Шихта для получения шлифовального материала

(54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛИФОВАЛЬНОГ О МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О.Сухого (ВУ)(72) Авторы Бойко Андрей Андреевич Авдеев Дмитрий Михайлович Кенько Виктор Михайлович (ВУ)(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О.Сухого (ВУ)Шихта для получения щлифовального материала, включающая алюмооксидный материал, керамическое связующее, Порообразующую добавку и временное связующее, отличающаяся тем, что содержит в качестве алюмооксидного материала электровакуумный алунд, в качестве керамического связующего отсев гранита, бой строительного стекла и борную кислоту, в качестве порообразующей добавки вторичный полиэтилен и дополнительно магний-Цинковый оксихлорид и глицериновый эфир фурилового спирта при следующем соотнощении компонентов, мас.ч.отсев гранита 60-80 бой строительного стекла 60-80 борная кислота 1-3 полиэтилен вторичный 1-8 временное связующее 3-10 магний-Цинковый оксихлорид 0,2-5,0 глицериновый эфир фурилового спирта 0,1-1,5.ИЗОбрЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ПРОИЗВОДСТВУ щлифовальных материалов на ОСНОВЕ оксида алюминия, ПрИМЕНЯЕМЫХ В ОСНОВНОМ ПрИ ИЗГОТОВЛЕНИИ абразивного ДОВОДОЧНОГО ИНСТРУмента ДЛЯ хонингования И суперфинищирования ПРЕЦИЗИОННЫХ деталей В машиностроеНИИ, а также ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В качестве абразивных ТЕЛ на операциях виброщлифования СТЕКЛЯННЫХ деталей ОПТИЧЕСКОГО ПрИбОрОСТрОЕНИЯ.Известна шихта для изготовления шлифовального материала, содержащая алюмооксиднь 1 й материал И порообразующую добавку 1. В известной шихте в качестве алюмооксидного материала используют глинозем, а в качестве порообразующей добавки углекислый барий. При этом известная шихта включает доломит (10,5-12,5 мас. ), марганцевую руду (1,5-3,0 мас. ), углекислый барий (2-4 мас. ), глинозем (до 100 мас. ).Материал, полученный из известной шихты, характеризуется высокой температурой обжига, требующей больших энергозатрат, что в ряде случаев делает его применение экономически нецелесообразным. При формовании заготовок наблюдается большой процент бракованных изделий.Известна также шихта для изготовления шлифовального материала, включающая алюмооксиднь 1 й материал в виде боя абразивных изделий на основе корунда (9-15 мас. ), огнеупорную глину (34-36 мас. ), доломит (4-6 мас. ), глинозем (до 100 мас. ) 2. Данная шихта в качестве компонентов связки содержит такие дефицитные для Беларуси компоненты, как доломит и глинозем, что затрудняет организацию промышленного производства шлифовальных материалов и инструментов из нее. Высокая температура обжига(1350 С) шлифовального материала, изготовленного из известной шихты, требует больших энергозатрат и приводит к удорожанию абразивных инструментов. Кроме того, в процессе сушки и обжига в заготовках возникают трещины, что приводит к увеличению процента брака. При обработке деталей абразивным инструментом, сформированным из известной шихты, наблюдается большой процент его разрушения.Известна шихта, имеющая состав обточка вулканитовых кругов ( 12-15 мас. ), оксид циркония (6-9 мас. ), оксид титана (1-4 мас. ), бентонитовая глина (9,5-10,5 мас. ) и мелкодисперсный глинозем (до 100 мас. ) 3.В качестве специальных добавок она содержит оксид циркония и оксид титана, являющиеся дефицитными веществами в республике. Абразивный инструмент из известной шихты обжигают во вращающейся печи противоточным способом при температуре 1640-1670 С,что требует значительных энергозатрат. В процессе сушки и обжига в материале инструмента возникают трещины, которые приводят к его разрушению в процессе эксплуатации. Вследствие низкой пористости абразивного инструмента из известной шихты имеют вь 1 сокую плотность и обладают низкой абразивной способностью, обусловленной засаливанием поверхности инструмента частицами обрабатываемого материала, а также малой механической прочностью.Наиболее близкой по составу к заявляемой является шихта, имеющая состав 100 мас. ч. абразива, 50 мас.ч. связки на основе глины, 3-8 мас.ч. выгорающей добавки (на основе целлюлозы, метацеллюлозы, гидрокарбоната и кварца), 0,8 мас. ч. временного связующего(крахмал), 12 мас. ч. связующего на водной основе 4.Полученную смесь просеивают через сито и прессуют. Сушат в течение 2 дней при температуре 80-90 С с продувом. Обжиг ведется медленным подъемом в течение 70 ч до 1300 С и выдержкой 7-8 ч. Весь процесс получения материала составляет 1 неделю, что требует значительных энергозатрат и делает его применение экономически нецелесообразным. В процессе сушки и обжига в материале инструмента возникают трещины, которые приводят к его разрушению в процессе эксплуатации. Кроме того, данный метод требует применения выгорающих добавок, что удорожает сам процесс и является экологически небезопасен.Задачей предлагаемого изобретения является создание шихты, обеспечивающейполучение качественных абразивных инструментов за счет повышения механической прочности и абразивной способности шлифовального материаласнижение брака при изготовлении и эксплуатации абразивного инструментаснижение технологических энергозатрат за счет уменьшения температуры обжига на 200 С.Решение поставленной задачи достигается за счет того, что щихта, включающая алюмооксиднь 1 й материал, керамическое связующее, порообразующую добавку И временное связующее, согласно Изобретению, содержит в Качестве алюмооксидного материала электровакуумный алунд, в Качестве керамического связующего отсев гранита, бой строительного стекла И борную кислоту, в качестве порообразующей добавки вторичный полиэтилен И дополнительно магний-цинковь 1 й оксихлорид И глицериновый эфир фурилового спирта при следующем соотнощении компонентов, мас. ч.электровакуумный алунд 100 полиэтилен вторичный 1-8 гранит 60-80 бой строительного стекла 60-80 борная кислота 1-3 магний - цинковый оксихлорид 0,2-5,0 временное связующее 3-10 глицериновый эфир фурилового спирта 0,1-1,5.В качестве абразивного компонента использовали электровакуумный алунд (ТУ Ще 0.027.000), который в процессе обжига частично взаимодействует с минеральными компонентами щихты И выполняет также роль связки.Компонентами керамической связки служили также отсев гранита (ГОСТ 8268-74),бой листового строительного стекла (ГОСТ 111-90) И борная кислота (ГОСТ 18704-78).Использован гранит, включающий кварц, щелочной полевой щпат (ортоклаз, микроклин, анортоклаз), кислый плагиоклаз (альбит, омиоклаз), биотит, мусковит, роговую обманку или пироксен. По химическому составу гранит содержал мас. 66-76 5102 11,216,1 А 12 О 3 0,5-5,25 Ре 2 О 3 0,6-8,1 РеО 0,4-5,9 СаО 4,5 М 3 О 2,7-5,6 Ыа 2 О 0,9-6,6 К 2 О 0,58 Т 1 О 2. Введение боя строительного стекла, борной кислоты, гранита выще оптимальной концентрации снижает режущую способность доводочного инструмента, а ниже оптимальной концентрации уменьщает ударную вязкость материала И механическую прочность.Для снижения процента брака, образующегося при извлечении заготовок из прессформы, в щихту вводили временное связующее И глицериновый эфир фурилового спирта(ТУ 6-05-241-179-78). При этом в качестве временного связующего использовали либо 10 -ный раствор натриевой соли карбоксилметилцеллюлозы (ТУ 6-48-781-83) в питьевой воде (ГОСТ 2874-82), либо 5 -ный водный раствор поливинилового спирта (ГОСТ 10779-78), либо 10 -ный водный раствор меламинформальдегидной смолы (ТУ 6-10-758-74).Введение временного связующего И глицеринового эфира фурилового спирта выще оптимальной концентрации снижает прочность свежесформованных заготовок, а ниже оптимальной концентрации уменьщает выход годных обожженных абразивных инструментов.Для повыщения смачивающей способности дисперсных компонентов щихты временным связующим в ее состав вводили вторичный полиэтилен (ТУ 6-05-361-9-79) И магнийцинковый оксихлорид, представляющий собой продукт взаимодействия хлористого магния (ГОСТ 7759-73) с оксидом цинка (ГОСТ 10267-73). Введение вторичного полиэтилена И магний-цинкового оксихлорида выще оптимальной концентрации приводит к уменьшению прочности свежесформованных заготовок, а ниже оптимальной концентрации способствует ухудщению физико-механических свойств И режущей способности обожженных абразивных Инструментов.В настоящее время борная кислота используется в основном для получения адгезионно-способнь 1 х стеклопокрытий на сталях (Шардаков И др. Ударная прочность стеклопокрь 1 тИя на предворительно алитированной стали // Стекло И керамика. - 1991. - Не 2. - С. 19-21). Вторичный полиэтилен применяется в качестве связующего при изготовлении нащпальнь 1 х прокладок из полимерных композиционных материалов (а.с. СССР 1420001). Магний В 19678 С 12007.08.30ЦИНКОВЬ 1 Й оксихлорид используется в качестве модификатора полимерных КОМПОЗИЦИОННЫХ материалов на основе фенолформальдегидных смол (а.с. СССР 1171486). Гранит применяется в основном для получения бута, Щебня и облицовочного камня (Григорович М.Б.,Блоха Н.Т. Словарь по минеральному сырью для промышленности строительных материалов. - М. Недра, 1976. - С. 26-27). В отличие от известных технических решений гранит в сочетании с боем строительного стекла и борной кислотой используется в качестве керамической связки. Повышения прочности свежесформованных заготовок достигали дополнительным введением в шихту временного связующего и глицеринового эфира фурилового спирта. Повышения физико-механических свойств и абразивной способности шлифовального материала достигали дополнительным введением в шихту вторичного полиэтилена и магний-цинкового оксихлорида.Технология получения шихты для изготовления шлифовального материала состоит в следуюшем. Вначале смешивают мелкодисперсные электроваккуумный алунд, гранит,вторичный полиэтилен, бой строительного стекла и борную кислоту. После этого в полученную смесь последовательно вводят временное связующее, магний-цинковый оксихлорид и глицериновый эфир фурилового спирта. Изделия из заявляемой шихты получали следуюЩим образом. Перемешанную шихту помешают в пресс-форму и формуют заготовки при усилии прессования 530 МПа. Отпрессованные изделия извлекают из прессформь 1 и помешают в термошкаф, в котором их сушат при температуре 80-100 С в течение 2-3 ч. После этого высушенные заготовки помешают в электрошкаф, где их обжигают при температуре 1100 С в течение 2 ч. По описанной технологии сформованы заготовки для абразивных брусков размером 150 50 12 мм, применяемых для хонингования и суперфиниширования прецизионных деталей машиностроения, а также для виброшлифования стеклянных деталей оптического приборостроения.Для оценки механической прочности абразивного инструмента спеченные изделия измельчали и отбирали 200 мкм фракцию порошка. Полученный порошок помешали в прибор СПА 3-1, где его испытывали при усилии прижима верхнего кольца прибора 40 Н,скорости враЩения нижнего кольца 0,31 м/с и времени испытания 60 1 1 с. Результат испь 1 таний выражался процентом неразрушенных зерен материала от величины его первоначальной навески. Испытания абразивной способности шлифовальных материалов проводили на приборе АСЗ-4 по методу растирания измельченной пробы материала между стальным и стеклянным дисками в течение 13 мин 20 с, что соответствовало 800 оборотам диска. Результат выражался в граммах сошлифованного стекла.Влияние состава шихты и технологические режимы получения абразивного инструмента на их свойства приведены в таблице. Как видно из таблицы, сочетание выбранных компонентов (состав П 1-/) позволило в сравнении с прототипом снизить температуру обжига заготовок на 200 С, повысить механическую прочность зерен абразивного инструмента в 1,3-1,4 раза и его абразивную способность в 1,8-1,9 раза, снизить механические поломки брусков в 8,6-16 раз.Отсутствие в шихте глицеринового эфира фурилового спирта (состав /1), магнийцинкового оксихлорида (состав ЧП) и борной кислоты (состав /1 П) приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик шлифовального материала и доводочных инструментов из него.Таким образом, заявляемая шихта по сравнению с известной позволяет получить абразивный инструмент с более высокими эксплуатационными свойствами.