Способ изготовления алмазного инструмента на гальванической связке

 

Использование: область инструментальной промышленности и различные области техники. Сущность: способ включает смешивание алмазных и абразивных порошков , плотность которых в 1.1 - 1,17 раза выше плотности алмаза, осаждение смеси на корпус, предварительное закрепление и заращивэние металлом-связкой. Алмазный порошок берут зернистостью, в 1.2 - 1,5 раза большей зернистости абразива, и количество алмазов берут в 1,1-1,4 раза больше заданной концентрации. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I! ) (Я)5 В 24 D 18/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«4 (Я 4

СО

О, 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834113/08 (22) 04.06.90 (46) 30.08.92. Бюл.5&32 (71) Рославльский завод алмазного инструмента и Научно-производственное объединение по природным и искусственным алмазам и алмазному инструменту (72) Е.И.Старовойтов, А,Н.Золотое, В.Р,Кангун, M.Ô.Õåéôåö и В.В,Федорченко (56) Патент Японии

М 56-42429, кл. В 24 О, 1988 г. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА НА ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ

СВЯЗКЕ

:Изобретение относится к области инструментальной промышленности и различных областей техники и касается способа изготовления алмазного инструмента на гальванической связке.

Наиболее распространенный метод изготовления алмазных инструментов на гальванической связке предусматривает нанесение алмазных зерен на поверхность инструмента и закрепления зерен на этой поверхности посредством гальванического заращивания их металлом-связкой. . Первая ойерация нанесения алмазов может производиться путем осаждения зерен из электролита, предварительного приклеивания зерен к корпусу. погружения корпуса инструмента в слой порошка, расположенный в "корнизке" и т,д.

Метод осаждения является, наряду с погружением в слой порошка, наиболее рас-. пространенным и осуществляется путем (57) Использование: область инструментальной промышленности и различные области техники. Сущность; способ включает смешивание алмазных и абразивных порошков, плотность которых в 1, t — 1,17 раза выше плотности алмаза, осаждение смеси на корпус, предварительное закрепление и заращивание металлом-связкой. Алмазный порошок берут зернистостью, в 1,2 — 1,5 раза большей зернистости абразива, и количество алмазов берут в 1,1 — 1,4 раза больше заданной концентрации. 2 табл. взмучивания механическим перемешиванием или барбатирования порошка находящегося в ванне, а также йутем погружения в электролит кисточки с налипшимй зернами алмаза в процессе предварительного контакта с порошком, Недостатками инструмента, изготовленного таким способом, является высокий расход алмазов, недостаточные эксплуатационные показатели, невозможность регулирования концентрации алмазов для конкретных условий обработки.. . Частично эти недостатки устранены способом. изготовления по патенту Японии

Q. 56-42429. Согласно этому сйособу для регулирования распределения зерен алмаза или зльбора на корпус инструмента к ним примешивают частицы неорганического соединения, твердостью меньшей твердости алмаза или эльбора, размерами равйыми зернам последних. Неорганические соеди1757807 нения неэлектропроводны и инертны к электролиту, в качестве таковых рекомендуются окислы, сульфиды различных металлов, например, А1 0з; 310, Ре20з и т.п. Этот способ изготовления принят нами за прототип.

Недостатками данного способа изготовления инструмента применительно к варианту, когда алмазные зерна наносятся на поверхность инструмента методом осаждения из электролита смеси алмазных и абразивных зерен, плотность которых в 1,1—

1,17 раза больше плотности алмаза, являют. ся недостаточные эксплуатационные показатели и качество обработанной поверхности, Это объясняется тем, что на инструменте образуются участки с преимущественно расположенными абразивными зернами. И именно эти участки предопределяют эксплуатационные показатели инструмента и пониженное качество обработанной поверхности.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных показателей инструмента и качества обработанной поверхности, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления алмазного инструмента на гальванической связке путем осаждения из электролита смеси алмазных и абразивных порошков, плотностью в 1,1 — 1,17 раза большей, чем плотность алмаза, предварительного их закрепления и заращивания металлом-связкой, согласно изобретению алмазный порошок берут зернистостью в 1,2 — 1,5 раза больше зернистости абразива и количество алмазов берут в 1,1 — 1,4 раза больше требуемой концентрации алмазов в инструменте.

Как уже указано было выше одним из главных условий использования неорганических соединений, в частности, абразивов, при изготовлении инструментов гальваническим способом является их неэлектропроводность. Это обеспечивает отсутствие наростов и позволяет получать покрытия равномерной толщины.

Из широкого спектра абразивов этому требованию отвечают электрокорунд и разные марки корунда, Плотность этих абразивов находится в пределах 3,9 — 4,1 г/смз, в то время как плотность алмаза составляет

3,5 — 3,54, т.е„плотность абразива выше плотности алмаза в 1,1 — 1,17 раза.

Это оказывает очень большое влияние на скорость осаждения зерен в электролите, которая для зерен правильной формы пропорциональна плотности материала.

Однако, наряду с плотностью, большое влияние на скорость осаждения оказывает форма частиц, Анализ абразивных зерен показал, что они имеют более неправильную

5 форму, чем различные марки природных и синтетических алмазов. Их различная форма проявляется также в том, что они в пограничном слое по разному "парусят" и отклоняются при осаждении от прямоли10 нейной траектории.

Экспериментально установлено, что для зернистостей алмазов в диапазоне

40/28 — 500/400 равномерного осаждения смеси алмазов и абразивов(электрокорунда

15 и корунда) можно добиться если зернистость алмаза в 1,2 — 1,5 раза больше зернистости абразива. При этом, чем крупнее зернистость алмазов, тем меньше разница с соответствующей зернистостью абразива.

20 Если для зернистости алмазов 40/28-63/50 зернистость абразива, как показали эксперименты, должны быть в 1,5 раза меньше, то для зернистостей 200/160 — 500/400 эта разница должна составлять 1,2 раза.

25 Важным достоинством заявляемого способа изготовления является возможность регулирования концентрации алмазов в инструменте. Обычно при нанесении зерен из алмазных порошков относитель30 ная концентрация алмазов в инструменте составляет 175 — 200%. Для обработки же различных материалов требуется различная концентрация алмазов..

Путем смешивания различных долей аб35 разива и алмаза можно добиться требуемой концентрации алмаза. В то же время для обеспечения требуемой концентрации алмазов, как показали эксперименты, необходимо вносить в расчетное содержание

40 массы алмазной корректив путем увеличения ее в 1,1 — 1,4 раза. Этим снижается влияние формы зерен порошков алмазов на их равномерность осаждения.

Известно, что в соответствии с ГОСТ

45 9206-80 на порошки алмазные более высоким маркам алмазов соответствует более лучшая форма алмазов. У природных алмазов увеличивается доля изометрических зерен и их доля для алмазов марок А2 и А8

50 изменяется с 20% до 80%, а у синтетических алмазов коэффициент формы основной доли зерен в порошке изменяется с 1,3 до 1 1.

Зерна же более правильной формы осаждаются быстрее и меньше "парусят", "витают"

55 в пограничной с инструментом зоне.

Поэтому корректируют коэффициент для более низких марок алмазов (АСМ, АС6, АС15) составляют 1,3 — 1,4, а для более высоких (АСН, АС50 и выше составляет

1,1 — 1,2).

1757807

Известно применение различной зернистости алмазов для повышения siccnnyàтационных показателей инструмента, При этом достигаются различные цели, йайример, повышается его износостойкость за 5 счет нанесения мелких алмазов в поверхностном слое (авт.сеид, М 351689) или повышается режущая способность за счет повышенной концентрации крупных зерен (авт.свЛФ 1283067), 10

В нашем случае различные размеры апмазных и абразивных зерен необходимы для того, чтобы добиться равномерного распределения этих зерен при осаждении в электролите. Нам известно использовайие 15 такого решения.

Способ осуществляется следующим образом.

В зависимости оттребуемой концентра- 20 ции алмазов в инструменте, рассчитывается масса алмазов и абразивов. При этом масса алмазов увеличивается в зависимости от марки алмазов на величину 1,1 — 1,4. Выбирается зернистость абразива с учетом по- 25 правочного коэффициента 1,2 — 1,5.

Отвешиваются выбранные алмазы и абразивы и тщательно смешиваются.

Например, для инструмента требуется стопроцентная относительная концентра- 30 ция алмазов ACM 60/40. Поскольку средняя концентрация алмазов в инструменте, изго-товленном методом гальваностегии, равня175 + 200 ется 2 = 187,5%, то часть алмазов

35 составляет в смеси 1875 = 0,53. Так кзк

1 используются алмазы с пониженным содержанием основной фракции, то принимаем поправочный коэффициент равным 1,3. 40

Тогда доля алмазов в смеси составляет

0,53.1,3 = 0,689-0,69. Поэтому доля абразйва

24А М40 в смеси составляет,0,31. При массе алмазов для смеси в 1000 карат =2,00 r, масса абразива составит 69 = 89,9 г. 45

200 31

Затем смесь помещается в ванну, если используется метод взмучивания или в чашку, предварительно смачивается электролитом и с помощью кисточки наносится нз инструмент. 50

Операции предварительного закрепления алмазно-абразивной смеси и заращивания металлом-связкой производятся известными методами гальваностегии.

На РЗАИ были изготовлены круги фор- 55 мы 6А2ф 200 мм с шириной рабочей поверхности 20 мм. Использовался сернокислый электролит, режимы закрепления смеси и заращивания использовались стандартные, 1 4 ЪФ .1 »" -

Смесь порошков на круги наносилась с помощью кисточки, которую после опускания в чашу со смесью порошков опускали в электролит. Использовался электрокорунд белый плотностью 3,95 г/см .

Испытания кругов пройзводились на Калининском стеклозаводе при обработке кромок стеклоизделия на станках фирмы

"Бибейк". Частота вращения круга 2000 об/мин. Усилие прижима — 4 кгс, сож — вода, средняя стойкость определялась по результатам испытаний 3-х кругов.

Особенности исполнения кругов и результаты испытаний приведены в таблице 1.

Относительная концентрация алмазов контролировалэсь визуально под микроскопом путем подсчета количества зерен в поле зрения.

Приведенные данные показывают, что изготовленные в соответствии с заявляемым способом круги обеспечивают большую стойкость инструмента и более высокое качество обработки. Причем, на круге, выполненном по варианту М 4, также как и по варианту f4 2, имели место отдельные участки с повышенным содержанием абразива (пятнистое покрытие), что снижает режущую способность круга и приводит к образованию сколов.

Кроме того, изготовлялись круги формы 6A2$50 мм с отверстием / 20 мм.

Круги устанавливались на настольносверлильном станке и прижимались с усилием 8 кгс к стеклянному образцу размерами

10 х 10 мм, расположенному в ванне с водой, Контролировался съем стекла за 1 мин, работы, . Круги изготовлялись с алмазами АС15

125/100 и смеси этих алмазов и электрокорунда 24А.

Особенности исполнения кругов и результаты испытаний приведены в таблице 2, Эти данные показывают, что и режущая способность инструментов, изготовленных согласно заявке, выше чем чисто алмазных, Применение предложенного решения для инструментов, предназначенных для обработки стекла и древесно-стружечных материалов может обеспечить эффект свыше 0,5 млн. Руб.

Формула изобретения

Способ изготовления алмазного инструмента на гэльвайической связке. при котором берут смесь алмазного и абразивного порошков с плотностью, последнего в 1,1—

1,7 раза большей плотности алмазного, помещают в гальваническую ванну. затем

1757807 осаждают, предварительно закрепляют и заращивают металлом-связкой, о т л и ч à юшийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных показателей инструмента, алмазный порошок берут зернистостью. в 1,25 — 1,5 раза большей зернистости абразивного порошка, в количестве, выбираемом из следующего условия:

М (1,1 — 1,4) К, где М вЂ” количество алмазного порошка, К—

5 заданная концентрация алмазного инструмента, Таблица 1

ММ пп

Соотношение зернистостей алмаза и аб азива

Относ. концентр. ал. маза

АСМ 60/40

АСМ 60/40 24 А М 63

АСМ 60/40 24 А М 40

ACM 60/40 24 А М 40

1;1

1,5:1

1,5:1

1,0

1,3

Соотношения зернйстостей взяты для размеров основной фракции алмазов И м е ютс я и абразивов детали с небольшими сколами

Таблица 2

Составитель Е. Старовойтов

Редактор Л, Павлова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кравцова

Заказ 2959 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

2

Марка и зерни стость алмазного по ошка

Марка и зернистость: злектрокон а

Поправочн. коэф. на массу алмаза

Средняя стойкость круга до выхода из ст оя смен

1,8

4,8