Способ изготовления алмазного инструмента

 

Использование: при производстве алмазного инструмента, может найти применение в других областях порошковой металлургии. Сущность изобретения: способ включает подготовку шихты из алмазов и металлической связки, формование алмазных элементов холодным прессованием, спекание и допрессовку, установку элементов на дно формы, заполнение формы органической связкой, повторное прессование и термообработку. При этом на дно формы устанавливают элементы, подвергнутые только холодному прессованию, и после заполнения формы органической связкой осуществляют повторное прессование сборки при давлении, соответствующем давлению холодного прессования элементов, после чего проводят совместное спекание элементов и органической связки при температуре размягчения органического связующего и допрессовку при давлении, соответствующем давлению допрессовки элементов на металлической связке и при температуре, соответствующей температуре размягчения органического связующего. При этом в шихту перед формованием алмазных элементов вводят активатор, снижающий температуру спекания металлической связки до температуры размягчения органического связующего . 2 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 24 D 18/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840688/08 (22) 18.06.90

46) 07.06.92. Бюл. N 21 (71) Научно-производственное объединение по природным и искусственным аламазам и алмазному инструменту (72) А,Е.Горбунов, С,И.Церман, И.С,Пеккер, Ю.И.Андропов, Е.В.Лопацинский, B.Ã.Àíäрианов и E.È.Âàãóðèí (53) 621.922,079 (088.8) (56) Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента,/Под редакцией В;Н,Бакуля, М.:

Машиностроение, 1975, с.154, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА (57) Использование: при производстве алмазного инструмента, может найти применение в других областях порошковой металлургии. Сущность изобретения: способ включает подготовку шихты из алмазов и металлической связки, формование алмазных элементов холодным прессованием, Изобретение относится к области производства алмазного инструмента и может найти применение в других областях порошковой металлургии.

Целью изобретения является упроще-. ние процесса изготовления инструмента и повышение его работоспособности, Описываемый способ включает подготовку шихты из алмазов и металлической связи, формование элементов холодным прессованием, спекание и допрессовку, установку элементов в форму, заполнение формы органической связкой, ее отверждение. При этом в форму устанавливают элементы, подвергнутые только холодному,.,,, 1738629 А1 спекание и допрессовку, установку элементов на дно формы, заполнение формы органической связкой, повторное прессование и термообработку. При этом на дно формы устанавливают элементы, подвергнутые только холодному прессованию. и после заполнения формы органической связкой осуществляют повторное прессование сборки при давлении, соответствующем давлению холодного прессования элементов, после чего проводят совместное спекание элементов и органической связки при температуре размягчения органического связующего и допрессовку при давлении, соответствующем давлению допрессовки элементов на металлической связке и при температуре, соответствующей температуре размягчения органического связующего. При этом в шихту перед формованием алмазных элементов вводят активатор, снижающий температуру спекания металлической связки до температуры размягчения органического связующего. 2 з.п. ф-лы, 2 табл. прессованию, после заполнения формы органической связкой осуществляют повторное прессование сборки при давлении, соответствующем давлению холодного прессования элементов, после чего проводят совместное спекание и допрессовку элементов и, органической связки при давлении, соответствующем давлению до-. прессовки элементов на металлической связке. и при температуре размягчения органического связующего, при этом в шихту, используемую для изготовления элементов, предварительно вводят активатор, снижающий температуру спекания металлической связки до температуры, соответствующей

1738629

10

20 температуре размягчения органического связующего.

Сущность способа заключается в том, что берут для получения шихты навески алмазного порошка, металлической связки и активатора и смешивают, Навески шихты помещают в пресс-форму, подвергают холодному прессованию поддавлением 1000—

1200 кгс/см . После этого полученные элементы извлекают из пресс-формы и устанавливают их по требуемой схеме в форму для прессования многослойного изделия— алмазного инструмента.

Шихту для органической связки готовят из порошков термопластичного органического связующего и при необходимости наполнителей. Ее засыпают в промежутки между установленными на дно пресс-формы элементами без специальной подпрессовки и разравнивают, причем эта шихта должна полностью покрывать элементы, Проводят прессование под давлением

1000 — 1200 кгс/см . Затем проводят спекание изделия в пресс-форме при температуре 250 С, при которой размягчается органическое связующее, Время спекания должно быть достаточно для развития диффузионных процессов и образования требуемой по составу металлической композиции. После спекания пресс-форму переставляют под пресс с подогреваемыми плитами, нагретыми до 250 — 300 С и проводят горячее прессование в течение

5 — 15 мин в зависимости от требований к металлической связке при давлении 1500—

3000 кгс/см, Затем изделие извлекают из пресс-формы, Оптимальные режимы термообработки органических связок на основе различных связующих приведены в табл,1, При изготовлении инструмента в соответствии с описываемым способом алмазные элементы устанавливают в форму в виде брикетов, предварительно прошедших только холодное прессование. После заполнения формы шихтой органической связки элементы вновь подвергают прессованию, спеканию и после этого горячей допрессовке, при этом прессование и допрессовку элементов осуществляют в условиях, приближающихся к изостатическим, что существенно повышает равноплотность элемента во всем объеме и качество инструмента в целом — его работоспособность, Совмещение операции спекания металлической связки элементов и органической связки и подпрессовки-допрессовки сборки после спекания, а также снижение температуры спекания существенно упрощают технологический процесс.

За счет совместного прессования и спекания элементов и органической связки, первые более надежно удерживаются в органической связке, чем при раздельном изготовлении.

Для регулирования износостойкости и прочности органической матрицы в последнюю может быть введен наполнитель, GTQящий из шихты металлической связки в количестве 45 — 85 от объема органической связки. Сродство материалов наполнителя и металлической связки обеспечит еще более надежное удержание элементов в органической связке. Количество наполнителя

45 — 85 обеспечивает единый металлический каркас, пропитанный смолой.

При уменьшении количества наполнителя от указанного предела металлический каркас распадается на отдельные фрагменты и приобретает характер порошкового наполнителя, свойства композиции определяются органическим связующим. При увеличении количества наполнителя сверх указанного предела композиция приобретает характер и свойства металлической связки, Для регулирования процесса обработки органическое связующее может содержать антифрикционные наполнители, которые сгОрают при температурах изготовления инструмента на металлической связке: пиролизованные порошки кожи, бумаги, костной муки, — отдельно или совместно с другими антифрикционными наполнителями; дисульфрид молибдена, графит, гексагональный нитрид бора. Кроме того, может содержать абразив. B качестве активаторов в шихту на металлической связке на основе медь — олово могут быть добавлены разлагающиеся и испаряющиеся при температуре изготовления инструмента жидкие органические соединения или их водно-спиртовые растворы, играющие роль активных флюсов при пайке, например, галогенпроизводные спиртов, аминов,диазосоединений,органические кислоты, Количество активатора составляет 2 — З, что обеспечивает смачивание всех металлических частиц и требуемую структуру металлической связки в алмазных элементах по всему их объему.

Пример, С указанными режимами был изготовлен алмазный инструмент в виде комплектов сменных инструментов цилиндрической формы диаметром 65 мм, высотой

8 мм. Каждый инструмент содержал по 28 алмазосодержащих элементов из алмазов

АСМ 28/20 (К = 35) на металлической связке

М2-01 с 2,5 мас, активатора, расположенных в матрице из органической связки с алмазами и без них, В состав комплекта

1738629

Таблица 1

40 входило по 16 сменных инструментов, которые закрепляли на планшайбе диаметром

500 мм. Инструменты испытывали в производственных условиях на операции плоского шлифования (глубокого и тонкого) ситалловых пластин, Испытания проводили на плоскошлифовальном станке с вертикальным шпинделем мод. ЗД-756 при режимах:

Скорость вращения инструмента, мин 980

Скорость вращения стола с пластинами, мин 30

Вертикальная подача, мм/мин: грубое шлифование 0,1-0,75 тонкое шлифование 0,02-0,1

Охлаждение — 10 -ный раствор эмульсола в воде.

Данные по испытаниям сравнивали с показателями известного инструмента

АВ-61.

Алмазосодержащие элементы для базового инструмента были изготовлены из алмазов АСМ 28/20 (К = 35) на связке М2-01 (медь:олово = 4:1). В качестве органического связующего использовался полиэтилен. В табл.2 представлены результаты испытаний инструмента, изготовленного по базовой (пример 1) и по описываемой технологиям (примеры 2 — 6), Формула изобретения

1. Способ изготовления алмазного инструмента, включающий подготовку шихты из алмазов и металлической связки, формование алмазных элементов холодным прессованием, спекание и допрессовку, установку элементов на дно формы, заполнение последней органической связкой, повтор5 ное прессование и термообработку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса изготовления инструмента и повышения его работоспособности, в шихту перед формованием алмазных элементов

10 вводят активатор, снижающий температуру спекания металлической связки до температуры размягчения органического связующего, а алмазные элементы устанавливают на дно формы после холодного прессования, 15 причем после заполнения формы органической связкой повторное прессование осуществляют при давлении, соответствующем давлению холодного прессования элементов, после чего проводят совместное спека20 ние элементов и органической связки при температуре размягчения органического связующего и допрессовку при давлении, соответствующем давлению допрессовки элементов на металлической связке, и при

25 температуре размягчения органического связующего.

2, Способ по п.1, отличающийся тем, что в органическую связку вводят металлический наполнитель, состоящий из

30 шихты металлической связки, в количестве

45 — 85% от объема органической связки.

3. Способ по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в оргаНическую связку вводят антифрикционный наполнитель.

1738629

Таблица 2

Показатели аботоспособности

Состав органической шихты, об.%

Способ по примерам

Выход год. ных изделий, %

Время полировки после шлифовки, % к прототип

Расход алмазов, % к прототипу

Допустимая вертикальная подача, % к прототип

Базовый

100

Гранулы полиэтилена 100

Гранулы полиимидной смолы 100

100

100

100

100

100

Предлагаемый

Порошок полиимидной смолы 100

Металлический порошок 85

Смола полиимидная 15

Металлический порошок 65

Смола полиимидная 35

Металлический порошок 45

Смола полиимидная 55

Металлический порошок 65

Смола полиимидная 35

Смесь порошков абразивного и антифрикционного наполнителя 100

90

100

260

80

130

75

260

90

260

65

260

10

Составитель Т, Никонорова

Редактор Л, Гратилло Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1966 Тираж Подписное

BÍÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5