Композиція для виготовлення абразивного інструмента та спосіб його одержання

Винахід відноситься до виготовлення абразивного Інструменту. Відомі маса для абразивного Інструменту І спосіб виготовлення Інструменту [1]. Маса для Інструменту складається Із абразивних частинок розміром 0,12-3,0 мм, органічної рідкої І порошкової фенольної-смоли І наповнювачів, Із якої формують Інструмент при тиску 2-8 кг/мм . Одержаний Інструмент за програмою нагрівають І витримують при 130145°С, а відтак повторно пресують при тиску 6 кг/мм І проводять другу стадію програмованого нагріву І витримку при температурі полікоденсації смоли І за програмою охолоджують до кімнатної температури. Даний спосіб в цілому вимагає значних енергетичних затрат І затрат на охорону праці, а досить тривалий технологічний цикл знижує продуктивність праці на виготовлення Інструменту без покращення його експлуатаційних характеристик. Завданням даного винаходу є одержання абразивного Інструменту, а саме, розробки такого складу абразивної композиції І такого способу виготовлення абразивного Інструменту, щоб забезпечити його високі експлуатаційні характеристики без використання дефіцитних матеріалів, спростити технологічний процес, підвищити продуктивність праці. Поставлене завдання вирішується тим, що композиція для виготовлення абразивного Інструменту містить абразив, органічну зв'язку та наповнювач, згідно з винаходом, як органічна зв'язка вона містить карбамідноформальдегідну смолу, а як наповнювач виносну кам'яновугільну золу такого складу, мас. %: та додатково містить каталізатор затвердження, який складається із амофосу, щавелевої кислоти і карбаміду в масовому співвідношенні 1:(0,12-0,63):(1,23-3.95) І фосфогіпс як структуроутворююча добавка такого складу, мас. %: при такому загальному співвідношенні компонентів, мас. %: Крім того, поставлене завдання вирішується тим, що спосіб виготовлення абразивного Інструменту включає змішування компонентів, формування інструменту І його затвердження при нагріві з наступним охолодженням, згідно винаходу, суміш із наповнювача, структуроутворювача 1 каталізатора размелюють до одержання од-нородної маси з розміром частинок 1-10 мкм, після чого одержану масу послідовно змішують з абразивом І зв'язкою, а потім Із одержаної композиції формують абразивний Інструмент пресуванням при тиску 2-4 кГс/мм2 І нагрівають його протягом 2 год Із швидкістю 0,3-0,6°С/хв до досягнення температури 70°С, витримують при цій температурі протягом 4 год І охолоджують Інструмент Із швидкістю 0,2-0,5°С/хв. Суттєвими ознаками даного винаходу в хімічний склад і кількісне співвідношення компонентів даної композиції, коли поліконденсація карбамІдноформальдегІдної смоли І гідратаційне тужавіння фосфогіпсу, що протікають одночасно в присутності систем SIO2/AI 2O3 І Fе2О3/АІ 2О3 при температурі до 70°С, є складовими частинами процесу формування структури абразивного каменя, де властивості карбамідно-формальдегідної смоли, фосфогіпсу і складових частин золи себе взаємно доповнюють І посилюють. Запропонована система немає аналогів серед композицій, що застосовуються для виготовлення абразивних Інструментів. Авторами вперше запропоновано застосувати для виготовлення абразивного Інструменту карбамідноформальдегідну смолу, як в'яжучий компонент, в комбінації Із наповнювачамикам'яновугільною золою І фосфогіпсом -продуктами, що є великотонажними відходами і які за своїм хімічним складом найближче підходять до даної композиції. В комбінації з абразивним матеріалом Із карбаміду кремнію, електрокорунду І кварцу або їх суміші із розміром частинок 0,08-3,0 мм дана композиція дає можливість одержувати абразивний Інструмент, що відповідає ступеням твердості ВМ, М, СМ, С і СТ. Для твердих зразків інструменту до складу абразивної композиції входить до 65% мас. зерна з розміром 1,5-3,0 мм І кількістю зв'язки до 35 мас.%, для м'яких зразків - відповідно зерно 0,08 - 0,25 мм (до 85% мас.) з кількістю зв'язки 15 мас. %. Зв'язуючим компонентом для абразивного зерна і наповнювачів є водорозчинна карбамідноформальдегідна смола КФ-Ж, КФ-МТ (ГОСТ 14231-78). Оптимальною кількістю смоли в композиції є 10-12 мас. %. При меншій, ніж 6,5 мас. % смоли не забезпечується достатнього змочування сухих компонентів композиції і тим самим знижується міцність абразивного інструмента в цілому, При більш ніж в 16 мас. % смоли композиція має підвищену текучість, зменшується пористість Інструменту без зростання його міцності. Компоненти SIO2. АІ 2О3 І Fе2О3 в органомінеральній зв'язці забезпечують Інструменту відповідну міцність І водостійкість. Збільшення їх кількості вище верхньої межі обмежене появою крихкості Інструменту. Присутніть в золі незначних кількостей оксидів лужних І лужноземельних металів на процес тужавіння І міцність абразивного Інструменту суттєво не впливають. Кількість СаSО4*0.5Н2О з домішками фосфатів обмежується кількістю води в карбамідноформальдегідній смолі. Збільшення кількості півводного гіпсу вище поданих границь веде до зниження міцності Інструменту. Тужавіння абразивної композиції прискорюється введенням до Π складу комплексного каталізатора, який складається Із амофосу, щавелевої кислоти І карбаміду з масовим співвідношенням відповідно 1 :(0,120,63):(1,25-3,95). В присутності 0,3 мас. % каталізатора тужавіння абразивної композиції прискорюється, покращуються умови формування Інструменту, зменшується виділення в атмосферу вільного формальдегіду. Верхня межа каталізатора в 0,7 мас. % обмежує життєздатність композиції. Прискорення тужавіння абразивної композиції і виділення вільного формальдегіду визначається масовим співвідношенням між компонентами каталізатора. Оптимальним масовим співвідношенням амофосу, щавелевої кислоти і карбаміду в системі є 1:0,5:3,5 відповідно. Заданий склад абразивної композиції забезпечує високу технологічність її переробки в цілому і одержання абразивного Інструмену з відповідною міцністю І вологостійкістю, а саме дає змогу одержати передбачений технічний результат. Абразивну композицію готують, розмелюючи "по сухому", суміш наповнювача, структуроутворювача і попередньо приготовленого каталізатора до розмірів частинок 1-10 мкм. Одержану шихту перемішують з абразивним зерном до виходу однорідної сипучої маси, яку, відтак змішують з карбамідноформальдегідншб смолою. Одержана однорідна абразиона композиція має життєздатність 50-60 хвилин, яка є достатньою для переробки її в Інструмент. Абразивний Інструмент формують при тиску 2-4 кГс/мм2 без підогріву пресформи. Екстрагований Із пресформи Інструмент проходить термообробку в температурному Інтервалі до 70°С, як це показано в поданих нижче прикладах. Приклад 1. Суміш Із 128,90 г SIO2. 79.05 г АІ 2О3, 45,70 r Fe2O3. 14,67 г СаО. 6,48 г MgO I 10,19 г К2О, яку беруть у виді кам'яновугільної золи виносної, суміш Із 92,95 г CaSO4 ·0,5Η2О, 3,81 г Са3(РО4) 211,23 г CaF2, яку беруть у виді фосфогіпсу, І каталізатор, що складається Із 1,14 г амофосу, 0,57 г ща-велевої кислоти І 3,99 г карбаміду, розмелюють до розмірів частинок 1-10 мкм. Одержану шихту протягом 10-15 хвилин перемішують з 1300 г абразиву Із карбіду кремнію з розміром зерна 0,6 мм до виходу однорідної сипучої маси, яку, відтак, протягом 2-4 хвилин змішують з 200 г карбамідно-формальдегідної смоли до виходу однорідної абразивної композиції, готової для формування абразивного Інструменту. Життєздатність такої композиції 50-60 хвилин. Абразивний Інструмент формують при тиску 2-4 кґс/мм2 без підогріву пресформи. Екстрагований із пресформи інструмент поступово протягом 2-х годин з швидкістю 0,4 С за хвилину нагрівають до температури 70°С, витримують при цій же температурі 4 години 1 охолоджують його до кімнатної температури протягом 3 годин з швидкістю 0,3°С за хвилину. Одержаний в такий спосіб інструмент має ступінь твердості С І витримує навантаження при 8000 обертах за хвилину протягом 3 хвилин. Для підтвердження технічного результату по граничним даним композиції наступні приклади зведені у таблицю.