Способ изготовления абразивного инструмента

 

Цель: улучшение качества обрабатываемой поверхности. Сущность изобретения: готовят абразивную шихту, содержащую абразив , медь, олово, ее брикетируют и термообрабатывают в глицерине. Новым является то, что термообработку производят при температуре 217...230°С в течение 65 ... 100 мин, при этом в шихту вводят временное связующее глицерин в количестве 1...6 мас.%, кроме того,температуру термообработки в процессе нагрева периодически снижают на 20...30°С, 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 24 О 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М

С (21) 4496032/08 (22) 21.10.89 (46) 30.09.92, Бюл. № 36 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР (72) Л. Л, Бурман, В. В. Гужов, А. П, Денисенко, Д. Э. Сахновский и А. Н. Фадеев (56) Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента, Под. ред. Бакуля В, Н„М,: Машиностроение, 1975, с, 217.

Авторское свидетельство СССР

¹ 998866777700,, кКл, В 24 D 17/00, 1981, Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента, в частности из микропорошков абразивного, применяемого в радиоэлектронной, электронной, оборонной промышленностях при обработке деталей из стекла, кварца и др. материалов, Известен способе изготовления абразивного инструмента, при котором готовят абразивную шихту, содержащую медь, олово, абразив, и с целью предотвращения расслаивания компонентов шихты инструмента смешивания производят с добавкой увлажнителя, В качествеувлажнителя применяется 20 (,-ный раствор глицерина в спирте.

Недостатком данного способа является то, что при введении глицериновой смеси в шихту появляется возможность коагуляции абразивных зерен, что отрицательно влияет на работоспособность инструмента. Коагулируемые зерна, образуя комки, наносят царапины на обрабатываемую поверхность.

„.,5U,, 1764981 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА (57) Цель; улучшение качества обрабатываемой поверхности. Сущность изобретения: готовят абразивную шихту, содержащую абразив, медь, олово, ее брикетируют и термообрабатывают в глицерине. Новым является то, что термообработку производят при температуре 217...230 С в течение 65 ... 100 мин, при этом в шихту вводят временное связующее глицерин в количестве 1...6 мас. 7, кроме того, температуру термообработки в процессе нагрева периодически снижают на 20.„30 С, 1 з.п, ф-лы.

Известен способ изготовления алмазных элементов на меднооловяннистой связке, включающий смешивание шихты, прессование заготовок в холодном состоянии и их термообработку в защитной среде — глицерине при температуре выше температуры плавления олова.

Однако при термообработке изготовля- 0 емого инструмента в защитной среде — гли- 00 церине выше температуры плавления олова ° (232 С) олово приобретает текучесть и вытекает из брикета нарушая поеаааоитеянно )» рассчитан ное содержание меди, олова для создания прочного композита. При этом проходит частичная закупорка пор жидким оловом. которое перемещаясь по капиллярам брикета вниз, вытесняет глицерин. B результате по всему объему брикета происходит неоднородная структура соединений медь — олово и распределения глицерина в порах, B. Tåx местах инструмента в результате указанных процессов, где глицерина

1764981 недостаточно (он иэ пор вытеснен оловом), олово, нагретое выше температуры плавления (232 С) при недостаточном количестве глицерина, постепенно превращается в

SnOz, что негативно сказывается на адгеэии металлов (Sn - CU) и соответственно на качестве инструмента, Кроме того, при известном способе инструмент изготавливают при незначительной продолжительности времени нагрева ( до 60 мин), что приводит к неполной сегрегации и очищению частиц компонентов шихты, в связи с чем не возникают прочные адгезионные связи между компонентами, и инструмент получается непрочный, неоднородный. Поэтому при обработке таким инструментом происходит уменьшение производительности шлифования и появляются царапины на обработанной поверхности.

Цель изобретения — улучшение качества обрабатываемой поверхности за счет повышения качества инструмента, Это достигается тем, что в способе изготовления абразивного инструмента, заключающемся в том, что готовят абразивную шихту, содержащую абразив, медь, олово, ее брикетируют и термообрабатывают в глицерине, согласно изобретению термообработку производят при температуре 217...230 С в течение 65„,100 мин, при этом в шихту вводят временное связующее глицерин в количестве 1„,6 мас,, кроме того, температуру термообработки в процессе нагрева периодически снижают на 20...30 С.

Периодическое снижение температуры термообработки в процессе нагрева на

20...30 С снимает внутренние напряжения в инструменте и улучшает структуру слоя.

Изготовление качественного абразивного инструмента на связках с металлической основой, обладающего повышенной иэносостойкостью, возможно лишь в случае восстановления окисленных металлических порошков непосредственно в процессе их нагревания при условии предотвращения вторичного окисления восстановленных металлов за счет кислорода воздуха, находящегося в порах брикета, Вследствие нагревания рабочего слоя в среде глицерина до температуры 60...230 С происходит диссоциация глицерина, при которой образовывается углерод, способствующий удалению окисной пленки с поверхности частиц компонентов, Порошки, прошедшие сегрегацию и очищенные от окислов, приобретают способность к твердофазному взаимодействию атомов меди и олова, что приводит к увели5

55 чению смачиваемости меди оловом за счет их поверхностной диффузии и образования сильного адгезион ного контакта. При холодном формировании брикетов под действием происходит усадка рабочего слоя инструмента в зависимости от плотности компонентов связки, размеров частиц порошков, величины его удельной поверхности и других факторов. Образующиеся при этом поры заполняются глицерином, который и является одним из компонентов рабочего слоя абразивного инструмента, В результате изготовления рабочего слоя абразивного инструмента путем нагрева сбрикетированной шихты в среде глицерина происходит залечивание пор в брикете материала за счет увеличения смачивающей способности и его поверхности диффузии к другим металлическим порошкам. Происходит изменение физико-механических свойств пористого тела за счет перемещения атомов в решетке и замещение ими вакансий, Способ осуществляют следующим образом. Приготавливают шихту состава при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Олово 10-30

Абразив 2...8

Глицерин 1...6

Металлический порошок Остальное

Затем изготавливают алмазные таблетки СТб 1,х3 из алмазов АСН 20/14 — 10 концентрации, брикетируют в пресс-форме с усилием 3 т/см, помещают в специальный сосуд, куда был залит предварительно нагретый глицерин,и нагревают до температуры 217„,230 С в течение 65...100 мин, Кроме того, температуру термообработки в процессе нагрева периодически снижают на

20...30 С, после чего инструмент совместно с глицерином охлаждают до нормальной температуры, Испытания готового инструмента проводили при шлифовании плоских оптических деталей иэ стекла К8 диаметром 90 мм на стенке мод, ГПЗ-350М, Режимы обработки;

n = 500 мин (число оборотов инструмента);

nrp = 24 хв. ход/мин (число двойных ходов детали); р =2,0 кг/см (давление прижима инстг румента на деталь);

Т = 30 с, СОЖ - 3%-ный раствор глицерина е воде, Величину сошлифованного слоя измеряли при помощи индикатора с точностью -1,О мкм. Шероховатость обработанной по1764981 верхности определяли на профилографе— профилометре мод, 201.

Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2 — зависимость работоспособности алмазного инструмента при тонком шлифовании оптических деталей от состава связки технологических параметров процесса; в табл. 3 — сравнительные данные испытаний инструмента, изготавливаемого по изобретению к известному способу.

Влияние повышения температуры при нагреве инструмента представлено в табл, 1, 2 (пример 11). Так, при повышении температуры до 240 С,т.е. на 8 С выше температуры плавления олова происходит его плавление и вытекание из брикетов инструмента. Естественно, что оставшегося олова недостаточно для образования компактного рабочего слоя инструмента и он получается пористым неоднородным, а следовательно непрочным, Повышение температуры, например до 232...235 С,аналогично эффекту приведенному в примере 11 (табл, 1). Однако, он менее ощутим.

Был создан инструмент по известным условиям и заявляемому способу. Количественный микрорентгеноспектральный анализ рабочего слоя инс румента проводили с помощью системы "Линк-860" с использованием программы ZAF — 4 на растровом электронном микроскопе КЭМСКАН—

4ДВ". Исследования показали о неоднородности. химического состава интерметаллидов в инструменте по известному решению, А рабочий слой инструмента, изготовленного по заявляемому изобретению, более рыхлый (пористый), и, соответственно, в работе инструмент не засаливается. В порах инструмента содержится глицерин в количестве

1...6 мас,, при износе абразивного слоя поры вскрываются, глицерин, содержащийся там, растекается по свежевскрытой поверхности пленкой, что позволяет использовать СОЖ с З -ным содержанием глицерина.

Количество глицерина, заполняющего

5 поры, определялось по увеличению массы абразивосодержащих элементов после термообработки их в среде глицерина, Для этого рассчитывалась плотность сырых нетермообработанных брикетов путем on10 ределения их геометрического объема и удельного веса исходных компонентов (меди, олова и алмазов). Установленная плотность не учитывала поры рабочего слоя инструмента, заполняемые при термообра15 ботке с глицерином. Поэтому, определив увеличение массы рабочего слоя элемента поле термообработки в глицерине, с учетом плотности глицерина определяли количество глицерина, находящегося в элементе.

20 Испытания показали, что именно заявляемые режимы создают условия для образования адгезионного слоя интерметаллидов и однородности его структуры в рабочем слое инструмента, 25

Формула изобретения

1. Способ изготовления абразивного инструмента, при котором готовят абразивную шихту, содержащую абразив, медь, оло30 во, брикетируют и термообрабатывают в глицерине, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью улучшения качества обрабатываемой поверхности, термообработку производят при температуре 217-230 С в течение 6535 100 мин, при этом в шихту вводят временное связующее — глицерин в количестве 1-6 мас. >.

2, Способ по и, 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что температуру термообработки в про40 цессе нагрева периодически снижают на 2030 С, 1764981 о о ).

2 Сс> х л

X Ф

С 3m v а 1Ф л

=» о

>> с (э о м

X X а

Ф с

1 1 е) Э

Э Б

1 3:с X

l I

1 CC I

I f33 1

I X 1

1 Л 1

1 С Ф I

f(3 Х I

1 Л Х 1

1 е) Э 1

1 Е 2 1

m Q

I 1

1 1

О (С

Э Ф лО

m x u(-i X 3 l с вЂ”Э 1 1

Ф 1 1 Jl 1

1 3 ф 1

С(ИФй

1Я л

Б Ф

X IX 3.)

С 3Ф л

a. o

Ф I-:

О О

ji

X с

f3) о.

С33

=»

2i

S с

Ф а!

f(3

1 1 1 1

Б

X с

CL

Ф с

=» 1

3 1

1 1 са anL0 -» anL0 (ЧМNМ>-,-бао со о со сосо м.4 м м сч с4 (ч

° c c ° аоааааа о м с

f33 3

1 ) 3 3 30

e I Q f

Х f Ф Л О

1 C X R

X X б х»: г

О(О СЧ Сч О С>0

Ln 3> 3 Ф Ln Cc Cc c0 с б б c c c

ОО0ОООО (Ч

an о

1 1 1 х

1 CC 1 Х 1

z )»>

I Х 1 Ц 1 Ц

1 Э 1 е) 1 1 1 1 ) 1 I 1 1 1 CO

Л а 1 а ! f33 I Э 1 Э Э

I Ц I M 1 %

Э 1 Z z

Kl со=======

V 1 1(-)-1 1 1 1 1 1 1 1

О 1 >- 0>с(»

1 р 1 (Ч

1 II 1! П

1 О

1 О (С(О

1 j÷ 1 Сч(ЧМ

Щ ) 1 1 1 1 ООООООО

30 1 1 ФООО ОООО

1 I- I I- (Ч (Ч (Ч (Ч сч (Ч (Ч

О 1 и

1((>ООООООООО

3 1 е 1 >0(>0 -ч»ч»>0 0>0>0.0

1 (Г 1 т I

М 1 1

1 Э меч сч

3 (3 1 N (Ч ll

1 11 И

1 I c> о сс(>

1 3-(I (ЧО» (Л (Л (С\ Ю (Л (Л ((3

1 m m mN СЧ (Ч N N сЧ СЧ

}-м-

I- I- I- СЧ СЧ СЧ Сч СЧ (Ч (Ч

Ln

Ф I t

Z 1 е((м т (ч ь-се л

1 Э СО 0 ЛЛО»СО 00» Л 0 и о 1

СС 1 1

Я

1 1

1 Ln

v e 1

1 м(0 м м fn е> о 1 е

О) ZX 1

1 С X I э ! а 1

7 1 1

1 а l Q О О Щ Ц б 3>» — (> > ((> О с с м - - — c»aс - -м

m1 Q(f» и

О 1

D! аm

I IO

I Щ е) 1

1о (6 Э

0a D

X к с з с

X а а» о м Ф

I 1 1 1 1 l I

1 ) 1 1 1 I 3

ОООООО

ООООNЛ (Ч СЧ СЧ N Сч с»

ООЬООО

>0 > 0 б- ° (О >О > 0 с»

33 с о

v сЧ о с» а an (е(а ll сЧ

- » (ЧNNC4 (ЧСЧNСЧСЧ(ЧI II

Ln an (n an an an an

"0 .0Ч» осоЧ»Ч» ммммммм оooо о о о мме1мме м о сЧ (Ч (Ч (Ч СЧ СЧ СЧ (Ч

1

1 °

s a а Э

1 (Ч М-4 Щч» fc-CO m CD еч м-т In f

1 Щ х

1 е)

1 CC

I (О

1 D с

1 S

Я Iс )1 I Ф

Х 11 Э 2I

" C>>X

evz

ОZX

Я

X

l- Е

1

1

I

1

1

m 1

1

X 3

1 с

l0 I

m 1

3- 1

1

1

1 (1

I

1

1

1

-Ф М4 >-МО 4 Ю(ЛО б (Ч (Ч СЧ СЧ (Ч СЧ Сч сп (с3 а а о» а о (»3 О о»

c4 cv сч мммм(ч м(ч

c c c cc c cc б, б, с

OOOOOOOdOO

МЮМ»O СО(чоО л).1- Ч» 0 Ln (nw 0 л

c c cб, c °, c б c c а о î о о о о с» о о

I О» (Ч. ОЪ -Ф -» (Ч

1 б

1

I

1

I

1

1 !

1

1

1

1

1

t

1

1

1

1

1 (I

1

1

l

1

1

1

Э 1

Ц 1 о

Ф I

Ф 1

Ф М

XO

X(3 1

CL - 1

1

1

1

1

1

I

1764981

I (1 I

I I Ф

1 (0 I X

X 1 ! z с Ф z

I Ф Y с

»х 1 (0

1 (б Э а

1 S z

Ф О 1

1 1

1 I I

1 I 0 CI 1 Õ eÅ XX 8 Ф, zx0IuX!

С И 1 О

Эс0»О

С 1 10 X 0 L 1Э I 1 Т О К

I 1 Ф 1

o1 oI-д (а

c(xuY

0 OX

Z1 а - 1 О

С(ЭФ э и

1"

СО 1 IO c

О(ОДД(Ч ! Ф 0 Y X (СО

0 I 0I С .0 I с

ДЭ(-ОД(О

8 1- и c8 X

1 СKRRO"

I .0

Э (X

У

cg

I 0I

Э т

I о

2 ф

Z C0 с (Ct O

С1

Ф»

a u

L о

М 2I

z x а z

c c

l0

Э!1(2 Ф

X:У 1

X °

C с0 а й--=

1 I 1

X

X с

1 I I

1 I I о mîлсоа

М М СЧ N СЧ СЧ СЧ с с a i iс с с

ООООООО м

М с

° ->0 а

>О аcA е

ООО

DDCO аco Г

ООО

О л

D

>0

Х

С

1 1 1 0

I I 1 i I I

Iи 1

Ф Э а

>z с

X

00 О

М Ф

D (>

l0

S

X

О.

Э

I S с !

S

О.

Э

I I I 1 1 с

111111-1

S

С1

Э

X 1 1 с= =! I 1

1 1 I

ОООООО

О О О О СЧ

СЧСЧСЧСЧСЧ> 1

О

ООООО ъо О эо ъо

D эо

II и

Й

О,!.

1! (ч

I- II

О О аааа

-0 .СС СЧ N N N

СЧ СЧ N N СЧ СЧ

М М М М М М CA

ООООООО

МММММММ

О

СЧ

1

I

1 !!

X с1

I

l ((g

1 (О

z

I О

I2 с >дд

1Y

Э

Р (О

1 о

IО с а z

1эо

lP

z м

t- 2".

X с

8 о

Э

О.

Ф

I0 о

I (С

Ф I

1 X Сс

1 Ф 1 0! 1 о I I

О 1

I 1 X X

Ф 1 а С1

1 (Д I Ф Ф

01 (L 1 I

С0 1 (О 1 с

О

1 д ! I- СЧ

1 1

1 Z 1

1 X 1 ! 1

1 ° I a

I y

1 >О

I I (— —

I l

О

1 О

1 М

1 д 1 N

1 1- I

1 1

1 С>е 1

1 1 ! .0 ! э(с

1 СД 1 Ф

1 Э I I"

XV 1 (.!

I 1 О (-т — — 4

1 О! (1 1

I X Z 1 с z I а 1 ! — — — о 1

1 Ф 1

1 I О

8а

1 °

O CO 1

1 I

I l0 1 а Ф 1

I (О X

1 l0 Ф I CO солcncomм ОООО(а О

Ла(ЧэОаО ОDCO

NN ММММММСЧ с ооооооооо

О О эо а СЧ О CACO

CO CO "О а а >О "О эо с с

\> О D О О О О О О лло о о о о о ь

ЩСОООООООО

° с С ((ЧNNNNN

О

ООООООООО

CO ->О>ой> "Оеоэо>о

w>0 ааааааа

СЧ е — N СЧ N СЧ N СЧ СЧ

N Сч N (Ч N N N СЧ (Ч

0I (I 1 1 1 1 1 1 1 о

X 1 1 1 1 1 I 1 I ) сА

М >0 М М М М D N CA

Оааа «аао

СС1 е» ° е» 0> (" \ ° е М

N.4 Ch -О-1-0NСЧ NNСЧСЧСЧNN сч М.Ф а 0 лсо 0 1О

1764981

Таблица 3

Тенпература,"C обрабатываемой детали инструмента

0,24

15

12 0,75 Глубокие царапины

232 (flPOTO THh) 3,0

12

0,75

0,6

0,20

0,22

12

3,0

4,5

Однородная

Засаленная

0,25

5 0,5

4,5

16

Фактура однородная

Однородная

Составитель Л.Бурман

Редактор Л.Народная Техред М,Моргентал Корректор А.Козориз

Заказ 3343 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

232 (прототип)

230

Давление прессования>т/смз

Время НзрояоТ мин ватость

Ва,нкм

Величина разруюенного слоя, Т, икм

Твердость ПорисН110 инст- тость, румента 2

Производитель ность О, мм/мин

Фактура однородная

Неоднородная,царвпины

Ннструмент разруиается (мннроаоны разруоения)