Hohle Korundmikrokugeln in Schleifwerkzeugen

Ein wichtiger Parameter für ein Schleifwerkzeug ist das Vorhandensein einer Pore (eines leeren Raums zwischen den benachbarten
Schleifpartikeln) von vorgegebener Größe. Dank der vorgegebenen Porengröße werden die Struktur und die Schneideigenschaften des Schleifwerkzeugs gebildet. Die offene Porosität im Schleifwerkzeug kann auf mehrere Weisen entstehen – alle offenen Poren in den Schleifmitteln entstehen aus der Zuordnung der Schleifmittelkörner zueinander und durch die Verwendung von ausbrennenden Zusätzen wie gebrochenen Fruchtkernen (Aprikosenkernschale, Walnussschale usw.), Naphthalin und ähnlichen Stoffen. Die Sackporen entstehen mit Hilfe von nicht ausbrennenden Zusätzen – Glas- und Alumosilikatmikrokugeln.     
Die Verwendung von hohlen Korundmikrokugeln (Engl. Hollow Corundum Microspheres, nachfolgend HCM) von vorgegebener Größe im Schleifwerkzeug ermöglicht es, gleich mehrere Aufgaben zu lösen:
Sehen wir uns die grundlegenden Effekte bei der Verwendung der hohlen Korundmikrokugeln genauer an.

Mechanische Festigkeit und Kugelförmigkeit von HCM

Die Kugelform und die relativ hohe Festigkeit der Korundmikrokugel (40-120 MPa) gewährleisten ausgezeichnetes Fließverhalten der rohen Keramikmasse bei Rüttelformung, und bei der Formung in der Hydraulikpresse wird der Pressdruck 1,5- bis 2-fach reduziert. Die Pressdruckreduzierung ist durch Minderung der inneren Reibung der Keramikmassekomponenten bei deren Umverteilung und Verdichtung in der Pressform bedingt. Dank der reduzierten Energieintensität dieser Operation ist eine wesentliche Stromeinsparung in der Schleifwerkzeugproduktionsstufe möglich.

Räumliche Verformung und Wärmeausdehnungskoeffizient von НСМ

Bei dem Brennvorgang des Schleifwerkzeugs mit НСМ-Beigabe wird die räumliche Verformung 2- bis 3-fach reduziert. Das geschieht dank dem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Korundmikrokugel bei Erwärmung und Abkühlung. Die Abnahme der räumlichen Verformung des finalen Schleiferzeugnisses ermöglicht es, den Umfang der rohen Keramikmasse zu reduzieren, welche etwas überbemessen wird, damit das gebrannte Schleifwerkzeug später auf das zeichnungsgemäße Maß mechanisch bearbeitet werden kann. Bei der Massenherstellung von Schleifwerkzeugen können Dutzenden Tonnen Rohmasse jährlich eingespart werden.

Selbstschärfungseffekt von НСМ

Eine hohle Korundmikrokugel hat einen inneren geschlossenen Hohlraum von einer bestimmten Größe; die Größe des Hohlraums hängt von der Größe der Mikrokugel und der Wandstärke ab. Wenn HCM in die Keramikmasse zugegeben werden, geraten sie zwischen die scharfen facettierten Schleifmittelpartikeln und bilden Poren um sich. Ein Schleifkornpartikel (geschmolzenes Elektrokorund, Siliciumkarbid) ist viel fester, als die HCM Mikrokugel, deswegen wird das Metall hauptsächlich von den Schleifmittelkörnern geschnitten, und der dabei entstandene kleine Grat wird „sanft“ von den aufgedeckten Mikrokugeln abgeschnitten, die dann zerstört werden und neue scharfe Kanten bilden. Somit ist die aufgedeckte Mikrokugel selbstschärfend, und dank diesem Effekt weist die Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks folgende Eigenschaften auf: