Фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой

Фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой

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 наклонной боковой стенкой, имеющую угол штамповочного уклона от 95 до 130 градусов, можно получить некоторые неожиданные преимущества.

Во-первых, фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой проявляют тенденцию к тому, чтобы расположиться на покрытии шлифовального материала под углом, соответствующим углу штамповочного наклона боковой стенки. Считается, что угол штамповочного наклона, отличный от 90 градусов, приводит к тому, что фасонные абразивные частицы наклоняются, вместо того, чтобы иметь 90 градусную ориентацию по отношению к подкладке в шлифовальном материале, поскольку боковая стенка, на которой располагается фасонная абразивная частица в шлифовальном материале, скошена благодаря углу штамповочного уклона. Поскольку фасонные абразивные частицы в большинстве случаев заострены или наклоняются в одну сторону благодаря наклонной боковой стенке, на которой они располагаются, они могут иметь угол ориентации менее 90 градусов относительно подкладки, увеличивая, таким образом, интенсивность резки.

Во-вторых, разные стороны фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой могут иметь разные углы штамповочного уклона. Например, равносторонний треугольник может иметь первую боковую стенку с первым углом штамповочного уклона, вторую боковую стенку со вторым углом штамповочного уклона и третью боковую стенку с третьим углом штамповочного уклона, и при этом все три угла штамповочного уклона будут разными. В результате, шлифовальный материал, изготовленный из фасонных абразивных частиц с тремя разными углами боковой стенки, будет иметь равномерное распределение частиц, расположенных на каждой из трех боковых стенок. По этой причине, шлифовальный материал в большинстве случае будет иметь три разных высоты заостренных торцов фасонных абразивных частиц от подкладки. Боковая стенка, контактирующая с подкладкой под наибольшим углом штамповочного уклона, будет иметь наименьшую высоту торца, боковая стенка со средним углом штамповочного уклона будет иметь среднюю высоту торца, а боковая стенка с наименьшим углом штамповочного уклона будет иметь наибольшую высоту торца. В результате, шлифовальный материал будет иметь фасонные абразивные частицы, обладающие тремя разными углами ориентации относительно подкладки и тремя разными значениями высоты торца. Считается, что такой шлифовальный материал будет иметь более равномерную интенсивность обработки, поскольку абразивный материал изнашивается по причине того, что неиспользуемые короткие торцы фасонных абразивных частиц начинают соприкасаться с деталью, тогда как высокие торцы фасонных абразивных частиц склонны к износу.

Следовательно, в таком исполнении, данное открытие описывает абразивные частицы, состоящие из фасонных абразивных частиц, каждая из которых имеет наклонную боковую стенку, а каждая из фасонных абразивных частиц состоит из альфа-оксида алюминия и имеет первую и вторую грани, отделенные толщиной t. Фасонные абразивные частицы далее включают следующее: угол штамповочного уклона а между второй гранью и наклонной боковой стенкой, угол штамповочного уклона а равен от 95 до 130 градусов, либо же наклонную боковую стенку с радиусом R между первой гранью и второй гранью, радиус R равен от 0,5 до 2 значений толщины t.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ

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

На ФИГ.1А изображен вид сверху образца фасонной абразивной частицы.

На ФИГ.1В изображен вид сбоку фасонной абразивной частицы с ФИГ.1А.

На ФИГ.1C изображен вид сбоку шлифовального материала из фасонных абразивных частиц с ФИГ.1А. На ФИГ.2 изображен микрофотоснимок фасонных абразивных частиц. На ФИГ.3 изображен микрофотоснимок верхней стороны шлифовального материала из фасонных абразивных частиц с ФИГ.2. На ФИГ.4А изображен вид сверху другого образца фасонной абразивной частицы.

На ФИГ.4В изображен вид сбоку фасонной абразивной частицы с ФИГ.4А.

На ФИГ.4С изображен вид сбоку шлифовального материала из фасонных абразивных частиц с ФИГ.4А.

На ФИГ.5А изображен вид сверху другого образца фасонной абразивной частицы.

На ФИГ.5В изображен вид сбоку фасонной абразивной частицы с ФИГ.5А.

На ФИГ.5С изображен вид сбоку шлифовального материала из фасонных абразивных частиц с ФИГ.5А.

На ФИГ.6 изображен график Интенсивности резки по отношению ко Времени для фасонных абразивных частиц с разными углами штамповочного уклона.

На ФИГ.7 изображен график Итоговой резки по отношению ко Времени для фасонных абразивных частиц с разными углами штамповочного уклона.

На ФИГ.8 изображен микрофотоснимок абразивных частиц устаревшего типа, изготовленных в соответствии с патентом США №5366523.

На ФИГ.9 изображен микрофотоснимок поперечного сечения абразивных частиц устаревшего типа с ФИГ.8.

На ФИГ.10 изображен микрофотоснимок поперечного сечения абразивных частиц устаревшего типа с ФИГ.8.

На ФИГ.11 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 «предшественник фасонной абразивной частицы» 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

Фасонная абразивная частица с наклонной боковой стенкой

На ФИГ.1А, 1В и 1C изображена типовая фасонная абразивная частица 20 с наклонной боковой стенкой 22. Материал, из которого сделана фасонная абразивная частица 20 с наклонной боковой стенкой 22, состоит из альфа-оксида алюминия. Частицы альфа-оксида алюминия можно получить из дисперсии моногидрата альфа-оксида алюминия, загустив его, придав форму, высушив для сохранения формы, термически обработав, а затем выполнив спекание, как будет описано ниже. Форма фасонных абразивных частиц сохраняется без необходимости связующего вещества для формирования агломерата, состоящего из абразивных частиц в связующем веществе, которые затем превращаются в фасонную структуру.

В целом, фасонные абразивные частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22 состоят из тонких тел, имеющих первую грань 24, вторую грань 26 и толщину t. Первая грань 24 и вторая грань 26 соединены между собой как минимум одной наклонной боковой стенкой 22. В некоторых образцах могут присутствовать более одной наклонной боковой стенки 22, а наклон или угол для каждой наклонной боковой стенки 22 может быть одинаковым, как показано на ФИГ.1А или разным, как на ФИГ.4А.

В некоторых образцах, 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.1В и 1C, угол штамповочного уклона а 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 находиться между приблизительно 95 и 130 градусами, между 95 и 125 градусами, между 95 и 120 градусами, между 95 и 115 градусами между 95 и 110 градусами, между 95 и 105 градусами, между 95 и 100 градусами. Как будет видно на примере, особые диапазоны угла штамповочного уклона α обнаружены для того, чтобы производить удивительные приросты скорости шлифовки шлифовальными материалами, изготовленными из фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой.

На ФИГ.1C показан шлифовальный материал 40, имеющий первую главную поверхность 41 подкладки 42, покрытой слоем абразива. Абразивный слой содержит нижний адгезивный слой 44, а также множество фасонных абразивных частиц 20 с наклонной боковой стенкой 22, прикрепленной к подкладке 42 при помощи нижнего адгезивного слоя 44. Верхний адгезивный слой 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 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 верхнего адгезивного слоя 46, частицы под силой притяжения или поверхностного натяжения нижнего и/или верхнего адгезивного слоя 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 нижнему адгезивному слою наклонной боковой стенкой 22 перед вулканизацией и затвердением нижнего адгезивного слоя и верхнего адгезивного слоя 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 нижний адгезивный слой абразивного материала за один проход. Закрытое покрытие это количество абразивных частиц или сочетания абразивных частиц, которые весят меньше, чем максимальный вес в граммах, который можно нанести, и наносятся на нижний адгезивный слой шлифовального материала. Открытый покрывающий слой абразива приведет менее чем к 100% покрытию нижнего адгезивного слоя абразивными частицами, оставляя тем самым открытые участки и видимый слой смолы между частицами, что хорошо видно на ФИГ.3. 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 нижнего и верхнего адгезивных слоев. 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.1C 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.3. 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 второй гранью 26, как показано в идеальном случае на ФИГ.1C. В разных исполнениях изобретения, угол ориентации β по крайнем мере для большинства фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой в слое абразива шлифовального изделия с покрытием может быть от 50 до 85 градусов, от 55 до 85 градусов, от 60 до 85 градусов, от 65 до 85 градусов, от 70 до 85 градусов, от 75 до 85 градусов или от 80 до 85 градусов.

На ФИГ.2 и 3 изображены микрофотографии фасонных абразивных частиц 20 с наклонной боковой стенкой 22. На ФИГ.3, угол штамповочного уклона α равен примерно 120 градусам, а фасонные абразивные частицы образуют равносторонний треугольник. Стороны каждого треугольника составляют около 1,6 мм по периметру более крупной первой грани 24. Фасонные абразивные частицы имеют толщину около 0,38 мм. Поверхность полученного шлифовального круга с покрытием, изготовленного из фасонных абразивных частиц с ФИГ.2, показана на ФИГ.3. Как видно, большинство фасонных абразивных частиц располагаются на типовом покрытии на одной из наклонных боковых стенок. Угол ориентации β, для большинства фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой в слое абразива шлифовального материала с покрытием на ФИГ.3, составляет около 60 градусов.

На ФИГ. 4А-С изображен второй вариант исполнения фасонной абразивной частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22. Материал, из которого сделана фасонная абразивная частица 20 с наклонной боковой стенкой 22, состоит из альфа-оксида алюминия. Частицы альфа-оксида алюминия можно получить из дисперсии моногидрата альфа-оксида алюминия, загустив его, придав форму, высушив для сохранения формы, термически обработав, а затем выполнив спекание, как будет описано ниже. Форма фасонных абразивных частиц сохраняется без необходимости связующего вещества для формирования агломерата, состоящего из абразивных частиц в связующем веществе, которые затем превращаются в фасонную структуру.

В целом, фасонные абразивные частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22 состоят из тонких тел, имеющих первую грань 24, вторую грань 26 и толщину t. Первая грань 24 и вторая грань 26 соединены между собой как минимум первой наклонной боковой стенкой 50 с первым углом штамповочного наклона 52 и второй наклонной боковой стенкой 54 со вторым углом штамповочного наклона 56, который необходимо подобрать таким образом, чтобы он отличался от первого угла штамповочного наклона. В изображенном исполнении, первая и вторая грани также соединены третьей наклонной боковой стенкой 58 с третьим углом штамповочного наклона 60, который отличается от двух других углов штамповочного наклона.

В изображенном исполнении, первый, второй и третий углы штамповочного наклона имеют разную величину. Например, первый угол штамповочного наклона 52 может быть 120 градусов, второй угол штамповочного наклона 56 может быть 110 градусов, а третий угол штамповочного наклона 60 может быть 100 градусов. Получаемый шлифовальный материал с покрытием 40, показанный на ФИГ.4С, изготовленный из фасонных абразивных частиц с тремя разными углами штамповочного наклона, будет иметь тенденцию к равномерному распределению фасонных абразивных частиц, расположенных на каждой из трех разных наклонных боковых стенках. В связи с этим, шлифовальный материал с покрытием будет иметь три разных высоты торцов 48 фасонных абразивных частиц от накладки. Первая наклонная боковая стенка 50, соприкасающаяся с нижним адгезивным слоем с наибольшим углом штамповочного уклона, будет иметь наименьшую высоту торца h1, вторая наклонная боковая стенка 54 со средним углом штамповочного уклона будет иметь среднюю высоту торца h2; а третья наклонная боковая стенка 58 с наименьшим углом штамповочного уклона будет иметь наибольшую высоту торца h3. В результате, шлифовальный материал с покрытием будет иметь фасонные абразивные частицы с тремя разными углами ориентации β относительно подкладки и три разные высоты торцов. Считается, что такой шлифовальный материал с покрытием будет иметь более равномерную интенсивность обработки, поскольку абразивный материал изнашивается по причине того, что неиспользуемые короткие торцы фасонных абразивных частиц начинают соприкасаться с деталью, тогда как высокие торцы фасонных абразивных частиц склонны к износу и притуплению.

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.4В и 4С, первый, второй и третий углы штамповочного уклона между второй гранью 26 и соответствующей наклонной боковой стенкой фасонной абразивной частицы 20 могут изменяться, и при этом, по крайней мере, два из трех углов штамповочного уклона должны быть разными, но желательно, чтобы все три были разными. В разных исполнениях изобретения, первый, второй и третий углы штамповочного уклона могут быть от 95 до 130 градусов, от 95 до 125 градусов, от 95 до 120 градусов, от 95 до 115 градусов, от 95 до 110 градусов, от 95 до 105 градусов или от 95 до 100 градусов.

На ФИГ.4C изображен шлифовальный материал с покрытием 40, имеющий первую главную поверхность 41 подкладки 42, покрытой слоем абразива. Абразивный слой содержит нижний адгезивный слой 44, а также множество фасонных абразивных частиц 20 с наклонной боковой стенкой 22, прикрепленной к подкладке 42 при помощи нижнего адгезивного слоя 44. Верхний адгезивный слой 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, как ранее было описано для первого исполнения.

Для дальнейшей оптимизации ориентации наклона, фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой наносятся на подкладку открытым покрывающим слоем абразива. Открытый покрывающий слой абразива приведет менее чем к 100% покрытию нижнего адгезивного слоя абразивными частицами, оставляя тем самым открытые участки и видимый слой смолы между частицами, что хорошо видно на ФИГ.3. 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 нижнего и верхнего адгезивных слоев. 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, как было описано ранее. В разных исполнениях изобретения, угол ориентации β по крайнем мере для большинства фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой в слое абразива шлифовального изделия с покрытием может быть от 50 до 85 градусов, от 55 до 85 градусов, от 60 до 85 градусов, от 65 до 85 градусов, от 70 до 85 градусов, от 75 до 85 градусов или от 80 до 85 градусов.

На ФИГ.5А-В изображено третье исполнение изобретения. В этом исполнении, наклонная боковая стенка 22 определяется радиусом R, а не углом штамповочного уклона α, как для исполнения, показанного на ФИГ.1А-1C. Также было обнаружено, что наклонная боковая стенка 22, определенная радиусом R, приводит к тому, что фасонные абразивные частицы 20 опрокидываются или наклоняются при образовании шлифовального изделия с покрытием, как показано на ФИГ.5С. Испытания на истирание показали, что фасонные абразивные частицы, образующие равносторонний треугольник со сторонами, составляющими около 1,6 мм по периметру более крупной первой грани 24, с толщиной около 0,38 мм, имеют такую же интенсивность резки, как и частицы с углом штамповочного уклона 120 градусов или радиусом R, равным 0,51 мм. В разных исполнениях изобретения, радиус R может быть в диапазоне от 0,5 до 2 значений толщины t фасонной абразивной частицы.

Что касается второго исполнения, радиус R может изменяться для каждой из боковых стенок, чтобы фасонные абразивные частицы наклонялись или опрокидывались в шлифовальном материале с покрытием под разным углом.

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 нижнего и верхнего адгезивных 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.

В первом, втором или третьем исполнении, фасонные абразивные частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22 могут иметь разные трехмерные формы. Геометрическая форма периметра 29 может быть представлена треугольником, прямоугольником, кругом, эллипсом, в форме звезды или другими правильными или неправильными полигонами. В одном исполнении используется форма равностороннего треугольника, а в другом - равнобедренного треугольника. В целях настоящего открытия, фактически трехмерная форма также включает трехсторонние полигоны, в которых одна или несколько сторон и/или вершины треугольника могут быть дугообразными.

Вдобавок, разные наклонные боковые стенки фасонных абразивных частиц могут иметь одинаковые или разные углы формовочного уклона. Более того, угол формовочного уклона в 90 градусов может использоваться на одной или нескольких боковых стенках при условии, что одна из боковых стенок является наклонной боковой стенкой с углом формовочного уклона в 95 градусов или более.

Фасонные абразивные частицы 20 с наклонной боковой стенкой могут иметь различные объемные соотношения размеров. Объемное соотношение размеров определено как отношение максимальной площади поперечного сечения, проходящего через центр тяжести объема, на минимальную площадь поперечного сечения, проходящую через центр тяжести. Для некоторых форм, максимальная или минимальная площадь поперечного сечения может быть плоскость, наклонная или угловая по отношению к внешней геометрии формы. Например, сфера может иметь объемное соотношение размеров, равное 1,000, тогда как куб будет иметь объемное соотношение размеров, равное 1,414. Фасонная абразивная частица в форме равностороннего треугольника, у которого каждая из сторон равна длине А, а равномерная толщина равна А, будет иметь объемное соотношение размеров, равное 1,54, а если равномерную толщину сократить до 0,25А, то объемное соотношение размеров увеличится до 2,64. Считается, что фасонные абразивные частицы с более высоким объемным соотношением размеров имеют повышенную интенсивность резки. В разных исполнениях изобретения, объемное соотношение размеров фасонных абразивных частиц с наклонной боковой стенкой может превышать 1,15; или превышать 1,50; или превышать 2,0; или быть в диапазоне от 1,15 до 10,0; или в диапазоне от 1,20 до 5,0; или в диапазоне от 1,30 до 3,0.

Фасонные абразивные частицы с наклонной боковой стенкой могут иметь гораздо меньший радиус кривизны в точках или углах фасонных абразивных частиц. Абразивные частицы в форме равностороннего треугольника, описанные в Патенте США 5366523 Ровенхорста и изображенные на ФИГ.8, имеют радиус кривизны для точек треугольника (измеренный от одной стороны за точкой до другой) в 103,6 микрона для среднего радиуса закругления. Радиус кривизны может измеряться от полированного поперечного сечения первой или второй грани при помощи анализатора изображения, такого как программа Clemex Image Analysis, сопряженная с инвертированным микроскопом или посредством иного подходящего программного обеспечения для анализа изображений. Радиус кривизны для каждой вершины треугольника можно подсчитать, определив три точки на каждой вершине во время просмотра в поперечном разрезе при 100-кратном увеличении. Точка находится в начале кривой торца, где осуществляется переход от ровной грани к началу кривой, на вершине торца, и в точке перехода от изогнутого торца обратно к ровной грани. Программа анализа изображений прорисовывает дугу, определенную тремя точками (начало, середина и конец кривой) и подсчитывает радиус кривизны. Для определения среднего радиуса торца, измеряется радиус кривизны не менее чем 30 вершин и выводится среднее число. Фасонные абразивные частицы, изготовленные в соответствии с данным способом, получаются более точными, что отчетливо видно при сравнении ФИГ.2 и ФИГ.8. Таким образом, средний радиус торца фасонных абразивных частиц немного меньший. Средний радиус торца фасонных абразивных частиц, изготовленных в соответствии с настоящим описанием, составил менее чем 19,2 микрона. В разных исполнениях изобретения, средний радиус торца может быть менее 75 микрон, менее 50 микрон, или менее 25 микрон. Считается, что более острый торец способствует более интенсивной резке и улучшенному дроблению фасонных абразивных частиц во время эксплуатации.

Вдобавок к более острому торцу, фасонные абразивные частицы могут иметь намного более точно определенную боковую стенку. На ФИГ.9 и 10 показаны микрофотографии полированных поперечных сечений, выполненные перпендикулярно по граням предшествующих абразивных частиц с ФИГ.8. Как видно, боковая стенка (верхняя поверхность) обычно вогнута либо выпукла и не является равномерно плоской. В зависимости от того, где выполнено поперечное сечение, одна и та же боковая стенка может переходить из одной формы в другую. Как показано на ФИГ.10, на переднем плане боковая стенка выпуклая, а на заднем плане вогнута.

На ФИГ.11 показано полированное поперечное сечение, выполненное перпендикулярно по граням фасонной абразивной частицы с наклонной боковой стенкой с углом штамповочного уклона в 98 градусов. Первая грань 24 (вертикальная поверхность справа) является вогнутой, как описано в заявке на патент, находящейся на рассмотрении под номером 64716US002 в книге записей, как указано выше. Считается, что вогнутая поверхность повышает интенсивность шлифовки, удаляя большее количество материала во время использования, подобно ковшу, ложке или вогнутому лезвию резца. Вторая грань 26 является фактически плоской (вертикальная поверхность слева). Наконец, боковая стенка (верхняя поверхность) является равномерно плоской. Под равномерной плоскостью следует понимать, что боковая стенка не имеет участков, выпуклых от одной до другой грани, или участков, вогнутых от одной до другой грани и не менее 50%, не менее 75%, не менее 85% или более поверхности боковой стенки является плоской. Как видно в поперечном разрезе, при разрезе боковой стенки под углом 90 градусов и полировке, появляется фактически линейная грань (в точке, где верхняя поверхность боковой стенки встречается с передней поверхностью поперечного сечения). Равномерно плоская боковая стенка обычно будет иметь такую фактически линейную грань практически во всех плоскостях поперечного сечения вдоль длины боковой стенки. Равномерно плоская боковая стенка обеспечивает более четкие (острые) края, у которых боковая стенка пересекается с первой и второй гранью, а также считается, что это позволяет повысить интенсивность шлифовки.

Фасонные абразивные частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22, изготовленные в соответствии с настоящим открытием, могут включаться в абразивный материал или использоваться в свободной форме. Перед использованием, абразивные частицы обычно сортируются в соответствии с требуемым гранулометрическим составом. Такое распределение обычно представлено диапазоном размеров от крупных частиц до мелких частиц. В абразивной технологии такой диапазон иногда называется как «крупные», «контрольные» и «мелкие» фракции. Абразивные частицы сортируются в соответствии с принятыми стандартами классификации абразивной промышленности, которые точно устанавливают гранулометрический состав для каждой номинальной фракции в пределах ограничения числовых значений. Промышленные стандарты классификации (т.е., указанная абразивной промышленностью номинальная фракция) обычно включают такие известные стандарты, как стандарты Американского национального института стандартов (ANSI), стандарты Федерации европейских производителей абразивных изделий (FEPA) и стандарты Японского промышленного стандарта (JIS).

Наименования фракций ANSI (т.е., установленные номинальные фракции) включают: ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 40, ANSI 50, ANSI 60, ANSI 80, ANSI 100, ANSI 120, ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400 и ANSI 600. Наименования фракций FEPA включают Р8, Р12, Р16, Р24, Р36, Р40, Р50, Р60, Р80, Р100, Р120, Р150, Р180, Р220, Р320, Р400, Р500, Р600, Р800, Р100, and P1200. Наименования фракций JIS включают JIS8, JIS12, JIS16, JIS24, JIS36, JIS46, JIS54, JIS60, JIS80, JIS100, JIS150, JIS180, JIS220, JIS240, JIS280, JIS320, JIS360, JIS400, JIS600, JIS800, JIS 1000, JIS 1500, JIS2500, JIS4000, JIS6000, JIS8000 и JIS 10,000.

В качестве варианта, фасонные абразивные частицы 20 с наклонной боковой стенкой 22 могут быть классифицированы по номинальной просеянной фракции в соответствии со Стандартными контрольными ситами США, соответствующими «Стандартным спецификациям для металлического сита и испытательным ситам» A