Фасонные абразивные частицы с канавками

Фасонные абразивные частицы с канавками

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Абразивные частицы и абразивные материалы, изготовленные из абразивных частиц, используются для абразивной обработки, отделки или шлифовки широкого диапазона материалов и поверхностей при производстве товаров. По этой причине продолжает существовать необходимость в снижении цены и при этом повышении производительности или срока службы абразивных частиц и/или абразивного материала.

Абразивные частицы треугольной формы и абразивные материалы, использующие абразивные частицы треугольной формы, описываются в патентах США 5201916 Берга, 5366523 Ровенхорста и 5984988 Берга. В таком исполнении абразивные частицы образуют равносторонний треугольник. Абразивные частицы треугольной формы полезны при производстве абразивных материалов с увеличенной интенсивностью резки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как правило, фасонные абразивные частицы могут обеспечивать производительность, превышающую производительность неравномерно раздробленных абразивных частиц. Контролируя форму абразивной частицы, можно контролировать итоговую производительность абразивного материала. Изобретатели обнаружили, что производя фасонную абразивную частицу с множеством канавок на одной из граней фасонной абразивной частицы, предшествующие фасонные абразивные частицы гораздо проще отделить от производственного инструмента с множеством полостей литейной формы, используемой для отливки фасонных абразивных частиц. Удивительно, что, хотя общая площадь поверхности полости литейной формы увеличивается из-за множества выступов, образующих множество канавок, предшествующие фасонные абразивные частицы с множеством канавок гораздо проще отделить от полостей литейной формы.

Изобретатели также обнаружили, что канавки на фасонных абразивных частицах влияют на интенсивность шлифовки фасонными абразивными частицами в сравнении с идентичными фасонными абразивными частицами без канавок. В частности, изначальная интенсивность резки снижается, а затем, когда фасонные абразивные частицы начинают изнашиваться, интенсивность резки возрастает. Обычно интенсивность резки абразивной частицы со временем начинает снижаться. Аналогичные результаты показывают фасонные абразивные частицы, не имеющие канавок. Таким образом, изобретатели обнаружили, что они могут управлять кривой интенсивности резки абразивных материалов, изготовленных из фасонных абразивных частиц, используя смеси из фасонных абразивных частиц без канавок и с канавками для изготовления абразивных материалов с одинаковой интенсивностью резки на протяжении всего срока службы абразивного материала.

Так, в одном исполнении, изобретение заключается в абразивных частицах, среди которых есть как фасонные абразивные частицы, каждая из которых имеет боковую стенку, и при этом каждая состоит из альфа-оксида алюминия и имеет первую и вторую грани, разделенные боковой стенкой, с максимальной толщиной Т, так и фасонные абразивные частицы с множеством канавок на второй грани.

В другом исполнении, изобретение заключается в производственном инструменте для изготовления фасонных абразивных частиц, имеющем множество полостей литейной формы, которые имеют нижнюю поверхность формы, боковую стенку и высоту Нc; нижняя поверхность формы и боковая стенка сделаны из полимерного материала; нижняя поверхность также имеет множество выступов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Средний специалист должен понимать, что настоящее обсуждение представляет собой описание только примеров реализации, и не имеет намерения ограничить более широкие аспекты настоящего открытия, воплощенные в конструкции образца.

На ФИГ.1 изображен вид в поперечном разрезе полости литейной формы с множеством выступов в нижней поверхности.

На ФИГ.1А и 1В изображены поперечные разрезы разных исполнений выступов с ФИГ.1.

На ФИГ.2 изображен вид сверху одного исполнения фасонной абразивной частицы с канавками.

На ФИГ.2А изображен вид сбоку фасонной абразивной частицы с ФИГ.2.

На ФИГ.3 изображен микрофотоснимок фасонной абразивной частицы с канавками.

На ФИГ.4 изображен микрофотоснимок другого исполнения фасонной абразивной частицы с канавками.

На ФИГ.5 изображено другое исполнение фасонной абразивной частицы с канавками.

На ФИГ.6А изображен вид сверху одного исполнения фасонной абразивной частицы.

На ФИГ.6В изображен вид сбоку фасонной абразивной частицы с ФИГ.6А.

На ФИГ.6С изображен вид сбоку абразивного материала с покрытием, изготовленного из фасонных абразивных частиц с ФИГ.6А.

На ФИГ.7 изображен микрофотоснимок фасонных абразивных частиц.

На ФИГ.8 изображен микрофотоснимок верхней поверхности абразивного материала с покрытием, изготовленного из фасонных абразивных частиц с ФИГ.7.

На ФИГ.9А изображен вид сверху другого исполнения фасонной абразивной частицы.

На ФИГ.9В изображен вид сбоку фасонной абразивной частицы с ФИГ.9А.

На ФИГ.9С изображен вид сбоку абразивного материала с покрытием, изготовленного из фасонных абразивных частиц с ФИГ.9А.

На ФИГ.10А изображен вид сверху другого исполнения фасонной абразивной частицы.

На ФИГ.10В изображен вид сбоку фасонной абразивной частицы с ФИГ.10А.

На ФИГ.10С изображен вид сбоку абразивного материала с покрытием, изготовленного из фасонных абразивных частиц с ФИГ.10А.

На ФИГ.11 изображен график Интенсивности резки и Совокупной резки для фасонных абразивных частиц с канавками и без них.

На ФИГ.12 изображен график Интенсивности резки по отношению ко Времени для фасонных абразивных частиц с разными углами штамповочного уклона.

На ФИГ.13 изображен график Итоговой резки по отношению ко Времени для фасонных абразивных частиц с разными углами штамповочного уклона.

На ФИГ.14 изображен микрофотоснимок абразивных частиц устаревшего типа, изготовленных в соответствии с патентом США №5366523.

На ФИГ.15 изображен микрофотоснимок поперечного сечения абразивных частиц устаревшего типа с ФИГ.14.

На ФИГ.16 изображен микрофотоснимок поперечного сечения абразивных частиц устаревшего типа с ФИГ.14.

На ФИГ.17 изображен микрофотоснимок поперечного сечения фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой.

Многократное использование условных обозначений в спецификации и изображениях необходимо для представления одинаковых или аналогичных характеристик или элементов открытия.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем документе формы слов «состоять», «иметь» и «включать» являются эквивалентными и открытыми. Следовательно, дополнительные не перечисленные элементы, функции, шаги или ограничения могут присутствовать в дополнение к перечисленным элементам, функциям, шагам или ограничениям.

В настоящем документе термин «абразивная дисперсия» подразумевает предшественника альфа-оксида алюминия, из которого можно получить альфа-оксид алюминия, помещенный в полость литейной формы. Данный состав именуется абразивной дисперсией до тех пор, пока не удалено достаточное количество летучих компонентов для затвердевания абразивной дисперсии.

В настоящем документе термин «предшествующая фасонная абразивная частица» подразумевает не обожженную частицу, полученную путем удаления достаточного количества летучего компонента из абразивной дисперсии, находящейся в полости литейной формы, чтобы образовать затвердевшее тело, которое можно изъять из полости литейной формы и сохранять его фасонную форму при последующей обработке.

В настоящем документе термин «фасонная абразивная частица» подразумевает керамическую абразивную частицу, по крайней мере, с частью абразивной частицы, имеющей предустановленную форму, воспроизводимую благодаря полости литейной формы, используемой для образования фасонной предшествующей абразивной частицы. За исключением абразивных осколков (например, как описано в предварительной заявке на патент США 61/016965), фасонная абразивная частица, как правило, будет иметь предустановленную геометрическую форму, которую в значительной степени воспроизводит полость литейной формы, используемая для образования фасонной абразивной частицы.

В настоящем документе фасонная абразивная частица не включает абразивных частиц, полученных при помощи механического дробления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фасонные абразивные частицы с канавками

На ФИГ.1 изображена часть производственного инструмента 100 с множеством полостей литейной формы 102. Для упрощения изображена одна полость литейной формы 102. Полость литейной формы 102 включает боковую стенку литейной формы 104 и нижнюю поверхность литейной формы 106, а в одном исполнении, нижняя поверхность и боковая стенка литейной формы состоят из полимерного материала. Геометрическая форма боковой стенки литейной формы 104, образующая периметр нижней поверхности литейной формы, может варьироваться: в одном исполнении выбрана форма равностороннего треугольника, если смотреть сверху на каждую полость литейной формы производственного инструмента таким образом, чтобы полость литейной формы имела три противоположные боковые стенки литейной формы. Как будет описано далее, можно использовать полости другой геометрической формы. Боковая стенка литейной формы 104 пересекается с нижней поверхностью литейной формы 106 под установленным углом α. Как будет описано далее, интенсивность шлифовки фасонными абразивными частицами 20 можно улучшить, если угол α будет 95-130 градусов. Тем не менее, установленный угол α может быть 90 градусов или даже немногим менее 90 градусов, поскольку предшествующая фасонная абразивная частица, образованная в полости литейной формы 102, может уменьшиться во время сушки и, следовательно, она не застрянет в полости и ее можно будет удалить.

Нижняя поверхность литейной формы 106 состоит из множества выступов 108, поднимающихся с нижней поверхности литейной формы на определенную высоту Нr. В одном исполнении изобретения, в сравнении с общей высотой полости литейной формы Не, высота множества выступов Нr невелика. Как указано, множество выступов 108 обладает неожиданным преимуществом, поскольку позволяет гораздо проще изъять предшествующие фасонные абразивные частицы из полостей литейной формы 102 производственного инструмента 100 после сушки предшествующих фасонных абразивных частиц. Это происходит даже несмотря на то, что общая площадь поверхности полости литейной формы увеличивается из-за множества выступов, ведь ожидалось, что это усложнит процесс изъятия предшествующих фасонных абразивных частиц. Возможность простого изъятия предшествующих фасонных абразивных частиц из полостей литейной формы 102 является важным свойством для изготовления фасонных абразивных частиц на непрерывно работающей производственной линии. Данное преимущество особенно важно при увеличении скорости производственной линии. Застрявшие в производственном инструменте предшествующие фасонные абразивные частицы «закупоривают» инструмент, не только снижая производительность, но и создавая проблемы при попытке выполнить разрежение слоя абразивной дисперсии в производственный инструмент перед сушкой абразивной дисперсии в постоянной печи.

Считается, что для улучшения изъятия высота множества выступов Нr должна быть меньше за общую высоту полости литейной формы Нc. По мере того, как высота Нr приближается к высоте Нc, полость литейной формы 102 фактически разделяется на несколько меньших полостей литейной формы, что может привести к утрате преимущества улучшенного изъятия из полостей литейной формы. В разных исполнениях изобретения, высота Нr множества выступов 108 может составлять 1-400 микрометров. Более того, процентное соотношение высоты выступа к высоте полости, Нr/Нс (выраженное в процентах), может составлять 0,1-30%, 0,1-20%, 0,1-10% или 0,5-5%.

Вдобавок считается, что для улучшения изъятия может иметь значение геометрия поперечного сечения множества выступов 108. На ФИГ.1А в одном исполнении каждый выступ 108 состоит из первой стороны 110, второй стороны 112 и вершины 114. Первая сторона 110 и вторая сторона 112 возвышаются с нижней поверхности литейной формы 106 под тупым углом, так чтобы геометрия поперечного сечения выступа сходила на конус к вершине 114, образуя усеченный треугольник. В этом отношении, геометрия поперечного сечения выступа также напоминает зуб шестерни или клин.

На ФИГ.1В в другом исполнении каждый выступ 108 состоит из первой стороны 110 и второй стороны 112. Первая сторона 110 и вторая сторона 112 возвышаются с нижней поверхности литейной формы 106 под тупым углом, так чтобы геометрия поперечного сечения выступа сходила на конус к торцу, образуя треугольник. В этом отношении геометрия поперечного сечения выступа также напоминает зуб шестерни или клин. В одном исполнении, каждый выступ имеет высоту Нr, равную 0,0127 мм, а угол конуса между первой стороной 110 и второй стороной 112 в торце треугольника составляет 45 градусов. Полость литейной формы имеет высоту Не, равную 0,7112 мм, а процентное соотношение высоты выступа к высоте полости, Нr/Нс, составляет 1,79%.

Считается, что при геометрии поперечного сечения выступа в форме усеченного треугольника или треугольника во время сушки каждый выступ служит в роли клина, что приводит к незначительному поднятию предшествующей фасонной абразивной частицы с нижней поверхности литейной формы 106 по мере высыхания предшествующей фасонной абразивной частицы. В некоторых исполнениях считается, что предшествующая фасонная абразивная частица немного уменьшается во время сушки, следовательно, «клинья» отрывают предшествующую фасонную абразивную частицу от нижней поверхности литейной формы, тем самым облегчая удаление предшествующей фасонной абразивной частицы из полости литейной формы. В других исполнениях, геометрия поперечного сечения выступа может иметь форму квадрата, прямоугольника, полусферы, быть выпуклой, параболической, или иметь другую геометрическую форму.

Поскольку функцией множества выступов 108 является обеспечение улучшенного изъятия из литейной формы, то значение может иметь также расстояние между выступами и равномерность множества выступов. В частности, нижняя поверхность литейной формы 106 должна иметь равномерно расположенные выступы для обеспечения того, чтобы части предшествующей фасонной абразивной частицы не «застревали» в нижней поверхности. В одном исполнении, множество выступов 108 располагалось в виде сплошных линий, чтобы множество выступов растянулось по всей нижней поверхности литейной формы 106 от одной боковой стенки литейной формы до противоположной боковой стенки литейной формы треугольной полости. Множество выступов имело поперечное сечение в форме треугольника, в соответствии с описанием для ФИГ.1В, и содержало параллельные линии, расположенные через каждые 0,277 мм.

В разных исполнениях изобретения, процентное расстояние между каждым выступом может быть 1-50%, 1-40%, 1-30%, 1-20% или 5-20% от размера грани, например длины одного из краев фасонной абразивной частицы. В одном исполнении, равносторонний треугольник с длиной стороны по нижней поверхности литейной формы 106, равной 2,54 мм, а также с 8 выступами на одну полость литейной формы при шаге в 277 мкм, имел процентное расстояние между каждым выступом, равное 10,9%. В других исполнениях изобретения, количество выступов в нижней поверхности литейной формы может быть от 1 до 100, от 2 до 50 или от 4 до 25.

Множество выступов можно расположить на нижней поверхности литейной формы в виде дугообразных линий, прямых линий, концентрических геометрических фигур, таких как вложенные треугольники или заштрихованные линии с постоянным или непостоянным расстоянием. Множество выступов могут быть параллельными друг другу или пересекаться. Также можно использовать сочетания разных фигур.

В других исполнениях изобретения, множество выступов может иметь форму раздельных сегментов линий, расположенных с интервалом вдоль нижней поверхности таким образом, чтобы множество выступов не простиралось непрерывно между противоположными боковыми стенками литейных форм. Как вариант, разделенное на сегменты линий множество выступов можно значительно укоротить, так чтобы нижняя поверхность состояла из множества усеченных пирамид, расположенных на одинаковом расстоянии в виде сетки делений, чтобы нижняя поверхность напоминала тротуарную решетку. На нижней поверхности можно расположить выступы в форме других раздельных геометрических фигур, чтобы придать поверхности ячеистость, улучшающую характеристики изъятия.

На ФИГ.2 и 2А изображена фасонная абразивная частица 20 с множеством канавок 116, изготовленная при помощи полости литейной формы 102 с ФИГ.1. Материал, из которого изготовлена фасонная абразивная частица 20 с канавками, представляет собой альфа-оксид алюминия. Частицы альфа-оксида алюминия можно получить из загущенной дисперсии моногидрата оксида алюминия, вылитого по форме, высушенного для сохранения формы, обожженного и затем спеченного, как будет описано ниже. Форма фасонной абразивной частицы сохраняется без необходимости связующего вещества, образует агломерат, состоящий из абразивных частиц в связке, которые затем превращаются в фасонную структуру.

В целом, фасонные абразивные частицы 20 с канавками 116 являют собой тонкие тела с первой гранью 24, второй гранью 26 и толщиной Т. Первая грань 24 и вторая грань 26 связаны друг с другом боковой стенкой 22, а боковая стенка может располагаться под углом, образуя наклонную боковую стенку 22, как будет описано ниже, при помощи полости литейной формы с углом α, превышающим 90 градусов, между боковой стенкой литейной формы и нижней поверхностью литейной формы. Боковую стенку можно минимизировать для фасонных абразивных частиц с гранями, сужающимися в тонкий край или точку, или имеющими более толстую боковую стенку.

В некоторых исполнениях, первая грань 24 является фактически плоской, вторая грань 26 является фактически плоской или обе грани фактически плоские. В ином случае, грани могут быть вогнутыми или выпуклыми, как подробнее описано в находящейся на рассмотрении заявке США, серийный номер 12/336961, под названием «Тарельчатые абразивные частицы с углубленной поверхностью», поданной 17 декабря 2008 года, имеющей номер 64716US002 в книге записей. Вдобавок, на гранях могут присутствовать отверстия или щели, как подробнее описано в находящейся на рассмотрении заявке США, серийный номер 12/337112, под названием «Фасонные абразивные частицы с отверстием», поданной 17 декабря 2008 года, имеющей номер 64765US002 в книге записей. Как описано в упоминаемых заявках, оказалось, что утопленная грань или отверстие в фасонных абразивных частицах значительно повышает интенсивность шлифовки.

В одном исполнении, первая грань 24 и вторая грань 26 параллельны друг другу. В других исполнениях, первая грань 24 и вторая грань 26 могут быть не параллельны, так что одна грань наклонена относительно другой грани, а воображаемые линии, касательные к каждой грани, пересекутся в определенной точке. Наклонная боковая стенка 22 фасонной абразивной частицы 20 с канавками 116 может изменяться, и, как правило, создает периметр 29 первой грани 24 и второй грани 26. В одном исполнении, периметр первой грани 24 и второй грани 26 подбирается таким, который имеет геометрическую форму, а первая грань 24 и вторая грань 26 подбираются с одинаковой геометрической формой, хотя по размеру одна грань больше другой. В одном исполнении, периметр 29 первой грани 24 и периметр 29 второй грани 26 имел изображенную треугольную форму.

На ФИГ.2А, угол штамповочного уклона α между второй гранью 26 и боковой стенкой 22 фасонной абразивной частицы 20 может варьироваться для изменения относительных размеров каждой грани. В разных исполнениях изобретения, угол штамповочного уклона α может быть 90 градусов, 95-130 градусов, 95-125 градусов, 95-120 градусов, 95-115 градусов, 95-110 градусов, 95-105 градусов или 95-100 градусов. Как будет видно в Примерах, было обнаружено, что особые диапазоны угла штамповочного уклона а неожиданно повышают интенсивность шлифовки абразивных материалов с покрытием, изготовленных из фасонных абразивных частиц.

Фасонные абразивные частицы с канавками могут использоваться для производства абразивных материалов с покрытием, как будет описано ниже. Если фасонные абразивные частицы 20 с канавками 116 имеют угол штамповочного уклона а, превышающий 90 градусов (наклонная боковая стенка), то большинство фасонных абразивных частиц 20 канавками будут опрокидываться или наклоняться на одну сторону при изготовлении абразивного материала с покрытием. Как будет описано позже, считается, что это приводит к улучшению интенсивности шлифовки.

Для дальнейшей оптимизации ориентации наклона фасонные абразивные частицы канавками и наклонной боковой стенкой могут наноситься на подкладку открытым покрывающим слоем абразива. Закрытый покрывающий слой абразива определен как максимальный вес абразивных частиц или сочетание абразивных частиц, которые можно наносить на типовое покрытие абразивного материала за один проход. Открытое покрытие это количество абразивных частиц или сочетание абразивных частиц, которые весят меньше, чем максимальный вес в граммах, который можно нанести, и наносятся на типовое покрытие абразивного материала с покрытием. Открытый покрывающий слой абразива приведет менее чем к 100% покрытию типового покрытия абразивными частицами, оставляя тем самым открытые участки и видимый слой смолы между частицами, что хорошо видно на ФИГ.8. В разных исполнениях изобретения, процент открытого участка в слое абразива может варьироваться между 10% и 90% или между 30% и 80%.

Считается, что если на подкладку нанести слишком большое количество фасонных абразивных частиц канавками и наклонной боковой стенкой, то между частицами будет недостаточно пространства, чтобы они смогли наклониться или опрокинуться до вулканизации типового и размерного покрытий. В разных исполнениях изобретения, более 50, 60, 70, 80 или 90% фасонных абразивных частиц в абразивном материале с покрытием, имеющем открытый покрывающий слой абразива, наклонены или опрокинуты.

На ФИГ.3 изображен микрофотоснимок фасонных абразивных частиц 20 с канавками 116 и наклонной боковой стенкой. На ФИГ.3 угол штамповочного уклона α составляет примерно 98 градусов, а фасонные абразивные частицы имеют форму равностороннего треугольника. Стороны каждого треугольника составляют около 1,6 мм по периметру более крупной первой грани 24. Тарельчатые абразивные частицы имеют утопленную первую грань 24, как видно из разной толщины боковой стенки и того факта, что фасонные абразивные частицы располагаются главным образом на торцах или углах треугольников.

На ФИГ.4 изображен микрофотоснимок фасонных абразивных частиц 20 с канавками 116. На ФИГ.4 угол штамповочного уклона α литейной формы составляет 98 градусов, а фасонные абразивные частицы имеют форму равностороннего треугольника. Стороны каждого треугольника составляют около 1,6 мм по периметру более крупной первой грани 24. Тарельчатые абразивные частицы имеют вогнутую первую грань 24 и выпуклую вторую грань 26 (образованы на нижней поверхности литейной формы). Дополнительная информация по тарельчатым абразивным частицам с утопленной или вогнутой гранью находится в вышеуказанном документе под номером 64716US002 в книге записей.

Канавки 116 на второй грани 26 образованы множеством выступов 108 на нижней поверхности литейной формы. В этой связи структура канавок на второй грани 26 будет повторять любую вышеописанную структуру выступов. В одном исполнении, множество канавок образует параллельные линии, располагающиеся по всей второй грани и пересекающиеся с периметром вдоль края под углом 90 градусов. Геометрическая форма поперечного сечения канавок представлена треугольником, либо иной вышеописанной формой.

В разных исполнениях изобретения, глубина D множества канавок 116 может составлять от 1 до 400 мкм. Более того, процентное соотношение глубины канавки D к максимальной толщине Т фасонной абразивной частицы (D/T, выраженное в процентах) может быть 0,1-30%, 0,1-20%, 0,1-10% или 0,5-5%.

С удивлением было обнаружено, что множество канавок, нанесенных на фасонную абразивную частицу для улучшения изъятия из производственного инструмента, влияют на интенсивность шлифовки конечных фасонных абразивных частиц с канавками. Это происходит, даже если глубина канавки D будет меньше максимальной толщины Т фасонной абразивной частицы. Неизвестно, связано ли это с повышенным разрушением фасонных абразивных частиц вдоль канавок во время использования, вследствие чего могут возникать новые острые края, или с тем, что канавки сами по себе, без разрушения фасонной абразивной частицы, образуют новые острые края и немного уменьшенную кромку износа после того, как фасонная абразивная частица с канавками изнашивается настолько, что открывается какая-либо канавка. Поскольку на фасонную абразивную частицу приходится множество канавок, существует множество возможностей для того, чтобы фасонная абразивная частица с канавками самостоятельно затачивалась.

Как будет более подробно описано в Примерах, множество канавок в одном исполнении приводит к снижению изначальной интенсивности резки фасонной абразивной частицы и повышению интенсивности резки при дальнейшем использовании абразивного материала. Фасонные абразивные частицы одинакового размера без канавок имеют склонность к более высокой изначальной интенсивности резки и понижению интенсивности резки при дальнейшем использовании абразивного материала. Смешав фасонные абразивные частицы с канавками и фасонные абразивные частицы без канавок, можно сделать интенсивность резки абразивного материала при изначальном использовании и при дальнейшем использовании более равномерной. Равномерная интенсивность резки часто важна для потребителей абразивных материалов в целях предотвращения необходимости проводить перенастройку машинного оборудования вследствие износа абразива при производстве стандартизированных деталей. В разных исполнениях, по крайней мере, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 или 95 процентов по весу фасонных абразивных частиц с канавками можно смешать с фасонными абразивными частицами без канавок. В одном исполнении было обнаружено, что смесь в пропорции 50%-50% фасонных абразивных частиц в форме равностороннего треугольника с множеством канавок и фасонных абразивных частиц в форме равностороннего треугольника без множества канавок обеспечивает очень равномерную интенсивность резки за определенное время. В разных исполнениях изобретения, смесь фасонных абразивных частиц может состоять из 40-60% фасонных абразивных частиц с множеством канавок и 40%-60% фасонных абразивных частиц без множества канавок.

На ФИГ. 5 изображено другое исполнение с множеством канавок на второй грани 26. Множество канавок образует заштрихованную структуру из пересекающихся параллельных линий, располагающихся по всей второй грани 26. Первая группа из 17 параллельных линий с расстоянием между линиями, равным 6,25% длины ребра треугольника, пересекает одно ребро периметра под углом 90 градусов, а вторая группа из 17 параллельных линий с расстоянием между линиями, равным 6,25%, пересекает второе ребро периметра под углом 90 градусов, создавая заштрихованную структуру и образуя множество ромбов, возвышающихся на второй грани. В разных исполнениях, заштрихованная структура может иметь параллельные или не параллельные пересекающиеся линии, разное процентное расстояние между линиями, дугообразные пересекающиеся линии или разную геометрическую форму поперечного разреза канавок.

Фасонная абразивная частица с наклонной боковой стенкой

На ФИГ.6А, 6В и 6С изображена типовая фасонная абразивная частица 20 с наклонной боковой стенкой 22. В дальнейшем описании, любые исполнения фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой (угол штамповочного уклона а более 90 градусов) могут сочетаться с любыми исполнениями вышеописанных фасонных абразивных частиц с канавками 116. Фасонные абразивные частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22 изготовляются из альфа-оксида алюминия. Частицы альфа-оксида алюминия можно получить из загущенной дисперсии моногидрата оксида алюминия, вылитого по форме, высушенного для сохранения формы, обожженного и затем спеченного, как будет описано ниже.

В целом, фасонные абразивные частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22 являют собой тонкие тела с первой гранью 24, второй гранью 26 и толщиной t. Первая грань 24 и вторая грань 26 связаны друг с другом боковой стенкой 22. В некоторых исполнениях могут присутствовать более одной наклонной боковой стенки 22, а наклон или угол каждой наклонной боковой стенки 22 может быть одинаковым, как показано на ФИГ.6А или разным, как показано на ФИГ.9А.

В некоторых исполнениях, первая грань 24 является фактически плоской, вторая грань 26 является фактически плоской или обе грани фактически плоские. В ином случае, грани могут быть вогнутыми или выпуклыми, как подробнее описано в находящейся на рассмотрении заявке США, серийный номер 12/336961, под названием «Тарельчатые абразивные частицы с углубленной поверхностью», поданной 17 декабря 2008 года, имеющей номер 64716US002 в книге записей. Вдобавок, на гранях могут присутствовать отверстия или щели, как подробнее описано в находящейся на рассмотрении заявке США, серийный номер 12/337112, под названием «Фасонные абразивные частицы с отверстием», поданной 17 декабря 2008 года, имеющей номер 64765US002 в книге записей.

В одном исполнении, первая грань 24 и вторая грань 26 параллельны друг другу. В других исполнениях, первая грань 24 и вторая грань 26 могут быть не параллельны, так что одна грань наклонена относительно другой грани, а воображаемые линии, касательные к каждой грани, пересекутся в определенной точке. Наклонная боковая стенка 22 фасонной абразивной частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22 может изменяться и, как правило, создает периметр 29 первой грани 24 и второй грани 26. В одном исполнении, периметр первой грани 24 и второй грани 26 подбирается таким, который имеет геометрическую форму, а первая грань 24 и вторая грань 26 подбираются с одинаковой геометрической формой, хотя по размеру одна грань больше другой. В одном исполнении, периметр 29 первой грани 24 и периметр 29 второй грани 26 имел изображенную треугольную форму.

На ФИГ.6В и 6С угол штамповочного уклона α между второй гранью 26 и наклонной боковой стенкой 22 фасонной абразивной частицы 20 может варьироваться для изменения относительных размеров каждой грани. В разных исполнениях изобретения, угол штамповочного уклона α может быть 95-130 градусов, 95-125 градусов, 95-120 градусов, 95-115 градусов, 95-110 градусов, 95-105 градусов или 95-100 градусов. Как будет видно в Примерах, было обнаружено, что особые диапазоны угла штамповочного уклона а неожиданно повышают интенсивность шлифовки абразивных материалов с покрытием, изготовленных из фасонных абразивных частиц.

На ФИГ.6С изображен абразивный материал с покрытием 40, имеющий первую главную поверхность 41 подкладки 42, покрытую слоем абразива. Абразивный слой содержит типовое покрытие 44, а также множество фасонных абразивных частиц 20 с наклонной боковой стенкой 22, прикрепленных к подкладке 42 при помощи типового покрытия 44. Размерное покрытие 46 применяется для дальнейшего прикрепления или приклеивания фасонных абразивных частиц 20 с наклонной боковой стенкой 22 к подкладке 42.

Как видно, большинство фасонных абразивных частиц 20 с наклонной боковой стенкой 22 смотрят вверх или наклонены в одну сторону. Это наблюдается для большинства фасонных абразивных частиц 20 с наклонной боковой стенкой 22, имеющих угол ориентации β менее 90 градусов относительно первой главной поверхности 41 подкладки 42. Данный результат является неожиданным, поскольку способ электростатического покрытия, применяемый для нанесения фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой, имеет тенденцию к тому, чтобы изначально ориентировать частицы под углом ориентации β в 90 градусов при первом нанесении на подкладку. Электростатическое поле имеет тенденцию к тому, чтобы выровнять частицы вертикально при нанесении их на подкладку, расположенную над фасованными абразивными частицами с наклонной боковой стенкой. Более того, электростатическое поле имеет тенденцию к тому, чтобы ускорить и перемещать частицы в покрытие под углом ориентации в 90 градусов.

В какой-то точке после того, как полоса перевернута, до или после применения размерного покрытия 46, частицы под силой притяжения или поверхностного натяжения типового и/или размерного покрытия стремятся к тому, чтобы наклониться и остановиться на наклонной боковой стенке 22. Считается, что в процессе изготовления шлифовального материала с покрытием фасонным абразивным частицам необходимо достаточное время, чтобы наклониться и привязаться к типовому покрытию наклонной боковой стенкой 22 перед вулканизацией и затвердением типового покрытия и размерного покрытия для предотвращения дальнейшего вращения. Как видно, после того, как фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой нанесены и наклонились, торцы 48 фасонных абразивных частиц, как правило, имеют одинаковую высоту h.

Для дальнейшей оптимизации ориентации наклона фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой наносятся на подкладку открытым покрывающим слоем абразива. Закрытый покрывающий слой абразива определен как максимальный вес абразивных частиц или сочетания абразивных частиц, которые можно наносить на типовое покрытие абразивного материала за один проход. Открытый слой это количество абразивных частиц или сочетания абразивных частиц, которые весят меньше, чем максимальный вес в граммах, который можно нанести, и наносятся на типовое покрытие шлифовального материала. Открытый покрывающий слой абразива приведет менее чем к 100% покрытию типового покрытия абразивными частицами, оставляя тем самым открытые участки и видимый слой смолы между частицами, что хорошо видно на ФИГ.8. В разных исполнениях изобретения, процент открытого участка в слое абразива может варьироваться между 10% и 90% или между 30% и 80%.

Считается, что если на подкладку нанести слишком большое количество фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой, то между частицами будет недостаточно пространства, чтобы они смогли наклониться или опрокинуться до вулканизации типового и размерного покрытий. В разных исполнениях изобретения, более 50, 60, 70, 80 или 90% фасонных абразивных частиц в шлифовальном материале с покрытием, имеющие открытый покрывающий слой абразива, наклонены или опрокинуты под углом ориентации β менее 90 градусов.

Не желая быть связанными теорией, считается, что угол ориентации β менее 90 градусов приводит к увеличению интенсивности резки фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой. На удивление, этот результат имеет тенденцию происходить независимо от вращательной ориентации фасонных абразивных частиц относительно оси Z в пределах шлифовального материала с покрытием. Тогда как на ФИГ.6С показан идеальный вариант, когда все частицы выровнены в одном направлении, фактический шлифовальный круг с покрытием будет иметь беспорядочно распределенные и повернутые частицы, что хорошо видно на ФИГ.8. Поскольку шлифовальный круг вращается, а фасонные абразивные частицы распределены беспорядочно, то некоторые фасонные абразивные частицы будут соприкасаться с деталью под углом ориентации β менее 90 градусов, при этом деталь будет изначально ударяться о вторую грань 26, тогда как соседняя фасонная абразивная частица сможет вращаться ровно на 180 градусов, при этом деталь будет ударяться о заднюю сторону фасонной абразивной частицы и первую грань 24. При беспорядочном распределении частиц и вращении диска менее половины фасонных абразивных частиц сможет обеспечить, чтобы деталь изначально ударялась о вторую грань 26 вместо первой грани 24. Однако для шлифовальной ленты, имеющей определенное направление вращения и определенную точку соприкосновения с деталью, возможно выровнять фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой на ленте, обеспечив, чтобы каждая фасонная абразивная частица двигалась под углом ориентации β менее 90 градусов, и чтобы деталь соприкасалась сначала со в