Шихта для изготовления полировального инструмента

Известна шихта для изготовления абразивного инструмента, содержащая абразивный порошок, минеральное вяжущее, наполнитель 1. Шихта имеет следующий состав абразивный порошок ( 16-60 мас. ), каустический магнезий (28-52 мас. ), природный бишофит(12-32 мас. ). При этом использовался природный бишофит, включающий шестиводный хлористый магний (90-91 мас. ), сернокислый кальций (О,1-О,7 мас. ), хлористый натрийИзвестная шихта для изготовления абразивного инструмента в качестве компонента неорганической связки содержит природный бишофит, являющийся дефицитным веществом для республики Беларусь, что затрудняет организацию промышленного производства из нее абразивных инструментов. Низкая водостойкость магнезиальной связки затрудняет применение абразивного инструмента на ее основе для бессуспензионного полирования изделий из стекла при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей на водной основе. Низкая термостойкость магнезиальной связки и ее малая стойкость к теплосменам позволяет использовать абразивный инструмент на ее основе лишь при малых скоростях резания, что снижает производительность труда при полировании изделий из стекла.Известна также шихта для изготовления абразивного инструмента, включающая абразивный порошок, минеральное вяжущее 2. При этом шихта имеет следующий состав черный карбид кремния (40-50 мас. ), магнезит (24,4-29,7 мас. ), молотый перлит(6,2-7,6 мас. ) и водный раствор хлористого магния (19,4-22,7 мас. ).Известная шихта для изготовления абразивного инструмента содержит молотый перлит, представляющий собой вулканическое водосодержащее стекло кислого состава и являющийся дефицитным веществом в Республике Беларусь. Это затрудняет организацию промышленного производства абразивных изделий из известной шихты. При использовании в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей составов на основе воды наблюдается повышенный износ абразивного инструмента при шлифовании изделий из стекла. В связи с низкой термостойкостью магнезионной связки и ее малой стойкостью к теплосменам шлифование стеклянных изделий осуществляют при низких скоростях резания, что требует увеличения продолжительности их обработки.Наиболее близкой к заявляемой является шихта для изготовления полировального инструмента, содержащая абразив и минеральное связующее 3. При этом связующее имеет следующий состав В 2 О 3 (1,2-1 О,О мас.), 5102 (О,5-6,О мас.), А 12 О 3 (О,6-1,О мас.), К 2 СО 3(О,О 7-1,3 мас.), МО (О,О 8-1,3 мас.), СаО (О,О 4-О,2 О мас.), Ма 2 СО 3 (О,О 5-О,2 О). В качестве абразива известная шихта содержит церит.Известная шихта для изготовления полировального инструмента, несмотря на то, что обеспечивает качество получаемого полировального инструмента, обладает существенным недостатком. Для изготовления полирующих элементов заготовки из шихты подвергаются обжигу на воздухе при температуре 760-880 С в течение 5 часов, что требует больших энергозатрат.Заявляемое изобретение решает задачу создания экономически выгодной шихты для изготовления полировального инструмента.Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в обеспечении энергосбережения при изготовлении полировального инструмента.Указанный технический результат достигается тем, что в шихту для изготовления полировального инструмента, включающую абразив и минеральное вяжущее, в качестве абразива содержит микрошлифпорошок полирита, в качестве минерального вяжущего - смесь гидроокиси алюминия, фосфорной кислоты и воды, и дополнительно содержит этиловый спирт, хлорокись циркония, аммоний борфтористый и микропорошок из боя строительного стекла зернистостью О,5-1,5 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.фосфорная кислота 5-25 вода 2-10 этиловый спирт 6-9 хлорокись циркония 0,1-2,0 аммоний борфтористь 1 й 0,02-0,50 тетраэтилортосиликат 0,2-3,0 микрошлифпорошок из боя строительного стеклаВ качестве абразивного порошка использовали микрошлифпорошки из первичного полирита следующих марок ПФ-О (ТУ 95-1161-83), ПО (ТУ 48-4-244-87) и ПП (ТУ 48-4-467-85). Так как в процессе твердения минерального вяжущего происходит его химическое взаимодействие с поверхностью зерен полирита, то он, кроме абразивного наполнителя, вь 1 полняет также роль одного из компонентов керамической связки.С целью исключения из процесса получения полировального инструмента операции обжига при высокой температуре в качестве керамической связки было использовано минеральное вяжущее, которое получали путем совмещения гидроокиси алюминия (ГОСТ 11841-82), фосфорной кислоты (ГОСТ 10678-76) и воды (ГОСТ 2874-82). Для повышения прочности минерального вяжущего и улучшения полировальнь 1 х свойств инструмента в минеральное вяжущее вводили микропорошок из боя строительного стекла (ГОСТ 111-90) зернистостью 0,5-1,5 мкм (М 0,5-М 1,5). Введение гидроокиси алюминия, фосфорной кислоты, микропорошка из боя строительного стекла и воды выше оптимальной концентрации приводит к снижению прочности полировального материала, а при введении указанных веществ ниже оптимальной концентрации уменьшает полирующую способность абразивного материала.Дальнейшего повышения прочности полировального инструмента и увеличения адгезии минерального вяжущего к зернам полирита достигали путем дополнительного введения в шихту аммония борфтористого (МРТУ 6-09-319-63) хлорокиси циркония (СТУ 6-О 9-3677-74),тетраэтилортосиликата (ТУ 6-09-5230-85) и этилового спирта (ГОСТ 11547-65). Введение аммония борфтористого хлорокиси циркония, тетраэтилортосиликата и этилового спирта выше оптимальной концентрации приводит к снижению прочности абразивных изделий, а введение указанных модификаторов ниже оптимальной концентрации способствует уменьшению адгезии минерального вяжущего к частицам полирита.В настоящее время минеральное вяжущее на основе гидроокиси алюминия фосфорной кислоты и воды используется преимущественно для изготовления карбидкремниевых бетонов и корундовых огнеупорных изделий, а также для изготовления керамической плитки(Конейкин В.А., Петрова А.П., Рашкован И.Л. Материалы на основе металлофосфатов. М. Химия, 1976. - С. 159-168). На основе порошка полирита приготавливают водные суспензии, которые используются при полировании изделий из технического и оптического стекла (А.с. СССР 1654319 СССР, МПК С 0961/02). При этом в процессе полирования стекол наблюдается большой расход порошка полирита.В отличие от известных технических решений порошок полирита и минеральное вяжущее, сформированное на основе гидроокиси алюминия, фосфорной кислоты и воды,использованы нами для получения твердого полировального инструмента, что позволяет снизить в 10-15 раз расход полирита в сравнении с применением его в виде суспензии. Повышения прочности и полирующей способности абразивного инструмента достигали дополнительным введением в минеральное вяжущее микропорошка из боя строительного стекла зернистостью 0,5-1,5 мкм. Для увеличения адгезии минерального вяжущего к частицам полирита в состав шихты вводили хлорокись циркония, аммоний борфтористый,тетраэтилортосиликат и этиловый спирт.Технология получения шихты для изготовления абразивного полировального инструмента состоит в следующем. Вначале приготавливают минеральное вяжущее путем по ВУ 6945 Сследовательного смешивания фосфорной КИСЛОТЫ, воды и гидроокиси алюминия. Затем смесь микрошлифпорошка полирита и микропорошка из боя строительного стекла обрабатывают тетраэтилортосиликатом и этиловым спиртом. После этого приготовленную смесь микрошлифпорошков вводили в минеральное вяжущее, куда при непрерывном перемешивании добавляли аммоний борфтористый и хлорокись циркония. После тщательной гомогенизации шихту использовали для получения образцов, которые использовали при проведении экспериментальных исследований. С этой целью шихту помешали в пресс-форму, где методом холодного прессования изготавливали образцы при внешнем давлении 66 МПа. Отпрессованные образцы выдерживали при комнатной температуре в течение 24 ч. Затем их термообрабатывали в термошкафу путем подъема температуры от 20 С до 300 С со скоростью 1,5 С/мин. При температуре 300 С образцы выдерживали в течение 3 ч. По описанной технологии были сформированы заготовки для абразивных брусков размером 5 О 111 О мм и для абразивных полировальников в виде цилиндров диаметром 16 мм и высотой 10 мм. Твердение образцов, изготовленных из шихты по прототипу, осушествляли при 20 С в течение 72 ч.Примеры исследуемых составов шихты приведены в табл. 1.Прочность на растяжение образцов исследовали на разрывной машине Р-20. Для оценки стойкости полировального материала к теплосменам образцы для исследований подвергали 20 циклам нагрев от 20 С до 700 С и охлаждение от 700 С до 20 С. Твердость по Бринеллю полировального материала оценивали на приборе типа ТР при внедрении шарика (ГОСТ 19202-80). Полируюшую способность шлифовальников в виде цилиндров исследовали на станке модели 2 ШП-200 М при обработке стекла марки Ф-101 при частоте врашения шпинделя 200 об/мин. Усадку абразивных изделий оценивали по изменению диаметров цилиндров после обжига в сравнении со свежесформованными заготовками. Величину среднеарифметического профиля полированной поверхности стекла марки К 8 оценивали фотоэлектрическим методом, основанным на рассеянии лазерного когерентного излучения.Результаты испытаний приведены в табл. 2.Как видно из таблиц 1 и 2, отсутствие в шихте аммония борфтористого (состав 1/), тетраэтилортосиликата (состав 1/), хлорокиси циркония (состав /1 П), микропорошка из боя строительного стекла (состав 1 Х) и гидроокиси алюминия (состав Х) приводит к ухудшению свойств полировального материала и инструмента на его основе.Этило Тетраэти Микрошлифпорошок из боя строительного стекла зернистостью, мкмЬ д Ь форная цирко- ВЫЙ лорто к кислота Ния спирт силикат М 2,0 щ- исследуемая - 9 4 9,4 1,8 3,2 - 14 заявляемая - 1,6 25 9 заявляемая - 100 6 17 7,5 заявляемая - - 8 5 0,2 0,5 - 233)1332 ЦПЗЙ 1 Х исследуемая - - 100 6 17 1,5 7,5 8 1,0 0,3 - - - - Х исследуемая 100 - - - 17 1,5 7,5 8 1,0 0,3 - - 9 - Таблица 2 Тве ость по Поли ю ая способность п и П о олжительность П очность п и астяжении М состава Бр-теллю, 06138821 линз из стекла Ф твгерщения образцов, Пр 1 П/Ьас ПЗСЛС 20 ЦИЕЛО Термона МПа 101, мг/30 мин часы гружений 700-20 С, МПа 1 исследуемая 1095 78 30 15 14,8 11 исследуемая 1108 82 30 12 11,6 111 заявляемая 1342 118 30 21 19,6 1/ заявляемая 1256 112 30 23,2 22,3 У заявляемая 1184 109 30 22,1 21,6