Способ изготовления магнитно-абразивного материала

Способ изготовления магнитно-абразивного материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(< Ij 737203

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.06.76 (21) 2374699/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл з

В 24 D 3/34

B 24 В 31/14 (43) Опубликовано 30.05.80. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.80 (53) УДК 621.9.048. .6.04 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. И. Трефилов, Г. И. Саввакин, М. С. Пивоваров, Г. П. Храпаль, Л. M. Самойлова и С. Н. С (71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени институт пр аловедения АН Украинской ССР и ордена «Знак тавский завод искусственных алмазов и алмазног им. 50-летия СССР блем матертт,; етЫ»- йоМ-" "

Фнсе рщпщфтт ;: (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОГО

МАТЕРИАЛА

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области изготовления абразивного инструмента и может быть использовано на предприятиях сверхтвердого инструмента при производстве магнитно-абразивных порошков, которые найдут применение в машиностроении для финишной обработки материалов.

Известен способ изготовления магнитноабразивного материала, (МАМ), включающий воздействие на исходную смесь магнитного и абразивного порошков высоких давлений и температуры, с последующим размолом до требуемой зернистости (1).

Недостатком способа является невозможность использования его .для изготовления магнитно-абразивных порошков на основе сверхтвердых материалов, так как в процессе спекания при нормальном давлении сверхтвердый материал графитизируется.

Кроме того, вкрапленный внутрь магнитной основы абразив уменьшает общую намагниченность зерна и увеличивает его внутренний размагничивающий фактор, в результате чего частицы магнитно-абразивного материала плохо удерживаются в магнитном поле и могут смываться с обрабатываемой детали охлаждающей жидкостью.

Указанным способом нельзя получить оптимальных абразивных характеристик материала, так как частицы абразива слабо связаны с магнитной основой и выкрашиваются при размоле кермета и в процессе эксплуатации.

Целью изобретения является повышение магнитных и абразивных характеристик материала, эффективности процесса путем выращивания на магнитной основе зерен сверхтвердого материала и выхода порошков сверхтвердого материала.

10 Цель достигается тем, что исходная смесь дополнительно содержит вещество-растворитель (катализатор) исходной модификации сверхтвердого материала с более низкой температурой плавления, чем у магнит15 ной основы, а в качестве абразивной составляющей используют порошок исходной графитоподобной модификации, причем компоненты берут в следующем соотношении, вес. %:

20 Абразивная составляющая 10 — 50

Магнитная составляющая 10 — 70

Вещество-растворитель (катализатор) 5 — 30.

Процесс ведут при давлении 40 — 70 кбар

25 и температуре 1100 — 1700 С с выдержкой в течение 0,1 — 10 с. Вещество-растворитель (катализатор) предварительно наносят на поверхность порошков магнитной основы.

Введение в смесь или нанесение на по30 верхность магнитной основы вещества-рас737203 творителя (катализатора) графитоподобной исходной модификации, температура плавления которого ниже, чем у мапштной основы, позволяет сохранить форму и магнитные свойства частиц, а также повышает срок службы оснастки.

Вещество-растворитель в количестве менее 5 вес. "/о не оказывает заметного влияния на процесс синтеза, а 30 вес. значительно снижает магнитные характеристики материала.

Содержание магнитной основы в смеси принято 10 — 70 вес. /О. При нижнем пределе (10 вес. /О) возрастает эффективность процесса изготовления материала, а при верхнем (70 вес. %) нарушается однородность смесей, приводящая к спеканию магнитных частиц друг с другом.

Давление и температура приняты оптимальными для синтеза сверхтвердых материалов в присутствии вещества-растворителя исходной модификации (катализатора).

Как определяющий параметр процесса введено время выдержки смеси (шихты) при высоких давлениях и температуре, которое определяют, исходя из требуемых размеров выращиваемых зерен сверхтвердого материала.

При минимальном времени выдержки

0,1 с происходит минимальная потеря веса частиц магнитной основы при их оплавлении и диффундировании вещества в смесь (шихту) .

При максимальном времени выдержки

10 с размер зерен сверхтвердого материала достигает предельных значений, скорость синтеза падает, вещество магнитной основы диффундирует в объем смеси, магнитные свойства резко падают, а также ухудшается прочность связи абразива с магнитной основой.

Способ осуществляют следующим образом.

Приготавливают смесь порошков магнитной основы, абразивной составляющей и ее графитоподобной модификации и веществарастворителя (катализатора) или на порошки железа и его сплавов с высокими магнитными характеристиками (магнитную основу) наносят вещество-растворитель (катализатор) с более низкой, чем у магнитной основы, температурой плавления.

Если на магнитной основе выращивают зерна алмаза, то в качестве вещества-растворителя используют, например, сплав никель-марганец (14 i — Мп) .

Если требуется, чтобы магнитно-абразивный материал в качестве абразивной составляющей содержал сверхтвердые модификации нитрида бора, то выращивание, например кубонита на магнитной основе, производят, добавляя в шихту или нанося на поверхность магнитных частиц вещество-растворитель (катализатор) нит5

4 рида бора (свинец, сурьму, щелочноземельные металлы и их нитриды) .

Зернистость порошков магнитной основы

50 — 1000 мкм. Затем порошки магнитной основы с нанесенным на них веществомрастворителем (катализатором) или смеси магнитных порошков и порошков веществарастворителя смешивают с порошками исходной модификации сверхтвердого материала (10 — 70 вес. /о магнитной основы, остальное — графит или нитрид бора и вещество-раствор итель) .

Полученную смесь под давлением 40—

70 кбар и температуре 1100 — 1700 С выдерживают при максимальной температуре

0,1 — 10 с, затем спеки охлаждают, дробят до требуемой зернистости и отделяют зерна полученного магнитно-абразивного материала от порошков сопутствующих материалов.

Пример 1. Получение магнитно-алмазного материала с полным расплавлением магнитной основы.

43 вес. порошка железа зернистостью

250/lб0, смешивают 57 вес. /, графита зернистостью 80 мкм.

Смесь помещают в камеру высокого давления и подвергают действию давления

50 кбар и температуры 1400 С, выдерживая при этих параметрах более 10 с. Затем спеки дробят до зернистости 400/1бО и испытывают магнитно-абразивные характеристики полученного материала на установке ЗУ-1 при обработке стали бОС2. Время выдержки шихты при максимальной температуре достаточно для расплавления частиц железа и диффузии материала в окружающий частицу железа объем.

Такие условия процесса синтеза дают нижний предел магнитных и абразивных свойств материала в связи с тем, что магнитная основа имеет включения графита и алмаза, а наружная поверхность обеднена алмазом, но полученный материал обладает достаточно высокими магнитными и абразивными характеристиками.

Пример 2. Получение магнитно-алмазного материала с оплавлением поверхностного слоя магнитной основы.

Условия синтеза магнитно-алмазного материала: 70 вес. железа и время выдержки при максимальной температуре—

5 с, Такие условия синтеза не допускают заметной диффузии железа в окружающий частицу объем и повышают общее содержание железа в получаемом магнитно-алмазном материале.

Магнитно-абразивные характеристики материала значительно повышаются, причем одновременно увеличивается и выход сопутствующего алмаза в продуктах синтеза после отделения магнитно-абразивного материала, а общий выход алмазов в спеках составляет 20 вес. /о.

737203

Формула изобретснпя

Составитель Т. Юнг

Редактор Г. Улыбина Техред В. Серякова Корректоры: Л. Слепая и О. Тврина

Заказ 1005/2 Изд. № 321 Тирани 956 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2

Пример 3. Получение магнитно-алмазного материала без оплавления мапштной основы.

Условия синтеза магнитно-алмазного материала следующие: вводят в шихту или наносят на поверхность железного порошка тонкодисперсный порошок вещества-растворителя (катализатора) с более низкой, чем у железа температурой плавления (Ni — Мп); приготовляют смесь следующего состава, вес. %: железо — 55, Ni — Mn — 15 и графит — 30 снижают давление до 45 кбар, темпсратуру до 1250 С, время выдержки менее 3 с.

Несмотря на значительное снижение параметров синтеза, магнитные и абразивные характеристики полученного материала высокие в результате того, что зерна магнитной основы (железа) не расплавляются и примерно сохраняют свою первоначальную форму, при этом выход алмаза в спеках не снижается (20% от веса загружаемой смеси). Предлагаемый способ значительно повышает качество (магннтные и абразивные характеристики) материала по сравнению с магнитно-абразивными материалами, получаемыми известнымп способами; в связи с высоким выходом сверхтвердого материала позволяет совместить процесс с получением микропорошков п тем самым снизить стоимость сверхтвердого материала; значительно повышает прочность сцепления сверхтвсрдого матсрпала с магнитной основой, в рсзультате чего

МАМ сохраняет высокис абразивные свойства в течение длительной эксплуатации; расширяет область применения магпитпоабразивной обработки на труднообрабатываемые и особотвердые материалы.

1. Способ изготовления магнитно-абразивного материала, включающий воздейст5 вие на исходную смесь магнитного и абразивного порошков высоких давлений и температуры, с последующим размолом до требуемой зернистости, о т л и ч а и шийся тем, что, с целью повышения магнитных и

10 абразивных характеристик, повышения эффективности процесса путем выращивания на магнитной основе зерен сверхтвердого материала и повышения выхода порошков сверхтвердого материала, исходная смесь

15 дополнительно содержит вещество-растворитель (катализатор) исходной модификации сверхтвердого материала с более низкой температурой плавления, чем у магнитной основы, а в качестве абразивной со20 ставляющей используют порошок исходной графитоподобной модификации и компоненты берут в следующем соотношении, вес. %:

Абразивная составляющая 10 — 50

Магнитная составляющая 10 — 70

Вещество-растворитель (катализатор) 5 — 30, причем процесс ведут при давлении 40—

70 кбар и температурс 1100 — 1700 С с выдержкой в указанных условиях B течение

30 0,1 — 10 с.

2. Способ по п. 1, отл пч а ющийся тем, что вещество-растворптель (катализатор) предварительно наносят на поверхность порошков мап.итной основы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коновалов Е. Г. и др. Основы элсктроферромагнитной обработки. Минск, 1974, 40 с. 53 — 57, 71 — 77.