Способ изготовления изделия методом спекания и изделия, полученные этим способом

Способ изготовления изделия методом спекания и изделия, полученные этим способом

Реферат

 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения резцов, сверл, шлифовальных кругов и пр. Способ включает приготовление совокупности индивидуальных блоков способного к спеканию материала матрицы и размещение блоков вплотную друг к другу с целью формирования их сборки в форме для спекания. Сборка содержит совокупность блоков, расположенных в, по меньшей мере, одном направлении сборки. Спекание сборки ведут под давлением в форме для формирования цельного спеченного изделия. Блоки могут содержать абразивные частицы, что обеспечивает получение спеченного абразивного изделия, из которого можно выделять индивидуальные абразивные сегменты. Изобретение позволяет упростить процесс получения абразивных изделий. 8 н. и 77 з.п. ф-лы, 52 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится главным образом к порошковой металлургии и, более конкретно, к спеченным (агломерированным) порошковым деталям и изделиям. Порошковая металлургия включает в себя этапы уплотнения, литья и спекания, в том числе спекания с жидкой фазой или без нее и/или с инфильтрацией и обработкой под нагрузкой и давлением, не ограничиваясь, однако, этими этапами. К некоторым примерам спеченных порошковых деталей и изделий, которые можно изготовить согласно этому изобретению, относятся вкладыши и структурированные, пористые, фрикционные, антифрикционные, режущие, коррозионно-, износо- и теплостойкие детали. В частности, изобретение относится к спеченным порошковым абразивным и суперабразивным деталям и изделиям, таким как инструменты для резания, сверления, удаления заусенцев, шлифовки, правки, полировки, доводки, хонингования и придания поверхности шероховатости, а также к различным деталям и износостойким предметам.

Уровень техники

Порошки и порошковые полуфабрикаты широко применяют в производстве многочисленных спеченных порошковых продуктов, включая износостойкие, абразивные и суперабразивные детали, и/или изделия, и/или инструменты, не ограничиваясь, однако, этими объектами. Порошки для производства абразивных продуктов обычно производят смешиванием твердых и/или супертвердых частиц со способными к спеканию и/или плавкими порошками для удерживания частиц, содержащими или не содержащими связующие добавки. Некоторые порошковые полуфабрикаты обычно производят уплотнением порошков при комнатной температуре (так называемые "сырые" брикеты или сегменты) или литьем и отверждением смеси порошка с жидким и/или пастообразным связующим.

Спеченные абразивные детали и изделия, используемые в абразивной промышленности, содержат твердые частицы, которые в большинстве случаев распределены случайным образом в спеченном порошке, составляющем матрицу. Более конкретно, режущие сегменты для сегментированных инструментов (режущие пластины, режущие кромки сверл и т.п.) производят путем смешивания твердых частиц с порошками удерживающей матрицы с последующим уплотнением порошка при комнатной температуре в "сырой" сегмент и далее спеканием "сырого" сегмента или совокупности "сырых" сегментов в индивидуальный спеченный сегмент или, соответственно, в совокупность индивидуальных спеченных сегментов. Спекание может включать в себя инфильтрацию других компонентов или уплотнение. Такие инфильтрация и/или уплотнение могут иметь место также перед спеканием и предварительным спеканием или после этих стадий.

В типичном случае способные к спеканию сегменты или детали, такие как абразивные режущие сегменты, спекают в виде индивидуальных или отдельных объектов. Другими словами, каждый сегмент отделяют от другого средствами уплотнения (пуансоны/поршни), и/или механическими средствами разделения (разделителями), и/или перегородками. Эти средства уплотнения и разделители являются прочными объектами (например, графитовыми или металлическими деталями), причем подразумевается, что они не должны разрушаться или существенно деформироваться в процессе уплотнения и/или спекания сырых сегментов. В случае радиационного или индукционного и/или микроволнового спекания давление и тепло и/или подходящую атмосферу можно обеспечить соответствующими средствами. В случае электрорезистивного и/или электроразрядного спекания электрический ток и/или давление подводят через средства уплотнения.

Это показано на фиг.1, где способные к спеканию порошковые сегменты 1 помещены в форму 5 для спекания, содержащую пуансоны 2 и твердый разделитель 3 и имеющую пластины 6, противостоящие давлению. Фиг.2 иллюстрирует более эффективное устройство, в котором пуансоны 2 служат также в качестве разделителей между сегментами. В обоих случаях производят совокупность индивидуальных спеченных деталей.

Указанные твердые уплотняющие средства и/или разделители занимают существенную часть объема формы для спекания, обычно 50-70%, что приводит к понижению эффективности и использованию этого объема, например, только на 50-30%.

Кроме того, совместная компоновка многочисленных "сырых" сегментов и пуансонов в форме для спекания является процессом, требующим много времени. Его механизация и автоматизация представляют собой злободневную задачу. К тому же при разборке такого типа формы для спекания после этого процесса приходится иметь дело с отделением спеченных деталей от пуансонов и с собиранием и очисткой многочисленных маленьких и тонких пуансонов и разделителей для подготовки их к применению в следующем цикле спекания.

Известно также получение спеченных деталей, при котором вместо использования "сырых" брикетов заполняют порошком полости формы для спекания, которая также включает в себя уплотняющие средства и/или разделители, но это еще больше уменьшает эффективность спекания, т.к. по сравнению с "сырыми" сегментами порошки имеют плотность, пониженную в 1.5-5 раз, и к тому же при этом создаются проблемы из-за трудности достижения равномерного распределения порошка в полостях.

Как показано в патентном документе WO 94/20252, 15.09.94, известен также способ изготовления спеченных абразивных режущих сегментов путем создания листа спеченного абразивного материала с последующим разрезанием его на совокупность режущих сегментов с помощью лазера или аналогичного инструмента.

Сущность изобретения

Согласно настоящему изобретению предлагается новый и улучшенный способ изготовления уникальных спеченных продуктов в форме спеченного изделия или спеченной пластины, а также индивидуальных спеченных сегментов или других объектов, которые можно выделить из спеченного изделия пригодными средствами выделения, такими как лазерная резка, водоструйная (гидромеханическая) резка, электроэрозионная резка, абразивная резка, резка режущим инструментом и механическое разрушение (разламывание).

Говоря более конкретно, предлагается способ изготовления спеченного изделия, включающий подготовку совокупности индивидуальных блоков способного к спеканию материала матрицы, размещение указанных блоков в соприкосновении друг с другом для формирования сборки указанных блоков, причем указанная сборка содержит совокупность указанных блоков, состыкованных друг с другом, по меньшей мере, в одном направлении сборки, и спекание указанной сборки с целью формирования цельного спеченного изделия.

Таким образом, способ согласно изобретению характеризуется тем, что имеет место совместное спекание, например, совокупности порошковых полуфабрикатов или "сырых" порошковых брикетов, изготовленных из порошка, способного к спеканию, с целью формирования спеченного порошкового изделия.

При осуществлении способа по изобретению во время спекания блоки или полуфабрикаты объединяются с соседними блоками, формируя спеченное изделие. Объединение блоков может промотироваться диффузией их компонентов. Индивидуальные спеченные сегменты или другие объекты, выделенные из спеченного порошкового изделия, могут (или не могут) соответствовать исходным "сырым" порошковым блокам или полуфабрикатам.

Спекание в предназначенной для этого форме предпочтительно под давлением может быть применено для получения спеченного изделия. Особенно предпочтительным вариантом осуществления изобретения является спекание под давлением (так называемое "горячее уплотнение").

Сборки могут отличаться формами, включающими в себя квадрат, прямоугольник или круг, а при необходимости их можно снабдить одним или несколькими сквозными отверстиями, такими как центральное отверстие.

В варианте осуществления изобретения, обладающем определенными преимуществами, из спеченного порошкового изделия выделяют совокупность индивидуальных спеченных порошковых сегментов или других объектов. Эти объекты можно применять в качестве изделий или деталей изделия большего размера. Они также могут отличаться одно-, двух- или трехмерными формами, включающими в себя многоугольник, прямоугольник, квадрат, круг, куб, эллипс, цилиндр, пирамиду, сердечник, усеченный конус, дугу, гвоздь, иглу, перо, спираль, не ограничиваясь этими конфигурациями, и могут иметь, по меньшей мере, одну выемку и/или сквозное отверстие.

При необходимости указанные выделенные объекты можно легко присоединить к несущей части или зафиксировать на ней и/или друг к другу путем склеивания, сварки, высокотемпературной пайки или механическими средствами, такими как фиксаторы или заклепки, или любая их комбинация.

Блоки способного к спеканию материала матрицы можно изготовить с одинаковыми или отличающимися друг от друга составами. Поэтому в зависимости от формы и размера блоков, взаимного расположения скомпонованных блоков или сборки и условий спекания конечное цельное спеченное порошковое изделие может содержать разнообразие составов, распределенное по всему изделию предварительно заданным и желаемым образом, включая случайное распределение, но не ограничиваясь им. Это позволяет обеспечить цельным спеченным изделиям характеристики, уникальные для искусственного материала.

Далее, сборка может содержать составные слои, при этом каждый слой содержит совокупность блоков, так что индивидуальные объекты, выделенные из одной и той же спеченной сборки, но из различных ее участков, могут иметь одинаковые и/или отличающиеся друг от друга составы и свойства и, следовательно, отличающиеся друг от друга рабочие характеристики, являющиеся производными от состава блоков, составления сборки, присутствия дополнительных материалов в сборке, условий спекания и схемы выделения индивидуальных спеченных объектов из спеченного изделия.

В зависимости от применения конечного продукта спеченное изделие и/или выделенные индивидуальные объекты или компоненты можно обработать различными способами, включающими, среди других возможных методов, термическую обработку и/или обработку давлением (т.е. предварительное спекание в вакууме или защитной атмосфере, инфильтрацию, пропитку, закалку, отпуск, отжиг, вытяжку, ковку), механическую и абразивную обработку и покрытие (например, составом, содержащим твердые частицы, такие как алмазы), нанесенное с помощью электролитических и/или плазменных способов.

Примеры приложения таких продуктов включают в себя ламинированные, слоистые или сэндвичевые композиты и детали конструкций, износо- и коррозионно-стойкие изделия, прерыватели, поглотители тепла, абразивные инструменты, режущие инструменты, электроды, электрические выключатели, изоляторы, пористые фильтры, детали машин и т.п.

Для сборки спекаемого формовочного модуля и деталей каркаса или формы для спекания можно применять различные производственные операции. Указанный модуль включает в себя блоки (по меньшей мере, частично скомпонованные блоки) и уплотняющие средства, такие как пуансоны, разделители, изоляторы, боковые стенки и т.п., но не ограничивается этими средствами. При необходимости обсуждаемые производственные операции могут включать в себя также средства для выравнивания, подгонки, временной или постоянной фиксации и компоновки, перемещения, транспортировки и укрепления деталей формы, а также спекаемого формовочного модуля.

При этих операциях можно использовать ручной труд, полуавтоматические или автоматические механизмы, а также роботы, позволяющие формировать сборочную линию. Могут быть применены адгезивные вещества, клеи, фиксаторы, отрицательное относительное давление (например, отсасывающие головки, вакуум), давление, тяжелая нагрузка, сила тяжести, магниты (электрические, постоянные и т.п.), воздух/газ, тепло, замораживание, охлаждение, нагрузка, проталкивание, протягивание, фрикционные и антифрикционные средства, вставки, скольжение и любая комбинация указанных средств друг с другом или с другими средствами. В случае применения предварительного спекания или полностью спеченных порошковых полуфабрикатов их можно сформировать в виде сборки блоков, используя пайку, высокотемпературную пайку, инфильтрацию и сварку.

Компоновка блоков в сборку может иметь место полностью или, по меньшей мере, частично внутри формы для спекания или каркаса, а также снаружи этой формы.

Таким образом, в рамках данного изобретения находятся любые средства для компоновки и разборки, транспортировки, перемещения, ручной обработки (т.е. подъема, скольжения, поворота, опускания, смещения), вставки, выравнивания и подгонки спекаемого формовочного модуля, т.е. компонентов, которые могут представлять собой блоки способного к спеканию материала, по меньшей мере, частично скомпонованные блоки, пуансоны, разделители, спеченные изделия и детали формы/каркаса для спекания.

В скомпонованный блок можно также вводить дополнительные материалы как во время его компоновки, так и после этого. Такие материалы можно проложить, по меньшей мере, между некоторыми из блоков и/или слоями блоков. Они могут обеспечить укрепление скомпонованных блоков и/или спеченного изделия и/или диффузию или повышение диффузионной способности компонентов. Примеры дополнительных материалов включают в себя прокладки, листы фольги, металлические и неметаллические материалы, материалы сеточного типа, способные к спеканию материалы, плавкие материалы и материалы, способные спаиваться при высокой температуре, материалы, проявляющие адгезивное воздействие, жидкость, пасту, порошок, литой порошок, уплотненный (например, прокаткой) порошок, полуспеченные и спеченные порошковые продукты, а также сваренные детали и детали, спаянные с помощью высокотемпературной пайки.

В плане изготовления абразивных и/или режущих инструментов и износостойких деталей, по меньшей мере, один из блоков и/или сборка блоков могут содержать, по меньшей мере, множество абразивных частиц одного типа, а полученное в результате цельное спеченное изделие можно применять как абразивное изделие; с другой стороны подходящими средствами выделения, такими как лазерная резка, водоструйная резка, электроэрозионная резка, абразивная резка, резка режущим инструментом и механическое разрушение, из него можно выделить один индивидуальный спеченный абразивный сегмент (абразивный режущий элемент) или их совокупность. Эти элементы (сегменты) могут представлять собой различные формы, включая, среди прочих, многоугольник, прямоугольник, квадрат, круг, эллиптический диск, цилиндр, усеченный конус, куб, пирамиду, тороид, сектор, дугу, стержень или спираль, и иметь, по меньшей мере, одну выемку и/или сквозное отверстие.

Указанные изделия можно применять в качестве шлифовальных кругов, вращающихся устройств для правки или элементов типа режущих и шлифовальных сегментов абразивной техники или режущих инструментов. Примеры индивидуальных выделенных спеченных абразивных сегментов для инструмента включают в себя режущие компоненты для резания и/или режущего инструмента, такие как сегменты или наконечники для режущих пластин циркулярного, цепного, возвратно-поступательного и проволочного типа. Другими примерами таких инструментов являются режущие, шлифовальные, полировальные, доводочные, правящие, перемалывающие, наводящие шероховатость, формирующие фаски, снимающие заусенцы, зажимные и фрикционные инструменты. Говоря более конкретно, компоненты можно применять для формирования абразивных сегментированных режущих пластин, абразивных сегментированных сверл, непрерывных абразивных поверхностей или кромок, сегментированных непрерывных абразивных поверхностей или кромок, но при условии прочной фиксации сегментов, регулирования их и/или присоединения друг к другу, например, сваркой или высокотемпературной пайкой, чтобы имитировать непрерывную абразивную поверхность. Инструменты могут относиться к возвратно-поступательному, ротационному и строгальному типу, а также к типу, комбинирующему указанные перемещения. Примерами такого рода являются инструменты для торцевого шлифования, цилиндрические инструменты и другие ротационные инструменты, круги, пальцевые шлифовальные круги и конические инструменты.

Примеры материалов, которые можно обрабатывать такими инструментами, включают в себя спеченные материалы, керамики, кристаллические пластины, стекло, полупроводниковые, металлические, неметаллические, волокнистые, графитовые и углеродные материалы, твердые металлы, асфальт, природные и искусственные камни, бетон, горную породу, абразивы и суперабразивы, а также полы, сделанные из природного и искусственного камня или бетона.

Предпочтительно выделенные спеченные абразивные элементы или сегменты (т.е. режущие и шлифовальные режущие компоненты) формировать в фиксированном положении относительно несущей части инструмента, такой как сердечник циркулярного абразивного режущего полотна или круга. При необходимости перед установкой на несущую часть выделенные спеченные абразивные элементы можно обработать, предварительно обрезать, снять заусенцы, провести подгонку и правку.

Далее, совокупность абразивных частиц можно случайным и/или неслучайным образом распределить в способном к спеканию матричном материале блоков и/или в сборке блоков, т.е., в конечном счете, в спеченном изделии, и, по меньшей мере, в некоторых из выделенных элементов. Неслучайное распределение можно обеспечить посредством сеточных и/или клейких материалов и/или любыми другими средствами, такими как жесткое размещение, использование станков с ЧПУ и любых других устройств размещения и распределения, включая устройства с временным креплением.

Кроме того, абразивные частицы могут содержаться только в некоторых блоках, а другие блоки могут не содержать абразивных частиц или иметь поверхности, не содержащие абразивных частиц, обеспечивая тем самым наличие зон, свободных от твердых частиц. В этом случае объекты, выделенные из спеченных изделий, имеют, по меньшей мере, одну неабразивную зону (зону, свободную от твердых частиц), облегчающую крепление этих объектов к несущей части абразивного инструмента.

Как указывалось выше, эти выделенные объекты можно легко присоединить к несущей части, например, абразивного инструмента средствами склеивания, сварки, высокотемпературной пайки или механическими средствами, т.е. фиксаторами или заклепками или любой комбинацией, по меньшей мере, некоторых из этих способов.

Особым преимуществом настоящего изобретения является возможность получать спеченные выделенные детали, пригодные для приваривания (в особенности для лазерной и электроннолучевой сварки, а также для дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа) и высокотемпературного припаивания (в особенности для индукционной и высокотемпературной пайки и пайки в печи) к несущей части.

С учетом того, что, например, алмазосодержащие абразивные сегменты с зоной и/или поверхностью, свободной от твердых частиц, из-за отсутствия твердых частиц в зоне сварки или высокотемпературной пайки можно легко объединить с несущей частью инструмента, указанное присоединение происходит легче и более прочным образом. Эта зона (зоны) (так называемые "опоры") и/или поверхность (поверхности) могут содержать также материал, отличающийся от материала матрицы, использованного для удержания абразивных частиц в индивидуальном выделенном объекте. Данный материал может лучше отвечать цели присоединения, т.е. сваривания или высокотемпературного припаивания, материала к несущей части инструмента. При этом зона, свободная от твердых частиц, может содержать небольшое количество случайных твердых частиц или содержать твердые частицы с концентрацией, более низкой по сравнению с концентрацией твердых частиц в других зонах и/или на поверхности выделенных объектов, причем эта концентрация должна быть достаточно мала, чтобы не влиять отрицательным образом на прочность шва, полученного высокотемпературной пайкой и/или сваркой.

Таким образом, настоящее изобретение относится к уникальному способу изготовления цельных спеченных изделий, имеющих требуемое и предварительно заданное распределение компонентов (например, твердых частиц), слоев и составов, предназначенному для оптимизации и высокой эффективности конечных продуктов, изготовленных из указанных изделий, а также индивидуальных элементов или объектов, выделенных из изделий. Этот способ является эффективным и экономичным направлением производства изделий, которое использует машины и оборудование, легко доступные и широко применяемые в промышленности.

Перечень чертежей

Рассмотренные, а также другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из рассмотрения следующего описания совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 схематично иллюстрирует обычный способ изготовления спеченных сегментов или других объектов;

фиг.2 иллюстрирует другой обычный способ изготовления таких объектов;

на фиг.3 показана пара блоков из способного к спеканию материала матрицы, пригодного для применения в настоящем изобретении;

на фиг.4 показана сборка блоков, изображенных на фиг.3;

фиг.5 схематично иллюстрирует спекание сборки по фиг.4 в форме для спекания;

на фиг.6 показано цельное спеченное изделие или пластина, полученная из сборки блоков согласно способу по настоящему изобретению;

на фиг.7 показана альтернативная сборка блоков;

на фиг.8 показаны формы сегментов, которые можно вырезать из спеченного изделия;

на фиг.9 показана альтернативная схема вырезания сегментов из спеченного изделия;

на фиг.10 показана еще одна схема разрезания изделия;

фиг.11 и 11а-с иллюстрируют спеченное изделие, которое изготовлено из блоков, имеющих несколько составов, схему его разрезания и применение сегментов, выделенных из изделия;

фиг.12 иллюстрирует спеченное изделие, изготовленное из блоков различных форм и из дополнительных материалов;

фиг.13 и 13а-с представляют собой изображения, аналогичные фиг.11 и 11а-с;

на фиг.14 показан альтернативный вариант применения сегментов, выделенных из спеченного изделия по фиг.13;

на фиг.15, 16 и 17 показаны различные сборки блоков;

на фиг.18 показаны сегменты, выделенные из спеченной сборки по фиг.17;

на фиг.19а-b показаны сегменты, выделенные из сборки водными струями, и сегмент, установленный на сердечнике инструмента;

на фиг.20 показана сборка блоков с дополнительным материалом;

фиг.21 иллюстрирует предпочтительную сборку блоков с дополнительным материалом;

на фиг.22 показана форма для спекания, содержащая совокупность сборок;

на фиг.23А и 23В показаны способы изготовления спеченного изделия, имеющего рельефную поверхность;

на фиг.24 показан еще один способ изготовления рельефного спеченного изделия;

на фиг.25А-С показаны индивидуальные сегменты;

на фиг.26 показан еще один сегмент;

на фиг.27 показано спеченное изделие с бороздками;

на фиг.28А и 28В показаны способы формирования изделия по фиг.27;

на фиг.29 показана спеченная пластина, имеющая зоны, свободные от частиц, или опорные участки;

на фиг.30 показан сегмент, выделенный из пластины по фиг.29;

на фиг.31 показан еще один сегмент, выделенный из пластины по фиг.29;

на фиг.32 показан сегмент, изображенный на фиг.30, установленный на сердечнике инструмента;

на фиг.33a-e показана другая форма спеченного изделия и сегмента, выделенного из изделия;

на фиг.34а и 34b показана еще одна форма изделия и сегментов;

на фиг.35а и 35b показаны другое спеченное изделие и выделенные из него сегменты.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Если не делается специальных оговорок, используемые в описании термины имеют следующие значения.

Термин "способный к спеканию материал" включает в себя материалы, способные к сплавлению и высокотемпературной пайке, но не ограничивается ими.

Термины "порошковые полуфабрикаты" или "блок способного к спеканию материала матрицы" означают блок слабосвязанного, способного к спеканию материала, консолидированного любыми средствами, включая уплотнение и отливку, применение дисперсных материалов и/или материалов, способных к осаждению, таких как материалы, осажденные вакуумным, термоструйным, электрическим или химическим осаждением, а также диспергированием или осаждением материала на подложке, такой как металлическая прокладка, но не ограничивающиеся ими.

"Сырой" порошковый брикет означает тип полуфабриката, в котором способный к спеканию материал уплотнен с формированием индивидуального объекта и который может включать в себя абразивные частицы и/или материалы типа сетки.

Литой порошок представляет собой другой тип полуфабриката в форме порошковой ленты или мягкого, легко деформируемого, гибкого полуфабриката.

Сборка представляет собой скомпонованные блоки.

Спеченный скомпонованный блок представляет собой блоки, скомпонованные вместе и затем спеченные с целью формирования цельного спеченного порошкового изделия.

Спекание заключается в спекании в твердом состоянии, в присутствии жидкой фазы и в жидкой фазе.

Выделенный объект или сегмент представляет собой объект, выделенный из спеченного порошкового изделия.

На фиг.3 показаны индивидуальные порошковые полуфабрикаты, или блоки по изобретению, изготовленные из способного к спеканию материала 10 матрицы.

Согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения совокупность таких блоков размещают вместе, в контакте друг с другом, формируя сборку 11, как это показано на фиг.4. Геометрия индивидуальных блоков должна быть такой, чтобы они по существу соответствовали геометрии соседних блоков и чтобы их совокупность имела протяженность, по меньшей мере, в одном направлении. Другие примеры совокупности блоков 10’, формирующих сборку 11’, показаны на фиг.15 и 16. Предпочтительно, чтобы, как показано на фиг.4, сборка имела оси X, Y и Z, направленные под прямыми углами друг к другу, и совокупность блоков была состыкована вдоль, по меньшей мере, двух из этих осей (на фиг.4 вдоль осей X и Y).

Затем сборку спекают в форме 12 для спекания с инфильтрационным материалом или без него, предпочтительно под давлением, приложенным посредством воздействующих в противоположных направлениях пуансонов 13, как схематично показано на фиг.5. В результате формируется, как это показано на фиг.6, цельное спеченное порошковое изделие 14, в котором индивидуальные блоки 10 объединены друг с другом с формированием монолитной структуры.

Под инфильтрационным материалом имеется в виду материал из любого источника материалов (например, из некоторых блоков), помещенных между, по меньшей мере, некоторыми блоками, или материалов, приложенных, по меньшей мере, к одной внешней стороне сборки блоков до спекания или во время него.

В то время как на фиг.4 показана совокупность скомпонованных блоков, состыкованных в направлениях X и Y, совокупность блоков 10 можно состыковать также и в направлении Z, как это показано на фиг.7. Кроме того, на этой же фигуре показано, что швы между блоками можно сместить относительно друг друга в любом из трех направлений.

Затем, после спекания спеченное порошковое изделие 14 может быть подвергнуто обработке и применяться как таковое. Его можно также разрезать, чтобы сформировать индивидуальные спеченные порошковые объекты 15-19, как это проиллюстрировано, например, на фиг.8 и 9. Объекты 15-19 можно выделить из изделия 14 посредством лазерной или водоструйной резки под любым желаемым углом и/или направлением. Как показано, объекты согласно изобретению могут быть получены из нескольких индивидуальных полуфабрикатов или блоков 10. Таким образом, контролируя состав каждого блока 10, можно получить спеченный объект или сегмент с заранее заданными свойствами.

Более того, из-за различий в составах блоков, в их расположении при сборке и в схеме выделения или вырезания, индивидуальные спеченные объекты, выделенные из различных частей спеченного изделия, могут содержать различные составы и, следовательно, иметь разные характеристики, выражающиеся в различных технических показателях. Фиг.17 и 18 иллюстрируют в общих чертах, как спеченное изделие 60, изготовленное из сборки блоков 61 и 62, имеющих разные составы, и затем разрезанное по линиям 63, может формировать индивидуальные выделенные сегменты 64a-d с отличающимися друг от друга составами.

К тому же блок из-за сбоя производственного процесса может оказаться неоднородным или, другими словами, иметь неоднородные и/или альтернативные составы и/или слои.

Например, одна часть выделенного объекта может содержать определенную концентрацию абразивных частиц, а вторая - другую концентрацию или вообще не содержать их. Кроме того, в одной части объекта по изобретению абразивные частицы могут иметь неслучайное распределение, а в другой - случайное.

В соответствии с этим с помощью данного способа можно легко и точно получать индивидуальные спеченные порошковые объекты или сегменты, имеющие бесконечное многообразие форм и составов.

Как показано на фиг.10, можно также из спеченного порошкового изделия 14 выделить не только объекты 20, но и спеченные индивидуальные блоки 10 или объекты 21, которые целиком содержатся в объекте 20, играющем роль исходного блока.

В предпочтительном варианте изобретения способ применяют для изготовления единого спеченного изделия, содержащего абразивный материал, которое затем разрезают на совокупность абразивных объектов или компонентов. Предпочтительными являются выделенные компоненты в форме, позволяющей прикрепить их к несущей части или сердечнику режущего инструмента.

В этом способе применяют совокупность блоков способного к спеканию материала матрицы, содержащих, по меньшей мере, одно множество абразивных частиц, распределенных в них случайным образом или предпочтительно, по меньшей мере, одним неслучайным образом посредством сеточного материала, как это описано, например, в патентах США № 4925457 и № 5092910, но не ограничиваясь этими вариантами. Затем блоки компонуют вместе, например, бок о бок относительно друг друга, как показано на фиг.4, или поверх друг друга, как показано на фиг.7, формируя сборку, в которой блоки состыкованы, по меньшей мере, в двух направлениях.

Затем сборку спекают, предпочтительно под давлением, в форме для спекания, с инфильтрацией или без нее таким образом, чтобы во время спекания способные к спеканию материалы блоков диффундировали друг в друга и формировали единое твердое спеченное порошковое изделие или полуфабрикат, из которого можно затем с помощью, например, лазерной или водоструйной резки вырезать требуемые абразивные пластинки или сегменты для инструмента, а также режущие или шлифующие компоненты, как показано на фиг.8 и 9.

Примерами абразивных сегментов или режущих компонентов являются кусочки, вставки, полоски, диски, круги, пластины, сегментированные и композитные отрезные диски и/или полотна пил, инструменты, диски и круги для правки, шлифования, полирования, доводки, хонингования и придания шероховатости, предназначенные для использования как в ручных, так и в электрических и т.п. инструментах. Такие абразивные изделия можно использовать с вращающимися и/или движущимися возвратно-поступательно и/или стационарными инструментами. Примерами таких инструментов являются инструменты для торцевого шлифования (т.е. шлифовальные инструменты для пола, диски и накладки для торцевого шлифования), шлифовальные круги (т.е. пальцевые шлифовальные круги, проходные резцы) и барабаны, режущие инструменты (т.е. ротационные режущие пластины, режущие пластины для резки арматуры или кабельных пучков, наборные режущие пластины), сверла, а также инструменты для формирования фасок и снятия заусенцев.

Особые преимущества настоящего изобретения включают в себя:

- применение обычных "сырых" брикетов или порошковых полуфабрикатов, которые в настоящее время в больших количествах производят многие компании;

- использование существующих в настоящее время сборочных инструментов и механизмов, инструментов холодного уплотнения и прессов, форм для спекания и прессов для спекания;

- значительное увеличение производительности изготовления абразивных сегментов за счет выделения их из цельной спеченной рабочей заготовки в отличие от уплотнения и спекания индивидуальных сегментов;

- использование одной и той же спеченной и цельной рабочей заготовки для получения выделенных заготовок и сегментов различных форм и размеров;

- отсутствие необходимости в наличии специальных (и дорогих) инструментов для уплотнения и/или спекания сегментов сложных форм; например, все инструменты можно изготовить в расчете только на прямоугольные полуфабрикаты (т.е. "сырые" сегменты) и/или цельные спеченные рабочие заготовки.

Имеют место также преимущества, вытекающие из факта выделения индивидуальных спеченных сегментов из спеченной рабочей заготовки, такой как прямоугольная пластина, вместо получения спеченных индивидуальных сегментов. Когда для выделения спеченных сегментов из такой спеченной пластины применяют водную струю, из-за эрозии спеченной связки вокруг твердых частиц происходит их обнажение. Поэтому абразивная правка рабочих сторон сегмента, установленного на инструмент, может не понадобиться. Кроме того, обрезание по всей толщине спеченной рабочей заготовки водной струей или лазером позволяет придать обрезной поверхности сегмента коническую форму из-за естественного расширения режущего пучка и/или его преднамеренного расфокусирования. Следовательно, сегмент конической формы (требуемый и производимый обычно с использованием специальных так называемых "конических" пуансонов и/или абразивной правки) можно получить автоматически за счет природы процесса разделения. Это явление иллюстрирует фиг.19а, на которой показаны сегменты 65 конической формы, выделенные из изделия 14 лазерными или водоструйными пучками 66, и фиг.19b, на которой показан сегмент 65, установленный на сердечнике 67 сегментированной режущей пластины. Таким же образом можно изготовить цилиндрические сегменты и сегменты в виде усеченного конуса, а также захваты для проволочной режущей пластины или проволочной пилы.

На фиг.11 показана сборка 22 перемежающихся блоков 23 из способного к спеканию материала матрицы, который содержит абразивные частицы, и блоков 24 из способного к спеканию материала матрицы, не содержащего абразивных частиц.

После спекания с формированием рабочей заготовки (единого изделия из спеченного материала), ее можно разрезать по линиям 25, чтобы, как показано на фиг.11а, получить совокупность выделенных компонентов 26, имеющих на каждой из сторон наружный краевой участок 27, не содержащий абразивных частиц, и участок 28 спеченного материала матрицы из середины компонента, содержащий абразивные частицы.

В порядке альтернативы рабочую заготовку можно разрезать по линиям 29, чтобы, как показано на фиг.11b, получить совокупность выделенных компонентов 30 с участком 31, не имеющим абразивных частиц только на одной стороне. В типичном случае, как показано на фиг.11с, подобные выделенные компоненты 30 можно установить на сердечнике 32 режущего инструмента, причем к сердечнику участок 31 (опора) режущих компонентов может быть приварен или прикреплен каким-либо другим способом.

Составы участков 30 и 31 могут отличаться друг