абразивно-полимерная композиция для получения абразивного инструмента

Формула изобретения

Абразивно-полимерная композиция для получения абразивного инструмента, включающая полимерное связующее на основе полистирола и наполнитель - абразив, отличающаяся тем, что в качестве полимерного связующего она содержит бисер суспензионного полистирола и дополнительно медицинское вазелиновое масло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Абразив - 50

Бисер суспензионного полистирола - 49

Медицинское вазелиновое масло - 1

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сырьевым композициям на полимерной связке для получения абразивных инструментов, которые широко применяются при отделочно-зачистной обработке, в частности шлифовке изделий машино- и приборостроения.

Известные абразивно-полимерные композиции для получения абразивных инструментов в качестве полимерного связующего содержат эпоксидную смолу (жидкий компонент), компаунд К-115 или их смеси. [1. Вопросы вибрационной технологии. Межвузовский сборник научных статей. Ростов-на-Дону. Издательский центр ДГТУ, 1996, с. 45-48].

Недостатками этих композиций является неоднородное распределение абразива в жидком компоненте, выделение токсичных паров в атмосферу, использование дорогостоящих компонентов полимерного связующего. Себестоимость 1 кг композиции на ЭД16 составляет 16-18 грн., на ЭД20 - 22-24 грн., на компаунде К-115 - 25-28 грн.

Наиболее близкой по составу является абразивно-полимерная композиция, содержащая абразив - наполнитель и гранулы вспенивающегося полистирола (с размером частиц 0,4-2,0 мм) в качестве полимерного связующего. [2. Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сборник трудов конференции, г. Волжский, изд-во ТОО "Полиграфист", 1997, с. 10-14 - прототип] .

Недостатки композиции заключаются в отслаивании абразива от гранул вспенивающегося полистирола при соотношении наполнителя к полимерному связующего 1:1, низкая твердость изделий на ее основе.

В основу изобретения абразивно-полимерной композиции для получения абразивного инструмента поставлена задача усовершенствования композиции путем введения другого полимерного связующего с дополнительным компонентом, чтобы обеспечить высокие физико- механические свойства абразивным изделиям в сочетании с невысокой технологической себестоимостью.

Поставленная задача решается за счет того, что абразивно-полимерная композиция для получения абразивного инструмента, включающая полимерное связующее на основе полистирола и наполнитель - абразив, по изобретению, в качестве полимерного связующего она содержит бисер суспензионного полистирола и дополнительно медицинское вазелиновое масло при следующем соотношении компонентов, % мас:

Абразив - 50

Бисер суспензионного полистирола - 49

Медицинское вазелиновое масло - 1

Применение в качестве полимерного связующего бисера суспензионного полистирола и дополнительно медицинского вазелинового масла в заявляемом к абразиву соотношении является достаточным для того, чтобы использовать данную композицию как основополагающую в технологии получения абразивных инструментов с высокими показателями, не уступающими инструменту на основе эпоксидных смол по твердости, с улучшенными показателями по режущей способности, износостойкости, удельному съему металла. Положительный эффект на предлагаемой связке получают из-за уменьшения засаливания абразивного инструмента (показатель, связанный со съемом металла). Достигается это благодаря тому, что в предлагаемой абразивно-полимерной композиции бисер суспензионного полистирола имеет большую поверхность за счет меньшего размера частиц 50-400 мкм (основные фракции вспенивающегося полистирола имеют размер 0,4-2,0 мм - 400-2000 мкм); добавление к полимерной связке медицинского вазелинового масла в предлагаемом количестве, обеспечивает налипание абразива на поверхность бисера суспензионного полистирола, т.е. однородность, что устраняет расслоение.

Достичь этого эффекта путем прямого добавления медицинского вазелинового масла к вспенивающемуся полистиролу нельзя, при этом расслоение не устраняется.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами получения абразивных изделий на основе абразивно-полимерных композиций.

Пример 1. Для изготовления абразивного инструмента берут бисер суспензионного полистирола о размером частиц 50-400 мкм в количестве 49 мас.% от общей массы композиции. В качестве бисера суспензионного полистирола используют промежуточный продукт типа ПСС перед экструдированием (ГОСТ 20282-86. Полистирол общего назначения.). Бисер суспензионного полистирола смешивают с 1% медицинского вазелинового масла (МВМ) до однородной массы (смесь 1). Абразивный порошок, например М40, в количестве 50 мас.% от абразивно-полимерной композиции нагревают до 220-250^oC и в горячем состоянии перемешивают со смесью 1. Полученную абразивно-полимерную композицию запрессовывают в формы в виде конуса размером h-25 мм, d-25 мм и спекают при 200-220^oC в течение 20-30 минут, охлаждают до комнатной температуры, извлекают из форм абразивные инструменты - гранулы, испытывают по методике [1, с.121], учитывающей режущую способность, удельный расход абразивных гранул, удельный съем металла и др. Результаты испытаний приведены в таблице. Себестоимость 1 кг абразивного инструмента в виде гранул - 8,16 грн.

Пример 2. Аналогично примеру 1 для изготовления абразивного инструмента в качестве бисера суспензионного полистирола берут товарный продукт типа ПСН (ТУ 301-05-190-92. Полистирол суспензионный низковязкий). Сформированную композицию спекают при температуре 120 - 130^oC. Результаты испытаний даются в таблице. Себестоимость 1 кг абразивного инструмента в виде гранул - 7,68 грн.

Пример 3 (прототип). Для изготовления абразивного инструмента берут 50 мас. % абразивного порошка М40 от общей массы композиции и 50 мас.% гранул вспенивающегося полистирола типа ПСВ-С(ОСТ 301-05-202-92а. Полистирол вспенивающийся. ) с размером частиц 0,4 - 2,0 мм, перемешивают, запрессовывают в формы (по примеру 1) и спекают при температуре 100 - 120^oC. После перемешивания наблюдают отслоение абразивного порошка от полистирола, абразивные гранулы формируются плохо и не пригодны для испытаний. Результаты в таблице. Себестоимость 1 кг абразивного инструмента в виде гранул - 8,0 - 8,16 грн.

Пример 4 (контрольный). Для изготовления абразивного инструмента берут 50 мас.% абразивного порошка М 40 и 50 мас.% смолы ЭВ 16, нагревают до температуры 60^oC в течение 1 часа, перемешивают до однородной массы, добавляют отвердитель, заливают композицию в формы (по периметру 1), выдерживают при 60^oC 30 мин. Извлекают из формы, охлаждают гранулы при комнатной температуре в течение 3 ч. Испытывают иснтрументы аналогично примеру 1. Использованные смола и отвердитель токсичны. Результаты в таблице. Себестоимость 1 кг - 17,86 грн.

Пример 5 (контрольный). Аналогично примерам 1 и 3 для изготовления абразивного инструмента 49 мас.% гранул вспенивающегося полистирола типа ПСВ-С с размером частиц 400 - 800 мкм смашивают с 1 мас.% МВМ (смесь 1). 50 мас.% абразивного порошка М40 перемешивают со смесью 1, запрессовывают в формы (по примеру 1), спекают при температуре 100 - 120^oC. После перемешивания наблюдают неравномерное распределение абразива, абразивные гранулы формируются плохо, мало пригодны для испытаний. Результаты приведены в таблице. Себестоимость 1 кг абразивного инструмента в виде гранул - 8,0- 8,16 грн.

Пример 6. Аналогично примеру 1 берут 48,5 мас.% бисера суспензионного полистирола, медицинского вазелинового масла 1,5 мас.% и 50 мас.% абразива. Абразивные гранулы формируются плохо.

Пример 7. Аналогично примеру 1 берут 49,5 мас.% бисера суспензионного полистирола и медицинского вазелинового масла 0,5 мас.% Наблюдается неравномерное распределение 50% абразива, абразивные гранулы формируются плохо.

Как видно из таблицы, износостойкость и режущая способность абразивных инструментов (гранул) по изобретению (примеры 1,2) превышают эти показатели у инструментов на основе эпоксидных смол, по удельному съему металла почти в 3 раза, на 1,4-2,8% по твердости (пример 4 и [1] с.47). Прототип применяют для обработки мягких металлов [2 с. 12], поэтому твердость инструмента низкая, при увеличении абразива до 50% (пример 3) инструменты плохо формируются (спекаются), добавлением 1% МВМ к ПСВ-С (пример 5) расслоение не устраняется. Наблюдается улучшение перечисленных выше характеристик при использовании инструмента на основе заявляемой композиции, когда в качестве наполнителя применяли и другие абразивные порошки, например, M20, M30, M50, M60 и др.

Таким образом, предлагаемая абразивно-полимерная композиция для получения абразивного инструмента обеспечивает высокие физико-механические свойства абразивным изделиям при невысокой себестоимости.