Przedmiotem wynalazku jest spoiwo ceramiczne do narzedzi sciernych z weglika krzemu.Znane spoiwa ceramiczne do narzedzi scier¬ nych z weglika krzemu sa sporzadzane z surow¬ ców mineralnych.W produkowanych narzedziach sciernych spoiwo stanowi srednio okolo 20% ich objetosci. W proce¬ sach wytwarzania narzedzi sciernych z weglika krzemu stosowane sa spoiwa spiekajace sie w tem¬ peraturze wypalania wyrobów, posiadajace mini¬ malna ilosc fazy cieklej, dzieki czemu sa malo reaktywne i nie wywieraja destrukcyjnego wply¬ wu na ziarno scierne. Spoiwa spiekajace sie nie zapewniaja jednak mocnego wiazania ziarna scier¬ nego. Stosunkowo wysokie wlasnosci wytrzyma¬ losciowe narzedzi sciernych osiaga sie przez taki dobór skladników spoiwa, aby jego- temperatura maksymalnego spieczenia i skurczliwosci znajdo¬ wala sie mozliwe blisko temperatury wypalania wyrobów oraz przez wprowadzenie do sciernicy znacznych ilosci tego spoiwa. Sciernice takie maja mala porowatosc i tendencje do przypalania szli¬ fowanego materialu.Maly interwal miedzy temperatura maksymal¬ nego spieczenia spoiwa i temperatura wypalania wyrobów jest równiez niekorzystny w warunkach produkcyjnych, ze wzgledu na wystepujace waha¬ nia temperatur w piecach przemyslowych tunelo¬ wych i komorowych stosowanych do wypalania narzedzi sciernych.W sklad znanych spoiw spiekajacych sie stoso¬ wanych do wytwarzania narzedzi z weglika krze¬ mu wchodza takie surowce mineralne jak skalen, kaolin oraz gliny niskotopliwe i ogniotrwale.Punkt topliwosci takich spoiw zazwyczaj wynosi 1623—1643 K. Wytrzymalosc mechaniczna na rozer¬ wanie typowej ksztaltki próbnej w postaci „ósem¬ ki" z masy sciernej wykonanej z uzyciem znanego spoiwa o standardowej charakterystyce ziarna nr 46, o twardosci M i strukturze 6 wynosi 4,9 MPa.Znane spoiwa o wyzszych parametrach technicz¬ nych otrzymywane sa na bazie surowców dro¬ gich i trudno dostepnych takich jak sjenit nefeld- nowy kanadyjski lub norweski, tlenki wanadu V205 lub molibdenu M0O3, które stosowane sa w odpowiednich ilosciach oddzielnie, lub lacznie jako dodatki do spoiw.W technologii produkcji narzedzi sciernych znane sa równiez spoiwa o zwiekszonej ilosci fazy cie¬ klej, powstajacej w temperaturze wypalania wy¬ robów.Z reguly, wytrzymalosc mechaniczna spoiwa ceramicznego jest zalezna od ilosci fazy cieklej. 25 Im wieksza jej ilosc tworzy sie w masie czerepu w procesie wypalania, tym wieksza jest wytrzy¬ malosc mechaniczna po wypaleniu.Znane sa spoiwa do weglika krzemu, w których zwiekszona ilosc fazy cieklej tworzacej sie w pro- 30 cesie wypalania uzyskano przez zastosowanie 10 15 20 115 5783 115 578 4 znacznej ilosci glin niskotopliwych. Punkt topli¬ wosci tego typu spoiw wynosi 1553—1573 K. W tym przypadku wytrzymalosc na rozerwanie „ósemek" z tasmy sciernej o charakterystyce standardowej i granulacji ziarna 46 jest stosunkowo niska i wy¬ nosi 5,88—6,86 MPa. Ponadto, spoiwa zawierajace znaczna ilosc fazy cieklej, zwlaszcza bogatej w tlenki alkaliczne, powoduja rozklad weglika krze¬ mu i niekorzystne tworzenie rdzenia, szczególnie przy wysokiej twardosci i zwartej strukturze na¬ rzedzia.Znane sa tez sposoby zwiekszania ilosci fazy cieklej w spoiwie przez wprowadzanie do jego skladu surowcowego topników takich jak talk i fryty szkla borowego. Tego rodzaju topniki da¬ ja spoiwa topliwe do sciernic elektrokorundowych.Spoiwo tego typu jest znane z polskiego opisu pa¬ tentowego nr 68805. Spoiwo to oprócz skalenia i gliny zawiera 10—25% fryty szkla borowego i 5^10% talku oraz do 20% wodorotlenku glinu.Z brytyjskiego opisu patentowego nr 1418730 znane jest spoiwo w postaci szkla stosowane do scierniwa diamentowego zawierajace 3—20% B2O3, 48—65% Si02, 4—10% tlenków metali ziem alkalicz¬ nych oraz znaczna ilosc tlenków alkalicznych NajO i/lub Li2 wynoszaca 10—20%.Spoiwa zawierajace tak duza ilosc topników (talk, szklo borowe) jak w polskim opisie patento- wm nr 68805 lub spoiwa w postaci szkla przedsta¬ wionego w brytyjskim opisie nr 1418730 nie moga byc stosowane do narzedzi sciernych z weglika krzemu.Jak juz wspomniano, zwiekszenie ilosci fazy cie¬ klej przez wprowadzenie do spoiwa wiekszych ilosci surowców niskotopliwych, lub odpowiednio dobranych topników zwieksza wytrzymalosc me¬ chaniczna na rozerwanie wyrobów, ale powoduje jednoczesnie rozklad weglika krzemu i niekorzy¬ stne powstawanie rdzenia, zwlaszcza w czerepie sciernic o wysokiej twardosci.W wyrobach o zwartej strukturze i wysokiej twardosci wykonanych ze spoiwa topliwego, pro¬ ces tworzenia sie rdzenia spowodowany jest nie¬ dostatecznym utlenieniem produktów rozkladu weglika krzemu w srodkowych partiach scierni¬ cy, który zachodzi na skutek zwiekszenia ilosci fazy szklistej.Roztopione substancje kwasne i alkaliczne roz¬ kladaja ziarno weglika krzemu na wegiel i krzem, które to substancje w warunkach utlenia¬ jacych przechodza w C02 i Si02.Przy niedostatecznej ilosci tlenu pozostaja one na powierzchni ziarna tworzac czarna lub ciemno- -szara warstwe (rdzen), skladajacy sie z C, Si i SiOf.Ponadto, stosowanie spoiwa topliwego szczegól¬ nie uzaleznia wlasnosci gotowego wyrobu od wa¬ han parametrów procesów wypalania.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej opisanych wad.Spoiwo wedlug wynalazku, sporzadzone na bazie surowców mineralnych takich jak skalen, kaolin i/lub gliny, sklada sie z: SiO* + Si w ilosci 72— 76% wagowych. A120, w ilosci 16—18,5% wago¬ wych, BfOi w ilosci 0,6—2,2% wagowych i tlenki Na20 + K20 w ilosci 6—8% wagowych.Spoiwo wedlug wynalazku zawiera Si w postaci krzemu metalicznego, wprowadzanego korzystnie w ilosci 3—10% wagowych oraz B^ w postaci z fryty szkla borowego, wprowadzanej korzystnie w ilosci 3—10% wagowych.Laczne stosowanie fryty szkla borowego i meta¬ licznego krzemu zapewnia dostateczna ilosc fazy szklistej w procesie wypalania sciernicy i równo- it czesnie zapobiega rozkladowi weglika krzemu przez fryte szkla borowego. Krzem metaliczny za¬ warty w spoiwie przesuwa temperature rozkladu weglika krzemu w zakres wyzszy od temperatury wypalania wyrobów. Zawartosc krzemu metalicz- xg nego od 3 do 10% masy calego spoiwa daje naj¬ korzystniejsze warunki ochrony ziarna weglika krzemu przed rozkladem chemicznym. Zawartosc fryty szkla borowego do 3% nie wytwarza dosta¬ tecznej ilosci fazy szklistej, natomiast zawartosc 20 powyzej 10% masy calego spoiwa obniza nadmier¬ nie punkt topliwosci.Korzystnie, fryta szkla borowego zawiera nie mniej niz 15% B202.Spoiwo wedlug wynalazku umozliwia uzyskanie 25 sciernicy o wytrzymalosci mechanicznej na rozer¬ wanie wiekszej o 20—40% od wytrzymalosci scier¬ nic wykonanych ze znanych dotychczas spoiw.Nietypowe wspóldzialanie fryty szkla borowego i metalicznego krzemu powoduje równiez zwiek- 3Q szenie efektywnosci spoiwa wedlug wynalazku.Próby porównawcze wykazaly, ze pozwala to na zmniejszenie procentowego udzialu spoiwa w ma¬ sie sciernej zaleznie od charakterystyki i wiel¬ kosci ziarna, srednio o 6—14% w stosunku do M udzialu stosowanego dotychczas spoiwa. Ma to znaczenie zwlaszcza przy wyrobach gruboziarni¬ stych o wysokiej trwardosci, które jest szczególnie trudno otrzymac przy uzyciu znanego spoiwa, po¬ niewaz wymagaja nieproporcjonalnego zwieksze- 40 nia ilosci spoiwa w masie sciernej. Sciernica skla¬ da sie z ziarna sciernego, spoiwa i porów, zatem zmniejszenie ilosci spoiwa przy stalej strukturze zwieksza ilosc porów, poprawiajac wlasnosci skra- wne narzedzia. 45 Ponadto, narzedzia scierne z weglika krzemu wy¬ konane przy uzyciu spoiwa wedlug wynalazku nie maja rdzeni nawet przy stosunkowo duzych rozmiarach, wysokiej twardosci i zwartej struk¬ turze. 50 Wynalazek jest blizej objasniony w nizej po¬ danych przykladach.Podane w przykladach procenty sa procentami wagowymi.Przyklad I. Przez zmieszanie rozdrobnio- 55 nego skalenia w ilosci 70,4%, kaolinu w ilosci 17,6%, fryty szkla borowego w ilosci 5% i krzemu metalicznego w ilosci 7% wagowych otrzymano spoiwo zawierajace: 73,51% Si02+Si, 16,15%. Ai20«, 0,30% Fe203, 0,50% CaO, 0,27% MgO, 0,14% TiOa, 0 8,08% Na*0, 3,12% KjO i 0,90% B*0|, przy czym reszte do 100% stanowi strata prazenia.Wprowadzona fryta szkla borowego ma naste¬ pujacy sklad: 68,09% SiO* 5,53% AljOs, 0,16% Fe2Of, 0,26% Ti02, 0,25% CaO, 0,25 MgO, 3,50% w K20, 2,98% Na20 i 18,98% BiOf.115 578 15 Wprowadzony krzem metaliczny ma nastepuja¬ cy sklad: . Si min — 95,3%, Fe max — 1,8%, Al max — 1,5% i Ca max — 1,4%.Tak przygotowane spoiwo w ilosci 37 kg zmie¬ szano z ziarnem sciernym weglika krzemu 98 C 60 w ilosci 153,6 kg i roztworem dekstryny w iio-^- sci 2% w stosunku do calej masy sciernej.Z takiej masy uformowano narzedzia scierne Tl 200X20X32 mm, które nastepnie wypalano dla uzyskania gotowego wyrobu.Sciernice zastosowano do ostrzenia powierzchni natarcia nozy tokarskich ze stali ST-45 i z wklad¬ kami z weglików spdekanych H*. Uzyskano glad¬ kosc Ra 0,25—0,32, podczas gdy sciernicami zna¬ nymi otrzymuje sie powierzchnie o gladkosci Ra 0,45—0,55.Sciernice ze spoiwa wedlug wynalazku utrzy¬ muja lepiej profil od sciernic znanych, w wyniku czego zywotnosc ich jest- wyzsza o 300%. Zywot¬ nosc nozy (miedzy ostrzeniami) szlifowanych scier¬ nicami wedlug wynalazku byla wyzsza o 100%.Przyklad II. Przez zmieszanie 70% skalenia, 17% gliny, 6% szkla borowego i 7% wagowych krzemu metalicznego otrzymano spoiwo zawieraja¬ ce: 72,50% Si02+Si, 16,19% Al2Of, 0,57% Fe2Os, 0,07% TiO* 0,43% CaO, 0,60% MgO, 3,03% KjO, 3,08% Na20 i 1,14% B202i przy czym reszta do 100% jest strata prazenia.Z takiego spoiwa sporzadzono mase scierna o skladzie: spoiwo 37 kg, ziarno weglika krzemu 98 C 46 — 153,6 kg oraz roztwór dekstryny — okolo 2% calej masy sciernej.Z takiej masy sciernej wykonano sciernice i wy¬ palono.Sciernice zastosowano do szlifowania powie¬ rzchni natarcia nozy z wkladkami spiekanymi do glowicy frezerskiej. Material szlifowany stanowil weglik spiekany, gat. S-20 i H-20.Sciernicami znanymi wykonano srednio 300 sztuk nozy, sciernice ze spoiwem wedlug wynala¬ zku wykonuja 520 sztuk nozy, co stanowi 173% wydajnosci. Sciernice szlifuja bez przypalania ma¬ terialu i dobrze utrzymuja profil.Wytrzymalosc na rozerwanie ksztaltek scier¬ nych wykonanych z takiego spoiwa wynosi 7,9 MPa.Przyklad III. Spoiwo otrzymane przez zmie¬ szanie 71% wagowych skalenia, 18% wagowych kaolinu, 5% wagowych szkla borowego i 6% wa¬ gowych krzemu metalicznego sklalda sie z 72,14% 3^+ Si, 16,56% AIjOb, 0,56% Fe203, 0,07% Ti02, 0,42% CaO, 0,61% MgO, 3,04% K20, 3,10% Na20, t),95% Bf03, a reszte do 100% stanowi strata pra¬ zenia.Doprowadzone do postaci proszkowej spoiwo w ilosci 8—25% zmieszano z ziarnem sciernym we¬ glika krzemu w ilosci 70 do 80% i z roztworem dekstryny* w ilosci od 2 do 6%. Z takiej masy uformowano ksztaltki narzedzi sciernych, nastepnie ^ wypalono dla uzyskania gotowego wyrobu.Narzedzia wykonane z uzyciem opisanego wyzej spoiwa charakteryzuja sie wysoka wytrzymaloscia emechaniczna na rozerwanie, jednolita wewnetrzna struktura p dobrych wlasnosciach sciernych, nie & 40 49 50 55 maja rdzeni nawet przy stosunkowo duzych roz¬ miarach, wysokiej trwardosci i zwartej strukturze.Kontrolne ksztaltki wytrzymalosciowe (ósemki) o charakterystyce standardowej wykonane z ziarna weglika krzemu 98 C 46 z zastosowaniem opisanego wyzej spoiwa maja wytrzymalosc na rozerwanie 7,20 MPa.Przyklad IV. Spoiwo otrzymane przez zmie¬ szanie 71,43% skalenia, 17,85% kaolinu, 4,46% szkla borowego oraz 6,26% krzemu metalicznego sklada sie z 72,26% SiOt+Si, 16,54% AljO* 0,57% Fefi* 0,07% Ti02, 0,43% CaO, 0,62% MgO, 3,03% KjO, 3,10% Na20 i 0,84% BiO* przy czym reszte do 100% stanowi strata prazenia.Wymienione surowce doprowadzono do postaci proszkowej i zmieszano razem.Z tak przygotowanego spoiwa wykonano narze¬ dzia scierne Tl 200 X 20 X 32 mm o charakterysty¬ ce 98 C 60 J7, 98 C 80 K 8, 98 C 150 K 8.Sklad surowcowy masy sciernej dla wymienio¬ nych sciernic podano w tablicy.Tablica Charakterystyka sciernic 98C 60 J7 98 C 80 K8 98 C 150 K8 Spoiwo w kg 33,3 33,2 28,0 Ziarno scierne w kg 153,6 153,6 1 147,2 1 Sciernice zastosowane do szlifowania na sucho zeliwa o twardosci 170—200 HRB wykazaly wy¬ dajnosc wzgledna wyzsza od wydajnosci sciernic ze spoiwjem znanym srednio o 7—10% przy sred¬ nim nizszym poborze mocy o 13—-25%. Zywotnosc sciernic wedlug wynalazku jest wyzsza o 7—20% od porównawczo badanych sciernic o podobnej charakterystyce ze spoiwem znanym.Przyklad V. Spoiwo otrzymane przez zmie¬ szanie 75,5% wagowych skalenia, 18,5% kaolinu, 3% szkla borowego oraz 3% krzemu metalicznego sklada sie z 72% Si02+Si, 17,21% A1&3, 0,53% Fe2Of, 0,06% Ti02, 0,40% CaO, 0,64% MgO, 3,14% K20, 3,23% Na20 i 0,6% AO3, przy czym reszte do 100% stanowi strata prazenia.Z takiego spoiwa wykonano mase scierna o skla¬ dzie: 17% spoiwa, 79% ziarna weglika krzemu 99 C 46 i 4% roztworu dekstryny. Z otrzymanej masy sciernej wykonano ksztaltki do badan wytrzyma¬ losciowych i wypalono. Wytrzymalosc na rozer¬ wanie ksztaltek kontrolnych wynosi srednio 8,23 MPa.Przyklad VI. Spoiwo otrzymane przez zmie¬ szanie 64,8% skalenia, 16,2% gliny, 9% szkla boro¬ wego i 10% krzemu metalicznego sklada sie z 73,6% SiO,+ Si, 16,0% A1203, 0,56% FejOt, 0,10% TiOj, 0,50% CaO, 0,51% MgO, 3,01% K20, 2,99% Na20 i 1,71% BgOs, przy czym reszte do 100% sta¬ nowi strata prazenia.Wytrzymalosc na rozerwanie ksztaltek kontrol¬ nych („ósemek") wykonanych na takim spoiwie7 115 578 8 z zastosowaniem ziarna sciernego weglika krzemu 98 C 46 wynosi po wypaleniu 8,13—8,43 MPa.Przyklad VII. Spoiwo otrzymane przez zmie¬ szanie 59,2% skalenia, 20,8% mieszaniny glin, 10% fryty szkla borowego i 10% krzemu metalicznego, sklada sie z: 74% SiOz + Si, 16% Al2Oa, 0,30% Fe203, 0,15% Ti02, 0,52% CaO, 0,52% MgO, 3,6% K20, 2,69% Na20 i 1,89% B2O8, przy czym reszte do 100% stanowi strata prazenia.Wytrzymalosc na rozerwanie wypalonych ksztal¬ tek kontrolnych o charakterystyce standardowej, wykonanych z opisanego wyzej spoiwa i ziarna weglika krzemu 99C46, wynosi 8,33 MPa. Spoiwo takie nadaje sie zwlaszcza do narzedzi sciernych o wyzszych twardosciach i z drobnoziarnistego we¬ glika krzemu. 10 Zastrzezenia patentowe 1. Spoiwo ceramiczne do narzedzi sciernych z: weglika krzemu na bazie surowców mineralnych, takich jak skalen, kaolin i/lub glina oraz z fryty szkla borowego, znamfienne tym, ze siklada sfoe zr Si02 + Si w ilosci 72—76% wagowych, Al2Os w ilosci 16—18,5% wagowych, BaOs w ilosci 0,6—2,2%, wagowych i tlenki Na20 + K20 w ilosci 6—8% wagowych. 2. Spoiwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zaiwiera Si w postaci krzemu metalicznego wpro¬ wadzanego w ilosci 3—10% wagowych. 3. Spoiwo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zaiwitera B203 w postaci fryty szkla borowego* wprowadzonej w ilosci 3—10% wagowych.PZGraf. Koszalin D-802 105 A-4 Cena 100 zl PL