Способ изготовления абразивного инструмента

 

Изобретение относится к производству абразивного инструмента из сверхтвердых материалов и может быть использовано для изготовления инструмента сложных форм на металлической связке. П.елью изобретения является повышение износостойкости инструмента с обеспечением развитой режущей поверхности за счет более прочного закрепления абразива на корпусе . На рабочую поверхность корпз са инструмента предварительно наносят первый слой порошкообразной адгезионно - активной металлической связки на основе меди и содержащей свинец, замешанной на органическом клее с низколетучим растворителем.Затем на этот слой, сохраняющий клеющую способность, наносят слой абразива крупностью 50 мкм и более, которьм внедряют в первый слой. Далее наносят второй слой порошкообразной адгезионно - активной металлической связки того же состава ,что и первый слой,либо состава, отличающегося от него на органическом клее с легколетучим растворителем,неразрушающем структуру нижележащих слоев. Температуры плавления связки первого и второго слоев находятся в соотношении от 1,00:1,00 до 1,00:1,20. В дальнейтем проводят отжиг в инертной среде в интервале температур расплавления связки.второго слоя, достижения высокой адгезии абразива и связки между собой и корпусом инструмента в течение времени, обеспечивающего перекристаллизацию связки за счет испарения ее летучих компонентов - свинца . с S сл со 00 со сл О5 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН, SU» 13335 (51) 4 В 24 D I8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3905906 j 31-08 (22) 24.04.85 (46) 30.08.87. Бюл. Р 32 (71) Институт проблем материаловедения AH УССР (72) Ю.В.Найдич, Г.Г.Карюк, А.В.Бочко, Г.А.Колесниченко,С.С.Джамаров, Н.С.Зюкин, В.Л.Примачук, Б.Д.Костюк, В.М.Воронин и В.М.Емцов (53) 621.922.079(088.8) (56) Патент Англии 946293, кл. В 3 R, 1964. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО

ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к производству абразивного инструмента из сверхтвердых материалов и может быть использовано для изготовления инструмента сложных форм на металлической связке. Целью изобретения является повышение иэносостойкости инструмента с обеспечением развитой режущей поверхности за счет более прочного закрепления абразива на корпусе.На рабочую поверхность корпуса инструмента предварительно наносят первый слой порошкообразной адгезионно — активной металлической связки на основе меди и содержащей свинец, замешанной на органическом клее с низколетучим растворителем. Затем на этот слой, сохраняющий клеющую способность, наносят слой абразива крупностью 50 мкм и более, который внедряют в первый слой. Далее наносят второй слой порошкообразной адгезионно — активной металлической связки того же состава., что и первый слой, либо состава, отличающегося от него на органическом клее с легколетучим растворителем,неразрушающем структуру нижележащих слоев. Температуры плавления связки первого и второго слоев находятся в соотношении от

1,00: 1,00 до 1,00: 1,20. В дальнейшем проводят отжиг в инертной среде в интервале температур расплавления связки. второго слоя, достижения высокой адгезии абразива и связки между собой и корпусом инструмента в течение времени, обеспечивающего i ерекристаллизацию связки за счет испарения ее.летучих компонентов — свинца.

1333563

Изобретение относится к созда-, нию абразивного инструмента из сверхтвердых материалов, включающих крепление абразивных зерен на основе плотных модификаций нитрида бора или алмаза к корпусу абразивного инструмента, для обработки материалов, обладающих способностью быстро эасаливать инструмент — углеграфитов,пластмасс, и др.

Целью изобретения является повышение износостойкости инструмента на металлической связке с развитой режущей поверхностью путем прочного закрепления абразива на корпусе.

Способ заключается в следующем.

На рабочую поверхность корпуса инструмента предварительно наносят первый слой порошкообразной адгеэионно — активной металлической связки на основе меди, содержащей легколетучий металл — свинец, замешанной на органическом клее с ниэколетучим растворителем, позволяющим сохранить свою клеющую способность в течение

15 — 30 мин. Далее в течение этого времени наносят слой абразива крупностью 50 мкм и более, который внедряют в первый слой и формируют структуру абразивного слоя. Применение органического клея с низколетучим растворителем позволяет в течение необходимого для этого времени сформировать абразивный слой практически любой сложности (или формы), а использование различных зернистостей абразива — абразивный слой с высокой концентрацией абразива (до 300X) с сохранением развитой режущей поверхности.

Нанесение добавочного второго слоя,састояющего иэ порошкообразной адгезионно-активной связки того же состава, что и первый слой,или же состава, отличающегося от него,но обладающего адгезионной активностью к первому слою и абразиву и замешанного на органическом клее с легколетучим растворителем,сохраняющим клею щую способность в течение 1-5 мин, позволяет сохранить структуру нижележащих слоев, зафиксировать сформ»рованный абразивный слой, ввести дополнительное количество адгезионноактивной связки, достаточное для полного покрытия абразивных зерен связкой и формирования слоя связки с необходимыми физико-механическими

5)

55 свойствами. Соотношение температур плавления связки первого и второго слоев составляет 1,00 : 1,00 — 1,00

7 20.

В дальнейшем ведут отжиг в инертной среде в интервале температур расплавления связки до достижения высокой адгеэии абразива с корпусом инструмента и перекристаллизации связки за счет испарения ее летучих компонентов — металлов свинца.

Отжиг обеспечивает протекание химических реакций на границе абразив — связка„ что определяет прочное закрепление абразива. Кроме того, использование металлических связок, содержащих в своем составе компонент легколетучего металла — свинец с различной его концентрацией в связке, приводит в процессе отжига к изменению состава связки и к ее затвердеванию, позволяет применять сплавы с различными начальными температурами плавления первого слоя связки и последующего,что предотвращает деформацию абразивного слоя и дает возможность получать необходимые фиэикомеханические свойства связки, подбирая их в зависимости от обрабатываемого материала.

Пример 1. Изготовление фреэы (специальной). На рабочую поверхность корпуса. фрезы наносится слой толщиной 1,5 мм пастообразной металлической связки, состоящей из равных объемных количеств адгезионно— активного порошка сплава, состава, вес.7.: титан 6; олово 10; свинец 10; никель 2; медь — 72 и органического клея иэ бутилметакрилата — 5 вес.7. (клеющее вещество) и изоамилового эфира уксусной кислоты — 95 вес. (растворитель). На слой, сохраняющий клеющую способность, в течение

25 мин (время полного улетучивания иэ данного объема слоя растворителя) наносят слой абразива алмаза АС15, крупностью 400/315,внедряя его в слой сплава. После полного затвердевания слоя связки и сцепления ее с зернами абразива наносят добавочный слой связки толщиной 2 мм, находящейся в пастообразном состоянии и состоящей иэ равных объемных количеств адгезионно-aKTjIBHoro порошка сплава (того же состава,что и для первого слоя) и органического клея иэ бутилметакрилата — 5 вес.Х

1333563

25 (клеющее вещество) и этилового эфира уксусг ой кислоты — 9 вес .7. (растворитель) .

Время эатвердевания последнего слоя связки — 3 мин (время полного улетучивания иэ данного объема слоя растворителя). Далее ведут отжиг в

4 0 вакууме 2 .10 мм рт.ст. при 920 С в течение 15 мин. В результате на корпусе инструмента получают рабочий алмазно †абразивн слой с концентрацией алмаза 2007. с xopoiuo развитой режущей поверхностью и с высокой адгеэией связка — алмаз — корпус фрезы.

Испытания изготовленной фрезы при обработке неметаллических материалов типа ЗТП, ТВП, КИМФ и др. пока— эали,что ее износостойкость в два раза выше износостойкости аналогич— ной фрезы,приготовленной методами гальванотехники (износостойкость фрезы, изготовленной методами гальванотехники, составила 8 ч, а фрезы по предлагаемому способу — 16 ч.

Пример 2. Изготовление шлифовального круга диаметром 125 мм.На рабочую поверхность корпуса круга . наносят слой толщиной 1,0 мм пастообразной металлической связки, состоящей из разных объемных количеств адгезионно — активного порошкового сплава, состава, вес.X: титан 6;олово 19, никель 1; свинец 14; медь 60 и органического клея из бутилметакрилата — 5 вес.X и изоамилового эфира уксусной кислоты — 95 вес.X.

На слой связки, сохраняющей в течение 15 мин клеющую способность,наносят слой абразива из гексанита

А крупностью 125/ i00, внедряя его в слой сплава — связки. Далее наносят добавочный слой связки толщиной

1,5 мм, находящейся как и первый слой в пастообразном состоянии и состояющей из равных объемных количеств адгеэионно — активного — порошка сплава (того же состава,что и для первого слоя) и и органического клея из бутилметакрилата — 5 вес.7. и этилового эфира уксусной кислоты — 95 вес.X. Время .затвердевания последнего слоя 1 мин.

Далее ведут отжиг в вакууме 2 »

"10 мм рт.ст. при 850 С в течение 20 мин. В результате на корпусе инструмента формируют рабочий абразивный слой с концентрацией абразива

1507 с хорошо развитой режущей поверхностью и с высокой адгезией связка — абразив — корпус круга.

Сравнительные испытания шлифовальных кругов, приготовленных методом горячего прессования на металлических связках МВ1 и t .1 и по предла— гаемому способу, при обработке уГле— пластиков показали,что износостойкость нового инструмента выше в три раза износостойкости серийных кругов (для кругов серийных износостойкость составила 4 ч, а для кругов, изготовленных по предлагаемому способу — 12 ч).

Кроме того, пля серийных кругов наблюдается значительное засаливание инструмента в процессе работы, что вызывает необходимость частой правки инструмента .Обработка кругами, изготовленными по предлагаемому способу повышает производительность в три раза.

Пример 3. Изготовление специального профильного шлифовального круга. На рабочую поверхность корпуса наносят слой толщиной 2 мм пастообразной металлической связки, состоящей из равных объемных количеств адгеэионно - активного порошкообразного сплава, состава, вес.7.: титан 6; олово 19; никель 1; свинец

14; медь 60 и органического клея по примеру 1. На слой связки, сохраняющей в течение 30 мин клеющую способность, наносят слой абразива алмазов СВ крупностью 500/400, внедряя его в слой сплава — связки. Далее наносят добавочный пастообразный слой связки толщиной 2, 5 мм, состоя. щей из равных объемных количеств адгезионно - активного порошка сплава, состава, вес.7.: титан 6; олово 10; свинец 10; никель 2; медь — остальное и органического клея по примеру 1. Время затвердевания последнего слоя 5 мин. Далее ведут отжиг в вакууме 7 10 мм рт.ст. при

920 С в течение 15 мин. В результате на корпусе инструмента формируют рабочий алмазно — абразивный слой с концентрацией абразива 150Х. с хорошо развитой режущей поверхностью и высокой адгезией связка — абразивное зерно С — корпус инструмента.

Износостойкость такого круга при профилировании торцов изделий из

1333563

6 древесно-стружечных материалов составила 100 ч.

Пример 4, Изготовление фрезы (специальной) .

Изготовление инструмента произво— дилось аналогично приведенному в примере 1. Однако в данном случае в качестве второго адгезионно — активного слоя наносился слой, идентичный по составу первому слою, но толщиной

5 мм и временем полного затвердевания,равным 10 мин. Ввиду большой длительности затвердевания второго слоя (за счет длительного удаления раство. рителя из клея) происходит разрушение нижележащих слоев — повторное растворение органического клея первого слоя,что приводит к существенному деформированию алмазного абра— зивного слоя. Таким способом качественный инструмент изготовлен быть не может.

Пример 5. Изготовление фрезы (специальной). Инструмент изготавливался аналогично инструменту по примеру 1. Но в данном случае при формировании первого слоя из пастообразной связки последний был выбран толщиной 0,3 мм и время его затвердевания составило 2 мин.Ввиду малого времени затвердевания и сохранения клеющей способности первого слоя при дальнейшем формировании алмазоносного абразивного слоя наблюдалось осыпание больших количеств алмазных зерен из слоя связки,что является браком. Таким способом качественный инструмент изготовлен быть не может.

Пример 6. Изготовление фре- . зы (специальной). Инструмент изготавливался аналогично инструменту по примеру 1 ° Но в данном случае при формировании первого слоя пастообразной связки он был выбран толщиной

3 мм и время его затвердевания составило 45 мин. Ввиду длительного времени затвердевания связки наблюдалось значительное ее, стекание с рабочей поверхности, формирование неравномерного по толщине первого слоя,что при нанесении слоя абразива приводит к получению деформированного рабочего слоя. Проведение последующих операций изготовления инструмента как в примере 1 не приводит к исправлению образующихся дефектов и брака

45 отжига и формирования рабочего слоя, в связи с чем наблюдается осыпание

° больших количеств абразивных зерен

55

30 инструмента. Таким образом качестйенный инструмент получен быть не может.

Пример 7. Изготовление фрезы (специальной). Инструмент изготавливался аналогично инструменту по примеру 1, Но в данном случае в качестве второго адгезионно — активного слоя наносился слой, идентичный по составу первому слою,и толщина его была выбрана равной 0,7 мм, время затвердевания составило -0,5 мин.

Ввиду быстрого затвердевания второго слоя приходилось er o наносить отдельными участками,что в свою очередь определяло неравномерность слоя по толщине и,следовательно,неравномерность по толщине рабочего металло-алмазного слоя в целом,т.е. брак инструмента. Таким способом качественный инструмент изготовлен быть не может.

Пример 8.Изготовление фрезы (специальной). Изготовление фрезы проводилось аналогично примеру 1.

На рабочую поверхность корпуса фрезы наносился слой толщиной 1,5 мм пастообразной металлической связки, состоящей из равных объемных количеств адгезионно — активного порошка сплава, состава, : ec. : титан 6; олово 10; свинец 10; никель 2; медь

72 и органического клея из бутилметакрилата 5 вес.Е (клеющее вещество) и изоамилового эфира уксусной кислоты 95 вес.Е (растворитель).

На слой, сохраняющий клеющую способность, в течение 25 мин наносился слой абразива алмаза АС15 крупностью 400/315 внедрением его в слой сплава. Далее вели отжиг в вакууме 2 10 мм рт.ст. при 920 С в течение 15 мин. Использование только одного слоя металлической связки приводит к малой площади охвата аб— разивного зерна связкой в процессе и слабое их закрепление на корпусе инструмента.

Испытание такого инструмента показали его низкую износостойкость (износостойкость фрезы, изготовленной в данном случае,. составила 0,5ч, а фрезы по предлагаемому способу

16 ч.).

В примерах 1-3 показано,что изготовление инструмента по предлагаемо-

1333563 му способу позволяет получать его не только с повышенной износостойкостью в 2-3 раза по сравнению с серийным инструментом, но и при применении нового инструмента значительно повысить производительность труда.

Способ изготовления абразивного инструмента, при котором на корпус

Составитель Н. Балашова

Техред В. Кадар

Корректор Г.Решетник

Редактор Л.Повхан

Заказ 3911/16 Тираж 714

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4

По предлагаемому способу может быть изготовлен инструмент различной номенклатуры и назначения для.обработки разнородных неметаллических материалов — углепластиков,пластмасс, древесины и др.

Формула изобретения наносят первый слой связки, содержащей органический клей, на указанный слой наносят абразив, а затем второй слой связки, содержащей органический

5 клей, после чего осуществляют отжиг, отличающийся тем,что, с целью повышения изиосостойкости инструмента, для первого и второго

10 слоев выбирают адгезионно — активные связки на основе меди, содержащие свинец, температуры плавления которых соотносятся как 1,00:1,001,00:1,20, при этом отжиг осуществляют при температуре плавления связ. ки второго слоя в течение времени, обеспечивающего ее перекристаллизацию.