Способ изготовления алмазосодержащих агрегатов
Патент 1013244
Авторы
Способ изготовления алмазосодержащих агрегатов
Иллюстрации
Реферат
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ АГРЕГАТОВ,, заключающийся в смешивании алмазного порошка с частицами адгезионно-активного к алмазу металлического -сплава и спекании свободно насыпанной смеси в присутствии жидкой фазы, о тличающийся тем, что, с целью повышения режущих свойств агрегата, частице металлического сплава предварительно придают форму, соответствующую требуемой форме агрегата , при этом алмазный порошок и металлический сплав смешивают в соотношении 6:1-13:1.
„„Я0„„10132 А
СОЮЗ СО8ЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
В 24 D 3/06 // В 24 D 3/34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ и
t !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1а,",.",, .", Н ABTOPCKOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ЬИБ3й О Х-" !А (21) 3360574/25-08 (22) 27.11.81 (46) 23.04.83. Бюл. Р 15 (72) Н,В. Новиков, Э.Д. Кизиков, В.П. Чепелева и E.Á. Верник (71) Ордена Трудового Красного
Знамени институт сверхтвердых материалов !Н Украинской ССР (53) 621.922 ° 079(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 496169, кл, В 24 D 3/34, 1967 ° (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. АЛМАЗ ОСОДЕРМЖЩИХ АГРЕГАТОВ; з аключаю. щийся в смешивании алмазного порошка с частицами адгезионно-активного к алмазу металлического -сплава и спекании свободно насыпанной смеси в присутствии жидкой фазы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения режущих свойств агрегата, частице металлического сплава предварительно придают форму, соответствующую требуемой форме агрегата, при этом алмазный порошок и металлический сплав смешивают в соотношении б:1 — 13:1.
1013244
Изобретение относится к изготовлению алмаэосодержащих абразивных материалов и может быть использовано при производстве инструмента для обработки стали и твердых спланон, а также стекла, дерева, керами- 5 ки и др. неметаллических материалов.
Известен способ изготовления агре— гатов, заключающийся в подготовке смеси адгеэионно-активного сплава, соединении ее с алмазными зернами и )0 свободном спекании и присутствии жидкой фазы, при этом количество алмаза и адгезионно-активного сплава берут в соотношении 4:1 †1:1 (1 J.
Получающийся после спекания по- ристый разветвленный спек подвергают дроблению и сортировке. В результате произвольного раскалывания спека при дроблении отдельные режу-; щие кромки алмазных зерен повреждаются, наличие же значительной д<уи металлической составляющей в агрегате (50 вес.Ъ и б>олее ) приводит к тому, что наружные поверхности отдельных алмазных зерен покрыты металлической оболочкой. Это снижает режущую способность агрегатов.
Кроме того, способ не позволяет регулировать форму агрегатов н процес
ce %x изготовления, что существенно влияет на производительность обра- 30 ботки и эксплуатационную стойкость инструмента. Известно, например, что применение абразивной состав.ляющей игольчатой формы взамен обычной и инструменте для шлифования 35 твердого сплава способствует повы.шению производительности шлифования эа счет увеличения прочности удержания зерен в связке и контролируемого обнажения новых режущих кромок. 40
Установлено, что работоспособность таких алмазов наилучшим образом используется н кругах прямого профиля больших размеров, например, диаметром 250 мм.
Агрегированные алмазы шаровидной формы рекомендуются для сухого шлифОвания твердого сплава и синдита, а также для обработки стекла.
Целью изобретения является повышение режущих свойств аргегата.
Цель достигается тем, что в свободно насыпанном состоянии спекают алмазный порошок с частицами металлического сплава адгезионно-актив 55 ного к алмазу, причем металлическому сплаву предварительно придают геометрическую форму, соответствующую ко. нечной геометрической форме алмаэосодержащих агрегатов, а алмазный по- 60 рошок зерна и металлический сплав берут в соотношении 6:1 — 13:1, Технология изготовления композиционного алмаэосодержащего материала заключается н следующем. 65
Сначала готовят смесь порошков металлов, образующих адгезионно-ак-! тинный к алмазу сплав ° Иэ. этой смеси изготавливают частицы заданной формы, которые могут быть получены распылением, прессонанием с последующим дроблением и сортировкой, прокаткой и др, методами. Частицы металлической смеси требуемого размера и формы равномерно распределяют в слое алмазного порошка в. соотношении 1:б — 1:13 и спекают . в вакууме 5 ° 10 б мм рт. ст. при
850-1000 С в течение 10 мин. Нагрев до указанных температур приводит к расплавлению частиц адгезионноактивного сплава, металлизации поверхности алмазных зерен, находящихся в контакте с расплавом, и цементации их при охлаждении. Таким образом, получается композиционный алмазосодержащий материал н ниде отдельных агрегатов, состоящих иэ соприкасающихся гранями или ребрами алмазных,зерен и тонких прослоек связующего. Полученные агрегаты легко отделяются от непрореагировавшего алмазного порошка при рассеве на на ситах. Форма их однозначно определяется формой частиц смеси адгезиочно-активного сплава до спекания. Соблюдение предлагаемого соотношения алмазного порошка и металлического сплава (б:1 — 13:1 ) обеспечивает получение отдельных агрегатов, при соотношении менее 6:1 в процессе спекания получается пористый спек, а при соотношении более 13:1 резко снижается выход агрегатов (менее 50Ъ ), поэтому использовать соотношение более 13:1 практически нецелесообразно. При оптимальном подборе режимов спекания выход агрегатов составляет 60-75Ъ. Выход. агрегатов определяется как отношение количества алмазного порошка в агрегатах к исходному количеству алмазного порошка. Непрореагировавший алмазный порошок может быть повторно агрегиронан или использован как обычные алмазные порошки. Способ позволяет использовать широкий диапазон зернистостей алмазного порошка и размеров частиц адгеэионно-активного сплава.
Пример. Приготавливают смесь порошков металлов, образующих адгеэионно-активный к алмазу сплав, состоящий из, вес.Ъ: Сй - 70, Sn -20. и ТiН 10. Размер частиц порошков составляет 40-50 мкм. Полученную смесь прессуют н брикеты, которые затем дробят в фарфоровой ступКе. Отбирают частицы размером 315-400 мкм и обкатывают их фарфоровыми шарами в течение 10 мин для получения шаровидной формы. В алундовой лодочке, содержащей порошок ACK 1б0/125, ранномерно.распределяют шаровидные частицы
101 3244 металлической смеси диаметром 315400 мкм. Соотношение алмазного порошка и частиц адгезионно-активного сплава составляет 9:1. Содержимое лодочки нагревают в вакууме
5 ° 10 мм рт. ст. до 100ООС, выдерживают 10 мин и охлаждают вместе с печью. После термической обработки содержимое лодочки состоит из алмазосодержащих шаровидных агрегатов и алмазного порОака ACK
160/125. Полученные агрегаты диаметром 1000-1200 мкм легко отделяются от непрореагировавшего алмазного порошка при рассеве. для определения режущих свойств из полученных таким образом агрегатов изготавливали круги АЧК
50 ° 3 МП2-100%, которые испытывались при обработке стекла К8 на станке
"Алмаз-70" (n инструмента 1200 об/мин, и детали 500 об/мин . Определяемыми показателями, характеризующими режущие свойства, являлись максимальная величина осевой подачи и производительность обработки, которые соответственно составили 6,0-6",2 мм/мин а 51,0 - 52,5 смЗ/мин. По технологии, аналогичной приведенной в примере, был изготовлен и испытан инструмент с агрегатами шаровидной формы при различном исходном comношении алмаза и металлического сплава, различном сочетании величины металлических частиц и алмазных . зерен (табл. 1 у.
Как видно из табл. 1 при соблюдении предлагаемого соотношения алмаза и металлического сплава в шихте обеспечивается получение агрегатов, размер которых определяется величиной частиц металлическоFo сплава и зернистостью алмаза.
При конструировании агрегатов из мелких.алмазов (ACN 4P/28, ACK 50/40 ) и частиц адгезионно-активного сплава (50:60 мкм }выход агрегатов составляет 65-75%. Уве личение зернистости алмаза и разме-. ра частиц адгезионно-активного спла ва, а также увеличение доли алмазной составляющей в шихте приводит к снижению выхода агрегатов при спе канин.
Предлагаемый способ обеспечивает получение агрегатов различной форьы,,позволяет использовать различные металлические сплавы адгезионно-активные к алмазу, широкий диапазон зернистостей алмазного порошка и размеров частиц адгезионно-активного спла-. ва (табл. 2). Результаты испытаний, приведенные в табл. 1; показывают, 25 что алмазосодержащие агрегаты шаровидной формы согласно изобретению (примеры 2,3,6,7,8 ) имеют более высокие режущие свойства, чем агрегаты произвольной формы из пористого спека (пример 10, известный способ ) и обеспечивают пов ыение производительности обработки на 14120Ъ. Максимальная производительность обработки достигается при использовании агрегатов из алмазов ACK 160/125 при--соотношении алмазного порошка и металлического сплава в шихте 9:1.
1013? 44
1
33 Н
93О Х, 1ч 333 ба= о оч
Х
33 Д О х со
n,ох
1Х х Х
333 1 СО с
I а
°, ГЧ с м со
1 с
ГО Г 3 с
ГЧ о гч с а со
1 I о о с с
° Ф О
LA 00 с с го о с сг л с с lO N
N O с с гЪ М ! I о ю с с м м л а
ГЧ ГЧ
%-1 %- с сс о о
1О ЧР
% 1 Т л л
ГЧ ГЧ с1 с-3 о о сО \О
%-1 %-3
LA LA
ГЧ ГЧ
% 1 \1 сс о с LD \О
Ю Ю Ю с3 Ф Ф сс \ о о о
lA а\ LA
Ю 1
Х Х . u u с с
Х Х и и юх юх
Х М
u u к с к
Х Х
u u
С 3
О О О О О а л л л л N N ГЧ ГЧ N
rl г1 т-1 . Н r4
1 l 1 1 I
О О О О О
О О О. О О
О C) О С О
%-1 %-1,-1 %-1 %-1
I х о а
A (III
333 Х
C I Р»
zeo а 4а1
Е94 п 1 1 а
Щ t 3: <33 и 33
2 I I I Н
2 н о и Ф а о ! х
ГЧ О ч g x а 9 ох д о сй Ю Ю
1О 1О lA
333
Ф 3 9
I I ГГ3 Ц 4 IL
I e ceo@
О Б9Е1 х, oomph eon
О х х 3 Е Ц х I
1-1
Ф 1 °
LA 1О -1 ч"1 г-1
° ° O.@ ° Э
ЧР Ch
%-1
%-1 %-1
° 1 и 3
%-1
%-1
° Ф
1О lA
%-1
Ю о и
lA
%-1 м о ю о о с3 3
I 1 л л
%-1 %-
Г Ъ i ) Ю О о о сР с3
I 1 л л Т1 % Ч м м о о о о Ф 3
I л а
%Ч %1 м M о с
О О 3 Ф
I I
ill lA
%-1
Г Ъ М
Ю о
lA
%-1 м
51
Щ с о х о х оц
i Х х 6 (.) O 333 е о
133 g m
Х Х 333 аде ею 5
4 с
3Ц п,о
9 I<
m43 (3I 9 Х
91 аБ
9 п
4 ж
fd с
Ц !Kl оо
Х Н
I 1
O X f33
133 fi)
9 &
4 Х
n; g L3I х, о
m х
Lff g Z
a« I.O
333
1. X
0 х
Е о
4 о е х m
1
1
1
1
1
1
I LO с с
М 3
1 Зс3 ГЧ
I I 1
I а Гч с с л
I N гч
I
1
2
0 г а 9 о и
I= O о с о м
f (Ч с л
ГЧ
N с
Ю CO
ГЧ с
1 M
ЧЭ N с м
ГЧ
lA Л с с
N N
in
1 1 о о с с сУ а о о
lA LA
ГЧ ГЧ
%-1 - Ч-
1 1 о о о о о о ,-1 %-1 л СО с с гч о а гч
I M I
О М LA с с
%-1 %-1
Л ГЧ о о о а л л
ГЧ ГЧ ГЧ . с-1 3г1 т4
I 1 1 о о о ю о о о о о ч-3 с-1 т-1
1013244!
СЧ
36 I
С3а
° Э
Э»
IA »эЪ
00 С
° \
tfI С э-» . СЧ
»О
С
° Э
«3«
СЧ
a33 IA
СО СО С
° Э ° Э
С«Ъ »3« IA
° -» сЧ (Ч о о
С° « о о
С«Ъ С«Ъ о а г
В 3 ° ° ° Э ° Э
Оъ а с«ъ
СЧ»-! СЧ э.» 3 .
00 CG
° Э
СЗЪ С«Ъ
° -» Э-» сч о
С
ЭЭ ° Э
CO О
СЧ
I Х
l Ф
I х н
1 8
v о о о о о о
Ю an 3»3«а
I I о о о
In o 3«ОЪ
»-! СЧ о о.an o
С Ъ IA
»-! СЧ
I I о о о о.
С3» C3I
Э !
» 3 о о о о о о
3 О э С«Ъ »-»
I I о о о о о а
СЧ Ф
»» СЧ о, о о а ю о
IA СЪ r O
%О э-» СЧ 00
1 1
О о о о
tA «а О Ю
СЭ) CO C3a \О о о о о
0О
\О - Ifl ( о о о о
С Ъ С Ъ о
Ill
Э3«
I о
Ill
СЧ о о о -о
О О
I о о
tA tn
Ю
Ю о о о а о.
»» Ю а
Ю
О »
О О о о о
О ь
° 3« о о о о
СЧ СЧ о .о а а
СЧ Сч о о о
CO СЧ
О Ю
О а
»"» СЧ
1 I Х
I ХХ
:I ХХ
uu6I ь
О О СС3
° 3«э3«
О о о о
lA tA т»
О
СО
О
Ю
Э-»
О о а о о
С3«э«3« о о
lA tn о
Ct
О
СО СО
СЧ СЧ о о
С3« э3«
СЧ
Ю
° 3« эо
36 03 .3С X 36 а1 Е ф „ !» vy
»0, е и и й
u u u
I3. сХ»Х
Х М
u u
»3. С
Х М Х
u u u
< < <
Х «Ъ6 Х
v u u
»4
1 I
1 36
1 Ц 4 оэ д о
I 3! Q 03»»э
1 III 36 I»
1.
1
1
l6 4
ЕЭ
36 х х
36
Х
Ф
4 о
»-»
° Э
\О
Т.»»-Э
° Э
СС3 Сч
Э-!
»-»
° Э
1О
I I ох
I3I g l»
Э 3»3 36
g 6I l6 O
I6
333»»э
go и 6I а о а
\О»Ч о о
СЧ
C и л а сч IA
»О СЧ С3
aa u о о о
СЧ с-3 С г»
an I u о ю
СЧ»! о о
Э-»
» 3 и
1 I
1 х а ! Й3
I
1
1 !
I
I
I
I
1 !
1
1
«
I
1
)
Э
Э »6 «33»
333 и х э
I6 333
М
I33 о
1»
36
Э йи (6
«Э
Э а
Я ф
О»
333 °
1 Х»6
u I н03
l6 Q X I6
6«4I6g а4о о
Э х
32хо
03 iA О
0I X X O
О Р03X
1 и жюле
О Х 03 и 5 F I
I
1
I
1
1 !
1
I! !
1
I .I
1
1
О О О О О О
О О»О О О а
О» 3 О
Э-» »Ч со о а с3 an Î W а О а О
\О»О Ю \О an a tn э3«\О IO IA о
И
x I6 ц 1 а г 1 3.
c a 03 0 е
33Ъ I Б I I Ж с-3 с» г 3 е.» г»» ».» гЧ эЧ лЧ» С
° ° ° Э ° ° ° Э ° Э ° Э ° Э ° Э ° Э
ОЪ r e O СЧ е С- »»I aO Ю С«Ъ
%-» Э-» Э-» Э.» н а»О с co»3ъ о» сч с 3 3 а
Э» ° » ° » % » %» %»
1013244
Составитель Н..Балашова
Редактор Н. Пушненкова Техред C.Ìèãóöîâà l Корректор Ю. Макаренко
Заказ 2899/22 Тираж 793 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Изобретение может быть использовано при производстве инструмента дЛя обработки стали и твердых спла« вов, стекла, дерева, керамики и других неметаллических материалов.
Применение агрегатов игольчатой форма целесообразно в инструменте для шлифования твердого сплава, в крупногабаритном инструменте для размола целлвпозы, древесной и бумажной массы. йгрегаты шаровидной форвы можно рекомендовать при сурсва ижифовании твердого сплава, odработке стекла, древесно-стружечных плит и других видах обработки. Применение аргегатов из алмазов ACK
160/125 в барабане для шлифования
5 . древесно-стружечных плит взамен инструмента иэ алмазов ACR 500/400, закрепленных гальваническим методом, при сохранении одинакового качества ,обработки увеличивает производитель10 ность в 1,5 раза и удешевляет инструмент в 2-3 раза.