Металлическая связка для абразивного инструмента

 

1. МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА ДЛЯ. АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащая С медь, олово, титан, железо и твердый наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью улучшения режущих свойств инструмента и повышения производительности при обработке сталей , компоненты входят в состав связки в следующем соотношении, мас,%: Медь 64-70 14-17 Олово 10-15 Титан 0,01-0,1 Железо Твердый на1-5 полнитель 2. Металлическая связка по п,1, отличающаяся тем, что в качестве твердого наполнителя она соG & держит диборид титана.

C(M3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) ®U (11) (51) В 24 З 3/06

C р

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫ:ТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3568735/25-08 (22) 30.03.83 (46) 23.04.84 Бюл. Р 15 (72) А.А.Голубева, М.Г.Эфрос, З.И.Кремень, К.Г.Дедушев и В.В.Стругин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт абразивов и шлифования (53) 621.922.079(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 865645, кл. В 24 13 3/06, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 833432, кл. В 24 D 3/06, 1979. (54) (57) 1. МГТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА ДЛЯ

АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащая медь, олово, титан, железо и твердый наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью улучшения режущих свойств инструмента и повышения производительности при обраббтке сталей, компоненты входят в состав связки в следующем соотношении, мас.X:

Медь 64-70

Олово 14-17

Титан 10-15

Железо 0,01 — О, 1

Твердый наполнитель 1-5

2. Металлическая связка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве твердого наполнйтеля она со, держит диборид титана.

1087320

Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента, в частности металлической связки, используемой преимущественно для изготовления хонинговальных брусков из кубического нитрида бора.

Известна металлическая связка для изготовления алмазного инструмента, срдержащая медь, олово, железо, f0 марганец, дисилицид титана и карбид вольфрама (1) . Связка обладает высокой изностойкостью и применяется в инструменте для обработки материалов. с высокой абразивной способностью, Однако она не может быть применена для изготовления хонинговальных брусков из кубического нитрида бора, предназначенных для обработки сталей, так как инструмент на этой связке засаливается, теряет режущие свойства, не способен к самоэатачиванию иэ-за черезмерной износостойкости.

Кроме того, связка не является адгезионно-активной по отношению к сверхтвердым материалам и слабо удерживает зерно на поверхности круга, что также приводит к эасалива.нию круга.

\

Известна также металлическая связка для инструмента из кубического нитрида бора, содержащая титан, железо, бор, бориды или нитриды переходных металлов P) .

Присутствие в связке такого металла как титан, являющегося адгезионноактивным элементом по отношению к кубическому нитриду бора и другим абразивным материалам, улучшает условия

40 закрепления зерна в связке, но недостаточно, так как при спекании связка находится в твердом состоянии, вследствие чего активного смачивания зерна связкой (растекания связки по поверхности зерна) не происходит. Вы45 сокая температура спекания (более

1300 С) является серьезным недостато ком указанной связки, так как приводит к частичному обратному переходу куби— ческого нитрида бора в гексагональную (неабразивную) форму.

Наиболее близкой к предлагаемой является металлическая связка, имеющая следующий состав, мас.7.:

Медь О, 5-19

Олово О, 1-2

Титан 0,01-0,5

Железо 15-30

0,25-10

0,05-0,5

Марганец

Фосфор

Карбид вольфрама Остальное

Присутствие в связке меди, олова, марганца и фосфора позволяет несколько снизить температуру спекания инст" румента (до 1200 С). Однако недостат ком этой связки является слабая самоМедь является основным компонентом связки и в сочетании с оловом (в соотношении примерно 4:1) образует основу связки с температурой плавления 930-940 С ° При содержании меО ди менее 647 связка становится черезмерно хрупкой, а увеличение ее количества свяше 707 значительно повыша ет температуру ее плавления. затачиваемость и склонность к эасаливанию; что снижает режущие свойства инструмента и, как следствие, производительность процесса обработки.

Цель изобретения — повышение режущих свойств инструментов из кубического нитрида бора, в частности . хонинговальных брусков,и увеличение производительности при обработке сталей.

Указанная цель достигается тем, что связка, содержащая медь, олово, титан,, железо и твердый наполнитель, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7:

Медь 64-70

Олово 14-17

Титан 10-15

Железо 0,01-0,1

Твердый наполнитель 1-5

В качестве твердого наполнителя связка содержит диборид титана в виде дисперсных частиц. !

Введение в состав предлагаемой связки дисперсных частиц Т1В в количест2 ве 1-5 мас.7 приводит к повышению твердости и прочности основы связки, так как частицы выполняют роль дисперсионных упрочнителей. Увеличение содержания диборида, титана свыше 57 приводит к значительному повьппению вязкости металлического расплава-связки при спекании инструмента и ухудшению условий смачивания зерна, технологичность связки при этом ухудшается. Введение диборида титана менее 17. не приводит к заметному повьппению качества и твердости связки.!

087

Увеличение содержания олова свыше 17 приводит к значительной хрупкости связки а уменьшение количества олова ниже 14 . — к значительной пластичности связки и склонности ее к засаливанию.

Титан вводится в состав связки как адгезионно-активный элемент в количестве 10-15 мас., обеспечивающем минимальный краевой угол смачи- 10 вания кубического нитрида бора связкой (10-12 град) и высокие механические свойства. С увеличением содержания титана более 15% возрастает хрупкость сплава, а его механическая 15 прочность падает вследствие образования крупных частиц тройного химического соединения иглообразной формы.

Введение титана в количестве менее

10% не обеспечивает. необходимой адге-20 зии связки к зерну.

Железо, вводимое в состав связки в небольших количествах (до О, 1 мас.%) выполняет роль модификации металли25 ческого сплава-связки, т.е. способствует измельчению структуры связки при затвердевании, задерживая рекристаллизацию сплава и повьппая тем самым его механическую прочность. Введение железа более 0,1 приводит

30 к ухудшению самозатачиваемости и засаливанию инструмента. Уменьшение его содержания менее 0,01 не оказывает заметного влияния на структуру связки. 35

Предлагаемый количественный и качественный состав связки имеет температуру спекания 9бО-1000 С, а твер", о дость 95-110 HRB (т.е. около 20- . 40

-25 Н1С), тогда как известная связка имеет температуру спекания 1200-1350 C и твердость 55-75 HRC.

Благодаря высокой адгезионной активности предлагаемой связки к аб- 45 разивному зерну в расплавленном состоянии во время спекания образуется характерная пористая и прочная структура, что в сочетании с указанными выше свойствами связки приводит к 50 повышению режущих свойств инструмента и производительности процесса обработки. Кроме того, мелкозернистая

320 4 структура предлагаемой связки способствует снижению шероховатости обработанной поверхности, например, при хонинговании брусками из КНБ зернистости Л8-ЛМ28.

Пример. Готовят пять составов предлагаемой связки и для сравнения серийную (базовую) связку М1 и известную.

Смеси готовят следующим образом.

Компоненты связок в виде порошков меди, олова, титана крупностью

0,063 мкм и мельче перемешивают в смесителях типа "пьяная бочка" в течение 2-4 ч, затем к смеси добавляют мелкодисперсный порошок Т1В и стальные шары ф 10-12 мм из расчета

300-400 г на 100 r смеси и производят смешивание в вибромельнице в течение 3-5 ч, при этом происходит намол железа 0,01-0,1 мас. .

Порошки кубического нитрида бора и приговленные связки смешивают в определенном соотношении (исходя из концентрации, кубического нитрида бора и задаваемой пористости), подвергают холодному прессованию и затем заформованные в заданный размер изделия подвергают свободному спеканию в вакууме 1-5 ° 10 мм.рт.ст.

При этом связка расплавляясь, растекается по поверхности зерна, образуя с ним прочную химическую связь.

Готовое изделие имеет прочную и пористую структуру, обеспечивающую инструменту хорошие режущие свойства при достаточно высокой стойкости инструмента.

Инструменты на предлагаемой связке, на серийной (базовой) связке М1 и известной испытаны на операции хонингования деталей типа "втулка" из закаленной стали ШХ15.

Данные сравнительных испытаний представлены в таблице.

Как следует из таблицы, лучшими режущими свойствами обладает инструмент на предлагаемой связке MA-4.

В сравнении с хонинговальными брускаМи из кубического нитрида бора на серийной связке М1 его производи-. .тельность возрастает в 2,8 раза.

1087320

Составы связок

Прототип

Базовый объект

Предлагаемые

Компоненты

МА-1 МА-2 МА-3 МА-4 МА-5 авт.св, 57237

0,5 — 19

Медь

Олово

15 12 14

15 10

Титан

Диборид титана

3 1 5 3

15-30

0,03 0,1 0,01 0,05 0,03

Железо

0,25-10

Марганец

0 05-0,5

Фосфор

Карбид вольфрама

Остальное

Эксплуатационные показатели

103 100 96 110 98 гования сталей

Составитель Н.Балашова

Редактор Аг. Шандор Техред С.Легеза Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2547/12

Филиал ППП "Патент", г.ужгород„ ул. Проектная, 4

Твердость . PRB

ПроизводительH0Ctb г/мин см

65,97 68,90 67,99 63,95 69,97 80

14 16 17 16 17 20

0,18 0,16 0,12 0,28 0,15 0,10

Тираж 737 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

0,1-2

0,01-0,5

55-75HRC Бруски не пригодHы для хонин