länge gleich dem Stangendurchmes$er zerschnitten werden, und die so erzeugten Körner abgerundet werden. 7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Bauxit als Ausgangsmaterial erzeugten Körner als Rommelmaterial benutzt werden.