Керамическое сырье для производства связок и связки зарубежных фирм

Сырьевые материалы, применяемые в технически развитых странах, отличаются следующими характеристиками.

Полевошпатовые материалы, как правило, содержат менее 10% кварца, не менее 16% (К₂0 + Na₂0) (после флотационного обогащения в целях удаления кварца и слюды) и могут быть использованы в различных отраслях промышленности.

Раздельное производство полевого шпата и кварца обеспечивает возможность поставлять потребителям материалы с различной тониной помола.

Полевые шпаты усреднены и отличаются постоянством состава в партии и во времени.

Ряд фирм поставляет потребителям не полевые шпаты отдельных месторождений, а полевошпатовые композиции для конкретной области применения (например, для изготовления инструмента из карбида кремния), составленные с учетом специфических особенностей сырья отдельных месторождений и требований потребителя.

Нефелиновый сиенит Канадского месторождения в отличие от нефелинополевошпатового концентрата Вышневоградского рудоуправления (Россия) содержит: несколько больше щелочи (примерно на 2% и меньше), 0,19% Fe₂0₃ вместо 0,3%. Сырьевые материалы, используемые фирмами, — полевой шпат и нефелиновый сиенит более тонкого помола, массовая доля фракции, %: 28— 20 мкм — 26,4−27,7; 20−14 мкм — 8,9−14,0; 14−10 мкм — 3,2−31,8; 10−7 мкм — 8,0—18,8; 7—5 мкм — 1,8—4,7; 5—0 мкм — 19,0—36,7.

Использование в отечественной промышленности полевых шпатов с содержанием кварца от 10% и более вызывает, по мнению фирм, потерю прочности и шлифующей способности инструмента более 20%. С этим нельзя полностью согласиться.

Зарубежные фирмы при увлажнении формовочных смесей из корундовых материалов используют парафиновые эмульсии, а отечественные производители — жидкое стекло, которое снижает огнеупорность связок на 100−150 °С, повышает реакционную способность связки, и тем самым повышается механическая прочность обожженного образца и, следовательно, шлифующая способность инструмента.

Что же касается инструмента из SiC, особенно на связке КЗ, то содержание кварца уменьшает прочность и ухудшает эксплуатационные свойства инструмента.

Из месторождений каолинов и глин наиболее известными являются: цетлицкий каолин (район Карловых Вар, Чехия; имеет белый цвет и в отмученном виде хорошую пластичность); английские каолины (месторождения вблизи Корнуолла и Девоншира), немецкие каолины (в окрестностях Кемплитце, Мейсена), месторождения глин во Франции (к югу от Лиможа), китайские каолины (Тунг-Суанг) отличаются повышенным содержанием кремнезема Si0₂, они богаты оксидами калия и магния. Из американских глин известны весьма тонкие и высокопластичные глины типа «Болклей», находящиеся в штатах Кентукки и Теннеси, число пластичности которых равно 27, запесоченность 1,5%.

Микроскопический анализ зарубежных глин показал, что основная масса глины состоит из частиц размером 20−0 мкм. Кроме того, комовые глины типа «Болклей» содержат значительное количество иллита. Этот глинистый материал в инструменте успешно предотвращает разрыв больших шлифовальных кругов в процессе обжига. В отмученном каолине нет достаточного количества иллита, поэтому отдельные зарубежные фирмы не рекомендуют его применение в производстве керамических связок. Отдельные фирмы в составе керамических связок используют два вида глины либо смесь глины и каолина (например, в Германии применяют связки марок V401-V406).

Известно, что в США и Канаде для производства керамических связок используются: высококалиевый полевой шпат, экспортируемый из Скандинавии; нефелиновый сиенит канадского месторождения «Блу-Маунти» после обогащения (обогатительная фабрика в г. Лейкфилд) и каолинит — гидрослюдистая глина типа «Болклей».

Потребители получают затаренную обогащенную продукцию с тониной помола, не требующей доизмельчения, что позволяет зарубежным фирмам строить участки по производству керамических связок без переработки и измельчения сырьевых материалов.

Необходимо отметить, что зарубежные фирмы применяют более широкий ассортимент керамических связок (V), чем отечественные зарубежные заводы. Так, фирма Universal Crending Wheel (Англия) применяет 36 марок керамических связок, фирма Norton (США) — 23 марки, фирма Molemab (Италия) — 10 марок, фирма Noritake (Япония) — 15 марок, фирма Bay State (США) — 16 марок и т. д.

При этом связки разрабатываются:

для определенных видов шлифматериалов: например, фирма FAG Kugelfischer (Германия) изготавливает для электрокорундовых материалов связки марок V101, V200-V203, V300-V303, V4001, для карбидкремниевых — V500- V505, V5051, V5081, фирма Norton (США) выпускает для карбида кремния связку марки Vk, для электрокорунда марок 57А, 23А, 32А — связку марки VBA и т. д.;

для определенных операций шлифования: например, фирма Naxos-Union (Германия) изготавливает связки КеЮО для плоского шлифования, заточки инструмента; фирма Slip Naxos (Швеция) применяет связки марок VTP, VMP для высокопористого инструмента и т. д.; фирма Carborundum (США) изготавливает связки марок V10 (для шлифования быстрорежущих сталей), VII (для шлифования инструментальных и твердых сталей), VT и V20 (для обдирочных кругов для шлифмашинок); V40 (для шлифования сталей), VD, V67 (для обдирочных операций дзя работы со скоростью 35 м/с), V80 (для бесцентрового чистового шлифования), VE (для шлифования карбидов, заточки, чистовой обработки), VGC Соля бесцентрового шлифования), VR (для обдирочного шлифования карбидов) и т. д.

Фирма Tyrolit (США) разработана новую связку |Cristalline Stabilized Sintered (CSS)] для шлифовальных кругов, предназначенных для круглого наружного и бесцентрового шлифования. Новая связка представляет собой керамические волокна, связывающие абразивные зерна в монолитную структуру. При этом обеспечивается снижение стоимости кругов, повышение их точности на 30%, увеличение стойкости кругов, повышение точности обработки и стабильности процессов шлифования. Аналогичные шлифовальные круги серии Columbia предназначены для внутреннего шлифования [124].

Иногда производство керамических связок сосредоточено на одном из заводов, а затем они рассылаются по своим филиалам (например, так работает фирма Norton, США). Некоторые фирмы занимаются поставкой готовых керамических связок для различных абразивных материалов и инструментов.

Примеры шихтового состава зарубежных керамических связок, их огнеупорность, а также химический состав сырья представлены в табл. 2.104, 2.105, из которых видно, что для производства керамических сырья зарубежные фирмы Таблица 2. 1 04.

Пример шихтовых составов керамических связок зарубежных фирм.

Химический состав керамических святок зарубежных стран (пример).

используют рахзичное керамическое сырье, огнеупорность связок для карбида кремния до 100 °C выше, чем для электрокорунда, связки в основном борные, в отдельных связках содержится Li₂0, для окраски инструмента применяют красители типа СоО, Fe₂0₃ и др. (табл. 2.105, 2.106).