DE2213018A1

DE2213018A1 - Schleifscheibe

Info

Publication number: DE2213018A1
Application number: DE19722213018
Authority: DE
Inventors: Paul Powell Holden Mass Keat (V St A) MP
Original assignee: Norton Co , Worcester, Mass (V St A)
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1972-03-14
Publication date: 1972-10-05
Also published as: ES400739A0; IE36143B1; SE400498B; CH562089A5; BE780662A; IT952977B; IE36143L; BR7201494D0; AR196070A1; JPS5013995B1; NL7203404A; AU3982672A; CA983729A; GB1374513A; AU449504B2; ZA721535B; NL148523B

Description

Die Erfindung betrifft Schleifscheiben und Schleifarbeiten unter Verwendung dieser Sohleifscheiben.

Die Erfindung ist besonders gut geeignet für den Trocken-Bchliff gekitteter Karbidmaterialien, wie beispielsweise kobaltgebundenes Wolframkarbid, für den genannten Zweck wurden bisher üblicherweise harzgebundene Schleifscheiben benutzte

In der britischen Patentschrift 1 192 475 vom 2OeMaI 1970 wird die Verwendung von metallgebundenen Schleifscheiben für den Trockenschliff; von Karbiden offenbart, wobei der Verband abgeändert wurde durch Eintragen von verhältnismäßig großen Bornitridpartikel, die als "Granular"-Partikel bezeichnet werden und eine Größe von 63 bis 1000 Mikron aufweisen, und deren V'olumenanteil 15 - 6Ο5& des Gesamtvolumens des abschleifenden Abschnittes der Schleifscheibe beträgt. Das genannte britische Patent beruht auf dem älteren britischen Patent 874 250 vom 2ο August 1961, in dem bis zu 5% Bornitrid in Pulverform (und

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- 2 - 22 ι 3 ΰ ί 8

nicht körnig) offenbart und weiter ausgeführt wird, dass die Verwendung von anderen festen Schmiermitteln, wie Graphit und Molybdändisulfid, zu keiner nennenswerten Verbesserung der Leistung von Diamantschleifscheiben geführt hat. In einem noch älteren britischen Patent 615 731 (Knowlson) vom 11.Jan«1949 wird die Verwendung von gewichtsmäßig bis zu 5$, jedoch vorzugsweise 2 - 3$ Graphit in einem Bronzeverband zum Herstellen von metallgebundenen Diamantsohleifscheiben zum Schleifen oder läppen von Metallen offenbart. Im letztgenannten Patent wird die Verwendung von Graphit, Talk, Speckstein, Schiefer oder Molybdändisulfid in feiner Dispersion gelehrt und vorgeschlagen, den Diamant zwecks größter Adhäsion mit einem Metallbelag zu versehen entweder durch Aufspritzen oder durch Aufdampfen.

Bis zur vorliegenden Erfindung waren jedoch keine wesentlichen Verwendungen von metallgebundenen Schleifscheiben beim Trockenechliff, insbesondere von harten Karbiden bekanntgeworden·

Die Erfindung sieht eine Schleifscheibe vor, deren schleifender Abschnitt vorwiegend aus polykristallinen Diamantschleifkörnern besteht, die in einer Metallmatrix gebunden sind, die ein Füllmaterial enthält, das aus Graphit oder aus hexagonalem Bornitrid mit einer Partikelgröße von weniger als 50 Mikron oder aus Molybdändisulfid oder einem Gemisch in einer Volumenmenge von 18 - 45$ des Verbandes besteht, wobei die Partikelgröße des Füllmaterials 1-160 Mikron beträgt, so dass die kleineren Füllmaterialpartikel in schwächeren Konzentrationen des Füllmaterials vorliegen, während die größeren Püllmaterialpartikel in stärkeren Konzentrationen vorliegen.

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Trockenschleifen von gekitteten Karbiden vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass an die zu schleifende Fläche die radiale Pläche eines rotierenden Schleifelementes angelegt wird, das aus Diamantkörnern besteht, die in einer Metallmatrix gebunden sind, welche Matrix ein füllmaterial enthält, dessen Volumen 18 - 45$ des Volumens des Verbandes beträgt, wobei die Partikelgröße des Füllmaterials 1-160 Mikron beträgt, das aus Graphit,

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oder aus hexagonalem Bornitrid mit einer Partikelgröße von weniger als 50 Mikron oder aus Holabdändisulfid oder auch aus Gemischen der genannten Substanzen besteht.

Diese Schleifscheiben stellen metallgebundene Diamantschleifscheiben dar, die in der Leistung die normalen herzgebundenen um eine Größenordnung oder mehr übertreffen, wenn das entfernte Metall als Maßstab genommen wird, und die bei geringerer Eingangsleistung und geringerer Erhitzung des Werkstückes zum Trockenschleifen von Karbiden verwendet werden können.

Obwohl bisher die Verwendung großer Mengen eines groben festen Schmiermittels (nach der britischen Patentschrift 1 192 475) oder kleiner Mengen eine3 feinen festen Schmiermittels (nach der britischen Patentschrift 615 731 und 874 '5Jg)O)- vorgeschlagen wurde, so wurde nach der Erfindung doch ermittelt, dass verhältnismäßig große Mengen eines feinen ]?ollmaterials, wie Graphit, in ziemlich genau bestimmten Größen und Mengen zu einer wesentlichen Erhöhung des Wirkungsgrades bei metallgebundenen und topfförmigen Diamantschleifscheiben beim Trockenschleifen gekitteter Karbite führen, wenn schwache oder mürbe Diamanten verwendet werden. Es wurde im besonderen entdeckt, dass je nach dem verwendeten besonderen Metallverband der Graphitgehalt vom gesamten Volumen des Verbandes 18 - 45$ betragen kann, während die Partikelgröße weniger als 10 Mikron bis zu 150 Mikron betragen kann, wobei der gröbere Graphit bei höheren Konsentrationen und der feine Graphit bei schwächeren Konzentrationen verwendet wird. Die Graphitpartikel sind normalerweise schuppen- oder plättchenförmig, und deren Größe wird als durchschnittlicher Durchmesser der flächigen Seiten bestimmt.

Das Schleifelement der Schleifscheibe wird nach dem herkömmlichen Heißpressverfahren hergestellt, oder es wird ein zubereitetes Füllstoffgemisch aus z.B. Graphit, Metallpulver und Diamantsplit in eine geeignete Form gefüllt und unter gleichzeitiger Erhitzung gepresst. Mit Topfscheiben wer-den topfförmige Schleifscheiben bezeichnet, bei denen die Schleiffläche aus einer im wesentlichen ebenen und radial verlaufenden Pläche besteht zum Unterschied von zylindrischen Schleifscheiben, bei denen die

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kreisrunde Seite zum Schleifen benutzt wird· Wenn auch eine Schleiffläche der Schleifscheibe als "eben" bezeichnet wird, so kann sie dennoch aus der Außenseite eines Kegelstumpfes bestehen, wie später noch in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung erläutert wird.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In der beiliegenden Zeichnung ist die

figd ein senkrechter Schnitt durch eine topfförmige Schleifscheibe nach der Erfindung und die

Pig·2 eine Darstellung der Schleifscheibe während der Durchführung eines Schleifens, wobei die relative Bewegung des Werkstückes und der Schleifscheibe durch Pfeile angedeutet ist.

Die in der ffig.i dargestellte topfförmige Schleifscheibe besteht aus einem tragenden Element 10 aus einem geeigneten Material, ζ·Β. aus einem Metall oder aus einem mit Metall gefüllten Kunstharz, einem kontageloch 11 und einem Schleifelement 12·

Wie in der Pig·2 dargestellt, wird bei jedem Durchlauf der von einer Welle 22 angetriebenen Schleifscheibe 21 ein Werkstück 20 um den Vorschub "d" heruntergeschliffen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Vorschub übertrieben groß dargestellt, der zu einer Abnutzung der Arbeitsfläche 23 des Schleifelementes 24 führt, so dass die Dicke des Schleifelementes von außen nach innen sich um die Strecke "d" vermindert. Da diese Abnutzung einige Tausendstel eines Zolls (25,4 mm) beträgt, so kann die Arbeitsfläche im wesentlichen als eben und senkrecht zur Drehachse der Topfscheibe angesehen werden.

Die zum Herateilen der Schleifelemente nach der Erfindung erforderlichen Rohmateriali-en sind ein Metallpulver für den Verband, ein Füllmaterial, ζ·Β_β fein zerteilter natürlicher oder synthetischer Graphit und Diamantschleifkörner» Die fiohmaterialien werden in den gewünschten Anteilen mit einander gründlich vermischt, in eine entsprechend große Form eingefüllt und nach den herkömmlichen Verfahren heißgepresst.

2 0 9 8 U 1 / Π 7 3 Β

Obwohl ungefähr nur halb so wirksam als Graphit bei Verwendung als einziges Füllmaterial kann, hexagonaler Bornitrid nach der Erfindung bei den gleichen Volumenprozentsätzen verwendet werden wie Graphit. Die Bornitridpartikel sollen kleiner als 50 Mikron sein und werden vorzugsweise als Zusatz zu Graphit verwendet»

Molybdändisulfid, obwohl an sich nicht so gut wie Bornitrid, ist ebenso wirksam innerhalb der gleichen Volumenprozente wie Graphit. Wird MoS₂ mit 20$ Graphit als Prozentsatz des gesamten IPüllmaterials kombiniert, so werden Leistungen bis zu 75$ des Wertes G erreicht, der durch die Verwendung von Graphit allein erreicht werden bei einem Volumenproζentsatz, der gleich dem gesamten MoS₂ und Graphit ist» Der Zusatz von MoS₂ zum Graphit führt zu einer Art. von synergistischem Effekt·

BN und MoS₂ können mit einander und mit Graphit nach der Erfindung kombiniert werden, wobei eine wesentliche bessere Schleifleistung erzielt wird.

Die besondere Wirkung des Graphits bei der wesentlichen Verbesserung der Schleifleistung der erfindungsgemäßen Schleifelemente wird durch die Tatsache bewiesen, dass viele andere, zuweilen als feste Schmiermittel angesehene Materialien in dieser Hinsicht unwirksam sind. Von solchen Materialien, die überprüft worden sind und die sich für die Zwecke der Erfindung als unwirksam erwiesen haben, seien angeführt: Glimmer, CaP₂, LiF, WS₂, WSe₂, NbSe₂, Lampenruß, Kryolit und Polytetrafluoräthylen·

Das Metall kann aus einer praktisch unbegrenzten Anzahl von Metallen, Metallegierungen, metallischen Verbindungen und Metallgemischen ausgewählt werden, die an sich bekannt und im Handel erhältlich sindο Normalerweise werden nur diejenigen Materialien verwendet, deren Schmelzpunkt oberhalb von 30O⁰O liegt, und deren Härte gleich oder größer ist als die des Silbers bei 300 - 500⁰Co Beispielsweise wird Zinn im allgemeinen als unwirksam für einen Metallverband angesehen. Von besonderem Nutzen sind Legierungen, ZoB« Kupfer-Zinn-Legierungen, die bei niedrigen Temperaturen erzeugt werden können, die jedoch reagieren und Metallmatrizen mit einem höheren Schmelzpunkt bilden.

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Bei schweren Schleifbedingungen und bei örtlich auftretenden hohen Schleiftemperaturen sind unbeschichtete Diamanten überlegen, während bei weniger schweren Schleifbedingungen Diamanten mit einem Metallbelag vorzuziehen sind. Wenn esangebracht erscheint, kann daher ein Metallbelag vorgesehen werden, dessen Schmelzpunkt über 50O⁰C liegt. Außer dem Graphit, dem Bornitrid oder Molybdändisulfit können in den Metallverband auch andere Füllstoffe aufgenommen werden, wie sekundäre Schleifmittel oder feste Schmiermittel·

Pur die Erfindung wichtig ist die Art der feinen Diamantkörner, wobei ein Material im Größenbereich von 140/170 mit einem Bröcklichkeitsindex von weniger als 80 zu bevorzugen ist· Pur die Herstellung von Schleifscheiben werden zwei Hauptsorten von Diamantkörnern verkauft und zwar die eine- Sorte für Schleifscheiben mit Metallverband (MD) und die andere Sorte für Schleifscheiben mit Harzverband (BD)· Die RD-Diamanten sind in der Form unregelmäßiger und neigen zum Splittern während des Schleifens, im Gegensatz zu den zäheren, weniger zerbrechlichen und eine gleichmäßigere Form aufweisenden MD-Diamanten. Die HD-Diamanten sind vorwiegend polykristallin!sch, während die MD-Diamanten vorwiegend monokristallinisch sind. Diese beiden Diamantsorten sind bei Betrachtung durch ein Mikroskop leicht von einander zu unterscheiden und können auch durch den Bröcklichkeitindex von einander unterschieden werden· Diamantenkörner in der Größenordnung von ungefähr 100 Mikron können von der Firma Boart and Hard Metal Products S.A. Ltd., Friatest Division, P.O.Box 104, Crown Mines, Johannesburg, Transvaal, Republic of South Africa, bezogen werden, wobei für die Erfindung ein Material allgemein von Nutzen ist, dessen Bröcklichkeitsindex F 80 oder weniger beträgt, welcher Index mit einer Friatestmaschine, Modell 500, bestimmt wer den kann. Ob die eine oder die andere Diamantsorte brauchbar, kann durch einfache Untersuchungen leicht bestimmt werden·

Der Index F wird ermittelt aus der Gleichung

_r_ „ t

log_e U OO/EJ

wobei t die Zeit in Sekunden und R der Bruchteil des Diamant-

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rückstanaes aus dem Friatest ist· Hierbei wird eine Probe der Diamantkörner mit einer gegebenen Korngröße in eine Kapsel zusammen mit einer harten Stahlkugel eingefüllt und eine gemessene Zeit lang geschüttelt. Die Diamantkörner werden hiernach aus der Kapsel sorgfältig entfernt und durch ein Sieb mit der nächstkleineren Maschenweite als das für die Bestimmung der Korngröße ursprünglich benutzte Sieb (linear um den Faktor 1,19 kleiner) gesiebt» Der Wert von E wird dann bestimmt durch Abwiegen des vom Sieb zurückgehaltenen Materials, wonach dieses Gewicht durch das ursprüngliche Gewicht der Diamantprobe dividiert wird.

In dieser Beschreibung bezieht sich der P-Wert von weniger als 80 auf eine Korngröße von ungefähr 100 Mikron ohne einen Metallbelag· Bei jeder gegebenen Diamantsorte hängt der Wert von F von der Korngröße ab· Für die Erfindung ist jedoch jede Sorte geeignet, deren nach dem Iriatest ermittelte Wert von F. weniger als 80 beträgt.

Obwohl das Priatestverfahren der Industrie zur Verfugung steht und als JSIorm vorgeschlagen wird, wird nachstehend eine ausführliche Beschreibung dieses Verfahrens gegeben.

Eine Probe von Körnern mit einer Größe von ungefähr 100 Mikron (140/170 mesh) wird in eine zylindrische Stahlkapsel (Friatest Mark IV) mit einem Innendurchmesser von 12,7 mm und mit einer Länge von 19 mm eingefüllte Für beiden Enden der Kapsel sind Deckel vorgesehen, von denen der Deckal an dem einen Ende eben und der Deckel für das andere Ende sphärisch konkav ausgestaltet ist und einen Krümmungsradius von 7,1 mm und einen Innendurchmesser von 12,7 mm aufweist, senkrecht zur Kapselachse gemessen, welche beiden Deckel den Zylinder genau abschließen«,

In die Kapsel wird eine genau abgemessene Menge von 0,4 Gramm der Diamantprobe zusammen mit einer Stahllegierungskugel eingefüllt, die einen Durchmesser von 7,9 mm und ein Gewicht von 2,025 bis 2,4 Gramm aufweist. Hiernach wird der Zylinder mit den Deckeln verschlossen und an einen Schwinghalter der Friatestmaschine angeklemmt«, Die Maschine rüttelt die Kapseln in deren Achse mit 2400 Schwingungen pro Minute und mit einer Amplitude

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von 8,25 mm ί 0,38 mm. Die Maschine wird dann 25 oder 50 Sekunden lang in Betrieb gesetzt. Nach dem Ausschalten der Maschine wird die Zeit aufgezeichnet, wonach die Probe entfernt und abgewogen wird, wie oben beschrieben. Aus den bekannten Werten von t (Zeit in Sekunden) und H kann der Yfert von F berechnet werden.

nachstehend werden Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeführt*

Beispiel I

Die nachstehend angeführten Materialien werden zu einem homogenen Gemisch mit einander vermengt:

natürl·Graphitpulver 3,13 Gramm

Partikelgröße 65 Mikron (400 oder 500 mesh)

Bronzepulver

70 Cu (15-20 Mikron)

20 Sn (2-3 Mikron)

10 Ag (2-3 Mikron) . 22,3 Gramm

Diamanten (150 grit, Kupferbelag) (5 )

5 g, p
(50 Gewo^o Kupfer)
Bröcklichkeit 50-60 5»66 Gramm

Das Gemisch aus den oben angeführten Pulvern wurde unter

einem Druck von HOO kg/cm kaltgepresst, nach Aufhebung des Druckes auf 500⁰O erhitzt, bei dieser Temperatur 5 Minuten lang angefeuchtet, bei einer Temperatur von 500⁰C zehn Minuten lang unter einem Druck von 840 kg/cm heißgepresst und danach aus der Form herausgenommen, wobei ein Schleifelement mit einem Volumengehalt von 15,25$ Diamanten erhalten wurde. Der Graphit stellte 35$ des Volumend des Verbandes dar (Metall + Graphit), wobei in diesem Falle ein Porenvolumen von 4$ nicht berücksichtigt ist. Das Porenvolumen ist nicht kritisch und kann 0 - Qf> betragen.

Beispiel II

Es wurde ein gleiches Sohleifelement hergestellt aus 15,5 Vol«5a Diamant von derselben Sorte und mit dem gleichen Metallverband, wobei 40$ des Volumens des Gesamtverbandes aus natürlichem Graphit mit einer durchschnittlichen Korngröße

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von 80 Mikron bestand. Das Schleifelement wies eine Porosität von 2,8$ auf.

Die Schleifscheiben wurden hergestellt durch Ankitten des Schleifelementes mit einem metallgefüllten Epoxidharz an einen Kern aus metallgefülltem Harz, wobei eine normale topfförmige Schleifscheibe 6A9 mit einem Außendurchmesser von 10,16 cm, mit einer Höhe von 4,44 cm und mit einem 3,17 cm weiten Montageloch erhalten wurde.

Beim Trockenschleifen von Karbidschneidmaterial mit einem verhältnismäßig großem Vorschub von 0,06 mm pro Durchlauf und bei einer gesamten Schnittmenge von 0,6 cnr verbrauchte die Schleifscheibe mit dem Schleifelement nach dem Beispiel I die gleiche Leistung wie eine herkömmliche gewerbliche Schleifscheibe mit Phenolverband, die dieselbe Art und Menge Diamant enthält (für die Phenol-Schleifscheiben wurden Diamanten mit einem lickelüberzug verwendet), jedoch betrug das Volumenverhältnis

des entfernten Materials zur Schleifscheibenabnutzung (G-Verhältnis) mehr als das 16-fache bei der normalen Schleifscheibe. Die nach dem Beispiel II hergestellte Schleifscheibe verbrauchte 25$ weniger leistung, wobei das G-Verhältnis mehr als das 14-fache des G-Verhältnisses der normalen Schleifscheibe betrug. Die Schleifscheibe mit dem Schleifelement nach dem Beispiel I konnte daher unter diesen Bedingungen die Arbeit von mehr als 16 normalen Schleifscheiben verrichten, während die Schleifscheibe nach dem Beispiel II die Arbeit von mehr als 14 normalen und herkömmlichen Schleifscheiben bei 25$ weniger Leistungsverbrauch verrichten könnte. Die Korngröße des Diamanten betrug 150 grit vor dem Beschichten.

In den nachstehend angeführten Beispielen werden die Schleifergebnis se mit unterschiedlichem Gehalt an Füllstoffen und unterschiedlichen Zusammensetzungen des Metallverbandes mit den Sehleifergebnissen verglichen, die mit herkömmlichen und harzgebundenen Diamantschieifscheiben unter den gleichen Arbeitsbedingungen erzielt werden. In der mit "Schleifwirkungsgrad in Prozenten des Normalwertes" ist das Verhältnis G der Prüfscheibe angeführt auf der Basis von 100$ des Wertes des G-Verhältnisses

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für die normale herzgebundene Schleifscheibe mit der gleichen Diamantsorte und Konzentration, wobei das G-Verhältnis einer gegebenen Schleifscheibe das Verhältnis des Volumens des vom Werkstück beim Schleifen entfernten Materials dividiert durch das Volumen der Abnutzung des Schleifelementes ist. Die verbrauchte durchschnittliche Leistung ist die durchschnittliche Spitzenleistung des Motors, der die Schleifscheibe während des Schleifens antreibt, die von einem Wattmeter gemessen wird, an das ein Aufzeichnungsgerät angeschlossen ist, wobei die Messung während des letzten Viertels eines Durchlaufs erfolgt.

Es wurden vier Schleifscheiben unter Verwendung des gleichen Metallverbandes nach Beispiel I und II hergestellt, jedoch mit unterschiedlichen Mengen und unterschiedlich großen Graphitpartikeln. Die Diamanten waren in allen Fällen mit einem Kupferüberzug versehen und wiesen eine Korngröße von 150 grit auf mit Ausnahme der herkömmlichen Schleifscheibe, bei der die Diamanten mit einem Niekelüberzug versehen waren, die den mit einem Kupferüberzug versehenen Diamanten bei harzgebundenen Schleifscheiben bei dieser Art des Schleifens überlegen sind. Diamanten mit einem Metallüberzug sind in der Industrie bekannt und erhältlich, wobei die Überzugsmetalle, wie in der britischen Patentschrift 615 731 angeführt, bei !Temperaturen von höher als 500⁰C schmelzen sollen und außerdem mit dem Verbandmetall verträglich sein. In allen Fällen betrug die Konzentration der Diamanten volumenmäßig 15$ des Schleifelementes. Die Schleifscheiben wurden mit einander verglichen beim Trockenechleifen von gekittetem Wolframkarbid wie in den Beispielen I und II unter den gleichen Schleifbedingungen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengestellt. Die Schleifscheiben wurden hergestellt, wie in den Beispielen I und II beschrieben.

Tabelle I

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	ϊ	Graph!t- größe & vol$	- 11 -	2213018
	5 Mikron 35 vol.$	a b e 1 1 e I
Beispiel	5 Mikron 25 vol·$	Sehleif- wirkungsgrad io do normalen	Leistungsverbrauch °/o des Normalen
III	100 Mikron 40 vol.56	480$	765S
IV	170 Mikron (230/325) 40 vol .56	1100$	80$
V	700$	76$
VI	80$	98$

Aus den oben beschriebenen und weiteren Untersuchungen hat sich ergeben, dass bei diesem Verband die beste Leistung bei sehr feinem Graphit bei einem Graphitgehalt von 25$ bis 35$ erhalten wird, und dass bei einem höheren Graphitgehalt das Graphit kleiner als 170 Mikron sein soll. Jedoch werden ausgezeichnete Leistungen erzielt bei 40$ Graphit mit einer Größe von 100 Mikron.

Beispiel VII

Es wurde eine gleiche Schleifscheibe hergestellt mit einem Kupfer-Kadmium-Verband Cu,-Cdg mit einem Gehalt von 74 Gew»$ Kadmium und 26 Gew.$ Kupfer., Wie bei der oben beschriebenen Untersuchung wurde die Schleifscheibe mit einer herkömmlichen harzgebundenen Schleifscheibe verglichen. Beide Schleifscheiben wiesen einen Gehalt von 15 vol.$ Diamanten auf, die mit einem Metallüberzug versehen waren, wie bei den beschriebenen Untersuchungen. Die Kupfer-Kadmium-Schleifscheibe enthielt 25 vol.$ des Verbandmaterials an Graphit mit einer Partikelgröße von 10 Mikron. Der Schleifwirkungsgrad betrug 650$ im Vergleich zu 100$ bei der herkömmlichen Schleifscheibe, während im Vergleich zu dieser nur 64$ Leistung verbraucht wurde. Dieser niedrige Leistungsverbrauch ist charakteristisch für spröde intermetallische Verbindungen, wie Cu₅Cd₈.

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Beispiel Villa

Wie bei den bisher beschriebenen Beispielen wurde eine Schleifscheibe hergestellt unter Verwendung eines Kupfer-Zinn-Verbandes, der annähernd der Verbindung Cu,Sn entspricht und 66$ Kupfer (ein geringer Überschuss gegenüber dem theoretischen Cu~Sn, der als eine gesonderte Phase besteht) und 34$ Zinn enthielte Der Graphitgehalt betrug 20$ des Volumens des Verbandes, und die Graphitpartikel wiesen eine Größe von 10 wikron auf. Unter Anwendung des gleichen, bisher beschriebenen Untersuchungsverfahrens ergab sich eine Schleifwirksamkeit von 770$ im Gegensatz zu 100$ bei einer herkömmlichen Schleifscheibe, während Per leistungsverbrauch 72$ des Kormalverbrauchs betrug. Auch in diesem Falle ist der niedrige leistungsverbrauch charakteristisch für intermetallische Verbindungen, wie Cu^Sn.

Beispiel VIIIb

Zum Beweis dafür, dass ein Metallüberzug der Diamanten nicht wesentlich ist, wurde eine Schleifscheibe nach dem Beispiel Villa hergestellt mit der Ausnahme, dass die Diamanten keinen Metallüberzug trugen« Bei der normalen Untersuchung wurde ein Schleifwirkungsgrad von 370$ ermittelt im Vergleich zu 100$ einer normalen und harzhaltigen Schleifscheibe, die mit Nickel überzogene Diamanten enthielt. Der Leistungsverbrauch betrug nur 60$ des NormalVerbrauchs· Die Schleifscheibe nach diesem Beispiel war zwar nicht so wirksam wie die Schleifscheibe, die Diamanten mit einem Kupferüberzug enthielt, jedoch immer noch fast viermal so wirksam wie die herkömmliche Schleifscheibe, wenn das Volumen

pro
des Volumeneinheit der Schleifscheibenabnutzung entfernten Letalls gemessen wird, und diese Schleifscheibe war besser als die Schleifscheibe nach dem Beispiel Villa, an der verbrauchten Leistung gemessen.

Beispiel IX

In der gleichen Weise wurde im Vergleich zu einer herkömmlichen Schleifscheibe ein Schleifelement untersucht, das einen Kupfer-Zinn-Verband Cu^Sn wie im vorhergehenden Beispiel aufwird, jedoch 25$ Graphit mit einer Partikelgröße von 10 kikron

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und mit einem Kupferüberzug versehene Diamanten enthielt. Der Wirkungsgrad dieser Schleifscheibe betrug 1100$ im Vergleich zu 100$ des Iformalwertes, während der Leistungsverbrauch 56$ des !formalen betrüge Aus diesem Beispiel geht hervor, dass bei spröden intermetallischen Verbänden der günstigste Graphitgehalt volumenmäßig zwischen 20 und 28$ liegte

Beispiel Xa

Unter Verwendung des gleichen Metallverbandes und des gleichen Graphitgemisches wie im Beispiel IX wurde ein Schleifelement für eine topfförmige Schleifscheibe Type 11V9 mit einem Durehmesser von 9,5 cm, einer Höhe von 3,8 cm und mit einem 3,2 cm weiten Montageloch« Die Schleifscheibe wurde hergestellt durch lormen eines Kerns aus einem mit Aluminium gefültten Harzes an ein vorgeformtes Schleifelement, das an der zur Schleiffläche entgegengesetzten Seite mit einem Bronzering versehen war, um die Abführung der Hitze zu unterstützen und den Verband mit dem Harzkern zu verbessern. Der Wirkungsgrad dieser Schleifscheibe betrug 1600$ bei einem Leistungsverbrauch von 52$ im Vergleich zum Normalwert.

Beispiel Xb

Bei der Herstellung eines Sohleifelementes wurde der gleiche Verband verwendet wie im Beispiel Xa, jedoch betrug das Volumen des Graphites 30$₀ Das Schleifelement wurde an einen Aluminiumkern angekittet, wobei eine topfförmige Schleifscheibe erzeugt wurde, wie in den Beispielen I - IX angeführte Bei der Überprüfung dieser Topfscheibe ergab sich ein Wirkungsgrad von 3600$ im Vergleich zu 100$ einer herkömmlichen Schleifscheibe, während der Leistungsverbrauch 92$ des Normalwertes betrug. Obwohl bei dem Leistungsverbrauch keine wesentlichen Verbesserung bestand, im Hinblick auf den beim Schleifen unter den Untersuchungsbedingungen entfernten Karbid, so ist diese Schleifscheibe immerhin 36 normalen Schleifscheiben mit einem Harzverband gleichzusetzen, die sämtlich die gleiche Menge Diamanten enthalten wie die erfindungsgemäße Schleifscheibe_o

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-H-

Beispiele XI, XII und XIII

Bei der Herstellung verschiedener Schleifscheiben mit einem Harzkern wurden verschiedene Metallverbände, Füllstoffe in verschiedenen Anteilen und verschiedenen Diamantsorten verwendet, welche Schleifscheiben dann mit herkömmlichen Schleifscheiben verglichen wurden. Die einzelnen Werte sind in der nachstehenden Tabelle II zusammengestellt»

Tabelle II

Beispiel	Diamant	Graphitgehalt	Verband	Schleifscheiben
				type
XI	Kupfer		Silber-Indi	Topfscheibe
	überzug	25	um	6A9
		(10 Mikron)	(Ag,In;76 In
			^y 24 Ag)
XII	Niekel-	20	Silber	Topfscheibe
	überzug	(10 Mikron)		6A9
XIII	ohne	33	Bronze
	Überzug	(10 Mikron)	(85 Cu; 15 Sn) Topfscheibe

6A9

Bei diesen Beispielen wurde das Schleifelement so angebracht, dass eine Topfscheibe mit einer ebenen Schleiffläche erzeugt wurde, wie in den Beispielen I - IX. Beim Schleifen wurden die gleichen Ergebnisse gegenüber den herkömmlichen harzhaltigen Schleifscheiben erhalten mit der Ausnahme, dass bei den Beispielen XII und XIII die Zustellung 0,05 mm anstelle von 0,06 mm betrug und zwar sowohl bei der Prüfschleifscheibe als auch bei der herkömmlichen Schleifscheibe. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in der Ta-belle III zusammengestellt.

Tabelle III

Beispiel

Wirkungsgrad in j> des Normalen

Leistung in <?o des Normalen

XI 1000 "ß, 84 <f>

XII 300 $> 64 $

XIII 500 $> 48 ?6

Auch aus dem Beispiel XI sind die ausgezeichneten Ergebnisse zu ersehen, die mit spröden intermetallischen Verbänden erreicht werden können. Dieser Verband kann aus elementaren Metallen

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bei Temperaturen von nur 200°0 erzeugt werden, so dass, wenn gewünscht, organische oder anorganische Füllstoffe zugesetzt werden können, die eine geringe thermische Stabilität aufweisen. In diesem Zusammenhang wird noch darauf hingewiesen, dass der oben angeführte Cu,Sn-Verband auch bei Temperaturen von nur 250°0 aus Gemischen erzeugt werden kann, die elementare Metalle enthalten. Die bei dem Herstellungsverfahren erzeugten intermetallischen Verbindungen weisen natürlich Schmelzpunkt auf, die den Wert von 30O⁰C gut übersteigen. In allen Fällen sollen die bei der Herstellung verwendeten Metallpulver verhältnismäßig fein sein und eine Partikelgröße von 1-160 Mikron aufweisen wie die Graphitpulver.

Um die Wirkung der Bröcklichkeit der Diamanten bei der Leistung in mit Graphit gefüllten Metallverbänden zu zeigen, wurde eine Reihe von Schleifscheiben hergestellt unter Verwendung eines Bronzeverbandes, der 25 vol.$ Graphit enthielt. Die Diamanten mit einer Korngröße von HO/170 grit lagen in einer Konzentration von 18,7 völ.# vor» Es wurden verschiedene Diamantsorten mit Bröcklichkeitswerten (F) von 50 - 159 verwendete Die Schleifprüfung wurde trocken durchgeführt an einer Wolframkarbidfläche, Carboloy 370, mit. den Abmessungen 6,35 χ 12,7 mm bei einer Zustellung von 0,05 mm. Es wurden Topfscheiben 11V9 hergestellt mit einem Durchmesser von 9>5 cm. Die hierbei erzielten Ergebnisse sind in der Tabelle IV zusammengestellt:

Tabelle IV

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a b e 1 1 e

IV

Beispiel Diamant- Überzug sorte

Bröcklichk.
Index

XIT

XVa
XVb

XVI

XVII

XVIII

XIX

XX

XXI

General Electric EVG-D, synth.

it ti it

Kupfer 50

It It Il

HItN

tin it

DeBeers synthet.

DeBeers natürle

DeBeers natür1.

LIB-S aw

General Electric

MD

» η it

wie oben, jedoch Oberfläche des Überzugs mit Säure geätzt

ohne Überzug

Nickel 55

Kupfer 50

o.Überzug o.Überzug

o.Überzug

51

51 51

51

58

125
159

143

Schleifech, Abnutzung

0,0125 mm

0,0175 mm 0,0175 mm

O_to95 mm

0,11 mm 0,1275 mm

0,325
0,475 mm

0,452 mm

Schleif-Verhältnis

220

160

59

23

21
20

5,8
4,5

3,5

Leistungsverbr* in Watt

760

760 720

320

840 800

440 400

360

Claims

Patentansprüche

Schleifscheibe mit einem Schlaufabschnitt, der aus vorwiegend polykristallinen Diamantsohleifkörnern in einer Metallmatrix: gebunden besteht, die ein Füllmaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial aus Graphit, hexagonalem Bornitrid mit einer Partikelgröße von weniger als 50 Mikron, oder aus Molybdändisulfid oder aus deren Gemischen besteht, dessen Menge 18 - 45$ des Volumens des "Verbandes beträgt, dass die Partikelgröße des Füllmaterials 1-160 Mikron beträgt, und dass die kleineren Partikel in schwächeren Konzentrationen und die größeren Partikel in stärkeren Konzentrationen des Füllmaterials verwendet werden,,

2<> Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschleifkörper einen Bröeklichkeitsindex aufweisen, der bei einer Größe von 140/170 weniger als 80 beträgt.

3© Schleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantsohleifkörner mit einem Metallüberzug versehen sind, dessen Schmelzpunkt über 500⁰C liegt·

4» Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt der Metallmatrix oberhalb von 300⁰C liegt.

5ο Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 - 4_f dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Metallmatrix bei einer Temperatur von 300 - 500⁰C gleich der oder größer ist als die Härte des Silbers bei einer Temperatur von 300 - 500⁰G.

6ο Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1—5» dadurch gekennzeichnet, dass die Metallmatrix eine intermetallische Verbindung enthält.

7β Schleifscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix eine intermetallische Kupfer-Zinn-Verbindung enthalte

209841/0738

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