Schleifwerkzeuge aus gebundenen Schleifmitteln werden hergestellt, indem Schleifkörner in eine Grundmasse eingebunden werden, die aus Harz und Füllmitteln oder keramischen Mindemitteln besteht. Normalerweise besitzen solche Schleifmittel eine Porosität, mit deren Hilfe die thermalen Aspekte des Vorgangs leichter kontrolliert werden können.
Beschichtete Schleifwerkzeuge bestehen aus eingebundenen oder faserverstärkten Schleifkörnern.
Die Mischungsverhältnisse und die Wahl der Zusatzstoffe sind normalerweise ein gut gehütetes Geheimnis des Herstellers.
Um das geeignete Schleifscheibenmaterial und die Schleifscheibenstruktur auswählen zu können, müssen Sie folgende Punkte beachten:
1. Art des Einsatzes: Schneiden, Schleifen, Polieren usw.
2. Zusammensetzung des zu schleifenden Objektes und Materialien: Nickellegierungs- Klinge, Metallzylinder usw.
3. Art der benötigten Schleifkörner: Aluminium-Oxid, Bornitrid usw.
4. Art der spezifischen Festigkeitseigenschaft: porös, gepresst usw.
5. Art der Bindung: keramisch, Harz usw.
6. Art des Herstellungsprozesses: Kalt- oder warmgepresst usw.
Die Struktur der Schleifwerkzeuge aus gebundenen Schleifmitteln wird von drei Charakteristiken bestimmt: Proportionen der Schleifphase, das Volumen der Porosität und der Volumenanteil des Bindemittels, wie in Abb. 1 beschrieben.
Jede Achse steht für 100% einer Komponente, während die gegenüberliegende Seite 0% entspricht. Dazwischenliegende Prozentwerte werden durch die Entfernung zwischen der Seite und der Achse dargestellt. Die tatsächlichen Schleifscheibenzusammensetzungen decken den vom Phasendiagramm dargestellten gesamten Zusammensetzungsbereich nicht ab, sondern werden aufgrund von technologischen und praktischen Faktoren auf einen festgelegten Bereich beschränkt.
Abbildung 1: Phasendiagramm der Schleifscheiben
Körner:
Die Schleifkörner stellen die Werkzeuge des Schleif- und Trennvorgangs dar.
In der Vergangenheit wurden die Schleifkörner aus natürlichen Mineralien wie körnigem Korund, Quarzsand und so weiter gewonnen, heute verlässt sich die Industrie fast ganz auf synthetische Körner, deren Herstellung weit günstiger ist.
Einige Festigkeitseigenschaften der wichtigsten Schleifmaterialien sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1: Festigkeitseigenschaften der wichtigsten Schleifkörner
|
Eigenschaft
|
Aluminiumoxid
|
Silikonkarbid
|
Bornitrid
|
Diamant
|
|
Kristallstruktur
|
Hexagonal
|
Hexagonal
|
Sechsflächig
|
Sechsflächig
|
|
Dichte (g/cm3)
|
3.98
|
3.22
|
3.48
|
3.52
|
|
Schmelzpunkt
|
2040
|
≈2830
|
≈3200
|
≈3700
|
|
Knoop-Härte
|
2100
|
2400
|
4700
|
8000
|
Die Merkmale der Körner wie Grösse, Form, Festigkeit und Zerreibbarkeit sind für die Wirksamkeit der Schleifscheibe so bedeutend wie das Grundmassenmaterial.
Tabelle 2: Typische Merkmale der Schleifkörner
|
Korn
|
Knoop-Härte
kg/mm2
|
Zerreibbarkeitsindex
|
|
Aluminiumoxid
Rosa/rot (3% Cr)
Weiss
Einzelner Kristall
Regulär
40% ZrO2
gesintert
|
2260
2120
2280
2040
1460
1370
|
65,0
56,6
47,7
35,6
7,9
6,5
|
|
Silikonkarbid
Grün
Schwarz
|
2840
2680
|
62,5
57,2
|
Geglühtes Aluminiumoxid und seine Derivate:
Aluminiumoxid wird durch einen industriellen, energiereichenVorgang aus Bauxit gewonnen. Während der Schmelzphase können die kristalline Struktur sowie die chemischen Vorgänge kontrolliert werden. Als Ergebnis erhält man reines kristallines Aluminiumoxid, weisses geglühtes Aluminiumoxid (niedriger Eisen-und Siliziumgehalt), halb-zerreibbares Aluminiumoxid (niedriger Titaniumgehalt), Monokristallines Aluminiumoxid (feste Schneidkanten und hohe Druckfestigkeit) und rotes und rosafarbenes Aluminiumoxid (hoher Chromgehalt).
Anwendung: Geeignet zum Schleifen von hochfesten Materialien sowie zum Schruppschleifen, Entgraten, Schleifputzen, Schneiden und Putzschleifen von schwachlegierten Eisenmaterialien (reguläre Aluminiumoxide).
Zum Schleifen von gehärtetem und hochlegiertem Stahl bis zu 62 Rc (weisse Aluminiumoxide). Für hochlegierten Stahl, der Schleifarbeitsgang erfordert eine hohe Form- und Dimensionsgenauigkeit (Monokristalline Aluminiumoxide).
Aluminiumoxid-Zirkonia:
Für die Produktion von Aluminiumoxid-Zirkonia-Körnern werden Geräte wie für die Produktion des Standard-Aluminiumoxids benötigt. Die Zirkonia-Phase und Kristallgrösse können die Härte der Körner im Vergleich mit weissem oder braunem Aluminiumoxid erhöhen.
Anwendung: Wird in Stahlwerken und Giessereien eingesetzt.
Sol-Gel
Sol-Gel – Aluminiumoxid und Derivate:
Das mit Hilfe der Sol-Gel – Technik produzierte Aluminiumoxid besteht aus sehr feinen Kristallen und behält deshalb auch nach der Abnutzung des Materials seine scharfen Schneidekanten. Einer der Nachteile des Sol-Gel – Aluminiumoxids ist seine niedrige thermale Stabilität im Vergleich zu geglühtem Aluminiumoxid.
Anwendung: Wird sowohl für eisenhaltige als auch nicht-eisenhaltige Materialien eingesetzt.
Silikonkarbid:
Das Material ist härter als Aluminiumoxid, aber normalerweise ist seine Zerreibbarkeit grösser. Der Herstellungsprozess setzt hohe Energien unter kontrollierten Bedingungen ein, um grünes oder schwarzes Silikonkarbid zu erhalten. Das schwarze Silikonkarbid hat einen höheren Unreinheitsgrad als die grünen Körner.
Anwendung: Für das Schleifen von weniger festen Materialien wie Gusseisen, sowohl nicht-eisenhaltig als auch nicht metallhaltig.
Harz gebunden:
Aushärtende Phenolharze sind immer noch das bei weitestem am wichtigste organische Bindemittel für Schleif- und Trennscheiben. Die Eigenschaften des Bindemittels können durch den Zusatz von Weichmachern oder Füllmaterialien variiert werden, um den Scheiben unterschiedliche elastische oder thermale Merkmale zu verleihen.
Im Vergleich mit keramisch gebundenen Scheiben sind die harzgebundenen Scheiben deutlich widerstandsfähiger gegen Stösse und Belastungen und für den Einsatz unter hoher Beanspruchung geeignet. Deshalb sind sie vor allem für das Schleifputzen und für Trennscheiben, bei denen die unkontrollierte laterale Belastung sehr hoch sein kann, geeignet. Wenn eine besonders hohe Härte, zum Beispiel für Hochgeschwindigkeitseinsätze (>100 Meter pro Sekunde Oberflächengeschwindigkeit), benötigt wird, kann das Harz mit Glasfasern verstärkt werden. Es bestehen allerdings Beschränkungen im Hinblick auf die Temperatur, die auf der Schleif-/Schneideoberfläche zulässig ist. Harzscheiben sind ausserdem anfällig gegen alkalihaltige Flüssigkeiten.
Keramisch gebunden:
Im Vergleich mit harzgebundenen Scheiben können keramisch gebundene Scheiben bedeutend höheren Temperaturen widerstehen, aber sie sind häufig bedeutend weicher. Allerdings sind die keramisch gebundenen Scheiben wiederum widerstandfähig gegen Wasser, Säuren und Öle.
Die wichtigsten Rohmaterialien sind Lehm, Feldspat und Glasurmasse, ähnlich den Rohmaterialien im Keramik- und Porzellansektor. Die Keramikverbinentsteht während der Hartbrennung bei hohen Temperaturen von bis zu 1250 Grad Celsius und mehr.
Füllmasse:
Die Füllmasse wird für verschiedene in der folgenden Tabelle aufgeführte Zwecke der Mischung hinzugefügt:dung
Tabelle 3: Füllmassen-Art und Funktionalität
|
Funktion
|
Beschreibung
|
Füllmassen-Material
|
|
Herstellung von Hohlräumen
|
Kurzzeitig
Semi-dauerhaft
Dauerhaft
|
Nussschale, Wachs, Naphtalin
Graphit, Kohle
Glasbälle, kugelförmiges Aluminiumoxid
|
|
Aktive Schleifeffekte
|
Schmierstoffe
|
Kryolithe, Chloride, Eisenkies, Phosphate
|
|
Produktionshilfen
|
Aushärtungshilfen
Presshilfen
|
Kalziumoxide, Magnesiumoxide, Stearate, Wachs
|