способ изготовления абразивного инструмента

Формула изобретения

Способ изготовления абразивного инструмента, включающий смешивание абразивного наполнителя с полимерным связующим на основе полистирола, формирование инструмента по заданным форме и размеру, спекание, охлаждение и извлечение из формы, отличающийся тем, что предварительно получают полимерное связующее перемешиванием бисера суспензионного полистирола с медицинским вазелиновым маслом, абразивный наполнитель нагревают до 220 - 250^oC с последующим смешением с полимерным связующим, а спекание абразивной смеси осуществляют при 120 - 220^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения абразивных инструментов на полимерной связке, широко применяемым при отделочно-зачистной обработке, в частности шлифовке изделий машино- и приборостроения.

Известен способ изготовления абразивного инструмента, включающий смешивание наполнителя - абразива с полимерным связующим - эпоксидной смолой, нагревание до 70^oC, перемешивание до однородной массы, добавление отвердителя, заполнение смесью формы заданных размеров, отверждение при температуре до 70^oC, извлечение из формы инструмента и охлаждение при комнатной температуре [1. Вопросы вибрационной технологии. Межвузовский сборник научных статей. Ростов-на-Дону. Издательский центр ДГТУ. 1996, с. 45 - 48].

Недостатками указанного способа является получение неоднородных по содержанию абразива инструментов из-за расслаивания в жидкой фазе, выделение в атмосферу токсичных паров при отверждении изделий, использование дорогостоящих компонентов полимерного связующего.

Наиболее близкий способ изготовления абразивного инструмента включает смешивание абразивного наполнителя с полимерным связующим на основе гранул вспенивающегося полистирола, формирование инструмента по заданным форме и размеру, спекание при температуре 100 - 120^oC, охлаждение и извлечение из формы [2. Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сборник трудов конференции. г. Волжский. Издательство ТОО "Полиграфист". 1997, с. 10 - 14 - прототип].

Недостатками указанного способа являются:

- отсутствие возможности получения твердого абразивного инструмента из-за образования пористой структуры связующего при спекании; инструмент применяется, в основном, для доводки изделий из мягких металлов;

- отслаивание абразива от гранул вспенивающегося полистирола при смешивании ухудшает спекаемость изделий.

В основу изобретения способ изготовления абразивного инструмента поставлена задача усовершенствования способа путем перемешивания компонентов в иной последовательности при измененном температурном режиме, обеспечения высоких физико-механические свойств абразивных изделий для выполнения операций тонкой обработки деталей из различных металлов.

Поставленная задача решается за счет того, что при способе изготовления абразивного инструмента, включающем смешивание абразивного наполнителя с полимерным связующим на основе полистирола, формирование инструмента по заданным форме и размеру, спекание, охлаждение и извлечение из формы, по изобретению предварительно получают полимерное связующее перемешиванием бисера суспензионного полистирола с медицинским вазелиновым маслом, абразивный наполнитель нагревают до 220 - 250^oC с последующим смешением с полимерным связующим, а спекание смеси осуществляют при 120 - 220^oC.

Осуществление процесса в указанных выше последовательности и температурном режиме является достаточным для того, чтобы использовать данный способ в технологии изготовления абразивных инструментов с улучшенными показателями по режущей способности, износостойкости, удельному съему металла с показателями, не уступающими по твердости инструменту на основе эпоксидных смол. Получаемый положительный эффект при отделочно-зачистной обработке металлов объясняется тем, что:

- уменьшается засаливание абразивного инструмента (показатель, связанный со съемом металла);

- достигается однородность инструмента и устраняется расслоение благодаря предварительному приготовлению полимерного связующего, нагреванию абразива до 220 - 250^oC перед смешиванием с полимерным связующим и спеканию при температуре 120 - 220^oC.

Достичь такого эффекта изготовлением абразивного инструмента известными способами (по прототипу или налогу) невозможно.

Способ осуществляют таким путем. Готовят полимерное связующее, перемешивая бисер суспензионного полистирола с медицинским вазелиновым маслом (МВМ) до однородной массы (смесь 1). Абразивный порошок нагревают до 220 - 250^oC и в горячем состоянии перемешивают со смесью 1. Полученную абразивно-полимерную композицию запрессовывают в формы, спекают при 120 - 220^oC в течение 20 - 30 минут, охлаждают до комнатной температуры, извлекают из формы абразивные инструменты - гранулы. Испытывают по методике [2. с. 121], учитывающей режущую способность, удельный расход абразивных гранул, удельный съем металла и др.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами изготовления абразивных изделий.

Пример 1. Для изготовления абразивного инструмента берут бисер суспензионного полистирола с 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 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 формы абразивные инструменты - гранулы. Результаты испытаний приведены в таблице.

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.

Пример 3 (аналог). Для изготовления абразивного инструмента берут 50% мас. абразивного порошка М 40 и 50% мас. смолы ЭД 16, нагревают до температуры 60^oC в течение 1 часа, перемешивают до однородной массы, добавляют отвердитель, заливают композицию в формы (по примеру 1), выдерживают при 60^oC 30 мин. Извлекают из формы, охлаждают гранулы при комнатной температуре в течение 3 ч. Испытывают инструменты аналогично примеру 1. Использованные смола и отвердитель токсичны. Результаты представлены в таблице.

Пример 4 (прототип). Для изготовления абразивного инструмента берут 50% мас. абразивного порошка М 40 от общей массы 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 приведены в таблице.

Пример 5 (контрольный). Способ осуществляют аналогично примеру 3 на полимерном связующем по примеру 1. Для изготовления абразивного инструмента 49% мас. гранул суспензионного полистирола типа ПСС с размером частиц 50 - 400 мкм смешивают с 1% мас. МВМ (смесь 1). 50% мас. абразивного порошка М 40 перемешивают со смесью 1 до однородной массы, нагревают до температуры 60^oC в течение 1 часа, запрессовывают в формы (по примеру 1), выдерживают (спекают) при 60^oC 30 мин. После перемешивания наблюдают неравномерное распределение абразива, абразивные гранулы (инструмент) не формируются и не пригодны для испытаний. Результаты приведены в таблице.

Пример 6 (контрольный). Способ осуществляют аналогично примеру 4 на полимерном связующем по примеру 1. Для изготовления абразивного инструмента 50% мас. абразивного порошка М 40 и 50% мас. полимерного связующего, приготовленного по примеру 2, перемешивают до однородной массы, 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, мало пригодны для испытаний. Результаты приведены в таблице.

Как видно из таблицы, при невысокой себестоимости износостойкость и режущая способность абразивных инструментов (гранул) по изобретению (примеры 1, 2) превышают эти показатели у инструментов по прототипу, по удельному съему металла почти в 3 раза, на 1,4-2,8% по твердости (пример 3 и [1] с. 47). Прототип применяют для обработки мягких металлов (медь, алюминий [2] с. 12), поэтому твердость инструмента низкая, при увеличении абразива до 50% (пример 4) инструменты плохо формируются (спекаются). Получить такие результаты, используя технологию аналога (пример 5) или прототипа (пример 6), не удалось.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления абразивного инструмента обеспечивает высокие физико-механические свойства абразивным изделиям, что позволяет применять последние для тонкой обработки деталей из различных металлов.