Materiały ścierne związane żywicą produkowane są poprzez mieszanie, prasowanie i utwardzanie w temperaturze około 200 stopni. Żywice zwykle składają się z dwóch głównych składników, żywicy i utwardzacza. Mieszanie skutkuje powstaniem reaktywnego materiału żywicznego. Podczas utwardzania lepkość żywicy wzrasta, tworząc twarde tworzywo sztuczne.
2.1 Mieszanie i formowanie
Mieszanie dzieli się zwykle na kilka etapów: mieszanie na mokro, mieszanie na sucho i mieszanie końcowe. Na etapie mieszania na mokro cząstki ścierne łączy się z ciekłą żywicą lub furfuralem (środkiem zwilżającym). Cząstki ścierne są powlekane w taki sposób, że proszek żywiczny i wypełniacze mogą łatwiej przylegać do powierzchni cząstek. Środek zwilżający poprawia także agregację cząstek. Ponadto narzędzia ścierne można obsługiwać w ich pierwotnym, tzw. „zielonym” stanie.
Przed połączeniem z mokrą mieszaniną (składającą się z żywicy ściernej i mokrej) sproszkowane żywice i wypełniacze na bazie fenolu miesza się na sucho. Dodatki wspomagają proces mieszania, poprawiając płynność i trwałość mieszanki oraz zmniejszając tendencję do zbrylania. Przykłady dodatków obejmują dodatki w proszku, krzemionkę i pochodne. Proces mieszania trwa do momentu uzyskania jednorodnej, lejącej mieszaniny. Pył stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa podczas obchodzenia się z proszkami żywicy. Dlatego też środki tłumiące kurz mogą być użytecznymi dodatkami minimalizującymi pylenie.
Przed prasowaniem można zatapiać materiały korpusowe, takie jak włókna szklane do ściernic do cięcia lub korpusy aluminiowe do ściernic supertwardych.
2.2 Naciśnięcie
Mieszankę spoiwa i ścierniwa można prasować na zimno i utwardzać w piecu lub prasować na gorąco i utwardzać na prasie z podgrzewaną płytą dociskową. Rysunek 5 przedstawia przykładową konfigurację dociskania warstwy ściernej do korpusu ściernicy. Konwencjonalne ściernice można prasować na gorąco lub na zimno i utwardzać w temperaturze 140-200. Większość supertwardych ściernic i gęstych ściernic o niskiej porowatości jest wytwarzana poprzez prasowanie na gorąco w temperaturze 160-175. W przypadku ściernic super twardych o średnicy mniejszej niż 200 mm warstwę ścierną można docisnąć bezpośrednio do korpusu podstawowego. Spoiwa epoksydowe lub poliuretanowe są odlewane lub wytrząsane w formie, a następnie utwardzane w temperaturze 20-80 stopnia.
Prasowanie na zimno odbywa się na prasie hydraulicznej o wytrzymałości na ściskanie wynoszącej 15-30 N/mm2. Czas prasowania wynosi od 5-50 sekund, w zależności od wielkości i kształtu narzędzia ściernego, wielkości cząstek, plastyczności i rozkładu mieszaniny. Podczas prasowania na gorąco czas prasowania wynosi około 30-60 sekund na milimetr grubości ściernicy. Proces prasowania można przeprowadzić w oparciu o określoną objętość lub ciśnienie (stała objętość i stałe ciśnienie). Tarcie wewnętrzne i tarcie ze ścianką formy prowadzi do odchyleń w gęstości cząstek, co wpływa na twardość narzędzia. Odchylenia gęstości można przezwyciężyć poprzez prasowanie dwoma kowadłami lub poprzez oscylację podczas procesu prasowania.
2.3 Utwardzanie
Proces hartowania musi przebiegać według określonego programu temperaturowego. W zależności od aktualnej temperatury podczas utwardzania zachodzi kilka procesów chemicznych:
(1) 70 ~ 80 stopni: Spoiwo żywiczne zaczyna płynąć i przekształca się w stopioną masę. W wyniku tego oddzielenia wody woda zawarta w żywicy fenolowej odparowuje, a żywica twardnieje. Wodę można spuścić do porowatego narzędzia.
(2) 110-120 stopień: Heksametylenotetramina rozkłada się i inicjuje proces utwardzania stopionego proszku żywicy. Uwalniają się gazy, zwłaszcza amoniak (NH3).
(3) stopień 170-180: Struktura ostatecznie twardnieje i następuje sieciowanie żywicy fenolowej. Należy unikać nadmiernego utwardzania, ponieważ narzędzia nadmiernie utwardzane mają zmniejszoną wytrzymałość.
(4) stopień 180-200: struktura benzyloaminy rozpada się, tworząc nowy amoniak. Spoiwo żywiczne staje się kruche, ale także stabilne termicznie.
(5) Końcowy poziom temperatury (165-170, 175-180 lub 185-195 stopnia) znacząco wpływa na końcowe właściwości narzędzia (twardość, ciągliwość, kruchość). Utwardzanie można również przeprowadzić dielektrycznie za pomocą częstotliwości radiowej i ogrzewania mikrofalowego. Metody te wymagają obecności znacznego współczynnika strat elektrycznych, który jest powszechny w przypadku żywic fenolowych.
