Способ изготовления абразивного инструмента на металлической связке



Способ изготовления абразивного инструмента на металлической связке
Способ изготовления абразивного инструмента на металлической связке

 


Владельцы патента RU 2584107:

Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай"(АО "ФНПЦ "Алтай") (RU)

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента на металлической связке. Осуществляют подачу электролита, содержащего абразивные зерна, на поверхность инструмента, который вращают горизонтально в гальваническом резервуаре с обеспечением закрепления осаждаемых на поверхность инструмента абразивных зерен электрохимическим покрытием. Инструмент размещают в гальваническом резервуаре с получением локального открытого участка поверхности инструмента при вращении инструмента в дискретном режиме. Осуществляют операции дозирования абразивных зерен и осаждения электрохимического покрытия с закреплением абразивных зерен на локальный открытый участок поверхности инструмента. При последующем дискретном повороте инструмента на заданный угол упомянутые операции повторяют. В результате обеспечивается повышенная стойкость и точность изготовления инструмента. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области абразивной обработки различных металлических и неметаллических материалов и может быть использовано для изготовления абразивного инструмента с закреплением абразивных зерен на поверхности корпуса инструмента электрохимическим покрытием.

Одним из способов изготовления абразивных инструментов является закрепление на корпусе инструмента режущих абразивных зерен металлом из осаждаемого электрохимического покрытия (например, никель, хром, кадмий и др.). Прочность металлического покрытия, величина адгезии покрытия к основному материалу корпуса, вид заращиваемых (закрепляемых) абразивных зерен, зернистость, твердость, химический состав и количество закрепленных частиц определяют стойкость инструмента и эффективность его работы.

На сегодняшний день существуют две основные схемы изготовления абразивного инструмента - при вертикальном или горизонтальном размещении инструмента в объеме электролита. Так, например, известен способ, при котором на инструменте, который вертикально размещен в гальванической ванне, абразивные зерна размещаются в прикатодном слое при помощи специального приспособления из материала, способного удерживать абразивные частицы от распространения в объем ванны, и закрепляются металлом осаждаемого электрохимического покрытия [Прудников Е.Л. Инструмент с алмазно-гальваническим покрытием. - М.: Машиностроение, 1985. - 96 с.].

Недостатком описанного способа является затрудненный подвод ионов метала к корпусу инструмента в связи с отсутствием смены электролита в прикатодном слое, что препятствует получению качественного гальванического осадка, а также невозможностью гарантированно получать однослойное покрытие абразивными зернами (частицам), что приводит к снижению стойкости инструмента.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ изготовления абразивного инструмента на металлической связке (патент США №3061525), который включает подачу абразивсодержащего электролита на поверхность инструмента, горизонтально вращаемого в гальваническом резервуаре с закреплением абразивных зерен электрохимическим покрытием, осаждающихся на поверхность инструмента.

Недостатками описанного способа является неравномерность закрепления по высоте абразивных зерен на поверхности корпуса инструмента и, как следствие этого, снижение его стойкости и точности изготовления, а также невозможность гарантированного получения абразивного инструмента на металлической связке с одним слоем абразивных зерен, которые равномерно распределены по поверхности инструмента.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка усовершенствованного способа для изготовления абразивного инструмента на металлической связке, обеспечивающего повышенную стойкость и точность изготовления инструмента с возможностью гарантированного управления количеством слоев закрепляемых абразивных зерен, которые равномерно распределены по поверхности инструмента.

Поставленная задача решается предлагаемым способом изготовления абразивного инструмента на металлической связке, который включает подачу электролиза, содержащего абразивные зерна, на поверхность инструмента, который вращают горизонтально в гальваническом резервуаре с обеспечением закрепления осаждаемых на поверхность инструмента абразивных зерен электрохимическим покрытием, при этом инструмент размещают в гальваническом резервуаре с получением локального открытого участка поверхности инструмента при вращении инструмента в дискретном режиме и осуществляют операции дозирования абразивных зерен и осаждения электрохимического покрытия с закреплением абразивных зерен на локально открытый участок поверхности инструмента, а при последующем дискретном повороте инструмента на заданный угол упомянутые операции дозирования локального осаждения повторяют.

Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что дозировка, осаждение электрохимического покрытия и закрепление абразивных зерен происходит только на открытом участке поверхности инструмента, в то время как остальная поверхность инструмента остается «чистой» и в процессе осаждения не участвует. Локальное осаждение электрохимического покрытия и закрепление зерен на открытом участке поверхности инструмента обеспечивается применением устройства, в котором размещают инструмент и экранируются силовые линии тока, формируя покрытие только на открытом участке поверхности инструмента. На этот же участок поверхности и дозируют абразивные частицы. После закрепления зерен на участке поверхности инструмента производится поворот инструмента на заданный угол, после чего операция дозировки повторяется и последующее закрепление абразивных зерен происходит только на «чистой», локальной поверхности инструмента, ранее исключенной из участия в процессе, участок же с осажденными абразивными зернами в процессе осаждения больше не участвует. После прохождения инструментом полного оборота (360°) вокруг своей оси по всей поверхности инструмента происходит закрепление абразивных зерен, равномерно расположенных по заданной ранее высоте. Используемая в предлагаемом способе конструкция устройства позволяет отсекать линии тока и не осаждаться покрытию на участках инструмента, где в данный момент не происходит закрепление абразивных зерен. Таким образом, обеспечивается повышенная точность изготовления инструмента, улучшение его характеристик, возможность получения одного слоя абразивных частиц. Дозировка абразивных частиц на открытый участок поверхности корпуса инструмента может производиться вручную или при помощи автоматизированного дозатора.

На чертеже приведена технологическая схема выполнения способа, на которой приняты следующие обозначения: 1 - полуячейки, 2 - инструмент, 3 - аноды, 4 - абразивные зерна, закрепляемые на поверхности инструмента.

Пример 1

Способ осуществляется следующим образом. Перед нанесением абразивного покрытия закреплением абразивных зерен 4 инструмент 2 подвергают стандартной операции химического обезжиривания и травления. В качестве металлической связки для закрепления алмазных частиц выбран никель, осаждаемый из стандартного электролита Уоттса. Предварительно была приготовлена суспензия электролита никелирования для дозатора, содержащая абразивные частицы алмаза марки АС-15 фракции 50*40 мкм по ГОСТ 9806-80, путем добавления при перемешивании алмазных частиц до концентрации 50 г/л. Далее подготовленный инструмент 2 помещают между двумя полуячейками 1, которые выполнены таким образом, что при их соединении образуется канал, по форме соответствующий конфигурации инструмента 2, а также открытое пространство в виде сектора над инструментом 2, где размещают аноды 3. Производят подачу электролита в устройство при помощи насоса из резервуара. Скорость течения электролита через устройство составляет 50 мл/мин. Дозирование суспензии электролита с алмазами марки АС-15 производится при помощи дозатора. Режимы осаждения покрытия при закреплении абразивных частиц: температура электролита 55°C, плотность тока 3 А/дм2, толщина осаждаемого покрытия 30 мкм. Время дозирования суспензии электролита на открытую поверхность инструмента 2 составляет 100 секунд. Данное значение определено исходя из концентрации алмазных частиц в электролите для обеспечения формирования одного слоя абразивных зерен при плотности их распределения по поверхности 180 шт./см2. В результате реализации процесса по предлагаемому способу была получена партия инструмента в количестве 3 шт., в которых распределение абразивных зерен по поверхности составило 176-184 шт./см2, отклонение формы от округлости находилось в пределах 0,003 мм. Для сравнения при изготовлении инструментов при реализации способа-прототипа отклонение от округлости составляло не менее 0,01 мм.

Пример 2

Перед нанесением абразивного покрытия закреплением абразивных зерен 4 инструмент 2 подвергают стандартной операции химического обезжиривания и травления. Изготовление абразивного инструмента осуществляют на кобальто-никелевой связке. Для закрепления алмазных частиц марки АС-50 фракции 50×40 мкм по ГОСТ 9806-80 осаждают никель-кобальтовый сплав из электролита следующего состава: сульфат никеля - 140 г/л; сульфат кобальта - 120 г/л; борная кислота - 30 г/л; хлорид натрия - 10 г/л. Предварительно была приготовлена суспензия электролита, содержащая абразивные частицы алмаза с концентрацией 45 г/л. Далее подготовленный инструмент 2 помещают между двумя полуячейками 1, которые выполнены таким образом, что при их соединении образуется канал, по форме соответствующий конфигурации инструмента 2, а также открытое пространство в виде сектора над инструментом 2, где размещают аноды 3. Производят подачу электролита в устройство при помощи насоса из резервуара. Скорость течения электролита через устройство составляет 50 мл/мин. Дозирование производится вручную при помощи капилляра, содержащего суспензию электролита, и частиц. Режимы осаждения покрытия при закреплении абразивных частиц: температура электролита 50°С, плотность тока 2 А/дм2, толщина осаждаемого покрытия 32 мкм. Время дозирования суспензии электролита на сегмент поверхности инструмента составляло 80 секунд. Данное значение определено исходя из концентрации алмазных частиц в электролите для обеспечения формирования одного слоя абразивных зерен при плотности их распределения по поверхности 150 шт./см2. В результате реализации процесса по предлагаемому способу была получена партия инструмента в количестве 3 шт., в которых распределение абразивных зерен по поверхности составило 145-157 шт./см2, отклонение формы от округлости находилось в пределах 0,003 мм. Для сравнения при изготовлении инструментов при реализации способа-прототипа отклонение от округлости составляло не менее 0,01 мм.

Предлагаемый способ практически реализуем и не вызывает трудностей при осуществлении, был успешно опробован на базе химических лабораторий ОАО «ФНПЦ «Алтай», где подтвердил высокую эффективность предлагаемого решения.

Способ изготовления абразивного инструмента на металлической связке, включающий подачу электролита, содержащего абразивные зерна, на поверхность инструмента, который вращают горизонтально в гальваническом резервуаре с обеспечением закрепления осаждаемых на поверхность инструмента абразивных зерен электрохимическим покрытием, отличающийся тем, что инструмент размещают в гальваническом резервуаре с получением локального открытого участка поверхности инструмента при вращении инструмента в дискретном режиме и осуществляют операции дозирования абразивных зерен и осаждения электрохимического покрытия с закреплением абразивных зерен на локальный открытый участок поверхности инструмента, а при последующем дискретном повороте инструмента на заданный угол упомянутые операции дозирования и локального осаждения повторяют.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих органов машин разного назначения, взаимодействующих с высокоабразивной средой. Способ включает термическое воздействие на высокопрочный металл, придание ему заданной формы, крепление образованного износоустойчивого элемента к рабочему органу оборудования.

Способ включает внедрение абразивного материала в поверхность металлорежущего инструмента под действием нагрузки. При этом внедрение абразивного материала в тело осуществляют путем подачи режущего инструмента в емкость с незакрепленным абразивным материалом, последующего перемещения емкости с абразивным материалом в продольном и поперечном направлениях при неподвижном режущем инструменте.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении шлифовально-абразивных устройств. Последнее содержит шлифовальные зерна, вложенные друг в друга по типу «матрешки», и композицию для их крепления к жесткой или гибкой основе.
Изобретение относится к технологии изготовления абразивных изделий на органических термореактивных связках в области машиностроения. Способ включает стадии предварительного прогрева и отверждения полного цикла термообработки группы полуфабрикатов из композиционных материалов, помещенных в радиопрозрачный контейнер, в микроволновом поле СВЧ-камеры с частотой 2450 МГц при изготовлении изделий из композиционных материалов толщиной до 100 мм и с частотой 890-915 МГц при изготовлении изделий из композиционных материалов толщиной свыше 100 мм, до достижения температуры полной полимеризации органической термореактивной связки с последующей выдержкой при этой температуре.
Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента для финишной обработки. Абразивный порошок электрокорунда смешивают с порошком карбида бора в количестве 10-20% от массы абразивного порошка и зернистостью 30-50% от зернистости абразивного порошка.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении керамических формованных частиц для абразивных изделий. Упомянутая керамическая частица имеет четыре основные поверхности, соединенные шестью общими кромками.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении абразивного инструмента. Производят дозирование всех компонентов для изготовления абразивной массы по определенным весовым соотношениям.
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.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для получения кольцевых заготовок для тонких отрезных абразивных кругов на вулканитовой связке.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении алмазного инструмента на гальванической связке, преимущественно для обработки хрупких неметаллических материалов.

Изобретение может быть использовано при изготовлении абразивных инструментов из сверхтвердых материалов, например, алмаза, нитрида бора, с металлической связкой, в частности, инструментов со сложными фасонными рабочими поверхностями. Композиционный припой содержит, мас. %: легкоплавкая матрица 10-55, тугоплавкий наполнитель 30-89, легирующая добавка в виде тугоплавких наночастиц 1-15. Содержание компонентов легкоплавкой матрицы и тугоплавкого наполнителя выбрано из условия образования при их взаимодействии структурных составляющих, имеющих температуру плавления не ниже 700°С. В процессе пайки из припоя формируется легированная наночастицами металлическая связка, обладающая высокой прочностью и износостойкостью, хорошо удерживающая зерна сверхтвердых материалов. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении шлифовальных кругов с дискретной режущей поверхностью. Способ дискретизации режущей поверхности инструмента заключается в вырезании на его рабочей цилиндрической поверхности струей высококонцентрированного потока энергии радиальных отверстий. При вырезании каждого отверстия струю перемещают по отрезкам прямых линий, параллельных оси симметрии поперечного сечения радиального отверстия, а кратчайшее расстояние конечных точек отрезков от окружности радиального отверстия выдерживают равным радиусу пятна контакта струи с обрабатываемым абразивным материалом. На участках реверса рабочих ходов струю перемещают по отрезкам прямых линий, имеющих наклон к оси абсцисс под углом, определяемым по приведенной формуле. В результате сохраняется исходная структура абразивного материала и обеспечивается высокая производительность вырезания отверстий и их геометрическая точность. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для позиционирования режущих частиц при изготовлении абразивных изделий, предназначенных для обработки резанием. Устройство содержит приемное устройство, имеющее первое приемное отверстие для приема первой режущей частицы и второе приемное отверстие для приема второй режущей частицы. Предусмотрено устройство для создания удерживающей силы, выполненное с возможностью регулирования удерживающей силы, фиксирующей первую режущую частицу в первом приемном отверстии, независимо от удерживающей силы, фиксирующей вторую режущую частицу во втором приемном отверстии. В результате обеспечивается возможность автоматического создания различных вариантов геометрического расположения режущих частиц без замены приемного устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх