Металлическая связка
Патент 833433
Авторы
Классы МПК
Металлическая связка
Иллюстрации
Реферат
Соеез Сееетских
Социалистических
Республик
Оп ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВ\ОВСКВМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ет) Дополнительное к авт, сеид-ву—
<1ц833433 (53)М. Кд.з
В 24 0 3/06 (22) Заявлено 2409,79 (21) 2847132/25-08 с присоединением заявки HP—
Государствеииый комитет
СССР по делам изобретеиий и открытий. (23) Лриоритет—
Опубликовано 300581. Бюллетень HP 20 (53) УДК 621. 922. .079(088.8) Дата опубликования описания 300581 (71) Заявитель (54 ) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА
Изобретение относится к изготовлению алмаз но- абразивного инс трумента.
Известна металлическая связка для изготовления абразивного инструмента, включающая медь, кремний, магний, никель, марганец, карбидообразующий элемент (титан, хром, цирконий) и алюминий. Эта связка. обладает повышенной теплостойкостью и более низким, чем у других составов на алюминиевой основе, адгезионным взаимодействием с обрабат..ваемыми материалами, в том числе со сталями.,Алмазные инструменты на обнове этого связующего 15 применяются для производительного шлифования твердых сплавов и композиций твердого сплава со сталью (1) °
Недостатком инструмента, изготовленного на основе известного связую- 20 щего, является пониженная износостойкость, что объясняется недостаточно высокой прочностью удержания зерен абразива связкой. В состав известного связукщего введены титан, хром или кобальт, цирконий, которые способствуют образованию переходных слоев на границе алмазное зерно — металлическая связка. Однако действие этих элементов незначительнО, так как температура формования абразивных инструментов на этой связке (560600 C) сравнительно низка.- С технологической точки зрения к недостаткам известного решения следует отнести и трудность крепления режущего слоя к корпусу. Так при формования режущего слоя на стальном корпусе не обеспечивается прочное сцепление между ними, что приводит к повышенному браку инструмента из-эа отслоений алмаэоносного слоя. При использовании корпусов из алюминиевых сплавов в процессе изготовления кругов происходит оплавление корпусов. По технологическйм причинам практически не изготовляются на этой связке круги прямого профиля тарельчатой формы и т. д.
Цель изобретения - обеспечение снижения расхода абразива, а также получение прочного спая алмаэоносного слоя с корпусом.
Поставленная цель достигается тем, что в состав металлической связки, содержащий. никель, алюминий, допол нительно введены олово и мишметалл, а содержание компонентов взято в следукщем соотношении,-масс.Ъ: медь
20,0-45,0; олово -5,0-15,0; никель
0,5-15,0; мишметалл 0,05-2,0; алюми833433 ний остальное. ределы содержания компонентов выбраны из следующих со.ображений. Медь является. основным легирующим элементом, который определяет механические свойства связки.
При содержании меди менее 20,0% состав имеет недостаточную твердость, повышенную склоность к схватыванию с.обрабатываемыми материалами. Содержание меди более 45,0% значительно охрупчивает состав, в результате чего снижается износостойкость связки.
Олово вводится в состав в пределах от
5,0 до 15,0% ° Оно влияет как на служебные, так и технологические свойства. При содержании,менее 0,5% его влияние на механические и антифрикцион- 15 ные свойства сплава недостаточно.
Увеличение содержания олова выше
15,0% приводит к значительному охрупчиванию сплава, что приводит к сколам, трещинам режущего слоя инструмента при 20 ударных нагрузках. По технологическим оображениям олово вводится в сплав в виде порошка лигатуры, содержащей мишметалл, а также добавки меди к никеля. Использование в качестве основы лигатуры олова с низкой температурой плавления позволяет наиболее полно использовать свойства металлов редкоземельной группы, входящих в мишметалл, влиять на межфазные грани- Зо цы с абразивным зерном, а также с материалсее корпуса.
Мишметалл — это технический сплав ряда резкоземельных элементов(церий, лантан и другие). Его состав определяется Ту 48-4-280-73. Резкоземельные элементы, входящие в состав мишметалла, оказывают существенное влияние на структуру и свойства сплавов даже при содержании менее 0,05%. Но основное назначение этой добавки в 40 металлической связке абразивного инструмента - влияние на границу зернометаллическая связка, а также на границу режущего слоя круга с корпусом.
Для этих целей содержания мишметалла менее 0,05% недостаточно. Верхний предел содержания (2,0%) выбран из условия обеспечения сохранения шихты в неокисленном состоянии. Количество мишметалла в свяьке определяется концентрацией абразивного зерна и антифрикционных наполнителей. Чем выше эта концентрация, тем больше в состав связки вводится мишметалла вплоть до верхнего предела содержания - 2,0%. Содержание никеля изменя. ется в широких пределах от 0,5 до
15,0%. Это объсняется тем, что никель вводится для улучшения механических свойств и износостойкости связки, а также .из технологических соображе- 60 ний..С увеличением содержания никеля повышается твердость связки, ее проч- ность. Однако увеличение содержания его в связке более 15,0% нежелательно, так как повышается содержание интерметаллидов с высокой температу- . рой плавления. В связи с этим ухудшается технологичность связки — значительно возрастает температура формования инструмента с 550-570 С до 650750 С. Никель обеспечивает наиболее полное использование полезных свойств редкоземельных элементов, входящих в мишметалл. Редкоземельные элементы вводятся в состав связки в виде порошков лигатуры, содержащей олово, мишметалл, никель. С редкоземельными элементами никель образует интерметаллиды и тем самым за(ищает эти активные элементы от окисления. Температура плавления этих интерметаллидов от 450 до 550 С. При нагреве сбрикетированной шихты в пресс-форме и последукщей горячей допрессовке эти интерметаллиды расплавляются и s жидкой фазе оказываются межфазноаи- . тивные добавки редкоземельных элементов. Нижний предел содержания никеля из технологических соображений устанавливается равным 0,5%.
Изготовление абразивных кругов на основе предлагаемого состава осуществляется из порошков методами порошковой металлургии: брикетирование в пресс-форме смеси порошков связки с алмазами или другими сверхтвердыми материалами, нагрев смеси с прессформой до 550-580 С (до появления жидкой фазы) и допрессовка в нагретом состоянии для придания режущему слою окончательной формы и размеров.
Состав хорошо пристает к стальному корпусу за счет межфазноактивной до-. бавки — мишметалла, детали прессформы защищаются от налипания связки графитосодержащими смазками. Состав позволяет осуществить формование режущего слоя одновременно с прессованием порошкового корпуса (температуры формования совпадают).
Изготовление корпуса осуществляется из порошков алюминия марок ПА1-ПЛ4 (по ГОСТУ 6058-73). Шихта связки включает в себя смесь готовых порошков алюминия, меди, олова, никеля и лигатуры. Лигатура необходима в связи с тем, что промышленность не выпускает порошков мишметалла или других редкоземельных
1 элементов из-за высокой химической активности и вязкости этих металлов.
Лигатура позволяет получить дроблением порошки, содержащие мишметалл и предохранить от окиеления в процессе их изготовления, хранения, а также изготовления инструмента. В лигатуре редкоземельные элементы находятся в связанном виде легкоплавких интерметаллидов с оловом, никелем, которые разлarаются или расплавляются при температуре формования инструмента.
Примеры составов, которые использованы для.изготовления алмазных кругов, приведены в таблице.
833433
Х,8
0,5 49,45
15,0 48,00
5,0 44,90
0,5 53,50
0,5 54,10
1450500,05
2 20,0 15,0 2,00
3 30,0 10,0 0,10
4 36,4 9,0 0,60
1 5
1,3
2,9
5 36 5 9,0
Формула изобретения
Составитель В. Воробьев
Техред Н. Граб Корректор В. Синицк ая
Редактор Н. Кешеля
Тираж 915 Подпис ное
ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 3868/13
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Пример. Готовят алмазный круг на основе состава 4, ACB 100/80, 150Ъ. Круг чашечной формы АЧК 150 х 2п х 10 х 3 х 32 с прессованным корпусом. Связку готовят из смеси порошков, Ъг алюминий 53,5; медь 35,0;
Олово 1,5; лигатура 10,0. При этом используют лигатуру состава, Ъ: олово 75,0; медь 14,0; мишметалл 6,0.„ никель 5,0%. В приготовленную смесь порошков металлов и лигатуры замешивают алмазы. В пресс-форме предварительно брикетируют вхолодную корпус круга, затем на этой заготовке кор- З0 пуса брикетируют в той же пресс-форме (другим пуансоном) алмазоносный слой. Окончательное придание формы и размера корпусу и слою осуществляют одновременно при горячем прессовании Ç5 при 560 С. Аналогична схема изготовления кругов тарельчатой форьы. Кру.ги прямого профиля изготовляют на стальном точеном корПУсе. В таблице приведены результаты сравнительных 40 испытаний алмазных кругов АЧК 150 х х.10 х 3 х 32, ACB 125/100, 150% при заточке композиции твердый сплав
Т15К6, со сталью 45 в соотношении 1:1, скорость круга 25 м/с, продольная 45 подача 1,0 м/мин, поперечная подача
0,03 мм/вд.ход, COK содовый раствор.
Сопоставление результатов испытаний составов 1-4 с составом 5 показывает значительное увеличение расхода алмазов в последнем. В тех же условиях испытывают круги на основе известной связки. Состав сплава: медь 28,0; кремний 10,0;. магний 5,0; никель
1,5; марганец 1,0; титан 1,5; алюминий 53,0. Средний удельный расход алмазов 3,5 мг/г.
В результате сравнительных испытаний с кругами на известной связке
Yi5-8 (прототип) установлено, что опытные круги при обработке композиции твердый сплав со стаЛью-в соотношениях 1:1, 1:2, 1г4 позволяют работать без засаливания с производительностью на 30-503 более высокой;, а удельный расход алмазов менее в 1,5-2,0 раза.
Металлическая связка для абразивного инструмента, включакщая алюминий, медь, никель, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью снижения удельного расхода абразива, в связку дополнительно введены мишметалл, и олово, а компоненты взяты в следукщем соотношении, масс.Ъ:
Медь
Олово
Никель
Мишметалл
Алюминий
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 293674, кл. В 24.D 3/06, 1969.