Масса для изготовления абразивного инструмента

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2262434:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) (RU)

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, в частности обдирочного карбидкремниевого инструмента для обработки шлифовальных кругов. Масса для изготовления абразивного инструмента на керамической связке содержит смесь карбидкремниевых зерен не менее двух смежных зернистостей, водный раствор временного связующего и частицы абразивного огнеупорного наполнителя. Частицы наполнителя выполнены из адгезионно-активного материала к керамической связке и имеют размер 0,16-0,25 размера зерен карбида кремния по меньшей мере одной из его зернистостей. Отношение объемов частиц наполнителя по их размерам равно отношению объемов зерен карбида кремния смежных зернистостей при следующем соотношении компонентов массы, мас.%:

карбид кремния: зернистостью 10040,8-43,6зернистостью 6318,4-19,8электрокорунд белый: зернистостью 256,0-6,6зернистостью 162,8-3,0керамическая связка23,0-27,0водный раствор временного связующегоостальное

В результате повышается механическая прочность закрепления зерен карбида кремния в черепке инструмента с обеспечением высокого качества и производительности обработки. 1 табл.

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, в частности обдирочного карбидкремниевого инструмента для обработки шлифовальных кругов.

Известны абразивные инструменты из карбида кремния на керамической связке (см. Смирнов В.А. и др. Преимущества кругов из карбида кремния зеленого на адгезионно-активной связке при обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов. - Физико-химические явления при шлифовании. Сборник докладов. Киев - 1976, с.56-61).

Общим недостатком инструментов из карбида кремния на керамической связке является их низкая механическая прочность, что приводит к повышенному износу при шлифовании, снижению производительности и малой стойкости инструмента. Это объясняется тем, что керамическая связка не реакционноспособна к карбидкремниевым зернам, которые к тому же имеют гладкую поверхность и более широкие углы режущих граней, что отрицательно сказывается на характере удержания зерна в черепке инструмента. Зерна карбида кремния удерживаются лишь за счет механического заклинивания в связке.

Известна масса для изготовления абразивного инструмента, содержащая смесь карбида кремния различных зернистостей 100, 63 и 25, керамическое связующее и водный раствор временного связующего (см. авторское свидетельство СССР №1526968, кл. В 24 D 3/14, 1989 г. Бюл. №45). Преимуществом этой абразивной массы является повышение эксплуатационных показателей изготовленного из нее инструмента за счет более рациональной упаковки зерен в круге, а также подбора оптимального количественного соотношения компонентов массы. Эта масса для изготовления абразивного инструмента принята за прототип.

Недостатком прототипа является то, что прочность мостиков связки и закрепления зерен в черепке инструмента по-прежнему остается недостаточно высокой из-за низкой адгезионно-активной способности керамической связки к карбид кремниевым зернам. Это обстоятельство снижает качество инструмента по прочности и его производительность.

Предлагаемым изобретением решается задача устранения указанных недостатков аналогов и прототипа за счет введения в массу адгезионно-активных абразивных частиц наполнителя, например электрокорунда зернистостью 25 и 16, вместо зерен карбида кремния зернистостью 25 в тех же объемных пропорциях. Разбиение частиц наполнителя на две зернистости дает более рациональную упаковку зерен карбида кремния как зернистостью 100, так и зернистостью 63, так как на более плотную упаковку зерен влияет соотношение размеров частиц наполнителя и зерен карбида кремния. С введением адгезионно-активных частиц наполнителя повышается механическая прочность инструмента и улучшается закрепление зерен карбида кремния в связке за счет армирования мостиков связки и в целом черепка инструмента частицами наполнителя, а также частицы наполнителя играют роль опоры зернам карбида кремния и являются своеобразными их зажимами.

Решение этой задачи позволяет достичь следующий технический результат - повысить качество инструмента и его производительность.

Поставленная цель достигается тем, что в абразивной массе с заданным соотношением компонентов, содержащей смесь карбидкремниевых зерен не менее двух смежных зернистостей, водный раствор временного связующего и частицы абразивного огнеупорного наполнителя, последние выполнены из адгезионно-активного материала к керамической связке и имеют размер 0,16-0,25 размера зерен карбида кремния по меньшей мере одной из его зернистостей, при этом отношение объемов частиц наполнителя по их размерам равно отношению объемов зерен карбида кремния смежных зернистостей при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид кремния
зернистостей	100	40,8-43,6
	63	18,4-19,6
Электрокорунд белый
зернистостей	25	6,0-6,6
	16	2,8-3,0
Керамическая связка		23,0-27,0
Водный раствор связующего		Остальное

Применение частиц наполнителя из адгезионно-активного материала к керамической связке позволяет получить более прочными мостики связки и в целом черепок инструмента за счет армирования связки мелкозернистым электрокорундом, частицы которого, располагаясь между зернами карбида кремния, являются еще своеобразными их зажимами и опорами. Выбор размера частиц наполнителя равным 0,16-0,25 размера зерен карбида кремния, а также разбиение частиц на две зернистости 25 и 16 позволяет получить более плотную упаковку зерен карбида кремния и частиц наполнителя, за счет чего увеличивается количество контактов между зернами и частицами, что также приводит к повышению прочности инструмента и, как следствие, увеличению стойкости и производительности инструмента (см. таблицу). Таким образом, предлагаемая масса позволяет создать абразивный инструмент с повышенным качеством по прочности и более высокой производительностью.

Абразивный инструмент из предлагаемой смеси готовится следующим образом.

Изготовление абразивной массы производится известными способами путем смешивания зерен карбида кремния и частиц электрокорундового наполнителя предлагаемых зернистостей и размеров с последующим введением керамической связки, декстрина и воды. Из готовой абразивной массы формируют заготовки абразивного инструмента и проводят их термообработку при 1250°С.

Примеры изготовления предлагаемой массы и результаты испытаний изготовленных из них кругов и "восьмерок" показаны в таблице.

Образцы "восьмерки" готовились из предлагаемых абразивных масс (пример 1 и 2) и масс прототипа для сравнения (пример 3 и 4). Образцы обжигались в печи при температуре 1250°С. Механическая прочность образцов на разрыв определялась на испытательной машине УММ-5 по общепринятой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице, из которой видно, что образцы "восьмерки" изготовленные из предлагаемых масс, имеют прочность в 1,18-1,20 раз выше по сравнению с образцами прототипа.

Испытания изготовленных кругов (по примерам 1, 2, 3, 4) проводили на модернизированном станке модели РТ-103 для совмещенной обработки посадочного отверстия и наружного диаметра кругов ПП 400×63-127К5. Производительность кругов оценивалась коэффициентом шлифования, а стойкость кругов - через количество обработанных изделий.

Анализ результатов, представленных в таблице, показывает, что абразивный инструмент изготовленный из предлагаемых масс, имеет производительность в 1,31-1,35 раз выше инструментов прототипа, а стойкость инструментов увеличивается в 1,20-1,26 раз по сравнению с прототипами.

Таблица
Компоненты и параметры испытаний	Содержание компонентов, мас.%
	Предлагаемые	Для сравнения
	1	2	3	4
Карбид кремния 53 С
зернистости:
100	40,8	43,6	40,8	43,6
63	18,4	19,8	18,4	19,8
25	-	-	8,8	9,6
Электрокорунд белый 24 А
зернистости:
25	6,0	6,6	-	-
16	2,8	3,0	-	-
Керамическая связка	23,0	27,0	23,0	27,0
Водный раствор связующего	Остальное
Прочность на разрыв, МПа	6,9	6,5	5,8	5,4
Коэффициент шлифования	9,2	8,1	7,0	6,0
Количество обработанных изделий, шт.	76	72	60	60

Масса для изготовления абразивного инструмента на керамической связке, содержащая смесь карбидкремниевых зерен не менее двух смежных зернистостей, водный раствор временного связующего и частицы абразивного огнеупорного наполнителя, отличающаяся тем, что частицы наполнителя выполнены из адгезионно-активного материала к керамической связке и имеют размер 0,16-0,25 размера зерен карбида кремния по меньшей мере одной из его зернистостей, при этом отношение объемов частиц наполнителя по их размерам равно отношению объемов зерен карбида кремния смежных зернистостей при следующем соотношении компонентов массы, мас.%:

Карбид кремния зернистостью 100	40,8-43,6
Карбид кремния зернистостью 63	18,4-19,8
Электрокорунд белый зернистостью 25	6,0-6,6
Электрокорунд белый зернистостью 16	2,8-3,0
Керамическая связка	23,0-27,0
Водный раствор временного связующего	Остальное

Способ изготовления малогабаритного абразивного инструмента на керамической связке // 2211756

Изобретение относится к производству абразивного инструмента на керамической связке, в частности к производству шлифовальных головок из электрокорунда на керамической связке диаметром от 3 мм до 30 мм.

Способ повышения эксплуатационных свойств абразивного инструмента // 2164857

Изобретение относится к производству и эксплуатации мелкозернистого абразивного инструмента на керамической связке. .

Масса для изготовления абразивного инструмента // 2151046

Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента для суперфинишного полирования изделий из мрамора, гранита, керамики, стекла. .

Шлифовальный круг и стеклообразное связующее для шлифовальных кругов // 2139181

Абразивный шлифовальный круг и стекловидная связка для него // 2135344

Изобретение относится к изготовлению металлорежущего инструмента, используемого для шлифования узлов точной механики. .

Способ изготовления керамической связки для абразивного инструмента // 2131804

Изобретение относится к производству абразивного инструмента и касается изготовления керамических связок для этого инструмента. .

Керамический корундовый абразивный материал, способ его получения и абразивный инструмент // 2126318

Изобретение относится к абразивному материалу из керамического корунда, способу его получения и изготовленному из него инструменту. .

Алмазный инструмент // 2106237

Изобретение относится к производству абразивного инструмента из алмаза, предназначенного для шлифования изделий из твердых сплавов и неметаллических материалов. .

Связка абразивного инструмента // 2101164

Изобретение относится к связкам абразивного инструмента, который может быть использован при обработке инструментальных сталей, заточке режущего инструмента вместе со стальной державкой и других труднообрабатываемых материалов.

Масса для изготовления абразивного инструмента // 2354534

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении обдирочного инструмента для обработки шлифовальных кругов

Способ обработки поверхности детали из композиционного материала алмаз - карбид кремния - кремний // 2402509

Изобретение относится к способам обработки поверхности деталей из композиционных материалов типа «алмаз - карбид кремния - кремний» и может быть использовано, в частности, при изготовлении инструмента и конструкционных деталей для машиностроения

Поликристаллические абразивные материалы и способ их изготовления // 2404021

Керамическая связка // 2452612

Изобретение относится к керамической связке для изготовления корундового шлифовального инструмента

Сверхтвердые алмазные композиты // 2463372

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к сверхтвердым алмазсодержащим композиционным материалам, которые могут применяться для изготовления режущего инструмента

Покрытые оболочкой абразивные зерна, способ их получения, а также их применение для получения абразивных материалов // 2469836

Изобретение относится к абразивным зернам, покрытым оболочкой из мелкозернистого неорганического порошка и связующего, и способу их получения

Способ изготовления абразивного инструмента // 2523863

Изобретение относится к технологии производства абразивного инструмента на керамических связках. Способ включает приготовление формовочной массы, содержащей абразивные зерна электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и наполнитель в виде алюмосиликатных полых сферических частиц в количестве 2-200% от объема абразива, формование из нее сырца инструмента и высокотемпературный обжиг инструмента. В процессе приготовления формовочной массы до формования из нее сырца инструмента обеспечивают хранение упомянутой массы в течение 25-35 ч для стабилизации влажности по всему объему. Технический результат заключается в снижении брака при производстве абразивного инструмента за счет снижения расслаивания заформованного сырца инструмента и его растрескивания при высокотемпературном обжиге.

Способ изготовления высокопористого абразивного инструмента // 2527052

Изобретение относится к технологии производства высокопористого абразивного инструмента на керамических связках. Способ включает приготовление формовочной массы, содержащей абразивные зерна электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и смесь наполнителей в виде алюмосиликатных полых сферических частиц в количестве 2-200% от объемного содержания абразива и молотых фруктовых косточек в количестве 5-250% объемного содержания алюмосиликатного наполнителя, формование из нее сырца инструмента и высокотемпературный обжиг инструмента. В процессе приготовления формовочной массы до формования из нее сырца инструмента обеспечивают хранение упомянутой массы в течение 36-42 ч для стабилизации по всему объему. Технический результат заключается в снижение брака при производстве абразивного инструмента за счет снижения расслаивания заформованного сырца инструмента и его растрескивания при высокотемпературном обжиге.

Способ изготовления изделий из алмазно-металлического композиционного материала // 2554963

Изобретение относится к алмазосодержащим композиционным материалам, используемым в различных областях электроники в качестве теплоотводов. Технический результат - повышение эффективности работы изделий в качестве теплоотводов при упрощении технологии их изготовления. Способ включает предварительную агломерацию порошка алмаза холодным прессованием указанного порошка и временного полимерного связующего с последующей термообработкой при температуре полного удаления летучих из временного связующего с получением пористой заготовки и окончательную его агломерацию-спекание путем инфильтрации жидким металлом. Инфильтрацию пористой заготовки при окончательной агломерации-спекании алмазного порошка осуществляют жидкой медью путем капиллярной конденсации ее паров в интервале температур 900-1000°С на заготовке и давлении в реакторе не более 36 мм рт.ст. при температуре паров меди, превышающей температуру металлируемой заготовки. 1 табл., 8 пр.

Способ изготовления изделий из алмазосодержащих композиционных материалов // 2566351

Изобретение относится к алмазосодержащим композиционным материалам, широко используемым для изготовления алмазного инструмента: резцов, выглаживателей, опор, фильер и т.д. Технический результат - упрощение способа изготовления изделий из алмазосодержащих композиционных материалов при сохранении их функциональных свойств. Способ включает приготовление пресс-массы на основе ультрадисперсного алмазного порошка и временного связующего, формование пористой заготовки при комнатной температуре, нагрев полученной заготовки до температуры полного удаления летучих из временного связующего и ее инфильтрацию жидким кремнием. В соответствии с заявляемым техническим решением инфильтрацию жидким кремнием осуществляют путем капиллярной конденсации его паров в интервале температур 1300-1450°C и давлении в реакторе не более 36 мм рт.ст., причём температура паров кремния превышает температуру заготовки. В предпочтительном варианте выполнения способа пресс-массу готовят на основе алмазного порошка в капсуле из пироуглерода. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 11 пр.