Маса для виготування абразивного інструменту

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, в частности, к составам абразивных масс на органической связке, и может быть использовано для изготовления абразивного инструмента, предназначенного для черновой и чистовой обработки металлических поверхностей. Известна масса для изготовления абразивного инструмента [1], содержащая абразивное зерно, криолит, пирит, асбест, силикат натрия и бакелитовую связку при следующем соотношении компонентов, вес.%: Абразивное зерно 70 - 80 Криолит 4-6 Пирит 4-5 Асбест 2-3 Силикат натрия 1-5 Бакелитовая связка 9 - 11 Недостатком известной массы является то, что получаемый на ее основе абразивный инструмент имеет низкую эксплуатационную стойкость, а процесс обработки металлических поверхностей инструментом сопровождается выделением токсичных элементов, вследствие чего ухудшаются условия труда. Известная абразивная масса в качестве одного из наполнителей содержит криолит Это мелкодисперсное вещество с развитой удельной поверхность при смешении с остальными компонентами массы вызывает непропорциональное распределение жидкой и твердой составляющих в абразивной массе. При этом часть жидкой органической связки образует с криолитом конгломераты, которые составляют балластные структуры в готовом абразивном инструменте. В результате в известной массе создается дефицит жидкой органической связки. Это является причиной образования дефектов структуры абразивной заготовки, и, как следствие, приводящих к понижению прочности абразивного инструмента. Кроме того, абразивная масса с добавлением криолита обладает повышенным "пылением", "слеживаемостью" и "закомкованностью", что приводит к неравномерной плотности заготовки абразивного круга и, как следствие, к появлению дисбаланса, неравномерной выработке абразивного инструмента, снижению его эксплуатационной стойкости. В процессе эксплуатации абразивного инструмента в зоне резания при высоких температурах (1200 - 1300°C) происходит выделение токсичного фтора, что приводит к ухудшению условий труда. Силикат натрия вводится в известную абразивную массу в жидком виде. Для таких масс свойственна повышенная схватываемость, особенно при работе с ней в условиях температурных изменений окружающей среды (лето, зима). В результате в полученной массе образуются нерассыпаемые комки, резко снижается технологическая пластичность, сыпучесть массы Это способствует формированию трещин на поверхности заготовки абразивного круга и, как следствие, снижается эксплуатационная стойкость инструмента. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования состава массы для изготовления абразивного инструмента за счет изменения качественного и количественного состава ингредиентов массы, при котором обеспечивается структура с оптимальным взаимораспределением жидкой и твердой составляющих массы, происходит стабилизация процесса полимеризации бакелитовой связки, снижение образования токсичных элементов, что в совокупности обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости абразивного инструмента и улучшение условий труда. Поставленная задача решается тем, что в известной массе для изготовления абразивного инструмента, содержащей абразивное зерно, пирит, асбест, силикат натрия и бакелитовую связку, согласно изобретению, новым является то, что масса содержит силикат натрия в порошкообразном виде при следующем соотношении указанных компонентов, вес.%: Абразивное зерно 73 - 90 Пирит 1-4 Асбест 2-4 Порошкообразный силикат натрия 2-7 Бакелитовая связка Остальное Причинно-следственная связь между совокупностью заявляемых существенных признаков и достигаемым результатом заключается в следующем. Новый качественный и количественный состав абразивной массы обеспечивает оптимальное распределение жидкой и твердой составляющих массы в структуре, стабилизацию процесса полимеризации бакелитовой связки, снижения образования токсичных элементов в процессе производства и эксплуатации абразивного инструмента. Порошкообразный силикат натрия, обладающий высокими гигроскопическими свойствами, контактируя с жидкой составляющей бакелитовой связки, образуют на поверхности абразивных зерен активный щелочной раствор, взаимодействующий с остальными компонентами массы с образованием геля кремниевой кислоты. Образующаяся пленка геля кремниевой кислоты вносит дополнительный клеящий эффект в образовании прочных структурных образований, представляющих собой: абразивное зерно поверхностная пленка геля кремниевой кислоты бакелитовая связка - наполнитель. Такая структура массы отличается повышенной пластичностью, прессуемостью в течение длительного времени и при изменяющихся температурных условиях окружающей среды. Получаемая заготовка имеет высокую прочность, что обеспечивает эксплуатационную стойкость абразивного инструмента. Мелкодисперсные частицы силиката натрия являются катализаторами реакции полимеризации органической бакелитовой связки. В процессе бакелизации в абразивной массе интенсифицируются условия образования высокопрочных фаз, армирующих связку. Абразивная заготовка имеет упорядоченную структуру с равномерной пористостью, что также обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость абразивного инструмента. Кроме того, при эксплуатации абразивного инструмента частицы силиката натрия при высоких температурах разлагаются с поглощением тепла и образованием микропор, что также способствует повышению эксплуатационной стойкости инструмента. В абразивных массах, в составе которых содержание порошкообразного силиката натрия составляет менее 2%, не обеспечивается достаточная прочность сцепления компонентов. Такая масса характеризуется низкой пластичностью, формируемостью. На полученных заготовках абразивного инструмента образуются трещины, сколы. При введении в массу более 7% порошкообразного силиката натрия соотношение компонентов обеспечивает получение прочной заготовки абразивного инструмента, однако в процессе эксплуатации его абразивные свойства инструмента снижаются. Ухудшается самозатачиваемость инструмента, на поверхности обрабатываемых металлических изделий образуются прижоги, трещины. Получение предлагаемой массы для получения абразивного инструмента производилось следующим образом. В смесительный агрегат загружают абразивное зерно, например, электрокорунд, а затем пирит. Вращением агрегата перемешивают компоненты в течение 1,5 - 2мин. Затем в смесительный агрегат подают часть бакелитовой связки и производят перемешивание смеси в течение времени, достаточного для смачивания твердых компонентов жидким бакелитом. Затем последовательно засыпают в агрегат мелкодисперсные составляющие массы: остальную часть бакелитовой связки, асбест и порошкообразный силикат натрия. Силикат натрия представляет собой порошок дисперсностью менее 100мкм, полученный измельчением силиката кускового выплавляемый з промышленности по ГОСТу 13079 - 81. Все компоненты массы перемешивают в течение 5 - 7 минут до получения однородной сыпучей смеси. Из полученной массы изготавливают различные абразивные инструменты: круги, сегменты, бруски, головки и другие. Например, для получения абразивных кругов полученную массу формуют в цилиндрические пресс-формы. Массу в формах прессуют до заданной высоты, а затем осуществляют термообработку массы в туннельном бакелизаторе для проведения процесса полимеризации бакелитовой связки при температурах, преимущественно 180 - 220°C. Получены абразивные круги, эксплуатационная стойкость которых оценивалась по величине коэффициента шлифования, определяемый по общеизвестной стандартной методике при обработке металлической поверхности из стали ШХ15. Для проведения сравнительных испытаний были приготовлены 3 состава абразивной массы, содержащие компоненты в заявляемых пределах и 2 состава абразивной массы, содержащие компоненты в соотношениях, выходящих за заявляемые пределы и один состав по прототипу. Из массы каждого состава были изготовлены абразивные инструменты - шлифовальные круги и испытаны по вышеуказанной методике на эксплуатационную стойкость. Результаты испытаний представлены в таблице. Как видно из данных, приведенных в таблице, заявляемое соотношение компонентов в массе является оптимальным (примеры 2, 3, 4) и обеспечивает получение абразивного инструмента с наиболее высоким значением коэффициента шлифования (2,79 - 2,84кг металла/кг абразива), что в свою очередь обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость инструмента. Анализируя полученные данные, можно отметить, что эксплуатационная стойкость абразивного инструмента, выполненного из предлагаемой массы на 12 - 15% выше эксплуатационной стойкости инструмента на основе известно (по прототипу) абразивной массы. В процессе эксплуатации инструмента полностью исключается выделение токсичного фтора, снижается уровень запыленности на рабочих местах, что положительно сказывается на улучшении условий труда.