Масса для изготовления абразивного инструмента

(19) (111 380924 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ С 8 7)Изобретение от ится к оиэводреираэивног енно шли мента щест кели аль ых кр я сило Целью гов н яэке,ования го иобрес тово го шл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРФ 1000256, кл. В 24 Р 3/34, 1983.(54) МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА тенин является повышение эксплуатационных характеристик абразивногоинструмента за счет снижения хрупкости бакелитовой связки и тем самым повышения разрывной скорости круга иуменьшения его вибрации (жесткости)при шлифовании и ликвидации огранкина обрабатываемых деталях. Массадля изготовления абразивного инструмента включает абразивное зерно,наполнитель, бакелитовое связующее имодифицирующую добавку, в качествекоторой использован реакционноспособный олигомер на основе алкиленооксида при его содержании 2-207 от массысвязующего.Все компоненты в массувходят в следующем соотношении,мас,3:абразивное зерно 67-81; бакелитовоесвязующее 10-13; модифицирующая добавка 0,2-2,6, наполннтель остальное. 6 табл.1380924 10-13 30 Изобретение относится к производству абразивного инструмента,преимущественно шлифовальных кругов на бакелитовой связке, для силового и чистового шлифования.5Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик абразивного инструмента эа счет снижения хрупкости бакелитовой связки и тем самым повьппения раэршвной скорости круга и уменьшения его вибрации (жесткости) при шлифовании и ликвидации "огранки" на обрабатываемых деталях. 15Масса для изготовления абразивного инструмента включает абразивное зерно,наполнители бакелитовое связующее и модифицирующую добавку, в качестве которой использован реакционноспособный олигомер на основе алкиленоксида при содержании его 2-203 от массы связующего при следующем содержании компонентов,мас,7; 25Абразивное зерно 67-81Бакелитовое связующееУказанная модифицирующая добавка 0,2-2,6Наполнитель ОстальноеВведение опигомера в бакелитовое связующее позволяет улучшить его объемное структурирование за счет активным концевых реакционноспособных групп (например, гидроксильных или эпоксидных),совместимых с фенолформальдегидной смолой. Кроме того, олнгомерная добавка проникает 40 в межкаркасное пространство сшитого бакелита.При этом увеличивается подвижность и гибкость макромолекул и формируется менее дефектная структурная сетка, что способствует увеличе нию прочности и эластичности бакелитовой связки, Это позволяет повысить механическую прочность инструмента и его разрывную скорость, понизить хрупкость шлифкругов и повысить их эксплуатационные показатели.Кроме того, реакционноспособные олигомеры ца основе алкиленоксида, как ниэковязкие жидкие продукты,улуч.дают технологический процесс иэготов 55 пения абразивной массы,так как легко растворяются в увлажнителе,например БЖи в этом имеют значительное преимущество перед использованием в качестве модификатора жидкого каучука (вязкость СКН70000140000 мПа с),Реакционноспособные олигомеры на основе алкиленоксида - это промежуточные малотоксичные технические продукты между мономерами и высокомолекулярными соединениями, имеющие концевые функциональные группы.Техническое название таких олигомеров в зависимости от реакционно- способных концевых групп следующее: лапрол - для гидроксильных, лапронол - для азотосодержащих, лапроксид - для эпоксидных, лапромат - для циклокарбонатных и акрол - для акрилатных и гидроксильных.Перечисленные олигомеры - жидкие продукты, имеющие низкую вязкость (150-300 мПа с). Эти продукты применяются как исходное сырье для изготовления полиуретанов, пенополиуретанов, синтетических масел, клеев, эмалей и поверхностно-активных веществ.Введение олигомера в абразивную массу осуществляют за счет бакелитового связующего путем перемешивания с увлажнителем - жидким бакелитом (при изготовлении абразивного инструмента способом холодного прессования) или путем введения в формовочную смесь в конце перемешивания (при изготовлении абразивного инструмента способом горячего прессования, при котором в качестве увлажнителя используют фурфурол), при этом снижается слеживаемость и исключается пиление абразивной массы.Количественное содержание предлагаемой модифицирующей добавкиоявляется оптимальным. При замене связующего олигомером менее 2 мас.7 от массы бакелитового связующего не проявляется изменение структуры бакелитовой связки, а при замене более 20 мас.Я абразивная масса становится нетехнологичной из-эа высокого пере- увлажнения.Экспериментальная проверка абразивной массы, модифицированной реакцнонноспособнымн олигомерами на основе алкиленоксида, осуществлена при изготовлении в лабораторных условиях кругов различных по назначению, рецептуре (структуре) и способу изготовления. Например, отрезных кругов 300 х 3 х 32 с макснмапьным и средним копичественным содержанием абразивного зерна относительно указанного предела, жидкого бакелита БЖв качестве учлажнителя (круги изготавливали способом холодного прессова 5 ния), а также шлифовальных кругов 200 х 20 х 76 для чистовой зачистки легированных сталей, содержащих абразивное зерно, соответствующее нижнему пределу его содержания,использования в качестве увлажнителя фурфурола, и наполнителей в дополнение к криолиту " порообраэователя в виде гранулированной соды (круги изготавливали способом горячего прессо вания).При изготовлении отрезных кругов в качестве модификатора абразивной массы из группы реакционноспособных олигомеров выбран Лапрол 503, содержащий активные гидроксильные концевые группы, которые участвуют в структурировании бакелита в процессе термообработки,повьппая его прочностные свойства и разрывную скорость кругов. 25 Кроме того, образование бакелита с развитыми поперечными связями снижает хрупкость связки этих кругов и повьппает их стойкость и коэффициент шлифования. 30При изготовлении шлифовальных , кругов для чистовой зачистки в качестве модификатора выбран Лапроксид- содержащий активные эпоксидные концевые группы, являющиеся внутренним пластификатором при формировании35 структуры бакелита в процессе термообработки.Тем самым снижается хрупкость бакелита и повьппается его эластичность без снижения прочности.При 40 эксплуатации таких кругов повьппается чистота обрабатываемой поверхности, ликвидируется ее волнистость или так называемая "огранка".При изготовлении абразивного ин струмента другого назначения модификатор иэ группы реакционноспособных олигомеров на основе алкиленоксида может быть уточнен индивидуально.Примеры рецептур конкретного изго 50 товления массы для отрезных кругов по изобретению и по прототипу приведены в табл. 1 (при максимальном содержании абразивного зерна) и в табл. 2 (при среднем содержании абразивного зерна).В примерах переменныи фактором является лишь введение разного количества модификатора взамен составляющих (БЖи СФПА) бакелитовогосвязующего.Лапрол, представляющий собойжидкость, предварительно перемешивают с жидким бакелитом 15-20 мин дополучения однородной консистенции.Расчетное количество зерна нормального электрокорунда марки 14 А зернистостью 50 загружают в лопастнуюмашину и увлажняют смесью жидкогобакелита и олигомера (Лапрола)и перемешивают 5-7 минВ отдельную лопастную мешалку подают пульвербакелит марки СФПА,криолит и перемешивают 2 мин. Послеэтого приготовленную массу вводятв первую мешалку с увлажненным шлифовальным зерном и перемешивают 4 мин.Абразивную массу просеивают черезсито с размером 2,5 х 2,5 мм для удаления агрегатных образований.Из абразивной массы методом холодногопрессования были изготовлены армированные отрезные круги 300 х 3 х 32. Вкачестве армирующего материала использована стеклосетка СПАН. Термообработка кругов была проведена по общепринятым режимам.Аналогичным образом изготовленыкруги по прототипу, но соль Мора впорошкообразном состоянии вводили вмешалку с пульвербакелитом СФП-.011 Аи криолитом и перемешивали 2 мин.В остальном процесс изготовленияабразивной массы и кругов по прототипу подобен.Примеры рецептур конкретного изготовления массы для шлифовальныхкругов по изобретению и по прототипуприведены в табл. 3.Абразивная масса была изготовленаследующим образом,Расчетное количество нормальногоэлектрокорунда марки 14 А зернистостью 16 Н и порвобразователя (гранулированной соды) загружают в лопастную мешалку и перемешивают 5-7 мин,затем добавляют фурфурол и увлажняют10 мин. В отдельную лопастную мешалку подают пульвербакелит марки СФП 0119 А, криолит и перемешивают 2 мин,После этого приготовленную смесьвводят в первую мешалку, перемешивают 5 мин, затем добавляют расчетноеколичество Лапроксидаи сноваперемешивают 5 мин,Абразивную массу просеивают черезсито с размером 0,32 х 0,32 мм для1380924 удаления агрегатных образований.Из абразивной массы способом горячего прессования были изготонлены шлифональные круги 200 х 20 х 76. Температура плит 160 С, выдержка при прессонании 1 мин на 1 мм высоты круга. Термообработка кругов была проведена по общепринятым режимам. Аналогичным образом изготовлены круги по прототипу в последнем соль Мора введена в мешалку с пульнербакелитом и криолитом.Круги, изготовленные из абразивных масс с использованием в качестве модификатора реакционноспособных олигомеров на основе алкиленоксида (Лапролаи Лапроксида), испытаны в лабораторных условиях на разрывную прочность, скорость распространения ультразвука и эксплуатационные показатели.Результаты испытаний приведены в табл. 4,5 и 6 (из составов по табл. 1,2,3 соответственно).Иэ табл. 4 и 5 видно,что отрезные круги, изготовленные из масс с содержанием модифицирующей добавки 2-207 от массы связующего (примеры 2,3 и 4), дают наилучшие показатели - прочность на разрыв и коэффициент шлифонзния (с содержанием модифицирующей добавки с 2 Я и ) 203 от массы связующего) на уровне прототипа,Из табл. 6 видно, что при содержании модифицирующей добавки, выходящем эа указанные пределы, падает прочность на разрыв и зафиксирована огранка обрабатываемых деталей.Данные табл, 4,5 и 6 показывают, что абразивные круги, изготовлены иэ масс, содержащих абразивное зерно, наполнители., бакелитовое сняв.юшее и модифицирующую добавку в нидереакционноспособного олигомера наоснове алкиленоксида в количестве2-207. от массы связующего, обеспечивают повышение прочности кругов на3 - 11,57. по сравнению с прототипом.При этом коэффициент шлифования возрастает соответственно на 5,3 - 26,37.За счет изменения упругих харак теристик, которые оценивались скоростью распространения ультразвука(при использовании модификатора 3340- 153500 м/с, прототип 3280 м/с) приполучении требуемой шероховатостиповерхности обеспечено шлифованиебез огранки. Формула изобретенияМасса для изготовления абразивного инструмента, содержащая абразивноезерно, наполнитель, бакелитовое связующее и модифицирующую добавку, 25 о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, сцелью повышения эксплуатационных характеристик инструмента, в качествемодифицирующей добавки она содержитреакционноспособный олигомер на осно ве алкиленоксида при его содержании 2-207 от массы связующего,при этом нсе компоненты входят в массу в следующем соотношении,мас.7.:Абразивное зерно 67-81Бакелитовое связующее 10-13Указанная модифицирующая добавка40 Наполнитель 0,2-2,6Остальное Массы для изготовления абразивных отрезхолод ипрессования при максимальном Содержание, ма"7 в составе массы(злектрокерунд) 14 А 5 ОП 81,0 81,0,81,0 81 0 81,0 81,0 мдкнй бакелит марки БЖ 4,0 5,87 5,74 5,7 5,6 7,0 7,0 6,0 5, 15, 8 Пульверблкелит марки СФПА 6,0 Т а б л и ц а 1 ных кругов 300 х 3 х 32 способом содержании абразивного зерна1380924 Продолжение табл,1 Компоненть Прототип 1 2 34 5 Наполнитель (криолит) 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 Модификатор-соль Мора 1,3 Модификатор - олигомер реакционноспособный на основе алкиленоксида (Лапрол) 0,13 0,26 1,3 2,6 3,25 Лапрол, 7 от бакелитового связующего 2 10 Таблица 2 Массы для изготовления абразивных отрезных кругов 300 х 3 х 32 способом холодного прессования при среднем содержании абразивного зерна Компоненты Содержание мас.7, в составе массы-1 1 1 74 74 74 74 Жидкий бакелитБЖ5,0 5,38 527 4,9 Пульвербакелит марки СФНА 5,2 4,82 5,0 Наполнитель-крнолит 14,5 Модификатор-соль Мора 1,3 14,5 0,12 0,23 1,15 2,3 2,88 10 20 Абразивное зрно(электрокорунд)4 А 50 Н Модификатор-олигомер реакционноспособный на основеалкиленоксида (Лапрол) Лапрол, 7 от бакелитового связующего Содержание, мас,Х в составе массы 11 1 1 Г 6,0 6,0 5,45 14,5 14,5 14,510 1380924 Таблица 3 Массы для изготовления шлифовальных кругов 200 х 20 х 76 способом горячего прессования при минимальном содержании абразивного зерна Наименование Содержание, мас.й,в составе массцвип 1, 2 3 4 ротот 5 67,0 0,6 фурфурол Пульвербакелит марки СФПА10,65 Наполнитель-криолит 1,5 Сода гранулированная (образователь) 19,0 19,0 19,0 19,0 19,0 19,0 Модификатор-соль Мора 1,25 1125 2 ф 50 Зф 13 0,13 0,26 Лапроксид, Ж отбакелитового свя 20 25 10 зующего Таблица 4 Прочностные и эксплуатационные по. каэатели отрезных кругов 300 хЗх 32 при максимальном содераании абразивного зерна Пример Прочность на Коэффициент разрыв, м/с шлифования,см/см(электрокорунд)14 А 16 Н Модификатор-олигомер реакционноспособный на основеалиленоксида (Лапроксид) 67,0 67,0 0157 Оэ 60 11,8 11,641,5 1,5 67 еО 67 эО 67 ъО 0 э 55 Оф 55 Ое 56 10,7 9,45 8,811,5 1,5 1,512 1380924 Т а б л и и а 5 Прочностные и эксплуатационные показатели отрезных кругов 300 х х 3 х 32 при среднем содержании абразивного зерна Пример Прочность на Коэффициент разрыв, н/с шлифования,см/см2,0 115 120 2,25 125 2,65 2,"5 120 2,05 118 2,2 Прототип 115 Т а б л и ц а 6 Прочностные и эксплуатационные показатели шлифовальных кругов 200 х 20 х 76 Шероховатость (Н),мкм Качествошлифованной поверхПрочностьна разрыв,н/с Пример ности 0,7-1,0 3320 Огранка вв всех деталях88 3460 Нет огранки 100 3500 106 То же 3340 То же 98 3225 90 Огранка на пер".вых деталях 0,7-1,0 3280 Огранка навсех деталях Прототип 95 Составитель Н.Балашова Редактор М.Келемеш Техред М.Ходанич Корректор В.Ильин, Заказ 1148/16 Тираж 678 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5