DE69433547T2 - Gemustertes schleifmittel und verfahren - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Abrasivmaterialien und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines gemusterten Abrasivmaterials, wobei eine Menge von Abrasivpartikeln vorübergehend mittels eines Haftmittels gehalten und anschließend mittels eines Matrixmaterials fixiert wird.
  • Diskussion des Standes der Technik
  • Es wurden erhebliche Anstrengungen in dem Versuch unternommen, Diamanten oder andere harte Abrasivpartikel in einem vorgegebenen Muster auf einer Oberfläche anzuordnen. Das Muster ist dahingehend wünschenswert, dass die harten Partikel im Wesentlichen gleichmäßig über eine Oberfläche verteilt sind oder dass bestimmte Formen, die im Allgemeinen gleichmäßig verteilte Partikel enthalten, über eine Oberfläche verteilt sind. Durch Anordnen der Partikel in bestimmten Formen, die über eine Oberfläche verteilt sind, kann die Materialabtragrate und die Qualität der bearbeiteten Oberfläche optimiert werden; und wichtiger noch erlauben es Räume zwischen den abrasiven Flächen, dass Schleifmehl entfernt wird und Kühlmittel einströmen kann.
  • Die meisten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Schaffung von Mustern aus Abrasivpartikeln sehen Metallpunkte vor, auf die Diamanten galvanisch abgeschieden werden, wobei die Diamanten dann durch Galvanisieren oder mittels eines polymeren Harzes oder dergleichen am Platz gehalten werden. Diamanten wurden auch von Hand angeordnet, um ein Muster zu erhalten. Das Anordnen von Hand ist natürlich sehr zeitraubend; und das Haften der Partikel am Platz erfolgte dann mittels galvanischem Abscheiden von Metall, um die Partikel zu halten. Das Halten der Partikel durch galvanisches Abscheiden von Metall ist nicht in vollem Umfang zufrieden stellend, da unzureichendes Metall verwendet werden kann, um die Partikel tatsächlich zu halten und um Verschleiß zu wider stehen; somit tendieren die Partikel dazu, sich zu lösen, bevor das Abrasivmaterial hinreichend benutzt wurde, um die Partikel abzunutzen. Wenn sich einmal ein Stein oder Partikel gelöst hat, ist weniger Abstützung für die benachbarten Partikel gegeben und es ist wahrscheinlich, dass sich eine Anzahl zusätzlicher Partikel sehr schnell löst. Darüber hinaus können nicht alle harten Partikel mittels galvanisch abgeschiedenem Metall gehalten werden; und galvanisches Abscheiden ist im Hinblick auf den Anwendungsbereich bei metallischen Zusammensetzungen beschränkt, da nicht alle Metalle galvanisch abscheidbar sind. Galvanisches Abscheiden ist nicht durchführbar mit nicht-metallischen Zusammensetzungen. Darüber hinaus bringt galvanisches Abscheiden einige Umweltprobleme in Bezug auf das Entsorgen der gebrauchten Elektrolyte mit sich.
  • Ein anderes, aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren ist in der französischen Anmeldung Nr. 69.01577 beschrieben, die am 24.01.1969 eingereicht und unter der Nr. 2,029,390 veröffentlicht wurde. In dieser Anmeldung werden Abrasivpartikel in den Öffnungen in einem Gittermaterial aus Draht, Plastik oder dergleichen angeordnet. Während sich die Abrasivpartikel in den Öffnungen in dem Gitter befinden, wird Metall galvanisiert, um die Partikel in dem Gitter zu befestigen. Bei einer Ausführungsform werden die Partikel in die Öffnungen in dem Gitter gedrückt, und das Gitter hält die Partikel, bis Metall auf diese galvanisiert wird, um die Partikel zu befestigen. Um Gebrauch von dieser Erfindung zu machen, ist es daher erforderlich, dass man die Größe der Abrasivpartikel sorgfältig auswählt; darüber hinaus bietet das Galvanisieren nicht genügend Festigkeit, um das resultierende Material sehr haltbar zu machen. Dieses Verfahren ist schwierig im Rahmen einer Massenproduktion einzusetzen, da die Partikel bis zum galvanischen Abscheiden von Metall auf dem Material nicht innerhalb der Öffnungen befestigt sind, so dass es schwierig wäre, das Material zu transportieren, bevor das Metall galvanisch abgeschieden wird.
  • Ein erfolgreiches Verfahren zur Schaffung von Mustern in dem Abrasivmaterial ist in den US-Patenten Nr. 4,925,457, erteilt am 15.05.1990, Nr. 5,049,165, erteilt am 17.09.1991, und Nr. 5,092,910, erteilt am 03.03.1992, beschrieben. Dieses Verfahren stellt ein aus einer einzelnen oder aus mehreren Schichten gesintertes Abrasivmaterial zur Verfügung, das anschließend in eine Form geschnitten und an einem Substrat befestigt werden kann. Das oben erwähnte US-Patent Nr. 5,092,910 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials, bei dem harte Partikel an einem Gitter befestigt werden, das einen Teil eines Trägers bildet und eine definierte Anzahl harter Partikel aufweist, die an ihm haften. Die meisten diese harten Partikel werden dann wenigstens teilweise mit einem sinterbaren Matrixmaterial umgeben, so dass ein Erhitzen des Materials bewirkt, dass das Matrixmaterial die harten Partikel dauerhaft hält. Die Verwendung eines sinterbaren Materials, das während des Sinterns vorzugsweise unter Druck verarbeitet wurde, erlaubt es einem, das Abrasivwerkzeug mit einer gewünschten Kombination aus Festigkeit, Flexibilität, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit sowie guter Haftung an metallischem Gitter und an einer Vielzahl von Abrasivpartikeln, wie etwa Diamanten und kubische Bornitride, zum Zwecke der strukturellen Integrität zu versehen. Aus diesem Grund können sehr herausfordernde Anwendungsbereiche zufrieden stellend versorgt werden, wie etwa Sägesegmente zum Schneiden von Beton, Keramik und Stein, Materialabtragelemente für Schleifwerkzeuge und Bohrkopfsegmente für dieselben Materialien. Diese Materialien und Werkzeuge werden in Hochbeanspruchungsanwendungsbereichen, wie etwa dem Trockenschneiden, verwendet. Galvanisch abgeschiedenes Metall weist diese Vorteile nicht auf. Falls gewünscht, kann natürlich eine Vielzahl bestimmter Formen auf einem Substrat beabstandet angeordnet werden, um ein gemustertes Abrasivstück zu erhalten. Das resultierende, gemusterte Abrasivstück ist ein Abrasivstück guter Qualität, jedoch ist diese Technik aufgrund der zusätzlichen Schritte des Herstellens des Abrasivstücks, des Transportierens des hergestellten Abrasivstücks innerhalb einer Herstellungsfabrik oder zwischen Herstellungsfabriken und des sich anschließenden Zusammensetzens des gemusterten Abrasivstücks unökonomisch für die Massenherstellung des Abrasivmaterials sowie für einige Anwendungen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erdfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials zur Verfügung, bei dem ein Substrat mit einem Haftmittel beschichtet wird und dann mit einer ersten Menge harter Partikel in Berührung gebracht wird. Eine zweite Menge harter Partikel, die aus Partikeln besteht, die nicht mittels des Haftmittels an dem Substrat haften, wird dann entfernt, so dass eine dritte Menge harter Partikel in einem durch das Haftmittel bedingten, an dem Substrat haftenden Zustand an dem Substrat verbleibt. Dann werden die meisten Partikel der dritten Menge harter Partikel wenigstens teilweise mit einem sinterbaren Matrixmaterial umgeben. Erfindungsgemäß umfasst der Schritt des wenigstens teilweisen Umgebens der meisten harten Partikel mit einem sinterbaren Matrixmaterial das Versiegeln einer Seite eines porösen Vorformlings aus sinterbarem Matrixmaterial mit einem Haftmittelsubstrat, das Anordnen einer Menge eines schmelzbaren Pulvers in dem porösen Vorformling sowie das Aneinanderanordnen des porösen Vorformlings und des Substrats, an dem die harten Partikel haften. Dann wird das sinterbare Matrixmaterial erhitzt, um zu bewirken, dass das Material die dritte Menge harter Partikel dauerhaft hält und somit ein Verbundabrasivmaterial geschaffen wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1: eine eher schematische, perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines Abrasivprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2: eine Ansicht ähnlich der 1, wobei jedoch ein geringfügig geänderter Prozess gezeigt ist;
  • 3: eine vergrößerte Schnittansicht, die zeigt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung das Material aus 1 oder 2 mittels Matrixmaterial befestigt ist;
  • 4: eine vergrößerte Schnittansicht, die eine geänderte Form der in 3 gezeigten Anordnung zeigt;
  • 5: eine schematische Darstellung, die ein anderes Verfahren zur Befestigung der Partikel in dem Matrixmaterial zeigt; und
  • 6–7: schematische Ansichten, die weitere, geänderte Verfahren zur Befestigung der Partikel in dem Matrixmaterial zeigen.
  • Genaue Beschreibung der Ausführungsformen
  • Unter jetzt genauerer Bezugnahme auf die Zeichnungen und auf diejenigen Ausführungsformen der Erfindung, die hier zum Zwecke der Illustration ausgewählt wurden, zeigt 1 ein Verfahren zum Aufbringen harter Abrasivpartikel auf ein Substrat. Bei dem Substrat 10 kann es sich nahezu um jedes Material handeln, wie etwa: ein dünnes Metallblech, Plastik oder Papier; oder ein Vorformling, der aus ungesintertem, teilweise gesintertem oder vollständig gesintertem Metallpulver, Metallfasern oder dergleichen besteht. Allgemein kann nahezu jede Substanz als Substrat 10 verwendet werden, einschließlich einem Substrat, das durch Bedampfen, thermisches Spritzen, wie etwa Plasmaspritzen, oder dergleichen hergestellt wurde.
  • Der erste Schritt in 1 zeigt das Substart 10 mit mehreren Haftmittelflächen 11, die auf dem Substrat ausgebildet sind. Die Haftmittelflächen 11 können in jeder gewünschten Weise ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Oberfläche des Substrats 10 mittels einer Schablone abgedeckt werden und die Flächen können gespritzt, gegossen oder dergleichen werden. Die Flächen 11 können auch aus Stücken eines druckempfindlichen Bandes bestehen. Somit liegen jegliche Mittel, die die Flächen 11 klebrig machen, im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
  • Hartlöt- oder Schmelzpaste kann vorteilhafterweise als das Haftmittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Paste ist mit und ohne Flussmittel erhältlich. Die Paste ist gewerblich erhältlich und kann auch auf Wunsch angefertigt werden, um individuellen Wünschen Rechnung zu tragen. Eine derartige Paste fungiert daher gleichzeitig als das Haftmittel und ein schmelzbares Material. Es sei auch darauf hingewiesen, dass eine derartige Paste natürlich sinter bares Material eher enthalten kann als ein schmelzbares Material oder sowohl schmelzbare als auch sinterbare Materialien enthalten kann.
  • Der zweite Schritt in 1 schließlich zeigt das Substrat 10 beschichtet mit einer Menge harter Partikel, wobei die Idee darin besteht, das gesamte Substrat mit den Partikeln zu beschichten. Dann wird das Substrat umgedreht oder anderweitig behandelt, um die losen Partikel von dem Substrat zu entfernen. Während die Partikel 12 in Schritt 2 das gesamte Substrat 10 bedecken, zeigt Schritt 3 Partikel 12, die nur in den klebrigen Flächen 11 verbleiben. Das material ist somit fertig, um ein Matrixmaterial zum dauerhaften Befestigen der Partikel 12 aufzunehmen.
  • 2 zeigt eine Änderung des in 1 illustrierten Verfahrens. In 2 ist das gesamte Substrat 10A mit Haftmittel beschichtet. Da die gesamte Oberfläche beschichtet ist, ist klar, dass das Haftmittel gesprüht, gewalzt, aufgestrichen oder dergleichen oder das Substrat eingetaucht werden kann oder Bänder mit an diesen befindlichem Haftmittel verwendet werden können. Dann wird mit irgendeiner Technik die Oberfläche des Substrats 10A mit einem klebrigen Haftmittel beschichtet.
  • Der zweite Schritt besteht darin, eine Maske an der Oberfläche des Substrats 10A anzuordnen, und dann eine Menge harter Partikel auf der Oberfläche zu platzieren. Wie in 2 illustriert, weist die Maske 13 relativ große Öffnungen auf, durch welche hindurch die Partikel 12 gelangen, um Flächen aus Partikeln zu bilden, die an dem Substrat 10A haften. Die Maske 13 kann dann entfernt werden, wie in Schritt 3 der 2 gezeigt, und es bleibt ein Substrat mit mehreren, diskreten Flächen übrig, wobei an jeder dieser Flächen vorübergehend eine Menge Partikel haftet.
  • Verschiedene Variationen dieses Verfahrens sind möglich. Wie weiter unten beschrieben wird, kann es sich bei der Maske um ein Drahtgitter oder ähnliches handeln, und die Maske kann an ihrem Ort belassen werden, um ein Teil des letztendlichen Abrasivmaterials zu werden. Unter Berücksichtigung dieser Möglichkeit kann das Haftmittel auf die Maske aufgetragen werden, nachdem die Maske an ihrem Ort angeordnet wurde und bevor die harten Partikel an die Oberfläche angreifen. Die Maske wird zusätzlich zu den Partikeln, die innerhalb der Öffnungen der Maske zurückgehalten werden, einige Partikel auf ihrer Oberfläche zurückhalten. Die Partikel können auch auf der Oberfläche angeordnet werden; dann kann Haftmittel auf die gesamte Oberfläche aufgebracht und mehr harte Partikel können hinzugefügt werden. Eine größere Menge harter Partikel wird nun zurückgehalten und einige der Partikel werden an der Maske befestigt werden.
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich auf einfache Weise zur Ausrichtung der harten Partikel bevor die Partikel dauerhaft befestigt werden. Unter Verwendung mechanischer Kräfte, wie etwa Schütteln oder Vibrieren des Substrats mit den vorübergehend mittels Haftmittel befestigten, harten Partikeln oder mit lose auf dem Substrat befindlichen Partikeln, werden die Partikel in eine Position gezwungen, die stabil ist. Durch Anwendung magnetischer Kraft werden die Partikel, wie etwa Diamanten, entsprechend ihrer kristallografischen Struktur und der Linien der Magnetkraft ausgerichtet. Somit kann das mit harten Partikeln versehene Substrat mit vielen verschiedenen physikalischen Kräften beaufschlagt werden und die Partikel werden gleichmäßig ausgerichtet.
  • Wenn die Partikel einmal ausgerichtet sind, müssen sie sicher gehalten werden, um die Vorteile der Ausrichtung zu erhalten. Nachdem die Partikel ausgerichtet worden sind, kann daher die Partikelgruppe mit einer Beschichtung aus einem Haftmittel besprüht werden, um die Positionen zu halten. Man kann auch die Partikel mit einer Flüssigkeit, wie etwa Wasser, befeuchten und dann die Flüssigkeit einfrieren, um die Partikel zu halten. In jedem Fall wird man die Partikel mit einem sinterbaren oder schmelzbaren Material berühren, vielleicht in einem Vorformling, um einen dauerhaften Halt für die Partikel zu gewährleisten.
  • Die Aufmerksamkeit sei nun auf 3 der Zeichnungen gerichtet, die ein Verfahren zum Befestigen der Partikel mit einem Matrixmaterial zeigt. In 3 ist ein Substrat 10B zu erkennen, bei dem es sich wie oben diskutiert um irgendein Material handeln kann. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass das Substrat 10B ein Band oder dergleichen mit Haftmittel auf beiden Seiten sein kann. Das Band kann dann an den Vorformling 15 geklebt werden und Partikel 14 auf der anderen Oberfläche aufnehmen. Bei dem Substrat 10B kann es sich auch um ein mehr nahezu starres Material handeln, das anschließend an dem Vorformling 15 angebracht wird. In jedem Fall wird das Substrat 10B an dem Vorformling 15 angeordnet und Druck wird mittels der gegenüber liegenden Platten 16 aufgebracht.
  • Wenn Druck auf die in 3 gezeigte Baugruppe ausgeübt wird, werden die Partikel 14 in den Vorformling gedrückt. Man könnte die Partikel 14 vollständig in den Vorformling drücken, so dass die Partikel vollständig von dem Matrixmaterial umgeben sind, oder man könnte einen Teil der Partikel aus dem Vorformling hervorstehen lassen. Dies ist eine Frage der Konstruktionswahl, die von der speziellen Verwendung des resultierenden Abrasivmaterials abhängt.
  • Dem Fachmann wird klar sein, dass der Vorformling 15 irgendeiner der zahlreichen Arten von Vorformlingen entsprechen kann. Zunächst sollte hervorgehoben werden, dass der Vorformling in Abhängigkeit von den spezifischen, gewünschten Ergebnissen ein sinterbares oder schmelzbares Material oder eine Kombination dieser sein kann. Dem Fachmann wird klar sein, dass der Prozess und die Funktion in diesem Zusammenhang im Wesentlichen der- bzw. dieselbe ist, unabhängig davon, ob das Matrixmaterial sinterbar oder schmelzbar ist. Die letztendliche Festigkeit ist verschieden, jedoch wird der Fachmann das spezielle Matrixmaterial, das für die beabsichtige Verwendung das Beste ist, auswählen. Daher umfasst jeder der hier gebrauchten Begriffe "sinterbar" und "schmelzbar" auch den anderen, wenn der Zusammenhang nicht etwas anderes erfordert. Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass ein Matrixmaterial mittels eines Temperatur bezogenen Prozesses, wie etwa thermisches (z. B. Plasma) Spritzen oder Dampfablagerung, abgesetzt werden kann, Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung kann ein derartiges thermisches Absetzen des Materials als ein Äquivalent zu der Verwendung eines sinterbaren Materials betrachtet werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass zusätzlich zu den sinterbaren und schmelzbaren Matrixmaterialien Metall galvanisch abgeschieden werden kann, um einen vorübergehenden Halt für die Partikel zu gewährleisten. In diesem Fall kann ein elekt risch leitendes Haftmittel verwendet werden. Dem Fachmann wird klar sein, dass die durch galvanische Abscheidung gewonnene Matrix nicht so fest sein wird wie gesintertes oder geschmolzenes Matrixmaterial.
  • Betrachtet man nun 4 der Zeichnungen, so ist erkennbar, dass es sich um eine Anordnung handelt, die von dem in Verbindung mit 2 diskutierten Verfahren Gebrauch macht, bei dem eine Maske an dem Substrat angeordnet wird und Partikel an dem freiliegenden Substrat haften.
  • Wie in 4 gezeigt, weist das Substrat 10C ein Haftmittel auf, wie es vorangehend beschrieben worden ist. Die Maske hat die Form eines Drahtgitters 19. Während de Öffnungen in der Maske gemäß 2 groß genug sind, um eine große Anzahl von Partikeln 12 in jede Öffnung eintreten zu lassen, sind die Öffnungen in 4 derart ausgebildet, dass sich ein einzelner Partikel 18 in jeder Öffnung befindet. Dies ist eine Frage der Konstruktionswahl und jedes Verhältnis von Öffnungsgröße zu Partikelgröße kann gewählt werden.
  • Bei einem anderen, in 4 gezeigten Merkmal handelt es sich um das Blockieren oder Abschirmen eines Teils der Maske 19. Eine Art Schild 20 kann verwendet werden, um einen Teil des Gitters 19 und Haftmittels abzudecken, um zu verhindern, dass Partikel 18 in diesem Bereich haften bleiben. Zahlreiche Materialien und Techniken können angewendet werden. Wenn man ein druckempfindliches Band als das Substrat 10C verwendet, kann dasselbe Band als Schild 20 verwendet werden, so dass die gesamte Maske leicht anzubringen st.
  • 4 zeigt eine Anordnung ähnlich zu 3, nämlich dahingehend, dass das Substrat 10C mit den vorübergehend haftenden Partikeln 18 an einem Vorformling 21 angebracht ist und dann Platten 22 Druck auf die Baugruppe ausüben. Ein Unterschied in 4 besteht darin, dass die Maske in Form des Gitters 19 an ihrem Ort verbleibt, um in den Vorformling eingedrückt zu werden. Das Gitter 19 kann aus einem Stahl oder einem anderen Metall mit relativ hohem Schmelzpunkt bestehen, wobei in diesem Fall das Gitter dazu beiträgt, die Partikel 18 während der Benutzung des resultierenden Abrasivmaterials abzustützen; oder das Gitter 19 kann aus einem polymeren Material oder dergleichen mit einem niedrigen Schmelz-(oder sogar Verdampfungs-)Punkt sein, wobei das Gitter in diesem Fall tatsächlich aus dem fertigen Abrasivmaterial verschwinden wird.
  • Wie zuvor können die Partikel 18 vollständig in den Vorformling 21 gedrückt werden, oder die Partikel können teilweise aus dem Vorformling hervorstehen, um sofort eine "offene" Oberfläche zu haben.
  • Bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis der Größe der Gitteröffnung zu der Größe der harten Partikel nicht wichtig. Während der Verdichtung des Materials können die Partikel mittels des Matrixmaterials getrennt werden, so dass im Wesentlichen alle Partikel im Wesentlichen vollständig von dem Matrixmaterial umgeben werden können und nicht in direktem Kontakt mit den Drähten des Gittermaterials stehen.
  • 5 der Zeichnungen illustriert eine weitere Änderung des oben beschriebenen Verfahrens. In 5 ist das Substrat 10D zu erkennen, das ein Haftmittel auf wenigstens einer Oberfläche aufweist. Die Oberfläche kann wie oben beschrieben mit einer Maske bedeckt sein, damit harte Partikel 24 angeordnet werden können; dann kann die Maske je nach Wunsch entfernt werden oder nicht. In 5 ist die Maske nicht gezeigt, jedoch kann ein Gitter wie in 4 verwendet und am Ort belassen werden, falls dies gewünscht ist. Dann wird ein Schmelzmaterial 25 auf dem Substrat angeordnet. Da sich die harten Partikel 24 bereits am Ort befinden, wird das Schmelzmaterial 25 die Zwischenräume ausfüllen. Eine kleine Anzahl von Stücken des Materials 25 ist in 5 gezeigt, jedoch ist dem Fachmann klar, dass ein relativ feines Pulver verwendet werden kann und das Material 25 in großem Unfang jeden der Partikel 24 umgeben wird.
  • Das Substrat 10D weist daher auf ihm verteilte, harte Partikel 24 auf und Schmelzmaterial 25 umgibt zumindest teilweise die harten Partikel 24, die alle mittels des Haftmittels auf dem Substrat an dem Substrat 10D haften. Dieses Substrat wird dann an einem Vorformling angeordnet. Wie in 5 gezeigt, ist das Substrat sandwichartig zwischen zwei Vorformlingen angeordnet, obwohl wie in 4 auch nur einer verwendet werden kann, falls dies gewünscht ist.
  • Die Platten 29 üben Druck auf die Baugruppe gemäß 5 aus und Hitze wird zugeführt. Das Schmelzmaterial 25 schmilzt bei oder unterhalb der Sintertemperatur der Vorformlinge 26 und 28 und unterstützt die Haftwirkung der Partikel 24 aneinander sowie an den Vorformlingen 26 und 28. Im Ergebnis kann das Abrasivwerkzeug fester sein; oder man kann wegen der besseren Haftung billigere Vorformlinge verwenden, ohne die Qualität des letztendlichen Abrasivmaterials zu verschlechtern. Wenn die harten Partikel 24 unter der Oberfläche des Matrixmaterials vergraben sind, kann – wie in dem hier in Rede stehenden Gebiet weithin bekannt – die Arbeitsoberfläche des Werkzeugs vor der ersten Benutzung sandgeblasen oder ähnlich behandelt werden, um die Oberfläche zu "öffnen" oder die harten Partikel freizulegen.
  • Bei allen oben beschriebenen Verfahren sei klargestellt, dass das Substrat 10 praktisch aus irgendeinem Material sein kann einschließlich eines Vorformlings oder eines druckempfindlichen Bandes.
  • Ein sinterbarer Vorformling mit einer hochprozentigen Porosität (z. B. 80% und darüber) nimmt ein Haftmittelsubstrat auf, um eine Seite des Vorformlings zu versiegeln. Ein feines, schmelzbares Pulver wird dann in den Vorformling gegossen, um (zumindest teilweise) die Poren des Vorformlings zu füllen. Falls gewünscht, kann ein zweites Haftmittelsubstrat verwendet werden, um die gegenüber liegende Seite des porösen Vorformlings zu versiegeln. Der poröse Vorformling nimmt dann eine Menge harter Partikel auf, die vorübergehend an einem anderen Haftmittelsubstrat befestigt werden. Ein Gitter oder dergleichen kann ebenso haftend an diesem Substrat angebracht werden. Die Substrate und der Vorformling werden dann aneinander angeordnet und gesintert, und zwar mit oder ohne Druck. Es ist klar, dass man einen Vorformling auch auf der Oberseite der Schicht harter Partikel anordnen kann, so dass sich die harten Partikel zwischen den beiden Vorformlingen befinden.
  • Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist es für den Fachmann klar, dass die Materialien mit einem schmelzbaren Material imprägniert werden können. Man ordnet einfach vor dem Beginnen der Erhitzung und/oder der Verdichtung ein schmelzbares Material auf wenigstens einer Seite der Baugruppe an und das schmelzbare Material wird schmelzen und aufgrund der Kapillarwirkung in das Material getragen.
  • Betrachtet man nun die 6, 7, so sollte man obige Beschreibung der Verfahren im Gedächtnis haben und der Verdichtungsschritt wird mittels Walzenverdichtung durchgeführt. In 6, 7 ist die Vorrichtung im Wesentlichen dieselbe, so dass alle Figuren dieselben Bezugszeichen für ähnliche Teile beinhalten.
  • 6 zeigt das Substrat 10E wie es sich zwischen den Walzen 30 und 31 hindurchbewegt und ein Vorformling 34 wird an dem Substrat 10E anliegend angeordnet. Druck in dem Spalt zwischen den Walzen 30 und 31 bewirkt den beschriebenen Verdichtungsschritt, um bei 34A das letztendliche Produkt herzustellen. 7 ist ähnlich zu 6 mit der Ausnahme, dass dort zwei Vorformlinge 35 und 36 vorhanden sind, und zwar einer auf jeder Seite des Substrats, um ein Produkt herzustellen, das demjenigen ähnelt, welches mittels des in 5 gezeigten Verfahrens hergestellt wird. Das Produkt 35A tritt aus dem Spalt der Walzen 30 und 31 aus.
  • Somit ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise dazu geeignet, einen kontinuierlichen Prozess zur Herstellung eines Abrasivmaterials durchzuführen. Ein kontinuierlicher Streifen eines Substrats, bei dem es sich um ein druckempfindliches Klebeband oder einen Vorformling oder dergleichen handeln kann, das bzw. der mit Haftmittel beschichtet ist, kann zwischen Verdichtungswalzen 30 und 31 geführt werden. Matrixmaterial in der Form eines Vorformlings wird gegen das Substrat anliegend zugeführt, um das letztendliche Produkt zu bilden. Das Substrat und die Matrixmaterialien können ausgewählt werden, um ein letztendliches Produkt mit den gewünschten Merkmalen zur Verfügung zu stellen.
  • Für den Fachmann ist daher klar, dass die speziellen, hier vorgestellten Ausführungsformen der Erfindung lediglich dem Zwecke der Illustration dienen und in keiner Weise einschränkend zu verstehen sind; daher können im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung, der von den beigefügten Ansprüchen definiert wird, zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen sowie vollständiger Gebrauch von Äquivalenten gemacht werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials, umfassend die folgenden Schritte: – Beschichten eines Substrats (10, 10A–10E) mit einem Haftmittel, – Berühren des Substrats (10, 10A–10E) mit einer ersten Menge harter Partikel (12, 18, 24) und dann – Entfernen einer zweiten Menge harter Partikel (12), die aus Partikeln (12, 18, 24) besteht, die nicht mittels des Haftmittels an dem Substrat (10, 10A–10E) haften, so dass eine dritte Menge harter Partikel (12, 18, 24) in einem durch das Haftmittel bedingten, an dem Substrat (10, 10A–10E) haftenden Zustand an dem Substrat (10, 10A–10E) verbleibt, – wenigstens teilweises Umgeben der meisten Partikel der dritten Menge harter Partikel (12, 18, 24) mit einem sinterbaren Matrixmaterial (25), und – Erhitzen des Materials, um zu bewirken, dass das sinterbare Matrixmaterial (25) die dritte Menge harter Partikel (12, 18, 24) permanent hält, wobei der Schritt des wenigstens teilweisen Umgebens der meisten harten Partikel (12, 18, 24) mit einem sinterbaren Matrixmaterial (25) folgende Schritte umfasst: – Versiegeln einer Seite eines porösen Vorformlings (15, 21, 26, 28, 35, 36) aus sinterbarem Matrixmaterial (25) mit einem Haftmittelsubstrat, – Anordnen einer Menge eines schmelzbaren Pulvers in dem porösen Vorformling (15, 21, 26, 28, 35, 36) und – Aneinanderanordnen des porösen Vorformlings (15, 21, 26, 28, 35, 36) und des Substrats (10, 10A–10E), an dem die harten Partikel (12, 18, 24) haften, vor dem Schritt des Erhitzens des Materials.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Beschichtens eines Substrats (10, 10A–10E) mit einem Haftmittel, des Berührens des Substrats (10, 10A–10E) mit einer ersten Menge harter Partikel (12, 18, 24) und des dann erfolgenden Entfernens einer zweiten Menge harter Partikel (12), die nicht an dem Substrat (10, 10A–10E) haften, so dass eine dritte Menge harter Partikel (12, 18, 24) an dem Substrat (10, 10A–10E) verbleibt sowie an diesem aufgrund des Haftmittels haften bleibt, folgenden Schritt umfassen: – schichtweises Ausbilden mehrerer, definierter Haftmittelflächen (11) auf dem Substrat (10, 10A–10E), so dass dann, wenn das Substrat (10, 10A–10E) mit der ersten Menge harter Partikel (12, 18, 24) berührt wird, nur die dritte Menge harter Partikel (12, 18, 24) an den definierten Haftmittelflächen (11) haften bleibt.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Haftmittelflächen (11) auf dem Substrat (10, 10A–10E) schichtweise ausgebildet werden, indem über dem Substrat (10, 10A–10E) eine Maske (13, 19) angeordnet wird, die den definierten Flächen (11) entsprechende Öffnungen aufweist, und dann das Haftmittel durch die Maske (13, 19) hindurch auf das Substrat (10, 10A–10E) geschichtet wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (13, 19) entfernt wird, bevor das Substrat (10, 10A–10E) mit der ersten Menge harter Partikel (12, 18, 24) berührt wird.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (13, 19) an ihrem Platz belassen wird, um einen Teil des endgültigen Abrasivmaterials zu bilden.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (13, 19) ein Gittermaterial (19) ist.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Haftmittelflächen (11) auf dem Substrat (10, 10A–10E) schichtweise ausgebildet werden, indem den definierten Flächen entsprechende Stücke aus druckempfindlichem Haftmittelband auf dem Substrat (10, 10A–10E) angeordnet werden.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Haftmittelflächen (11) auf dem Substrat (10, 10A–10E) schichtweise ausgebildet werden, indem die gesamte Oberfläche des Substrats (10, 10A–10E) mit einem Haftmittel beschichtet und dann eine Maske (13, 19) mit Öffnungen, die den definierten Flächen (11) entsprechen, über die mit Haftmittel beschichtete Seite des Substrats (10, 10A–10E) gelegt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (13, 19) nach der Berührung des Substrates (10, 10A–10E) mit der ersten Menge harter Partikel (12, 18, 24) entfernt wird, wobei die zweite Menge harter Partikel (12), die nicht an den definierten Haftmittelflächen (11) haftet, mit der Maske (13, 19) entfernt wird.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftmittel auf die von dem Substrat (10, 10A–10E) abgewandte Oberfläche der Maske (13, 19) aufgebracht wird, so dass die zweite Menge harter Partikel (12) an der Maske (13, 19) haftet und mit ihr entfernt wird.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (13, 19) an ihrem Platz belassen wird, um ein Teil des endgültigen Abrasivmaterials zu werden.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (13, 19) ein Gittermaterial (19) ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Abrasivmaterials nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die harten Partikel (12, 18, 24) aus der aus Diamanten und kubischen Bohrnitriden bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
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