Состав для изготовления алмазных инструментов

Состав для изготовления алмазных инструментов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВЕЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1)946898 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 08. 08. 80 (21) 2971 769/25-08 (5! )М. Кл. с присоединением заявки М

В 24 D 3/00

Гоеударстаенный комитет

СССР (23) ПриоритетОпубликовано 30.07.82, Бюллетень Ля 28

Дата опубликования описания 30 .07.82 по делам изобретений н отнрытнй (53) УДК 621. .922.,079 ,(088.8) Е.К. Субботин, В.П. Белоусов, В.Ш. Хажуев и Э.Г. Григорян (72) Авторы изобретения

I

Всесоюзный научно-исследовательский: и конструкторскотехнологический институт природных алмазов" и- инструмента (71) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНЫХ

ИНСТРУМЕНТОВ

Изобретение относится к изготовлению абраэивногс инструмента.

Известен сос ras для изготовления алмазных инструментов, включающий связующее и в качестве абразива смесь иэ синтетических монокристаллических и при родных алма зов (1 ).

Основным недостатком такой смеси является невозможность и спользования при изготовлении алмазного инструмента всей гаммы существующих связок и технологических процессов, так как термостойкость, а во многих случаях и прочность синтетических монокристаллических алмазов, успупает природ- 15 ному сырью.

Применение этой смеси в определенных условиях обеспечивает достаточно высокую работоспособность инструмента, что объясняется структурными осо- ро бенностями входящих в ее состав алмазов. Монокристаллические алмазы представлены в основном отдельными кристаллами, которые, несмотря на высо 2 кую твердость, имеют большую хрупкость, Поликристаллы — это совокупность мелких кристаллов алмаза, сросшихся между собой или соединенных друг с другом каким-либо связывающим материалом, обычно металлом. Они отличаются от монокристаллических алмазов, в том числе природных, повышенной статической и динамической прочностью (по прочности на сжатие до двух раз), но пониженной режущей способностью. Наличие в смеси алмазов различных морфологических форм и прочности позволяет повысить работоспособность инструмента. Однако указанный состав обладает значительным недостатком, который состоит в низкой термостойкости синтетических монокристаллических алмазов. Термостойкость этих алмазов ниже, чем у природных и некоторых типов синтетических поликри сталли чески х (например, поликристаллических алмазов типа СВ).

По этой причине невозможно использоз 9468 вать эти смеси для изготовления инструмента на высокотемпературных связках, которые являются наиболее износостойкими из всех известных в настоящее время, так как основой их, служат высокотвердые карбиды тугоплавких металлов — в большинстве случаев вольфрам, На таких связках выпускается практически весь буровой и правящий инструмент, а также основной 10 объем камнеобрабатывающего инструмента, работающий в сильно агрессивных абразивных средах. Температуры спекания этих связок более 1100 С, Так как термостойкость монокристаллических синтетических алмазов значительно ниже указанных значений температур, то их смесь с термостойкими поликристаллическими алмазами исключает возможность изготовления инструментов на высокотемпературных связках.

Этот фактор значительно ограничивает область применения таких смесей, и они используются только со связками, температуры спекания которых не вы- 25 ходят за пределы порога термостойкости синтетических монокристаллических алмазов (обычно 700-800 С).

Инструменты, изготовленные на низ30 котемпературных связках, рекомендуются для обработки материалов относительно невысокой твердости и абраэивности. При работе в крепких абразивных материалах они показывают низкую стойкость. Кроме того, изготовление инструментов на низкотемпературных связках осуществляется обычно по менее технологичным процессам (горячее прессование, горячая допрессовка и

4(. т.д.), которые по производительности и трудоемкости уступают процессам изготовления инструмента на высокотемпературных связках способом пропитки в проходных печах.

В связи с тем, что инструменты на низкотемпературных связках имеют ограниченное применение, нет необходимости использовать в них смеси синтетических монокристаллических и природных алмазов в широком диапазоне.

По этой причине соотношение алмазов находится в относительно низких пределах, Указанные недостатки состав из смеси синтетических монокристаллических и природных алмазов, заключающиеся в ограничении температуры спекания, сдерживают широкое распространение

98 4 инструментов на их основе. Это ограничение обуславливает невозможность использования широкой гаммы связок и соотношений монокристаллических и природных алмазов в смеси.

Цель изобретения - расширение номенклатуры используемых связок.

Для достижения укаэанной цели в составе, выполненном из различных алмазов и связки, смесь состоит из природных монокристаллических и синтетических поликристаллических алмазов, взятых в соотношение от 1:4 до 4:1, Внедрение в производство смеси природных и синтетических поликристаллических алмазов, имеющих равную термостойкость, позволяет изготавливать инструмент по любой принятой технологии на всей известной гамме связок.

Такими смесями могут оснащаться алмазные инструменты на органических, керамических и металлических связках беэ ограничения способа их изготовления (гальванический, горячее прессование, холодное прессование с последующим спеканием или пропиткой и т.д,).

Температуры термической обработки могут быть любые, принятые при изготовлении алмазного инструмента, в том числе высокие, необходимые для получения и зносостой ких связок. И споль зование при изготовлении инструментов смеси природных и синтетических поликристаллических алмазов позволяет значительно расширить область его применения.

В зависимости от вида обрабатываемого материала должно меняться в смеси соотношение природных монокристаллических и синтетических поликристаллических алмазов. Это объясняется ра зли чием их фи зи ко-меха ни чески х свойств. Первые характеризуются повышенной хрупкостью, наличием гладких поверхностей скольжения и острых режущих кромок. Поликристаллические алмазы менее хрупкие, обладают развитой поверхностью и в процессе работы приобретают округлую форму. Эти отличия, обусловленные структурой алмазов, обеспечивают более высокую режущую способность монокристаллических алмазов, но худшее — их удержание связкой и сопротивление ударным нагрузкам, Правильно подобранные соотношения природных монокристаллических и синтетических поликристаллических

5 468 алмазов позволяет наиболее рационально испольэовать их в инструменте.

Для уточнения соотношения природных и синтетических поликристаллических алмазов подготовлены пять смесей, из которых изготавливался алмазный инструмент. Смеси и инструменты выбраны с учетом свойств обрабатываемых материалов и процессов их разрушения, а именно: для легкоразрушаемых материалов процент синтетических поликристаллических алмазоввыше, для труднообрабатываемых ° разрушение которых требовало больше острогранных зерен, что характерно для природного сырья — ниже. Соотношение природных и дробленых синтетических поликристаллических алмазов в смесях составляло: 1 6, 1 4, 1:1, 4 1 и 6 1.

Обработке подвергались три вида 20 материалов: легкообрабатываемые— известняки и ракушечники, граниты средней трудности обработки и одни из наиболее труднообрабатываемых материалов - бакоры. Экспериментальные работы проводились в лабораторных условиях, которые затем проверялись на

I промышленных предприятиях. 3а базу сравнения принят аналогичный серийно выпускаемый инструмент, изготовленный о из природных алмазов и имеющий те же хара ктери сти ки .

Проведенные экспериментальные исследования позволяют установить, что легкоразрушаемые материалы (известняки, ракушечники, некоторые виды неметаллов и т.д,) могут успешно обрабатываться инструментом, выполненным из смеси природных и синтетических поликристаллических алмазов в соотношении, доходящим до 1:4. Такое соотношение монокристаллических алмазов к поликристаллическим обеспечивает

Для легкообрабатываемых материалов изготовлены отрезные сегментные круги диаметром 500 мм с содержанием смеси природных и синтетических алмазов СВ в соотношении 1:6, 1:4, и 1:1 (содержание природных и синтетических алмазов соответственно составляет 7 и 43, 10 и 40, 25 и 25 кар). Все опытные и серийные круги содержат по

50 кар алмазов и изготавливаются на связке М50 при усилии холодного прес2. сования твердосплавной смеси 1 тс/см и подвергаются последующей пропитке медью при 1125 С. испытания кругов проводятся при равной производительности, а за критерий оценки принимают расход алмазов и чистота реза. Наилучшие показатели имеет круг с соотношением природных и синтетических алмазов 1:4. У него минимальный расход алмазов и достаточно высокое качество реза. У круга с большим содержанием

55 синтетических алмазов наблюдается нарушение целостности нижней кромки и скол материала при выходе инструмента из пропила. Опытный круг с равным

98 б содержанием природных4 и синтетических алмазов и серийный имеют несколько повышенный расход алмазов иэ-за повышенной хрупкости природного сырья и худшего удержания его в связке.

Для обработки гранитов изготовлены также сегментные круги диаметром

500 мм на связке М50 с соотношением природных и синтетических алмазов

СВ 1:4, 1:1 и 4:1 (режимы их изготовления такие же, как у инструмента предыдущей партии).

При испытании лучшие результаты получены на кругах с соотношением алмазов 1:1 (по 25 кар каждого вида сырья) . Повышенное содержание алмазов СВ не обеспечивает требуемой производительности, а пониженное приводит к увеличенному расходу алмазов.

По сравнению с серийным кругом из природных алмазов этот круг имеет меньший расход алмазов на 35-40 .

Обработку бакоров производили шлифовальными кругами ЯПП диаметром

400 мм. Круги изготавливают на связЯ. ке М1 (усилие прессования 1,5 тс/см температура спекания 700 С) . Опытные о круги оснащают смесью природных и синтетических поликристаллических алмазов ЯСПК. Соотношение их в смеси следующее: 1:1, 4;1 и 6:1. Наихудшие результаты получены при эксплуатации круга, выполненного иэ смеси взятого в. соотношении 1:1. Этот круг не обеспечивает требуемого съема бакора эа проход, эасаливается и при работе им наблюдается повышенное потребление мощности. Остальные круги, в том числе серийные, имеют примерно равные показатели работы (опытный круг, содержащий 20/ по весу ЯСПК, требовал некоторой подзаточки).

Обработка бакора показала, что в труднообрабатываемых материалах нет необходимости использовать смеси с содержанием поликристаллических алмазов более, чем 203.

946898

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 11 3385684, кл. 51-298, 1968.

Составитель В Воробьев

Редактор Е. Лушникова Техред К,Иыцьо Корректор Г. Решетник

Тираж 886 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Иосква, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5428/25 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 необходимую режущую способность инструмента и чистоту обрабатываемой поверхности.

В более крепких материалах, например,при резке гранитов отрезными кру- 5 гами, это соотношение равно 1:1. Хорошая режущая способность такой смеси сочетается с достаточно высокой стойкостью инструмента, в том числе к ударным нагрузкам. При обработке иск- 10 лючительно прочных искусственных литых камней, типа бакоров, соотношение монокристаллических и поликристаллических алмазов составляет 4:1.

Высокое содержание монокри с.таллических алмазов в такой смеси обеспечи вает необходимую прои з водитель ност ь этих труднообрабатываемых материалов.

Указанное соотношение (от 1:4 до 4:1) монокристаллических и поликристалли- 20 ческих алмазов позволяет обрабатывать широкую гамму материалов и повысить стойкость инструмента.

Использование предлагаемого состава, содержащего смесь природных 25 монокристалли ческих и дробленых синтетических поликристаллических алмазов, обеспечивает возможност ь и зготавливать алмазный инструмент всеми известными способами с применением различных типов связок, в том числе износостойких с высокими температурами спекания. Применение состава расширяет область применения алмазного инструмента и повышает стойкость инструмента за счет специального состава смеси алмазов.

Состав для изготовления алмазных инструментов, состоящий из связующего и абразива смеси природных и синтетических алмазов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения номенклатуры используемых связок, в качестве абразива введена смесь природных монокристаллических и синтетических поликристаллических алмазов с соотношениями их по весу 1:44:1.