Композиционный полимерный материал для абразивного инструмента
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к созданию композиционных полимерных материалов и инструментов на их основе, предназначенных для шлифования поверхностей твердых поверхностей металлов и сплавов. Материал содержит в качестве основы сверхвысокомолекулярный полиэтилен и алмазный порошок с зернистостью 40-120 мкм. Использование заявляемого изобретения позволяет повысить долговечность и работоспособность абразивного инструмента за счет высокой износостойкости в сочетании со стабильным коэффициентом трения. 1 табл.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к созданию абразивных материалов и инструментов, предназначенных для шлифования поверхностей твердых тел.
Известна композиция для изготовления абразивного инструмента, содержащая в качестве основы политетрафторэтилен (ПТФЭ), в качестве абразивного наполнителя - природный технический алмазный порошок, обеспечивающий инструменту высокие абразивные свойства и низкий коэффициент трения. Однако, этот состав отличается низкой износостойкостью, что снижает ресурс работы инструмента, (см. Патент РФ №2164522 C1, 7 C08J 5/14, C08L 27/18, 27.03.2001).
Задачей настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных свойств абразивного материала на основе термопластичного связующего.
Для достижения технического результата композиционный абразивный материал содержит в качестве абразивного вещества природный алмазный порошок, структурно-взаимосвязанный с основой - сверхвысокомолекулярным полиэтиленом (СВМПЭ), при соотношении ингредиентов, мас.%:
| природный алмазный порошок | 20-40 |
| сверхвысокомолекулярный полиэтилен | остальное |
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ 10) - промышленный порошкообразный продукт (ТУ 2211-068-70353562-2006) с ММ≤1,0·106, плотностью, кг/м3, не менее 925, прочностью при разрыве, МПа, не менее 30, относительным удлинением при разрыве, не менее 300.
Композиционный полимерный материал для абразивного инструмента изготавливается путем смешения исходных ингредиентов и переработкой в изделия методом горячего прессования.
Пример 1. Смешивают композицию при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| природный алмазный порошок | 20 |
| сверхвысокомолекулярный полиэтилен | остальное |
Полученную смесь помещают в матрицу необходимой формы и прессуют изделие при удельном давлении 10-12 МПа и температуре 175°С. Скорость подъема температуры и продолжительность выдержки при температуре прессования определяют исходя из габаритов изделия.
Пример 2. Смешивают композицию при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| природный алмазный порошок | 30 |
| сверхвысокомолекулярный полиэтилен | остальное |
Изготовление инструмента осуществляется по примеру 1.
Методики определения свойств композита
Триботехнические свойства определялись на машине трения СМТ-1 при скорости скольжения 1 м/с, нагрузке 50 Н, в течение 5 мин. В качестве контртела использовался диск из стали 40 X, термообработанный до HRC 50, с шероховатостью 1,25 мкм. Результаты испытаний представлены в таблице.
Технико-экономическая эффективность
Использование заявляемого изобретения, реализуемого на стандартном оборудовании, позволяет повысить эксплуатационные характеристики и получить абразивный инструмент, обладающий высокой износостойкостью в сочетании со стабильным коэффициентом трения. Как видно из приведенных данных, износостойкость при обработке стальных поверхностей возросла в 4 раза по сравнению с прототипом. Применение алмазного абразивного материала заявляемого состава позволяет повысить ресурс работы при обработке сталей и позволяет сократить расход дорогостоящего полимерного и алмазного сырья.
| Таблица 1 | |||
| Состав композиции, мас.% | Износ при обработке стали, мг | Шероховатость, мкм | Коэффициент трения |
| Алмазный порошок - 20 СВМПЭ - 80 | 3,0 | 0,30 | 0,45 |
| Алмазный порошок - 30 СВМПЭ - 70 | 2,0 | 0,27 | 0,42 |
| Алмазный порошок - 40 СВМПЭ - 60 | 3,0 | 0,29 | 0,47 |
| Алмазный порошок - 40 | |||
| Флуорекс - 5 | |||
| В-сиалон - 2 | 8,5 | 0,40 | 0,36 |
| ПТФЭ - 53 | |||
| (прототип) |
Источники информации
1. Патент РФ №2164522 С1, 7 С08J 5/14, С08L 27/18, Бюл.№9 от 27.03.2001 "Композиционный алмазосодержащий полимерный материал для абразивного инструмента" /А.А.Охлопкова, Е.Ю.Шиц, М.Д.Соколова, А.А.Васильев/. Прототип.
Композиционный полимерный материал для абразивного инструмента, содержащий основу и в качестве наполнителя природный алмазный порошок, отличающийся тем, что он в качестве основы содержит сверхвысокомолекулярный полиэтилен, а зернистость алмазного порошка составляет 40-120 мкм, при следующем содержании компонентов, мас.%:
| природный алмазный порошок | 20-40 |
| сверхвысокомолекулярный полиэтилен | остальное |
