Способ изготовления абразивного инструмента

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..Я0„„43 А1 (5D4 В 24 D 18 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

®С В,-1„, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР "

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 38!2454/25-08 (22) 08..08 ° 84 (46) 30.04.86. Бюл. 9 16 (72) В. A.Засосов, В.M.Àëüòøóëëåð, 1О.А.Глухов и В.Е.Гузман (53) 621.922.079(088.8) (56) Технологический процесс изготовления алмазных элементов на композиционной связке Ф ОП 0)265.00.003 МБ. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА из порошков алмаза, пульвербакелита и наполнителя, включающий смешивание компонентов, прессование и спекание в свободном состоянии, отличающийся тем, что, с целью повьппения износостойкости инструмента, массу после смешивания подвергают термообработке при 100-140 С в течение 10-30 мин, после чего охлаждают и диспергируют, полученные гранулы подвергают прессованию до остаточной пористости не более 107, а спекание осуществляют с температуры не вьппе 50 С со скоростью подъема температуры 5-7 град/мин до

190-210 С.

12274

43 примером.

Таблица

Способ изготовления

Показатели работоспособности

Съем стекла эа 40 с

Износ таблеток за 30 обработанных поверхностей, мкм

Шерохо-! ватость (Ha), мкм

0,08

Предлагаемый

Прототип

Изобретение относится к области изготовления алмазного инструмента на органической связке, предназначенного для тонкого шлифования деталей иэ стекла, керамики и других хрупких материалов, применяемых в оптической, электронной и станкостроительной промьпппенности.

Целью изобретения является повышение износостойкости инструмента, изготавливаемого методом холодного прессования и спекания, путем повьппения его плотности.

Способ заключается в следующем.

Массу, содержащую алмазный микропорошок. пульвербакелит и наполнитель, после смешивания подвергают термообработке при 100-140 С в течение 1030 мин, после чего охлаждают, диспергируют до получения порошка необходи- 2б мой зернистости, прессуют в холодном состоянии при давлении, обеспечивающем в брикете остаточную пористость не более 10К и спекают в свободном от пресс-формы состоянии в термоста- 2 те при повьппении температуры от 50 до 200 С + 10 С со скоростью 5

7 град./мин.

Эффект повьппения иэносостойкости инструмента объясняется сохранением высокой прочности матрицы инструмента в связи с проведением наиболее интенсивного периода дегазации шихты,цо холодного прессования. При этом предварительная дегаэацил шихты создает условия. для осуществления холодного прессования до более высокой плотности, а проведение последующего процесса спекания — со значительно большей скоростью. Кроме. тоВ табл.2 представлены результаты испытания таблеток, изготовленных из з го, при исполнении способа улучшается сыпучесть шихты за счет уменьшения удельной поверхности порошков, что дополнительно позволяет осуществлять холодное прессование на прессах-автоматах.

Пример . При изготовлении алмазных таблеток диаметром 6 мм, высотой 5 мм испольэовали шихту состава, об.%:

Алмазный микропорошок ACM 14!10

1ОСТ ГОСТ 9206-81 3

Медный порошок

ПМС 2 1 ГОСТ 4960-75 57

Связующее ПБ 40

Алмазный микропорошок, медь и связующее смешивали в смесителе. Полученную шихту укладывали на металлический противень, который помещали в термостат типа СНОП при 120 С и вы" держивали в течение 20 мин. Термообработанную шихту диспергиравали путем перетирания через сито с размером ячеек от 50 до 120 мкм, из полученньгх гранул формировали таблетки путем прессования до остаточной пористости 10%. Спекание таблеток производили в свободном состоянии в том же термостате при 50-200 С при скорости нагрева 6 град/мин.Таблетки охлаждали на воздухе.

Алмазные таблетки испытывали"ь при тонком шлифовании методом притира образцов оптического стекла марк .

К8 на станке типа 9ШП. В табл.1 пред ставлен результат испытаний таблеток. изготовленных при оптимальных режимах в соответствии в приведенным шихты, термообработанной при 90150 С в течение 5-60 мин. Иэ табл.2

1227443

Таблица 2

Температура нагрева шихты, С

Износ алмазных таблеток, мкм, за 30 обработанных поверхностей стекла после термообработки шихты, мин

5 10 20 30 40 50 60

13 13 !3 13 13 13 13

13 10

100

7 7 7

7 7 7 7

7 9 10 !2

13 7 7

13 7 7

120

140

13 13 13 14 15 17 20

150

Таблица 3

Способ изготовл инструмента экос инст умента эа

0 обрабоанных поверостей мкм

Предлагаемый

13

7,5 следует, что температура нагрева должна находиться в диапазоне температур 100-140 С. В зависимости от температуры термостата выбирают выУменьшение пористости на этапе холодного прессования способствует уменьшению износа инструмента при шлифовании. Однако практически получить прессовку в холодном состоянии с пористостью менее 5Х как показывают опыты, невозможно, так как этому препятствует явление упругого последействия. Увеличение усилия прессования в этом случав приводит к еше большему разупрочнению прессовки. Поэтому износ инструмента увеличивается, когда пористость превосходит совершенно определенную оптимальную величину или когда давление при холодном прессовании завышено по отношению к давлению, необходимому для получения в инструменте 57-ной пористости.

4 держку термообработки шихты: при а

100 С выдержка минимальная 30 мин, при 140 С выдержка минимальная

10 мин, а максимальная 30 мин.

В табл.3 показано влияние пористости на износ инструмента, изготавливаемого по предлагаемому способу . и по прототипу. Из табл.3 видно: в случае прототипа износ инструмента велик (15 мкм) при пористости 10X., в то же время при этой пористости в предлагаемом способе износ инструмента значительно меньше (в 2 раза).

Это объясняется тем, что в прототипе прочность инструмента снизилась во время спекания за счет сильного газовыделения, в то время как в предлагаемом способе газовыделение уменьшено благодаря предварительной тер— мообработке алмазной ших— ты.

1227443

Продолжение табл.3.

:Г

Прессование с усилием, достаточным для образования 47.-ной теоретической пористости

Прототип

20

ВНИИПИ Заказ 2249/1б Тираж 740 Подписное

Произв,-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Конечная температура нагрева при спекании 200+10 С является оптимальной независимо от того, каким способом инструмент изготовлялся: по прототипу или по предлагаемому. При этом на износ инструмента практичес25 ки не влияет изменение режима конечного нагрева от 180 до 225 С. Ограничение температуры нагрева связано с другим свойством инструмента. Предлагаемый способ предназначен преимущественно для изготовления инструмента для тонкого шлифования оптического стекла. При этом важно, чтобы инструмент обеспечивал высокое качество шлифования. Одним из парамет- 35 ров, характеризующих качество шлифования, является наличие на шлифовальной поверхности дефектов в виде царапин определенной глубины. Установлено, что если спекание ведется 4О до температуры менее 190 С или более

210 С, то в том и другом случае ухудшается качество шлифования — на шлифовальной поверхности появляются царапины, превосходящие по глубине до- 45 пустимые нормы (свыше 5 мкм).

Скорость нагрева при спекании 57 град/мин является максимально дойустимой. Увеличение скорости приводит к уменьшению стойкости инструмен- 50 та когда это увеличение происходит

1 в интервале температур 50-140 С (т.е. в период наиболее интенсивного газовыделения). В то же время увеличение скорости нагрева более 5-7 град/мин 55 в диапазоне температур 140-200 С создает опасность перегрева инструмента выше 210 С в связи с инерционностью нагревательного устройства термошкафа.. Уменьшение скорости нагрева не влияет на эксплуатационные свойства инструмента, а лишь отражается на увеличении времени изготовления инструмента, что нежелательно.

Температура, при которой инструмент помещается в термошкаф, не дожкна превышать 50 С. При этой температуре уже начинается процесс размягчения смолы и взаимодействие ее с отвердителем,которое сопровождается выделением газов. Это непосредственно связано со скоростью нагрева инструмечта при спекании. При скорости нагрева 5-7 град/мин и начальной температуре 50 С газовыделение достигает значительной интенсивности. Превышение температуры 50 С при начальном нагреве приводит к появлению на инструменте вспучиваний и растрескиваний, при этом износ инструмента увеличивается. Нагрев можно производить и с более низкой температуры, например с комнатной (как в прототипе).

Однако это будет недостатком в случае последовательного спекания нескольких партий инструмента в одном термошкафе, так как очередное охлаждение шкафа до комнатной температуры будет происходить значительно дольше, чем .до 50 C.