Способ изготовления алмазного инструмента

 

);

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Социалистических

Республик ())) 766848 (61) Дополнительное к авт. свид;ву— (22) Заявлено 04.08.78 (21) 2652673/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет 23.05.77 (51) М. Кл.з

В 24 D 3/00

В 24 D 17/00

Государствеииый комитет (53) УДК 621.922..079 (088.8) Опубликовано 30.09.80. Бюллетень №36

Дата опубликования описания 05.10.80 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы из бретения

Г. Ф. Голуб, Ф. М. Васерман и Г. П. Рудюк (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвердых материалов АН Украинской ССР (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО

ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к области изготовления алмазного инструмента и может быть использовано, в частности, при изготовлении сверл для сверления бетона и железобетона и буровых коронок из синтетических алмазов.

Известен способ изготовления алмазного инструмента, в котором пропитку прессованной шихты проводят двухкомпонентным сплавом, cocTOHmèì из 80Р/р-ного тугоплавкого компонента — меди .и 20%-ного легкоплавкого компонента — олова 111. то

Недостатком этого решения является невозможность уменьшить температуру пропитки данным сплавом.

Так, пропитка сплавом, содержащим

80% меди и 20% олова (бронзой), происходит при 1050 С, а в качестве абразива при- меняются Природные алмазы.

Однако изготовить высококачественный инструмент этим способом из синтетических алмазов невозможно. Синтетические алмазы 20 без заметной потери прочности выдерживают нагревание только до 850 — 900 С. Если прочность кристаллов систетических алмазов при

25 С принять за 100%, то при 900 С их проч2 ность составит 98,5%, при 1000 С вЂ” 68%, а при 1000 С вЂ” 43,5%.

При пропитке синтетических алмазов при

1050 С инструмент значительно потеряет свою работоспособность из-за потери прочности зерен алмаза.

Можно произвести пропитку сплавом медь-олово с повышенным содержанием олова, имеющим температуру плавления ниже

850 С. Однако, такой сплав обладает повышенной хрупкостью, в результате чего связка, полученная пропиткой таким сплавом, также будет иметь высокую хрупкость. Кроме того, развивающаяся в процессе работы алмазного инструмента высокая температура (порядка 800 С при алмазном сверлении бетона) вызовет расплавление связки и выпадание алмаза.

По этой ее причине неприменимы для изготовления алмазных инструментов методом пропитки низкотемпературные сплавы, например, типа ПОС (ГОСТ 1499-54), не содержащие в своем составе таких тугоплавких компонентов, как медь, никель, железо и т. п. Механическая прочность этих сплавов мала, а низкая температура плавления является причиной расплавления связки в про766848 цессе работы алмазного инструмента и выпадания алмазов.

Целью изобретения является изготовление инструмента из синтетических алмазов путем снижения температуры пропитки при сохранении или превышении жаропрочных свойств связки и эксплцатационных свойств инструмента.

Цель достигается тем, что в многокомпонентом сплаве уменьшают содержание тугоплавких компонентов до достижения температуры плавления 750 — 800 С, а перед гранулированием тугоплавкие компоненты в количестве, превышающем разность между исходными и уменьшенным их содержанием в 1,2 — 8,0 раз, в виде порошка смешивают с найолнителем, при этом пропитку осуществляют при температуре 850 — 880 С. При этом жидкий сплав, пропитывая спрессованную смесь, взаимодействует с порошком замешенных ранее тугоплавких компонентов, которые растворяются в сплаве. В результате этого повышается температура плавления сплава, и его механические свойства приближаются к свойствам исходного сплава. Таким образом, несмотря на то, что пропитка происходит при 850 С, свойства пропитанной связи получаются выше, чем при пропитке сплавом с температурой плавления свь|ше

1000 С. Замешивание тугоплавких компонентов в количестве, равном разности между исходным и уменьшенным содержинем в сплаве, приводит к тому, что физико-механические свойства связки (ударная вязкость, прочность на изгиб) существенно снижается.

Увеличение же разности более, чем в 8,0 раз, приводит к резкому уменьшению твердости до 20 ед. HRC и менее, что также является нежелательным. Этими причинами и обусловлены выбранные количества тугоплавких компонентов, смешиваемых с наполнителем.

Инструмент, изготовленный из природных алмазов, гранулированных наполнителем-порошком твердого сплава типа ВК10 и пропитанный исходным сплавом состава: медь — 80 /о, олова — 20 /0 при 1050 С обладает высокими эксплуатационными свойствами. Для применения синтетических алмазов вместо природных необходимо снизить температуру пропитки до 850 †8 С.

Для выполнения этого в исходном многокомпонентом сплаве уменьшают содержание тугоплавкого компонента, т. е. меди.

Сплавы такого состава обычно хрупкие и, если ими непосредственно пропитывать порошок ВК10, то инструмент будет неработоспособен из-за своей хрупкости. Поэтому медь в количестве, превышающей разность между исходным и уменьшенным состоянием в сплавах, в виде порошка смешивают с наполнителем-порошком ВК10. Затем зерна синтетических алмазов гранулируют полученной смесью ВК10 + медь, прессуют в прессформе и подвергают пропитке указанным сплавом. В процессе пропитки жидкая фаза контактирует с мелкими частицами замещенного ранее порошка меди и взаимодействует с ними. В результате этого сплав обогащается медью, его свойства приближаются к свойстьам состава, в котором содержится

80 /о меди и 20 /, олова. Или это соотношение изменяется в сторону увеличения содержания меди. Непрореагированная медь является пограничным слоем, и следовательно, дополнительным источником повышения прочности и ударной вязкости.

10 Пример 1. Для изготовления инструмента готовят сплав с уменьшенным по сравнению с известным составом содержанием меди: Cu — 71 /о, Sn — 29о/0., этот сплав в соответствии с диаграммой состояний имеет температуру плавления 750 С (при пропитке предусматривается перегрев на -100"C).

Разность между исходным и уменьшенным содержанием меди в сплавах Л = 80 — 71 =

= 9 /о.

С наполнителем смешивают 12 /о меди. эо Этой смесью гранулируют алмазные зерна.

Превышение этой разницы всего в 1,2 — 1,3 раза обеспечивает существенное повышение физико-механических свойств (а = 0,244 кгм/ см, о = 73,4 кг/мм по сравнению с исходными: а = 0,130 кгм/см, и 6 = 58,2 кгм/мм при сохранении высокой твердости 30 — 35 ед

HRC. Таким образом, содержание меди в пропитанном образце составляет 71 + 9 +

3 = 83о/о

Пример 2. Готовят состав сплава с уменьщ шенным по сравнению с прототипом содержанием меди: Cu — 78 /0, Sn — 22 /,, температура плавления сплава 800 С, температура пропитки этим сплавом 880 С. Разность между исходным и уменьшенным содер жанием Л = 80 — 78 = 2о/о.

В пропитанном образце содержание меди 86,4 /о, что соответствует превышению разности между исходным и уменьшенным содержанием меди в сплавах в - = 4,2 ра86 -78

8а-7Ý за.

Ударная вязкость и прочность на изгиб повышаются в еще большей степени и составляют соответственно 0,280 кгм/см и 85,4кг/

/мм при твердости 25 — 80 ед. HRC.

Пример 8. Для достижения больших величин ударной вязкости и прочности на изгиб изготавливается инструмент, в котором содержание меди составляет 94 вес. о/о (в пропитанном состоянии). Содержание меди и олова в исходном сплаве и сплав с уменьшенным содержанием меди соответствует

$0 примеру 2. В этом случае достигается превышение разности между исходным и уменьшенным содержанием меди, равное

8о Ж

В этом случае предварительные испытания дают основание считать, что ударная вязкость инструмента, изготовленного таким способом, составит 0,330 кгм/см, а предел прочности на изгиб — 98,0 кгс/мм, однако твердость — всего около 20 ед. HRC, поэтому

766848

Фор.мула изобретения

Составитель В. Воробьев

Редактор Г. Улыбина Техред К. Шуфрич Корректор М. Шароши

Заказ 7099/11 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 такой инструмент требует специфических условий для успешного применения. Большое превышение разности между исходным и уменьшенным содержанием нецелесообразно вследствие очень малой твердости.

Способ изготовления алмазного инструмента, при котором алмазные зерна гранулируют порошком наполнителя, прессуют и пропитывают многокомпонентным сплавом, содержащим тугоплавкие и легкоплавкие компоненты, отличающийся тем, что, с целью изготовления инструмента из синтетических алмазов путем снижения температуры пропитки без ухудшения качества инструмента, в многокомпонентном сплаве уменьшают содержание тугоплавких компонентов до достижения темперутары плавления 750—

800 С, а перед гранулированием тугоплавкие компоненты в количестве, превышающем разность между исходным и уменьшенным их содержанием в сплаве в 1,2 — 8 раз в виде порошка смешивают с наполнителем, при этом пропитку осуществляют при темпера4о туре 850 — 880 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 2037742, кл. В 24 D 3/00, опублик. 1975.