Способ изготовления абразивного инструмента

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цр 4 В 24 D 18 .00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

H k h.* P-ч т,, где P

Ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3803781/25-08 (22) 24. 10.84 (46) 30.05.86. Бюл. И 20 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвердых материалов АН УССР (72) И.Л. Сукенник, О.В.Химач, Н.П.Дубовик, В.И.Мельник и Л.Д.Ляхова (53) 621.922.079(088.8) (56) Патент Англии з 1391001, кл. С 7 В, 1972. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, при котором

«.наносят на абразивные зерна ферроЪъ. магнитный слой, помещают их в гальваническую ванну и производят предварительное закрепление и окончательное их заращивание на корпусе инструмента гальванически осажденным металлом с приложением физического поля к корпусу, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения износостойкости и точности изготовления инструмента при использовании абразивных зерен размером свыше 200 мкм, в качестве физического поля используют электромагнитное поле, и после предварительного закрепления зерен с. выступающих частей

„„SU„„1234176 А1 последних удаляют ферромагнитный слой.

2. Способ по ° п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при использовании в качестве абразива алмазных зерен .предварительное закрепление зерен ведут в электролите, плотность которого составляет 0,4-0,5 плотности алмаза.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что при предварительном закреплении абразива со стороны зеркала гальванической ванны дополнительно накладывают пульсирующее электромагнитное поле, изменяющееся от нуля до максимальной напря-. женности, которая определяется из следующего выражения;

- вес абразивного зерна, Н; ускорение силы тяжести,м/с ;

- плотность электролита,кг/см, - объем абразивного зерна,см ; — высота гальванической ванны, см; — количество абразивных зерен в объеме электролита,шт; — эмпирический коэффициент (1с=2-3).

1234176

Изобретение относится к производству абразивных инструментов гальваническим методом и может быть испольэовано, в частности для изготовления алмазных привящих роликов с размером абразивных зерен свыше

200 мкм.

Цель изобретения — повьппение износостойкости и точности инструмента, а также упрощение технологии изготовления инструмента путем равномерной насьпценности поверхности инструмента абразивом.

Способ осуществляется следующим образом.

Абразивные зерна преимущественно размером свыше 200 мкм снабжают ферромагнитным слоем, взмучивают в галь-. ванической ванне, после чего осуществляют их предварительное закрепление на корпусе инструмента и окончательное заращивание электроосажденным металлом. Процесс ведут в условиях приложения электромагнитного поля со стороны корпуса инструмента, причем перед окончательным заращиванием для удаления ферромагнитного слоя металла на зернах их промывают в кислоте. Удаление ферромагнитного слоя на зернах требуется для придания зернам неэлектропроводных свойств. Это необходимо для качественного закрепления абразивов при их оксЪчательном эаращивании, что приводит в целом к повьппению износостойкости и точности изготовления инструмента. При этом не требуется технологического запаса абразива, Приложение со стороны корпуса электромагнитного поля приводит к тому, что зерна притягиваются к необходимым участкам профиля инструмента, и процесс их прикрепления производится одновременно во всех частях профиля, что резко увеличивает точность изготовления инструмента и получение равномерной насыщенности поверхности рабочего слоя инструмента.

Для повышения точности изготовления инструмента и улучшения условий закрепления зерен на корпусе процесс предварительного прикрепления зерен ведут в электролите, плотность которого составляет 0,4-0,5 плотности алмаза. При этом уменьшается скорость осаждения абразивов внутри галь ванической ванны и они притягиваются к корпусу, не успевая оседать на дно ванны. Данный диапазон установлен исходя из того, что при увеличении плотности жидкостей выше этого предела они являются токсичными и их использование для гальванического процесса невозможно. Если плотность жидкостей ниже, абразивы быстрее оседают на дно ванны.

Для большего увеличения точности изготовления инструментов и увеличения их износостойкости процесс предварительного прикрепления абразивов ведут с приложением со стороны зеркала (поверхности) гальванической ванны внешнего магнитного поля, носящего пульсирующий характер и изменяющегося от нуля до максимума, При этом максимальная напряженность внешнего магнитного поля, необходимая для обеспечения нахождения одного зерна во взвешенном состоянии и дополнительного перемешивания зерен B объеме электролита, определяется по следующей эмпирической формуле: где P — вес абразивного зерна, Н;

ЗΠ— ускорение силы тяжести,м/с ; — плотность электролита, кг/см ; э

V, — объем абразивного зерна, см;

h — высота ванны, см, z — количество абразивных зе35 рен, шт, k — поправочный коэффициент, учитывающий вязкость электролита и различное расстояние зерен от зеркала

40 ванны (k = 2 — 3).

Для обеспечения возможности перемещения зерна в сторону корпуса под действием приложенного к нему электромагнитного поля, напряженность

45 последнего должна преодолеть силы вязкости электролита. Напряженность электромагнитного поля, позволяющая осуществить притяжение зерна в жидкости, определяется по следующей щ формуле е

Н =kyS ——

ЕЧ дх

55 где /- — магнитная характеристика материала;

ЬЧ

S — — — рабочая поверхность зерна

;йх

Э перемещающегося в жидкости;, 1234176

V = 0,000125 см ;

q = 9,8 и/c

Ь=50см;

z = 30000 шт.

После подстановок приведенных значений устанавливают, что напряженность поля, достаточная для перемещения 1 зерна на 1 см по высоте ванны, составляет 0,01 Э. Общая напряженность поля для перемещения зерна по всей высоте ванны составляет 0,01х х50 = 0,5 Э. Ввиду того, что требуется перемещать зерна, находящиеся в ванне в количестве 30 карат (30000 зерен) общая напряженность внешнего магнитного поля составляет 0,5х х30000 = 15000 Э = 15 кЭ.

Затем производят предварительное закрепление алмазов гальваническим методом, для чего осаждают на корпусе слой электроосаждаемого никеля толщиной 0,01 мм при плотности тока 1 А/дм . Затем производят промывку корпуса с алмазами в 107-ном растворе серной кислоты в течение 5 мин, которая удаляет металлизированный слой с поверхности алмазов. Затем после промывки ведут окончательное заращивание электроосажценным металлом приплотности тока, равной 2 А/дм в электролите обычной плотности.

Испытания роликов показывают зна чительное повышение их износостойкости путем повышения концентрации алмазов на рабочей поверхности и надежности сцепления с корпусом, кото рые обусловлены хорошими условиями закрепления алмазов, а также увеличение точности их изготовления ввиду того, что алмазы одновременно закреп . ляются по всей рабочей поверхности.

Так, относительный расход составляет: пример 1 — 0,0? мг/г; пример

2 — 0,005 мг/г. Точность изготовления: пример 1 - 0 005 мм; пример 2

0,01 мм. Технологического запаса алмазов не требуется, в связи с чем не нужно производить их извлечение из электролита и химическую очистку.

Экономический эффект от применения изобретения обеспечивается путем повышения износостойкости инструмента в связи с высоким качеством нанесения абразива и облегченными условиями его закрепления на стадии предварительного нанесения алмазов.

740 Подписное город, ул. Проектная, 4

Произв.-полигр. пр-тие, г. Уж

k. — коэффициент, учитывающий разное положение зерен по ширине ванны (k = 2 — 2,5).

Примеры реализации предлагаемого, способа для случаев изготовления ал- 5 мазных правящих роликов, Пример 1. Изготавливают стальной корпус ролика ф60 мм, шириной 10 мм. Берут партию алмазов

АС50 400/315 в количестве 5 карат и подвергают ее ферромагнитной обработке ферромагнетиком — железом. . Помещают алмазы в гальваническую ванну и взмучивают их с помощью мешалки.

Стальной корпус ролика после элек- 5 тротравления, обезжиривания и декапирования помещают в гальваническую ванну с электролитом плотностью

1, 1 г/см и подводят к нему электромагнитное поле 8000 Э, после чего 20 ведут процесс закрепления и заращивания алмазов, которые перед окон чательным заращиванием промывают в

20Х-ном растворе соляной кислоты.

Пример 2. Изготавливают 25 стальной корпус правящего ролика ф 100 мм, шириной 25 мм. Партию алмазов АС50 500/400 подвергают ферромагнитной обработке путем металлизации их ферромагнетиком — никелем.

Алмазы в количестве 10 карат помещают в гальваническую ванну высотой

50 см, шириной 40 см, длиной 50 см и взмучивают (с помощью мешалки или расположенного сбоку ванны магнита) .

Корпус ролика, к которому подведено с помощью соленоида электромагнитное поле, после обезжиривания, электротравления и декапирования помещают в ванну. Плотность используемо40 го электролита увеличена до 0,4 плотности. алмазов и равна 1,4 г/см . Это приводит к тому, что алмазы, находясь во взвешенном состоянии, не оседают сразу на дно ванны. К зерка45 лу ванны прикладывают пульсирующее магнитное поле, напряженность которого изменяется от нуля до максимального значения, обеспечивающего перемещение зерна внутри ванны, Напряженность поля при этом определяется с использованием формулы

- %* Г(:,)

rye k = 3, Р = 0,005 Н; 55

Т = 0,0014 кг/см, ВНИИПИ Заказ 2940/18 Тирая