Способ изготовления алмазного инструмента

 

Изобретение относится к производству алмазного инструмента из природных кристаллов алмазов. Целью изобретения является повышение стойкости инструмента и улучшение качества обработанной поверхности путем изменения хрупкости кристалла природного алмаза внесением в его структуру большого количества дефектов и их закалки. Способ заключается в V ТОМ , что кристалл алмаза закрепляют в оправке и облучают его в вакууме импульсом релятивистского электронного пучка длительностью 10 -- 0,5 х X 0 с, плотностью тока 0,5-10 кА/см при энергии электронов 0,3-1,0 МэВ. 1 табл. (Л с i;o 4 OS 4::

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) др 4 В 24 D IS/00

М 4 . у.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с i

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3990186/25-08 (22) 18.10 ° 85 (46) 23.10.87. Бюл. Р 39 (72) Б.Н.Вениаминов, С,Ф.Попова, В.А.Скорюпин, Д.M.Злотников и Б.А.Демидов (53) 621.922.079 (088.8) (56) Патент Англии 1462334, кл. С I А, 1974. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ А1МАЗНОГО

ИНС ТРУМЕН ТА (57) Изобретение относится к производству алмазного инструмента из природных кристаллов алмазов. Целью изобретения является повышение стойкости инструмента и улучшение качества обработанной поверхности путем изменения хрупкости кристалла природного алмаза внесением в его структуру большого количества дефектов и их закалки. Способ заключается в том, что кристалл алмаза закрепляют в оправке и облучают его в вакууме импульсом релятивистского электронно-6 го пучка длительностью 10 — 0,5 х х 10 с, плотностью тока 0,5-10 кА/см

-r 2 при энергии электронов 0,3-1,0 МэВ. ! табл.

l346418

Изобретение относится к области изготовления алмазного инструмента из природных кристаллов алмазов.

Цель изобретения — повышение износостойкости инструмента и улучшение качества обработки изделия за счет изменения хрупкости природного алмаза, Способ заключается в следующем.

Закрепляют алмаз в оправе,„ обрабатывают его путем облучения н вакууме импульсом релятивистского электронного пучка длительностью

10 - 0 5 х 10 с, плотностью тока

0,5-10 кА/см при энергии электро2 нов 0,3 — !,0 МэВ, В этих условиях происходит интенсивное внесение большего количества дефектов н структуру алмаза с одновременным ее импульсным нагревом до о температур, превышающих 1500 С, и последующим охлаждением со скоростью

10 град./с. Монокристаллическая

1 структура алмаза с большим количеством неоднородностей претерпевает своего рода "закалку" дефектов, которые являются стопорами дислокаций.

Наблюдаемый эффект начинает проявляться при токе 0,5 — l кА/см2. С ростом плотности тока энергия, вносимая электронным пучком н алмаз, возрастает, что приводит к его частичной графитизации, а в конечном итоге к тепловому или механическому разрушению. Этим и определяется максимальное значение плотности тока 10 кА/см. 2

Максимальная длительность облучеб ния 10 /с не должна превышать времени распространения тепловой волны на длину порядка облучаемого слоя во избежание снижения скорости охлаждения поверхностного слоя алмаза. (длина пробега электрона), Минимальная длительность 0,5 х 10 с определяется минимальной длительностью существующих сильноточных ускорителей.

Способность электрона создать дефект н кристаллической структуре определяется его энергией, минимальное значение которой лежит в области

0,3 — 0,4 МэВ, С ростом энергии более 1,0 МэВ вероятность создания дефекта возрастает„ однако резко увеличивается пробег электронов, что так же приводит к снижению скорости охлаждения поверхности алмаза„

Пример 1. Алмаз в стальной оправе размещается в анодном узле

50 диодной камеры сильноточного ускорителя электронон. После откачки диодной камеры производится облучение алмаза импульсом электронного пучка.

Энергия электронов 0,4 МэВ; плотность тока 1 KA/ñì ; длительность импульса 0,8 х 1(j с.

Алмаз в оправе был испытан íà операции правки шлифовальных кругон ПП

63 х 12 х 20 24А16СМ2КБ при шлифовании дорожек качения наружных колец шариковых подшипникон типа 210, Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, стойкость инструмента после облучения алмаза релятинистским электронным пучком (РЭП) увеличилась в 2 раза и более по сравнению с необработанным алмазом, а шероховатость обработанной поверхности улучшилась на 30-607 при отсутствии ожогов, При обработке алмаза по изнестному способу прочность его увеличилась на 30-603.

Облучение алмаза до закрепления его в оправе не приводило к желаемым положительным результатам, так как при пайке алмаза припоем с Т.пл.

800-900 С происходит отжиг внесенных в алмаз дефектов, Алмаз в оправе бып облучен также при последующих режимах.

Пример 2. Энергия электронов 0,4 МэВ, плотность тока 10 кА/см

-Г длительность импульса 10 с. Образец разрушился.

Пример 3. Энергия электронов

1,1 МэВ, плотность тока 2 кА/см,длительность импульса 10 с. 3а счет резкого увеличения длины пробега электронон и связанного с этим увеличения времени остывания поверхностного слоя эффект упрочнения снижается менее, чем в 2 раза.

Пример 4. Энергия электронов

0,5 МэВ, плотность тока 3 кА/см а

-6 длительность импульса 5xl0 с. В связи с увеличением полной энергии облучения образцы разрушаются °

Формула изобретения

Способ изготовления алмазного инструмента, включающий облучение природного алмаза электронным пучком и закрепление его в оправке, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента и улучшения качества обработки, 3 1346418

4 облучение осуществляют после эакреп- тельностью 10 — 0,5 ° 10 c t плотления алмаза в оправе импульсом ре- ностью тока 0,5-10 кА/см при энерлятивистского электронного пучка дли- гии электронов 0,3-1,0 МэВ.

Характеристика алмаза

Режим шлифования

Режим правки

Результаты

Группа, кач-во

Стойкость

СостояV%1 и/с

S1 мм/мин

8ес. карат ние шт °

1,5/0,3

5530 0,6

1100 0,95

1065 1,03

0,06 6

0,11 12at2

37

Облучен

РЭП

Н

Н

И

И

И

И

Н

5957 0,66

0,16

Облучен

РЭП, 1380 0 78

1975 0,9

8277 0)78 и

И

«Н»

Н.

Н

0113

И и

0,18

Облучен

РЭП

И

1280 0,83

И

И

1,0

3575

Н.

И

1930 0,82

И

0,19

« ° »Ь В

Составитель Н. Балашова

Техред Л. Олийнык Корректор В,Бутяга

Редактор В.Данко

Заказ 5078/13.Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г„ужгород, ул.Нроектная1 4

Компенсация,мм 1

Шероховатость

К1!, ММ