專利名稱：具有改善圓角保持性能的溶膠-凝膠法氧化鋁砂輪的制作方法
本申請與頒布于1991年7月30日的美國專利5,035,723和頒布于1993年4月20日的美國專利5,203,886相關(guān)，這兩個(gè)專利的全部說明書已被參考結(jié)合于本申請中。
本發(fā)明涉及砂輪，具體就是圓角(corner)保持性能有了改善，采用溶膠—凝膠法氧化鋁作為磨粒的砂輪。本發(fā)明還包括一種能改善機(jī)械強(qiáng)度和圓角保持性能的結(jié)合劑組合物。
人們正在設(shè)計(jì)一些精密的運(yùn)動(dòng)部件在更高輸出或產(chǎn)量、更高效率和更長壽命的情況下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。這些部件例如有發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃式、噴氣式和電氣式)，傳動(dòng)系(一般傳動(dòng)裝置和差動(dòng)裝置)以及支承面等。為滿足這些要求，生產(chǎn)部件的質(zhì)量應(yīng)有所改善，包括其設(shè)計(jì)更好，強(qiáng)度更大，尺寸公差更嚴(yán)。為了獲得很嚴(yán)的公差，部件應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)材料，并制成接近凈的即最終的形狀與尺寸。
砂輪時(shí)常用于整個(gè)部件的制造，即賦于其最終尺寸。玻璃質(zhì)結(jié)合的砂輪大多用于金屬部件的磨削。為了用砂輪獲得這種精密度的部件，需用金剛石刀具將砂輪的表面修整成該部件的反象形狀。因?yàn)楸患庸さ牟考侨∩拜喌耐庑?，所以砂輪盡可能長久地保持其形狀是十分必要的。理想的情況就是磨削成具有精確尺寸公差的精密部件，同時(shí)并無材料損傷。
典型的情況是，砂輪的形狀會(huì)走樣，即在砂輪的圓角或曲線部位發(fā)生損壞。標(biāo)準(zhǔn)的電熔剛玉砂輪在磨削了二、三個(gè)工件后，在其邊緣處會(huì)產(chǎn)生顯著的變化。因此，為避免出廢品，在每加工一個(gè)工件后，磨床工可能須對砂輪進(jìn)行修整。采用性能較佳的溶膠—凝膠法氧化鋁磨粒制造的砂輪，它磨削了四、五個(gè)工件后，砂輪邊緣的形狀才會(huì)有變化，因此磨床工在磨削了三個(gè)工件后才會(huì)要修整砂輪。溶膠—凝膠法氧化鋁砂輪的修整頻率與標(biāo)準(zhǔn)砂輪比較得以減少，這固然是一個(gè)改進(jìn)，而目前的修整頻率仍較大，而且溶膠—凝膠法氧化鋁砂輪通過修整要產(chǎn)生損耗，因此人們?nèi)韵Ｍ苓M(jìn)一步降低修整頻率以獲得效益。
需要的是一種圓角或形狀保持性能較好的溶膠—凝膠法氧化鋁砂輪，以便延長兩次修整之間的時(shí)間。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是制造一種圓角或形狀保持性能改善的溶膠—凝膠法氧化鋁磨粒的砂輪。本發(fā)明的又一個(gè)目的是制造一種可用于溶膠—凝膠法氧化鋁砂輪的結(jié)合劑。
本發(fā)明提供一種玻璃質(zhì)結(jié)合磨料的砂輪，其中磨料顆粒包括一種溶膠—凝膠法氧化鋁磨料，砂輪的圓角或形狀保持特性與機(jī)械性能獲得了改善。本發(fā)明還包括提供一種結(jié)合劑組合物，它有助于含溶膠—凝膠法磨料的玻璃質(zhì)結(jié)合砂輪的圓角或形狀保持性能與機(jī)械性能的改善。


圖1是一個(gè)在圓角保持性能試驗(yàn)中用一個(gè)砂輪進(jìn)行圓角磨削的示意圖。
圖2是在圓角保持性能試驗(yàn)中砂輪圓角半徑與工件表面相接觸的那部份的示意圖。
本發(fā)明的玻璃質(zhì)結(jié)合磨料體中含有溶膠—凝膠法氧化鋁磨粒。溶膠—凝膠法氧化鋁磨粒在本技術(shù)領(lǐng)域中是為人們所熟知的。溶膠—凝膠法氧化鋁可以是放入晶種的或不放入晶種的。溶膠—凝膠法氧化鋁指的是用下述方法制備的氧化鋁，該方法是使氧化鋁—水合物的溶膠產(chǎn)生膠溶作用，生成凝膠，然后干燥與煅燒形成α氧化鋁。
最初的溶膠還可以含有總重達(dá)15％的尖晶石、富鋁紅桂石、二氧化錳、二氧化鈦、氧化鎂、稀土金屬氧化物、氧化鋯或一種氧化鋯的前體(此前體的加入量可較多，例如40重量％或以上)、或其它的相容添加物或其前體。溶膠時(shí)常含有這些添加物，是為了改進(jìn)諸如斷裂韌度、硬度、脆性、斷裂力學(xué)以及干燥性能等性質(zhì)。
凝膠一旦形成后，可用例如壓制、模制或擠壓等任何一種適宜方法使之成形，然后仔細(xì)干燥以生成所需形狀的不開裂坯體。
這種凝膠如上成形后，可以再切成合適的供煅燒的尺寸；這種凝膠或者還可直接鋪展成任一合適形狀，然后干燥，干燥的溫度一般低于凝膠的起沫溫度。也可以采用任一種去水方法包括溶劑提取法來將凝膠中的自由水分去掉，形成固體。
當(dāng)固體干燥后，它可切割或加工成所需的某種形狀，或用任一種合適設(shè)備，例如錘磨機(jī)或球磨機(jī)進(jìn)行粉碎，生成顆粒。磨碎固體的任何一種方法都可采用。
成形之后，此干燥凝膠可再經(jīng)焙燒，基本上去除所有揮發(fā)物質(zhì)，并將顆粒的諸種組分轉(zhuǎn)變成陶瓷物質(zhì)(金屬氧化物)。干燥凝膠一般是加熱直至自由水分和絕大部分化合水分都去除掉。經(jīng)焙燒的材料再經(jīng)加熱煅燒，其保溫是在一適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)直至所有的α氧化鋁—水合物基本上轉(zhuǎn)變?yōu)棣裂趸X。
如前所述，溶膠—凝膠法氧化鋁可以是放入晶種的或不放晶種的。對放入晶種的溶膠—凝膠法氧化鋁，是將成核部位物質(zhì)有意地引入氧化鋁—水合物分散體系或在其中就地產(chǎn)生。在分散體系中有成核部位的存在，就降低了α氧化鋁隨后形成的溫度，因此產(chǎn)生極細(xì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
在本技術(shù)領(lǐng)域中，人們是很熟悉合適的晶種物質(zhì)的。它們一般應(yīng)具有與α氧化鋁盡量接近的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣參數(shù)?？捎玫木ХN包括例如顆粒狀的α氧化鋁、α氧化鐵(FewO3)、α氧化鋁前體或α氧化鐵前體，后兩種物質(zhì)在低于氧化鋁—水合物轉(zhuǎn)變成α氧化鋁的溫度以下的某個(gè)溫度會(huì)分別轉(zhuǎn)變成α氧化鋁和α氧化鐵。但是，在這里給出這些晶種類型，只是提供說明而已，并不構(gòu)成什么限制。有效的晶種顆粒在其粒度上應(yīng)是亞微米的。
如果用晶種溶膠—凝膠法氧化鋁，晶種物質(zhì)的重量最好應(yīng)不超過水合氧化鋁重量的10％，一般來說，超過約5重量％并無好處。如果晶種是足夠細(xì)的話(最好為60米2/克或以上)，其使用量宜為0.5—10重量％，1—5重量％則更適宜。所加入的晶種可以是一種前體形式，它在α氧化鋁形成的溫度以下的某一個(gè)溫度會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚跃ХN。
某些情況下，也可采用非晶種溶膠—凝膠法氧化鋁磨料。這種磨料的制法與上述制法相同，只是不引入晶種顆粒?？梢栽谌苣z或凝膠中加入足量的稀土金屬氧化物或它們的前體，以便在煅燒后含有至少0.5重量％或最好約1—30重量％稀土金屬氧化物。
本發(fā)明的砂輪除含有溶膠—凝膠法磨料顆粒外，并可任選地含有一種或多種輔助磨料顆粒。砂輪中有磨料、結(jié)合劑、孔隙，可能還有其它填料和添加物。砂輪中磨料包括輔助磨料的用量可能變化很大。本發(fā)明砂輪的組成，含有約34至約56體積％磨料較佳，約40至約54體積％磨料更佳，約44至約52體積％磨料則最佳。
在砂輪磨料的總量中，溶膠—凝膠法氧化鋁磨料占約5至約100體積％較佳，約30至約70體積％更佳。
在砂輪磨料的總量中，輔助磨料占約0至95體積％較佳，約30至約70體積％更佳?？捎玫妮o助磨料包括例如電熔剛玉、碳化硅、立方氮化硼、金剛石、燧石、石榴石、氣泡氧化鋁。但是給出這些輔助磨料的例子僅供說明，并非限制。
在砂輪中經(jīng)常有孔隙存在。本發(fā)明砂輪的孔隙度約0至約68體積％較佳，約28至約56體積％更佳，約30至約53體積％最佳?？紫兜男纬墒怯捎诓牧项w粒的自然填充中存在空間間隙，以及由于含有通常的致孔介質(zhì)材料，例如空心玻璃微珠、核桃殼粉、塑料等有機(jī)材料微珠，泡沫玻璃顆粒和氣孔氧化鋁的緣故。這些致孔材料也不過是示例說明，并不限于此。
本發(fā)明的砂輪是用一種玻璃態(tài)結(jié)合劑結(jié)合的。所用的玻璃態(tài)結(jié)合劑對本發(fā)明砂輪的圓角或形狀保持特性的改善起著很大作用。此種結(jié)合劑的原料較好地是包括6號Kentucky球土、霞石、硅酸鈉-粉、碳酸鋰、燧石、硅灰石和鈷尖晶石。這些原料一起含有下列氧化物SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，TiO2，CaO，Mgo，Na2O，K2O，Li2O，B2O3和CoO。砂輪組成中所含的結(jié)合劑，約3至25體積％較佳，約4至約20體積％更佳，約5至約18.5體積％最佳。
煅燒后的結(jié)合劑中，所含的SiO2大于約47重量％，約52至約62重量％較佳，約54至約60重量％更佳，約57重量％最佳；所含的Al2O3少于約16重量％，約12至約16重量％較佳，約13至約15重量％更佳，14.4重量％最佳；所含的Na2O約7至約11重量％較佳，約8至約10重量％更佳，約8.9重量％最佳；所含的K2O少于約2.5重量％，約0.5至約2.5重量％較佳，約1至約2重量％更佳，約1.6％最佳；所含的Li2O大于約2.0重量％，約2.0至約3.4重量％較佳，約2.0至約2.7重量％更佳，約2.2重量％最佳；所含的B2O3少于約18重量％，約9至約16重量％較佳，約11至約14重量％更佳，約12，6重量％最佳；所含的CoO約0至約2重量％較佳，約0.5至約1.3重量％更佳，約0.9重量％最佳，氧化鈷(CoO)對本發(fā)明砂輪并不是必需的，其加入只是作為一種著色劑。玻璃態(tài)結(jié)合劑中的其它氧化物，例如Fe2O3，TiO2，CaO，MgO，都是對構(gòu)成結(jié)合劑并非必需，存在于原料中的一些雜質(zhì)。此種結(jié)合劑還使溶膠—凝膠法氧化鋁制備的砂輪的機(jī)械強(qiáng)度有所提高。
對砂輪采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的一些方法進(jìn)行煅燒。煅燒條件主要取決于實(shí)際所用的結(jié)合劑材料和磨料。所得玻璃質(zhì)結(jié)合體還可按通常方式用一磨削助劑例如硫或—賦形劑例如環(huán)氧樹脂來浸漬，令磨削助劑進(jìn)入磨輪的孔隙中。
所制得的砂輪出乎意料地具有改善的圓角或形狀，保持性能，該性能既可定量地，又可定性地測量。雖然砂輪的邊緣形狀變化被認(rèn)為是砂輪損壞的判據(jù)，但這并不是個(gè)定量試驗(yàn)，因?yàn)樾螤钭兓荒茉陲@微鏡下觀察得到，而且是用指甲或鉛筆尖定性地感觸到的。因此，人們研究出了為砂輪圓角損壞模式進(jìn)行界定和定量化的試驗(yàn)。
這個(gè)試驗(yàn)是在一設(shè)定的進(jìn)給速率條件下測量“徑向磨損”和“磨損面積”。為了進(jìn)一步規(guī)定砂輪的試驗(yàn)條件以及確定類似砂輪可賴以測量和比較的標(biāo)準(zhǔn)，所用的試驗(yàn)條件如下磨床Bryant LectralineTMLL3 I.D./O.D.，10匹馬力磨床；濕磨法有水的5—7％Trim Master ChemicalTMVHP E200；被磨削的工件材料4330V曲軸鋼，Rc為28至32；工件尺寸外徑4英寸；距工件邊緣的磨削寬度0.009英寸；砂輪的圓角半徑0.110英寸；工件圓周速度200英尺/分；進(jìn)給速率0.0133英寸/秒；輪面修整用金剛石滾輪(RPC2993)，其轉(zhuǎn)速為4600轉(zhuǎn)/分，修整速率為0.002英寸/秒以獲得0.110英寸半徑；砂輪圓周速度12,000英尺/分；每個(gè)試驗(yàn)的磨削次數(shù)最多達(dá)12次；每次磨削進(jìn)給量0.04英寸；這個(gè)圓角保持性能試驗(yàn)是設(shè)計(jì)來測量在磨削操作中，砂輪的圓角保持其形狀的程度的。形狀保持性能用兩個(gè)量，“徑向磨損”和“磨損面積”來衡量。圖1簡示了用一磨輪10對一工件12例如曲軸進(jìn)行圓角磨削的情況。
此圖中，21—26代表砂輪通過工件的一系列遞進(jìn)行程。21—22代表一次磨削。距工件邊緣的磨削寬度14是0.009英寸。進(jìn)給量是每次磨削0.04英寸。砂輪10的圓角半徑18是0.110英寸。圖2表示圓角保持試驗(yàn)中，砂輪10的圓角半徑30與工件12表面相接觸的部分。圖2中，磨削寬度即A與C之間的水平距離是試驗(yàn)工件材料要去除的材料厚度。圖2中，接觸高度32即A與B之間的垂直距離是一個(gè)磨削進(jìn)程結(jié)束時(shí)與試驗(yàn)工件材料相接觸的砂輪部分的高度。在所述磨削條件下，進(jìn)行兩個(gè)測量以定量表示砂輪的圓角保持性能。這兩個(gè)測量的量是“磨損面積”和“徑向磨損”。
測量磨損面積就是測量砂輪在磨削了工件以后其圓角的輪廓面積的變化。圖2中，對于一給定接觸高度32、砂輪半徑18、切削寬度14，磨損面積由AEBDA所限定的面積表示。測量徑向磨損就是測量在點(diǎn)A和點(diǎn)B之間砂輪半徑18的最大改變。這一測量也在圖2中表示，徑向磨損就等于DE，E就是對于接觸高度32，在點(diǎn)A和點(diǎn)B之間砂輪半徑發(fā)生最大改變達(dá)到的位置。砂輪的磨損面積和徑向磨損測量的方法是先用該砂輪在每次磨削后對一片樣再進(jìn)行磨削。然后用一個(gè)光學(xué)比較儀在50倍放大條件下對經(jīng)此磨削的片樣描繪其輪廓。用一面積測量儀測量輪廓線上的磨損面損，用一游標(biāo)卡尺測量輪廓線上最大的徑向磨損作為徑向磨損。
在下面的實(shí)施例中提供了一些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明，在達(dá)到與標(biāo)準(zhǔn)溶膠—凝膠法氧化鋁砂輪可比的徑向磨損和磨損面積之前，本發(fā)明的新砂輪可以進(jìn)行出乎意料多的磨削次數(shù)，這就定量說明了本發(fā)明溶膠—凝膠法磨輪的圓角保持性能有了改善。
為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的實(shí)踐，現(xiàn)提供下列實(shí)施例以供說明，但并非作為限制。在本說明書中引述到的參考文獻(xiàn)和專利中，可以查找到本技術(shù)領(lǐng)域中的進(jìn)一步背影資料，這些資料也參考結(jié)合于本發(fā)明中。
實(shí)施例實(shí)施例1對晶種溶膠—凝膠法磨料，分別用本發(fā)明的新結(jié)合劑與Norton標(biāo)準(zhǔn)商用結(jié)合劑制備了試樣，測量比較了它們的斷裂模數(shù)。新結(jié)合劑的煅燒前組成為30.3重量％玻璃料粉末(料的組成為41.2重量％SiO2，39.9重量％B2O3，5.1重量％Al2O3，10.3重量％Na2O，1.3重量％Li2O，2.1重量％MgO/CaO，痕量K2O)，27.7重量％霞石正長巖，20重量％6號Kentucky球土，10重量％硅酸鈉，4.7重量％燧石(石英)，4.3重量％碳酸鋰，1重量％硅灰石和2重量％純鋁酸鈷尖晶石。所用霞石正長巖、6號Kentucky球土、硅酸鈉、燧石、碳酸鋰和硅灰石的化學(xué)組成列在表I中。
表I.氧化物霞石正長巖 6號硅酸鈉燧石 碳酸鋰 硅灰石(重量％) Kenfucky球土SiO260.2 64.0 76.2 99.6 50.9Al2O323.2 23.2 0.20.3Na2O 10.6 0.223.8 0.2K2O 5.10.4Li2O40.1MgO 0.3 0.1CaO 0.30.1 46.9雜質(zhì) 0.13.4 0.1 0.1 0.9燒失量0.48.7 0.1 59.60.9制備結(jié)合劑是將其原料在一個(gè)Sweco振動(dòng)磨中干混3小時(shí)。將此制成的結(jié)合劑與60粒度號的晶種溶膠—凝膠法氧化鋁和高純電熔白氧化鋁的1比1混和磨料進(jìn)行混合。再將它在—Hobart N—50揉面機(jī)(其容量為2千克混料)中以低速與糊精結(jié)合劑粉末、液體動(dòng)物膠和作為潤濕劑的0.1％乙二醇進(jìn)一步進(jìn)行混合。然后將混過的料過14目篩以破碎結(jié)塊，在一個(gè)三腔式棒模裝置中壓制成尺寸為4英寸×1英寸×1/2英寸的棒。將這些棒樣煅燒，條件為在一間歇窯中以每小時(shí)40℃的速度由室溫升至1000℃，在該溫度保持8小時(shí)，然后冷卻至室溫。
采用上述步驟用Norton標(biāo)準(zhǔn)商用結(jié)合劑也制備了一些試樣棒。
這些試樣棒在一Instron Model 4204機(jī)械性能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了無切口彎曲試驗(yàn)，用一個(gè)支承跨距為3英寸的4點(diǎn)式彎曲試驗(yàn)夾具，負(fù)荷跨距為1英寸，負(fù)荷施加速率為每分鐘十字頭移動(dòng)0.050英寸。對煅燒后結(jié)合劑含量由10重量％至30重量％的一些磨料試樣棒，進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果示于表II。
表II強(qiáng)度測量結(jié)果斷裂模數(shù)與煅燒后結(jié)合劑含量的關(guān)系煅燒后結(jié)合劑含量 (重量％) 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合劑(psi) 新結(jié)合劑0.100 9.1607063360.150 13.0 681368810.200 16.7 673772980.250 20.0 277667230.300 23.1 -- 7262實(shí)施例2對晶種溶膠—凝膠法磨料分別用本發(fā)明新結(jié)合劑與Norton標(biāo)準(zhǔn)商用結(jié)合劑制備了砂輪，測量比較了它們的磨損面損和徑向磨損。新結(jié)合劑的組成與用于實(shí)施例1的新結(jié)合劑相同。制備結(jié)合劑是將其原料在一個(gè)Sweco振動(dòng)磨中干混3小時(shí)。將此結(jié)合劑與磨料等再進(jìn)行混合。所得磨料混料含有76.56重量％磨料(它本身是含50重量％的120粒度號晶種溶膠—凝膠法絲料、43.54重量％的70粒度號高純電熔白氧化鋁、6.46重量％的尺寸細(xì)于36目的氣泡氧化鋁)、18.47重量％結(jié)合劑、1.38重量％糊精、3.06重量％液體動(dòng)物膠、0.34重量％水、0.18重量％乙二醇。將此磨料混料模壓成10英寸—3/16英寸×0.580英寸×5.025英寸的砂輪，其生坯密度為2.190克/毫升。將此砂輪生坯在一間歇密中以每小時(shí)40℃的升溫速度由室溫升至1000℃，保溫8小時(shí)進(jìn)行煅燒，然后冷卻至室溫。
采用Norton標(biāo)準(zhǔn)商用結(jié)合劑也制造了一些砂輪，該結(jié)合劑是將其原料在Norton生產(chǎn)設(shè)備中用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)方法制備的。用此結(jié)合劑也制成磨料混料。所得磨料混料含有76.27重量％磨料(它本身是含50重量％的120粒度號晶種溶膠—凝膠法絲料、43.54重量％的70粒度號高純電熔百氧化鋁，6.46重量％的尺寸細(xì)于36目的氣泡氧化鋁)、20.34重量％結(jié)合劑、0.92重量％糊精、2.30重量％的一種混合物(含40重量％液體動(dòng)物膠、30重量％蘋果酸粉末、30重量％水)、0.18重量％乙二醇。制造這種標(biāo)準(zhǔn)砂輪是為了同81重量％磨料與19重量％玻璃質(zhì)結(jié)合劑的試驗(yàn)砂輪作對照。砂輪的煅燒都是采用一種煅燒均熱溫度為900℃的生產(chǎn)循環(huán)進(jìn)行的。砂輪在—Bryant Lectraline LL3 I.D/O.D.(10匹馬力)磨床上按說明書所述的條件用濕圓柱形全面進(jìn)磨法進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果(表III和表IV.)表明，圓角保持性能有了改善。
表III徑向進(jìn)給量與磨損面積關(guān)系徑向進(jìn)給量 磨損面積(英寸2)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合劑 新結(jié)合劑(英寸)#1 #2 #30.36 .000062.000043.000053.000038.40.000078.000066.000062.000048.44.000084.000071.000067.000051.48.000097.000084.000080.000059表IV徑向進(jìn)給量的徑向磨損的關(guān)系徑向進(jìn)給量 徑向磨損(英寸)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合劑 新結(jié)合劑(英寸) #1 #2 #30.36 .0024.0021.0022.00140.40 .0027.0024.0022.00180.44 .0032.0027.0022.00190.48 .0034.0026.0024.0020實(shí)施例3對晶種溶膠—凝膠法磨料分別用本發(fā)明新結(jié)合劑與Norton標(biāo)準(zhǔn)商用結(jié)合劑制備了砂輪，測量比較了它們的磨損面積和徑向磨損。新結(jié)合劑的組成與用于實(shí)施例1的新結(jié)合劑相同。制備結(jié)合劑是將其原料在一個(gè)Sweco振動(dòng)磨中干混3小時(shí)。將此結(jié)合劑與磨料等再進(jìn)行混合。所得磨料混料含有83.56重量％磨料(它本身是含25重量％的70粒度號晶種溶膠—凝膠法氧化鋁、25重量％的80粒度號晶種熔膠—凝膠法氧化鋁50重量％的70粒度號高純電熔白氧化鋁)12.47重量％結(jié)合劑、0.84重量％糊精、2.97重量％液體動(dòng)物膠、0.17重量％乙二醇。將此磨料混料模壓成10英寸—3/16英寸×0.580英寸×5.025英寸的砂輪，其生坯密度為2.341克/毫升。將此的砂輪生坯在一間歇窯中以每小時(shí)40℃的升溫速度由室溫升到1000℃，保溫8小時(shí)進(jìn)行煅燒，然后冷卻至室溫。
采用Norton標(biāo)準(zhǔn)商用結(jié)合劑也制造了一些砂輪，該結(jié)合劑是將其原料在Norton生產(chǎn)設(shè)備中用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)方法制備的。用此結(jié)合劑也制成磨料混料。所得磨料混料含有83.68重量％磨料(它本身是含25重量％的70粒度號晶種溶膠—凝膠法氧化鋁、25重量％的80粒度號晶種溶膠—凝膠法氧化鋁、50重量％的70粒度號高純電熔血氧化鋁)13.82重量％結(jié)合劑、0.50重量％糊精、1.82重量％的一種混合物(含40重量％液體的動(dòng)物膠、30重量％蘋果酸粉末、30重量％水)、0.18重量％乙二醇。這種混料也壓制成砂輪(其尺寸與上述新結(jié)合劑的情況相同，并采用一煅燒均熱溫度為900℃的生產(chǎn)循環(huán)進(jìn)行煅燒。制造這種標(biāo)準(zhǔn)砂輪是為了同87.4重量％磨料與12.6重量％玻璃質(zhì)結(jié)合劑的試驗(yàn)砂輪作對照。砂輪在—Bryant Lectra-line LL3 I.D./O.D.(10匹馬力)磨床上按說明書所述的條件用濕圓柱形全面進(jìn)磨法進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果(表V和表VI)表明，邊緣保持性能有了改善。
表V徑向進(jìn)給量與磨損面積的關(guān)系徑向進(jìn)給量標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合劑 新結(jié)合劑(英寸) #4 #50.20 ———— .000066 ————0.24 .000049 .000080 ————0.28 .000069 .000084 ————0.32 .00000069———— ————0.36 .00000074 .000100 .0000450.40 .000084 .000130 .000054
0.44.000099.000140.0000750.48.000100.000170.000100表VI徑向進(jìn)合量與徑向磨損的關(guān)系徑向進(jìn)給量 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合劑新結(jié)合劑(英寸) #4 #50.20———— .0025 ————0.24.0018.0031 ————0.28.0019.0037 ————0.32.0025.———— ————0.36.0024.0036 .00150.40.0029.0044 .00210.44.0027.0043 .00220.48.0034.0048 .0027可以理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難知道并且能夠進(jìn)行那些在不背離本發(fā)明的范圍和精神條件可作的各種各樣的修改。因此，所列舉的權(quán)利要求的范圍并非限于上面的敘述，這些權(quán)利要求應(yīng)被認(rèn)為覆蓋本發(fā)明的所有可授予專利的新穎特征，包括那些本發(fā)明領(lǐng)域技術(shù)人員可視為與這些新穎特征等當(dāng)?shù)奶卣髟趦?nèi)。
權(quán)利要求
1.一種砂輪，其特征在于它含有溶膠—凝膠法氧化鋁磨料和玻璃質(zhì)結(jié)合劑，經(jīng)煅燒后，此玻璃質(zhì)結(jié)合劑含有多于47重量％的SiO2，少于16重量％的Al2O3，少于2.5重量％的K2O，多于2.0重量％的Li2O，少于18重量％的B2O3。
2.如權(quán)利要求1所述的砂輪，其特征在于其中的溶膠—凝膠法氧化鋁在制備過程中是使用晶種的。
3.如權(quán)利要求2所述的砂輪，其特征在于其中的溶膠—凝膠法氧化鋁在制備過程中是使用α氧化鋁晶種的。
4.如權(quán)利要求1所述的砂輪，其特征在于它含有4—54體積％溶膠—凝膠法氧化鋁。
5.如權(quán)利要求1所述的砂輪，其特征在于其中的玻璃質(zhì)結(jié)合劑在煅燒后含1.0—3.4重量％Li2O，7—11重量％Na2O，0.5—2.5重量％K2O，9—16重量％B2O3。
6.如權(quán)利要求5所述的砂輪，其特征在于其中的玻璃質(zhì)結(jié)合劑在煥燒后含52—62重量％SiO2，12—16重量％Al2O3。
7.一種用于溶膠—凝膠法氧化鋁砂輪的玻璃質(zhì)結(jié)合劑，其特征在于它含有1.0—3.4重量％Li2O，7—11重量％Na2O，0.5—2.5重量％K2O，52—62重量％SiO2，12—16重量％Al2O3，9—16重量％B2O3。
全文摘要
本發(fā)明提供一種玻璃態(tài)結(jié)合磨料的砂輪，其中磨料顆粒是一種溶膠-凝膠法氧化鋁磨料，砂輪的圓角或形狀保持特性與機(jī)械性能獲得了改善。本發(fā)明還包括提供一種結(jié)合劑組合物，它有助于含溶膠-凝膠法磨料的玻璃質(zhì)結(jié)合砂輪的邊緣或形狀保持性能與機(jī)械性能的改善。
文檔編號B24D3/34GK1115706SQ94108540
公開日1996年1月31日 申請日期1994年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月30日
發(fā)明者D·A·謝爾登, R·S·倫德貝里, 曉明·李 申請人:諾頓公司