Специальные виды абразивного инструмента на органических связующих

Абразивный инструмент на основе связующего вспененного поливинилформаля

Абразивные круги на основе вспененного поливинилформаля (ПВФ) представляют собой губкообразные изделия, содержащие остатки нспрорсагировавших формальдегида и кислоты [460]. Оптимальные условия получения пены из растворов ПВС (поливинилового спирта) автор исследовал при отсутствии абразивных наполнителей |461). Вспенивание осуществлялось при наличии поверхностно-активных веществ (ПАВ) и механическом перемешивании композиции в мешалке с частотой вращения 1400 об/мин в течение 15 мин, после чего вспененную композицию перемешивали с концентрированной соляной кислотой, добавляемой из расчета создания кислотности 1,1 моль/л. Результаты исследования позволили дня получения стабильных пен выбрать катионноактивный ПАВ — выравниватель, А (смесь бензосульфонатов метилдиэтиламинометильных производных полиэтиленгликолевых эфиров алкилфенолов при оптимальной концентрации 0,7 от жидкой фазы) и неионогенный ПАВ-ОП-7 (смесь полиэтиленгликолевых эфиров монои диалкилфенолов) при концентрации 0,9% от жидкой фазы.

При введении в пену абразивных зерен возникают дополнительные трудности, связанные с их оседанием. Согласно работам [462, 463] стойкость пены зависит не только от вспенивающего агента, но в большей степени от вязкости и прочности пленок пены. В случае введения абразивов в пену разрушение ее может происходить механическим путем. Устойчивость пены увеличивается с увеличением вязкости вспениваемых растворов.

Существуют границы вязкости растворов ПВС, из которых могут быть получены равномерно наполненные абразивные пены.

Одним из важнейших этапов технологического процесса получения абразивных инструментов на основе связующего из вспененного поливинилформаля является вспенивание композиции, состоящей из раствора поливинилового спирта, абразивного зерна и ряда добавок. Из факторов, характеризующих процесс ценообразования, наиболее важным является кратность пены (степень увеличения объема при вспенивании) и ее стабильность во времени. Изменение кратности пены позволяет менять пористость получаемых инструментов, а возможность их твердения без разрушения вспененной структуры связана с необходимостью получения достаточно стабильной пены.

На рис. 9.1 приведены граничные кривые для вязкости растворов поливинилового спирта в зависимости от размеров абразивных зерен и отношения масс зерна и связки. Из анализа рис. 9.1 следует, что при переходе к использованию более крупных зерен абразива необходимая вязкость растворов ПВС увеличивается, а при использовании абразивного зерна одной крупности тоже увеличивается с уменьшением соотношения масс зерна и связки.

Рис. 9.1. Граничные кривые вязкости растворов ПВС в зависимости от размера абразивных зерен и соотношения зерна и связки:

/— соотношение 3/С = 5/1; 2— соотношение 3/С = 10/1.

Установлено, что для получения абразивных изделий применим ПВС молекулярной массы выше 35 000. При использовании полимера с более низкой молекулярной массой даже при высоких его концентрациях в растворе изделия обладают малой прочностью, особенно во влажном состоянии. Значения вязкости растворов ПВС должны лежать в пределах 600- 2800 сантипуаз (Си). Оптимальные области для мелких зерен карбида кремния — 800−1400 Сп, для средних — 1000—1800 Сп, а для крупных —.

1600−2400 Сп.

На основе исследований, выполненных в работах [461−464], создан технологический процесс получения абразивного инструмента на основе связующего вспененного поливинилформаля, абразивного зерна и ряда добавок.

Процесс состоит из следующих этапов: смешивание исходных компонентов — поливинилового спирта, абразивного зерна, вспенивающих агентов (А или ПАВ-ОП-7), формальдегида; вспенивание композиции в процессе механического перемешивания на быстроврашающейся мешалке; введение соляной кислоты во вспененную композицию при перемешивании; разлив пены в формы; отверждение материала при определенной температуре (20- 30 °С); отмывка водой от непрореагировавших компонентов реакции; сушка при / = 60−80 °С. В процессе выдержки происходит реакция между поливиниловым спиртом и формальдегидом, приводящая к образованию поливинилформаля:

В работе |465| приводятся данные об удалении водой остатков в кругах непрореагировавших формальдегида и кислоты, которые приводят к коррозии оборудования и обрабатываемых деталей, а также к изменению свойств изделий при их хранении. Установлено, что формальдегид удаляется из изделий значительно раньше, чем кислота; процесс отмывки длится час; повышение температуры воды с 10 до 40 °C приводит к сокращению времени отмывки в два раза; уменьшение количества катализатора (НС1), вводимого в композицию для отверждения, ускоряет процесс отмывки, а также приводит к уменьшению кислотности сточных вод. Так, при уменьшении количества НС1 на 1000 г раствора ПВС с 140 до 50 мл после 30 мин отмывки в сточных водах кислота отсутствует. Условия отверждения изделия также влияют на время их отмывки. Оптимальная жесткость изделия, при которой происходит хорошая отмывка, получены отверждением изделий при температуре 50−60 °С в течение 5−6 ч.

Инструменты на поливинилформалевой связке рекомендуется применять для окончательной отделки обычной и нержавеющей стали, меди, латуни, бронзы, дерева, мрамора и пластических масс. Имеются рекомендации по применению кругов на конкретных операциях: шлифование канавок подшипников |466|, удаление коррозии с полосовой стали, бесцентровое шлифование, суперфиниширование, шлифование и полирование корпусов часов [467| и др. В работе [469] даются рекомендации по использованию кругов на пенопласте для обработки таких материалов, как латунь и авиаль (при скорости кругов 25— 30 м/с и удельном давлении 0,4—0,6 кг/см²).

Абразивные изделия на ПВФ не засаливаются; эластичность связки позволяет обрабатывать ими поверхности сложного профиля. Применение изделий на ПВФ дает возможность получать поверхности высокого класса чистоты вплоть до зеркальной при одновременном сокращении числа операций и их продолжительности, а также механизировать некоторые ручные операции. Пористые абразивные инструменты могут заменить дефицитные войлочные круги.