Масса для изготовления абразивного инструмента

 

Изобретение относится к изготовлению и эксплуатации абразивных инструментов из алмазов или эльбора при высокоточной доводочной обработке деталей из пластичных и адгезионно-активных сталей и сплавов. Цель изобретения - комплексное повышение износостойкости инструмента, качества обработываемой поверхности при высокой производительности доводочного абразивного процесса. Состав массы для абразивного инструмента содержит порошки и/или микропорошки сверхтвердых материалов и металлическую матрицу. В состав массы дополнительно введены мелкодисперсные включения антифрикционных наполнителей - фосфидов на основе железа, марганца, никеля. В состав металлической матрицы входят медь, олово, фосфор, никель, свинец, марганец, редкоземельные металлы группы церия (мишметалл), магний. Соотношение ингредиентов в массе и металлической матрице составляект, мас.%: сверхтвердые материалы 3,2 - 17,5

фосфиды 4,2 - 26,2

металлическая матрица 56,3 - 92,6, в том числе олово 8,4 - 14

фосфор 2,2 - 3,7

никель 0,6 - 0,9

свинец 8,4 - 14

марганец 3,4 - 5,6

мишметалл 1,4 - 2,3

магний 0,3 - 0,5

медь-остальное. 4 табл.

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 24 D 3/06

1=

ЩЕЪ..

БИБ 1 "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4344802/40-08 (22) 24.12.87 (46) 30.01.90. Бюл. Р 4 (72) И.В,Есаулов и В.И.Новиков (53) 621.922.079(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1"- 1021093, кл. В 24 D 3/06, 1981. (54) МАССА Д31Л ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к изготовлению и эксплуатации абразивных инструментов из алмазов или эльбора при высокоточной доводочной обработке деталей из пластичных и адгезионно-активных сталей и сплавов. Цель изобретения ; комплексное повышение износостойкости инструмента, качества обработанной поверхности lipH высокой производительности доводочного абразивного процесса. Состав массы для

Изобретение относится к производству абразивного инструмента из сверхтвердых материалов на металлической связке, используемого при абразивной доводочной обработке, в первую очередь, при плоской доводке и хонинговании деталей из различных конструкционных пластичных и адгезионно-активных материалов.

Цель изобретения — обеспечение стабильно низкой ыероховатости обработанной поверхности, без эадиров, наклепа, IIQBbEilpHHp износостойкости инструмента при сохранении высокой производительности абразивной доводочной обработки пластичных, адгезионноактивных материалов, таких как тита„„SU„„1539052 А1

Ъ абразивного инструмента содержит порошки и/или микропорошки сверхтвердых материалов и металлическую матрицу ° В состав массы дополнительно введены мелкодисперсные включения антифрикционных наполнителей — фосфицов на основе железа, марганца, никеля.

В состав металлической матрицы входят медь, олово, фосфор, нике Ib свинец, марганец, редкоземельные металлы груп.пы церия (мишметалл), магний. Соотношение ингредиентов в массе и металлической матрице составляет, мас. .: сверхтвердые материалы 3,2-17,5; фосфиды 4,2 — 26,2; металлическая матрица 56,3 — 92,6, в том числе олово

8,4 — 14,0; фосфор 2,2 — 3,7; никель

0,6- 0,9; свинец 8,4 — 14,0; марганец 3,4 — 5,6; мишметалл 1,4 — 2,3; магний 0,3 — 0,5; медь — oci..альное, 4 табл. новые сплавы, нержавеющие стали, латуни и другие.

Nacca для абразивного инстрс мента, содержащая порошки и/или микропорошки сверхтвердых материалов, дополнительно содержит антифрикционные наполнители. В качестве антифрикционных наполнителей используют дисперсные включения фосфидов металлов из группы железа, пикеля, Mdp ганца, Размер частиц фосфицов типа

РезР, Ип3Р, Ni зР 10 — 50 мкм. Росфиды дополнительно повышают антифрикционные, антизадирные свойств;1 режущей поверхности инструMpH I I, снижают схватывание с обрабатывая tIIM адгези- . онно-активным материалом. В состав

1539052 ме талличе ской матрицы входят следующие ингредиенты: медь, олово, фосфор, никель, свинец, мишметалл (смесь редкоземельных .элементов группы целия), марганец, магний.

Соотношение компонентов массы и связки следующее, мас.Х:

Порошки и/или микропорошки сверхтвердых .. 10 материалов 3,2-17,5 1

Днсперсные включения фосфидов металлов из группы: железо, никель, марганец 4,2-26,2

Металлическая мат56,3-92,6; рица в том числе

Олово 8,4-14,0;

Фосфор .2,.2-3,73

Никель 0,6-0,9

Свинец 8,4-14,0

Марганец 3,4-5,6;

Мишметалл 1,4-2,3;

Магний О, 3-0,5; . 25

Медь Остальное е

Свинец введен в матрицу для улучшения антифрикционных, антизадирных свойств массы. Свинец играет роль твердой смазки при трении по адгезионно-активному обрабатываемому материалу. Редкоземельные металлы (РЗМ) группы церия (церий, лантан, неодим и др.) являются межфазноактивными элементами. Легирование матрицы этими металлами способствует при жидкофазном спекании образованию прочного

/ контакта на границе частиц алмазов с наполнителями и металлической матрицей. Этим определяется прочность закрепления порошков и микропороыков сверхтвердых материалов и фосфидов в матрице, что оказывает влияние на износостойкость, режущую способность абразивного инструмента при доводке.

Марганец, также как и никель, образ .ет с фосфором дополнительно боль1 шое количество дисперсных включений фосфидов в матрице. Эти включения повышают износостойкость режущего, слоя, улучыают качество обработанной поверхности. Кроме того, марганец и никель образуют легкоплавкие интерметаллиды с РЗМ. В процессе изготовления абразивных инструментов, при нагреве заготовок и спекании эти интерметаллиды разрушаются, образуется жидкая фаза, легированная межфазноактивными редкоземельными металлами, Магний также относится к межфазноактивным металлам.

Добавка магния обеспечивает при кристаллизации свинца выделение его в виде мелкодисперсных глобулей, препятствует коагуляции этих включений.

Кроме того, магний образует мелкодисперсные легкоплавкие интерметаллиды с медью и оловом. Эти интерметаллиды определяют характер износа режущего слоя, влияют на самозатачиваемость и режущую способность. Легкоокисляющиеся, химических активные элементы РЗМ, магний и фосфор вводят в состав массы в виде порошка лигатуры на основе меди, олова, свинца, марганца, никеля, Легкоплавкая лигатура имеет температуру плавления ниже 750 С. Размер порошков лигатуры менее 40 мкм.

В табл. 1 приведены составы массы, которые опробованы при изготовлении доводочных инструментов. Изготовление инструментов осуществляют методами порошковой металлургии. В шихту входят порошки и микропорошки алмазов от

АС6 80/63 до.АСМ 5/3 или эльбора от

ЛКВ 80/63 до ЛМ5; фосфидов железа, никеля, маргBHIJ3, IFe P, пз" Ii>P) дисперсностью 10 — 50 мкм, а также порошки меди, олова, свинца и лигатуры с размером частиц менее 40 мкм, Используют состав лигатуры, мас.Х:

Олово 15,0

Свинец 15,0

Фосфор 8,0 . Никель 2,0

Марганец 12,0

Мишметалл 5,0

Магний 1,0

? введь Остальное

Смесь порошков приготовляют известными методами с использованием смесителей типа "пьяная бочка". Массу загружают в пресс-форму, брикетируют при давлении 1 - "-10 Ila, нагревают до 700-750 С и производят окончательное формирование инструмента при давлении 0,50-0,75 10 IIa.

Результаты сравнительных испытаний режущих свойств, износа и шероховатости обработанной поверхности образцов из титанового сплава доводочными дисками формы 6А2 280х120х2 но ОСТ2.

И7 1-12-78 К приведены в табл. 2. Используют составы массы, приведенные в табл. 1. Испытания проводят на универсальном плоскодоводочном станке марки ПУ-ЗМ. Режим доводки:скорость абразивных инструментов при обработке. различных материалов в диапазоне малых скоростей резания 0,4 — 0 5 м/с, давлении 12 — 16 Па.

Формула изобретения

Масса пля изготовления абразивного инструмента, включающая сверхтвердый абразивный материал и металлическую связку, содержащую медь, олово, никель, свинец, мишметалл и магний, о т л и ч а ю m, а я с я тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента, повышения производительности обработки и снижения шероховатости обработанной поверхности деталей из пластичных, адгезионно-активных материалов, масса дополнительно содержит мелкодисперсные включения фосфидов металлов из группы: железо, марганец и никель, а металлическая связка дополнительно содержит марганец и фосфор, при этом содержание ингредиентов массы находится в следующем соотношении, мас./:

Сверхтвердый абразивный материал 3,2-17,5

Мелкодисперсные вклю30 чения фосфидов металлов из группы: железо, марганец, -никель 4,2-26,2

Металлическая связка 56,3-92,6 а содержание ингредиентов связки выбрано в следующем соотношении, мас.Х:

Олово 8,4-14,0

Фосфор ?,2-3,7

Никель 0;6-0,9

Свинец 8,4-14,0

Марганец 3,4-5,6

Мишметалл 1,4-2,3

Магний 0,3-0,5

Медь Остальное

1539052 резания 0,5 м/с, давление 16 Па.

В процессе испытаний определяются в сравнительных условиях режущие свойства абразивных доводочных дисков:

5 интенсивность износа инструмента, мкм/мин; производительность обработки, мм /мин; ыероховатость обработанной поверхности, К, мкм.

Для инструментов, изготовленных 10 с использованием составов массы в заданном соотношении компонентов, характерно оптимальное соотношение показателей режущих свойств: низкая интенсивность износа, высокая производительность при доводке образцов из титанового сплава, невысокая ,шероховатость обработанной поверхности при отсутствии царапин и задиров, Низкая интенсивность износа поз- 2р воляет получить высокую степень точности доведенных деталей. При отклонении от заданного соотношения компонентов массы наблюдается снижение качества обработанной поверхности — 2б появление царапин или задиров (составы S,7,9,10 и 12); повынение интенсивности износа в 3-10 раз (сосГ тав 12); снижение производительности в 2-2,S раза (состав 5,9) .

Сопоставление режущих свойств инструмента, изготовленного с использованием предлагаемого состава (табл.1, поз. 1) в сравнительных условиях с инструментом-прототипом, приведено в табл. 3.

Сравнение результатов режущих свойств инструментов"(табл. 3) сви-. детельствует о преимуществах предлагаемого состава по сравнению с известным.

В табл. 4 приведены сравнительные результаты эксплуатационных свойств

1539052

i о в х

З (-3 и о

4 О в э

u u о о е е х х е

ы а

5 о

D в а

Е

3 cd

333 Э Е о с

Q3 >Х 3 Й х О .4

° л м

Г3 а

Ch л, л О л--Ф

» О Л л л л

01 33 ° й3 м М С 4 л О.О л л л л

С 1 П С4

v м

М л о

Я

Х i

Г м с4 л л л

О ОО.4».Г л л

О О мм л л л л

o o oo

IEl л л

ОО

-!

g !

Е м - л с 4 с»4

СЧ л л

О О л л л л

СЧ С 4 л л

С4 С 4 х! Р !! Е о! 3"

i. с»3 л л л л м сч О л л л

О Г3 л l сО -- л л л м м

Ол л ля б CO л л л

O, CO О

O 3. л л

1 3 л л с»4 с»4

- л л л

Ch СО

CO л о л м

СО CO л л

О О

О Л л л

o o

О О л л

О О О л в

ОО л л о

CO л о

СО л

СО л л м м м л в м м

С4 СО л л

С 4 Г М л л

С4 С 4 л м (О! сГ\ л л

О1 CO

-4 CO л л

СО сс CO л л

С»3 С 4

ОГ3 л

ОО л л с 4 л О Г

0 !

Q3 i о

i м и л л О .Г а

СО л

Ch О

,О О л л

С 4 М

01 Ch м л

ОО лл м л

СО л

Й о Я»

1 м л

»в г— CO СЧ б а л л л л л л л л л л» О б С 4 ° 4 СЧ

О1 Ch C»3 М

СЧ С4 л л О м с4 м в

i Б х

Х 1-1 О а а в в в

333 333 Х

D 3- Е

I м

° в

3—

СЧ

-О л в

СЧ С»4

СЗО л л

М С 4 л О л л

СЧ с»3 с4 л

С4

С 4 л

С4

С"3 л

С4

_#_I

cd и о и и и

cd

Е ! х j х х

cQ и

-4 ь0

3»

Х х а о ,Я

u i о о х х

Х cd

333 333 о о

cQ cQ

ЛССДХ

cd

0 Е 0 4

r.;Q 4 à

ОХОТЕ

Ж хЖ Е х

cI3

Я о

А cd

3» Я

0 Q

И 3

С3 QJ

Ж Ж о

Х 4

° я е о 1 я а х" х е

Ц

K .33 :(333 о о и х

Я и 0 о

Э в и х х и в а Н е

ых о ее иЕц!

Ц о

cd I0

Э в р

Q3 D а 0

Е 4 в охх

4 Е Х е М х ае

3С В 333

О вове

333 И Н Ц х и Й

И 3 о х

Х 333 о а P.

Q3 Яю

e(u о о

D e л (cd в в

e(i3 Н в

Е О 33 С а х х QJ

Хвеа

ЭЕа о х

Й» a j

Е Е х

1539052

Таблица2>

Соста массы

Интенсивность из носа инструмента мкм/мин

Приме чан не роизводитель- Шероховатость обраость обработ- ботанной поверки, мм /мин ности, Р щ, мкм

О, 150-0, 125

0,250-0,110

6 О, 06-0, 08

7 0,10-0,16

42-50

42-50

3адирь1

Царапины

Та блица 3

Производитель- Шероховатость но- Примечание ность, мм /мин верхности, R мкм

Состав Интенсивность массы износа, мкм/мин

Известный

О, 250-0, 110

18-22

0,12-0,15

Задиры на обработанной поверхности

Предлагаемый (табл.l, поз.1) 0,02-0,03

36-42

0,110-0,085

Т а б л и ц а 4 роизводительность, Шероховатость, м /мин Е,мкм

Обрабатываемый материал нтенсивность из оса, мкм/мин

Титан ВТ-1-0

Сталь 10Х18Н9Т

Сталь 12ХНЗА

0,02-0,03

0,02-0,03

0,01-0,02

0,110-0,085

0,075-0 055.

0,050-0,035

Составитель Н.Балашова

Техред JI.Cåðätoêîâà Корректор С.Черни

Редактор И. Касарда

Заказ 184 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,103

2

4

9

11

0,02-0,03

0,02-0,04

0,03-0,04

0,02-0,03

0,02-0,03

0,06-0,08

0,12-0,18

0,08-0,10

0,08-0,10

0,18-0,32

36-42

36-44

38-45

28-30

20-22

25-28

18-20

32-40

34-42

32-38

О, 110-0,085

0,110-0,085

0,110-0,85

0,100-0,075

0,250-0,080

0,175-0,135

0,250-0,175

0,300-0,125

О, 175-0, 125

О, 150-0, 175

36-42

42-50

38-45

Царапины на обработанной поверхности

Задиры на обработанной поверхности