Материал для магнитно-абразивной обработки

 

Использование: изготовление материалов для магнитно-абразивной обработки цветных металлов и сплавов. Сущность изобретения: материал выполняют в виде гранул , содержащих ферромагнитную составляющую из сплава на основе железа при следующем соотношении компонентов, мае. %: углерод 0,2- 1,5; кремний 0,15-0,50; ванадий 2-10; железо остальное. На поверхности гранул формируют пленку оксидов - абразивную составляющую. Содержание составляющих в гранулах, мас.%: абразивная составляющая 5 - 15; ферромагнитная составляющая 85 - 95. Материал получают распылением струи расплава водой или воздухом . 1 табл.

COIQ3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 24 0 3/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Абразивная составляющая (21) 4851626/08 (22) 08.02. 90 (46) 07.09.92. Бюл. МЗЗ (71) Физико-технический институт АН БССР и Белорусский институт механизации сельского хозяйства (72) Ю.Г.Орлов, Л.Р.Дудецкая, В.Д.Ефремов, В.И.Ефремов, Л.M.Êîæóðî, Г.Б.Добрянская и А,Н.Бруй (56) Авторское свидетельство СССР

N. 703321, кл. В 24 D 3/34, 1977. (54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ МАГНИТНО-АБРА ЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

@7) Использование: изготовление материалов для магнитно-абразивной обработки

Изобретение относится к чистовой обработке, а именно к материалам для магнитно-абразивной обработки цветных металлов и сплавов.

Целью изобретения является повышение производительности при обработке цветных. металлов и сплавов за счет составляющих и оптимального соотношения компонентов материала.

Материал для магнитно-абразивной обработки выполняют в виде гранул, содержащих ферромагнитную составляющую из сплава следующего состава, мас. ;

Углерод 0,2 — 1,5

Кремний 0,15 — 0,5

Ванадий 2 — 10

Железо Остальное и абразивную составляющую из оксидов ванадия, причем гранулы содержат составляющие в следующих количествах, ма с. 7:

„... Ж„„1759616 А1 цветных металлов и сплавов. Сущность изобретения: материал выполняют в виде гранул, содержащих ферромагнитную составляющую из сплава на основе железа при следующем соотношении компонентов, мас. $: углерод 0,2 — 1,5; кремний 0,15 — 0,50; ванадий 2 — 10; железо остальное. На поверхности гранул формируют пленку оксидов— абразивную составляющую. Содержание составляющих в гранулах, мас,%: абразивная составляющая 5 — 15; ферромагнитная составляющая 85 — 95. Материал получают распылением струи расплава водой или воздухом. 1 табл.

Ферромагнитная составляющая 85 — 95

Ванадий в сплаве образует твердый раствор и придает ему повышенную твердость. В сплаве с достаточно высоким со- 4 держанием углерода образуются карбиды (Я ванадия, которые выполняют роль абразивной составляющей в случае скола оксидов с Q, поверхности гранулы. Кремний является элементом, облегчающим технологию вы- О плавки и распыления сплава, он способствует сфероидиаации диспергироаанних, аи капель перед затвердеванием, что приводит к образованию округлых гранул, наиболее эффективных при магнитно-абразивном полировании. В результате контакта с окисляющей средой на поверхности гранул образуется толстая пленка оксидов.

Химический метод не позволяет определить в пленке оксидов долю оксидов ванадия и оксидов железа, Термодинамический ана-, 1759616

20

35

55

85 — 95 лиз позволяет утверждать, что процентное содержание оксидов ванадия. по крайней мере на порядок превышает содержание оксидов железа.

Нижний предел содержания ванадия в сплаве определяется тем, что при содержании ванадия менее 2% пленка оксидов на поверхности частиц состоит не только из оксидов ванадия, но и из оксидов железа, что снижает абразивные свойства порошка, .При содержании ванадия выше 10% технология выплавки сплава существенно усложняется из-за образования большого количества шлака на поверхности металла s печи. Кроме того, повышение содержания ванадия в сплаве значительно его удорожает, Физико-химические расчеты и экспериментальные измерения показывают, что концентрация ванадия в расплаве 2 — 10 мас.% соответствует присутствию в полученном материале абразивной составляющей.в количестве 5 — 15% от массы гранул, что является достаточным для обеспечения высоких абразивных свойств.

Материал изготавливают следующим образом.

Сплав железо-кремний-углерод-ванадий получают сплзвлением шихтовых материалов в индукционной печи. Перед выпуском из печи расплав имеет температуру 1550 — 1650"С в зависимости от содержания углерода. Жидкий металл переливают в промежуточное устройство с донным отверстием, сечение которого определяет расход металла BO время распыления. Струя расплава диаметром 5,5 — 8 мм диспергируется водой или воздухом, капельки расплава быстро охла>кдаются и затвердевают, при этом на поверхности частиц образуется пленка оксидов. Охлаждение образовавшихся гранул происходит в воде. Развитая поверхность гранул способствует образованию пленки оксидов.

Пример. В индукционной печи ИСТ0,16 выплавили сплавы на железной основе, которые имели следующее содержание элементов, %; 0,95 углерода; 0,38 кремния; 1,90 — 10,12 ванадия. Содержание других примесей не контролировали, Температура расплава в печи перед выпуском составляла

1620 С, Струю металла подвергали распылению водой, давление которой в форсунке составляло 90 атм, Распыленный порошок собирали в приемнике с водой.

Через 2 ч по окончании распыления порошок подвергали сушке в электрической нагревательной печи с неконтролируемой атмосферой, Порошок был насыпан на поддон слоем 30 — 50 мм, Температура в сушильной печи составляла 130 С.

По окончании сушки порошок был рассеян на фракции; +400; -400+ 160; -160 мкм.

Порошок фракций -400 +160 мкм был опробован для магнитно-абразивной обработки образцов цветных металлов.

Испытание описываемого магнитно-абразивного материала и материала, выбранного за прототип, проводили на лабораторной установке ЭЦ-1 с оппозитным расположением полюсов относительно вращающегося и осциллирующего образца.

Условия эксперимента: частота вращения заготовки 630 об/мин, сила тока катушек намагничивания 2А, рабочий зазор 2 мм, зернистость порошка 160/400, размеры образцов: наружный диаметр 20 мм, длина 30 мм, В качестве СОЖ использовали 3%-ный раствор ПАВ в воде типа СИНМА-1, подаваемый в зону обработки капельным методом.

Время обработки 60с.

Контроль абразивных свойств порошков осуществляли весовым методом путем взвешивания образцов до и после обработки. Эксперимент повторяли трижды на партиях образцов в 20 шт. Среднее значение съема металла приведено в таблице

Измерение шероховатости обработанных поверхностей на профилометре-профилографе модели 252 показало. что как прототип, так и описываемый материал обеспечивают примерно равную чистоту поверхности в пределах 0,1 ...0,05 мкм

Как видно из таблицы, по абразивным свойствам, выражающимся в сьеме металла в единицу времени, предлагаемый магнитно-абразивный материал превосходит известный.

Формула изобретения

Материал для магнитно-абразивной обработки, выполненный в виде гранул, содержащих ферромагнитную составляющую из сплава на основе железа, включающего углерод и кремний, и абразивную составляющую, включающую оксиды, о т л и ч а ю щ u ï с я тем, что, с целью повышения производительности при обработке цветных металлов и сплавов, сплав дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас. t . углерод — 0.2 — 1,5; кремний— 0,15 — 0,50; ванадий— 2 — 10; железо— остальное, а гранулы содержат составляющие в следующих количествах, мас.%; абразивная составляющая — 5 — 15; ферромагнитная составляющая—

1759616

Результаты испытаний магнитно-абразивных порошков

Весовой съем,мг

I 7,Х 7 0з, Х

Примечание

Опыт Испытуемый материал

Обрабатываемый материал - медь М3

1 Материал-. прототип

2 Описываемый материал

0,244

Нецелесообразно из-за усложнения выплавки и распйления

- дюраломиний 416

0,144

0,132

0,202

0,267

0,326

0,334

Обрабатываемый материал

7 Материал-прототип

Нецелесообразно из-за усложнения выплавки и распыления

Составитель И.Малхазова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Тупица

Редактор

Заказ 3143 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

Описываемый материал

1l

1,90

2,10

7,52

9,96

10,12

1,90

2,10

7,52

9,96

10,12

4,86

5,06

10,40

14,84

15,22

4,86

5,06

10,40

14,84

15122

0,220

0,374

0,801

0,964

0,970