Способ изготовления абразивных изделий

 

(72) Авторы изобретения

В.M. Оробинский, 6.Н. Полянчиков и Н.В. Талантов

Волгоградский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ го

Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента.

По основному авт. св. Ю 673446 известен способ- изготовления абразивных изделий, при котором приготавливают шихту иэ керамйческих порошковых материалов и производят формообразование из шихты иэделий взрывной ударной волной с последующей термической обработкой. В качестве шихты берут смесь порошков электрокорунда при соотношении основной фракции (500- 1000 мкм) и дополнительной (менее 500 до 180 мкм) от 60 до 40Ж и вводят в смесь порошок порообразователя в количестве 10-402 от объема дополнительной фракции электрокорунда Е13.

Формообразование взрывной ударной волной смеси порошков из электрокорунда, получаемого промышленным методом и имеющего значительное количество микротрещин и дефектов кристаллической решетки, приводит к большой дробимости зерен электрокорунда, часть из которых вообще теряет свою режущую способность ввиду малости, отчего качество абразивных изделий резко ухудшается.

Цель изобретения — повышение абразивной способности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в шихту из керамических порошковых материалов дополнительно вводят порошок меди дисперсностью 1,0-.

10,0 мкм в количестве 10-253 по отношению к объему шихты, после чего производят отжиг смеси при 800-950 С в течение 2-4 ч с последующим введением порообразователя известными приемами.

Равномерное распределение меди по объему шихты позволяет в процессе отжига при 800-950 С в течение 2-4 ч осуществить прочное схватывание(сварку) по контактным поверхностям меди

379

25

Э 975 с зернами злектрокорунда, т.е. как бы окружить зерна электрокорунда тонкой медной оболочкой, что при последующем прессовании ударной волной уменьшает в значительной степени дробимость зерен электрокорунда, удерживая мелкие частицы зерен при своем пластическом деформировании, При отжиге при 800-950 С в течение 2-4 ч в зернах электрокорунда, получаемого промышленным методом и поэтому содержащем значительное количество микротрецин, знакопеременных внутренних напряжений, что приводит при прессовании ударной волной к значительному дроблению .зерен и появлению зерен, не обладающих режущей способностью вследствие их малости, происходит снятие внутренних напряжений и "залечивание" микротрещин, приводящее к увеличению пластических свойств у зерен электрокорунда, и, как следствие, к уменьшению степени дробления при прессовании ударной волной, отчего качество абразивных изделий, изготовленных предлагаемым способом, улучшается. Кроме того, введение в состав шихты порошка меди позволяет сделать готовое абразивное изделие токопроводным и его можно применять для электрохимического шлифования, проводя процесс обработки без дополнительных катодных устройств.

Выбор объемного соотношения шихты и порошка меди 10-254 обусловлен наличием оптимальной контактной поверхности, по которой происходит сварка зерен электрокорунда и меди при отжиге.

Размеры зерен порошка меди выбраны с целью получения прочного соединения между медью и зернами электрокорунда по микронеровностям контактных поверхностей в процессе отжига, а также для того, чтобы при последующем спекании получить однородное пористое токопроводное тело.

Предлагаемый способ изготовления абразивных изделий заключается в следующем.

Приготавливают шихту из керамических порошковых материалов, в состав которой входят зерна электрокорунда основной фракции (5001000 мкм) и дополнительной (500

180 мкм) при соотношении основной фракции к дополнительной 60-404. В шихту вводится порошок меди, смесь

55 тщательно перемешивается и производится отжиг.

Затем в смесь вводится порообразователь и осуществляется прессование всей смеси по ампульной схеме ударной волной, возникающей при взрыве заряда толщиной 70-110 мм взрывчатого вещества-аммонита, которым обкладывают ампулу со смесью и который обеспечивает давление 600-900 кбар. Термическая обработка - спекание (13001800 Ñ) в течение 2-8 ч обеспечивает образование пор оптимального размера и количества путем возгонки порообразователя.

Испытания абразивного изделия, полученного предлагаемым способом, проводились при обработке стали 38XHI0A методом электрохимического шлифования. При обработке использовался электролит следующего состава, l:

Азотнокислый натрий 15

Азотистокислый натрий 0,2 . Вода Остальное

Электрохимическое шлифование осу ществлялось при технологическом токе плотностью 100-150 А/см, напряжении

6-12 В, продольной подаче 2,0 м/мин, поперечной подаче 0,002-0,005 мм/на

1 ход, при скорости вращения круга

30 м/с, скорости вращения детали

7,5 и/мин, расход электролита составил 5 л/мин.

Пример 1, Для изготовления абразивного изделия в шихту из зерен электрокорунда добавляют порошок чистой меди зернистостью 1,0 мкм в количестве 10 ". от объема шихты, производят отжиг при 800 С в течение

2,0 ч, затем добавляют порообразователь и осуществляют прессование ударной волной, образующейся при взрыве заряда взрывчатого вещества, которым обкладывают ампулу с входящими в нее зернами электрокорунда, медью и порообразователем. Полученное абразивное изделие подвергают спеканию. Количество зерен, не участвующих в резании (размером 1 мкм и менее), достигает 8i к объему изделия, количество микротрещин на шлифе зерна (в I к обцей площади зерна, попавшей в сечение шлифа) равно 15/, прочность сварки меди и электрокорунда после отжига 12 кгс/мм, абразивное изделие обладает электропроводностью по всему объему равномерно.

975379

Исходная

Прочность

Количество

Длительность

ТемпеКоличество

Количество зерен, не участвующих в резании из-за ратура отжига, ОС

Примечание сварки меди и электрокорунда при отжиге, кгс/мм микротрещин на шлифе зерна (в 4 к общей площади зерна) отжига ч меди, об. зернис:тость

,меди, мкм малости (1 мкм и менее), /

Электропроводен отдельными участками

Электропроводен весь объем равномерно

0 5

15

800

2,0

1,0

П р и и е р 2. Для изготовления абразивного изделия в шихту из зерен электрокорунда добавляют порошок чистой меди зернистостью 10 мкм в количество 254 от объема шихты, производят отжиг при 950 С в течение 4 ч, затем добавляют порообразователь и осуществляют прессование ударной волной, образующейся при взрыве заряда взрывчатого вещества, которым обкладывают ампулу с входящими в нее зернами электрокорунда, медью и порообразователем. Полученное абразивное изделие подвергают спеканию. Количество зерен, не участвующих в резании-(размером 1 мкм и менее), достигает 2,03 к объему иэделия, количество микротрещин на шлифе зерна (в 4 к общей площади зерна, попавшей в сечение шлифа) равно 4,01, 20 прочность сварки меди и электрокорунда после отжига достигает

17 кгс/мм, абразивное иэделие обладает электропроводностью равномер" но по всему объему. 2$

Аналогично описанным примерам были проведены эксперименты с различной исходной фракцией и соотношением меди и зерен электрокорунда на различных режимах отжига. 30

Результаты экспериментов изложены в таблице.

Как следует из таблицы, оптимальным количеством порошка меди к объему зерен электрокорунда.является

10-25, а его размеры 1,0-10 мкм.

Кроме того, оптимальными режимами отжига являются 800-950 С с длительностью 2-4 ч. Количество зерен, не участвующих в резании из-за малости (1 мкм и .менее), достигает 2-83, количество микротрещин на шлифе зер4

750 1,5 20 на (в 4 к общей площади зерна, попавшей в сечение шлифа) равно 4-154, прочность сварки меди и электрокорунда составляет 12- 17 кгс/MM, изделие электропроводно по всему объему равномерно.

Как следует из таблицы, размеры порошка меди до 1,0 мкм, количество

его менее 103 по отношению к объему зерен электрокорунда, отжиг смеси при температуре до 800 С при длительности менее 2,0 ч не приводят к улучшению качества абразивного изделия, так как велико количество зерен, не участвующих в резании (размером

1 мкм и менее), не происходит "залечивание микротрещин в зернах электрокорунда, получаемого промышленным способом, имеем малую прочность сварки меди и электрокорунда, весь объем абразивного изделия электропроводен участками, неравномерно по объему.

C увеличением зернистости порошка меди более 10 мкм и его количестве более 25l по отношению к объему зерен электрокорунда при отжиге при

1000 С в течение 4,5 ч качество абразивного изделия ухудшается, так .как температура отжига становится очень близка к температуре плавления меди, и она, начиная очень сильно размягчаться и даже частично плавиться, перестает быть равномерно распределенной по объему, скапливаясь у одной стороны прессовки (внизу), прочность соединения меди с электрокорундом уменьшается.

Технико-экономическая эффективность изобретения выражается в повышении производительности обработки.

975379

Продолжение таблицы еее еееее»Е

КолиИсходТемпература отжигау

Ос

Длительность отжига, ч

Количество зерен,не участвующих в резании из-за малости (1 мкм и менее), Ф чество меди, об.Ф зернистость меди, мкм

Примечание фО»«е«

4,0

l5

10 14

То же

6,0

7,0 15

4,0 17

4,0 10

«н»

10,0

«11»

11,0

Электропроводен отдельными участками формула изобретения

1,0- 10 мкм в количестве 10-753 по объему аихты, после чего производят отжиг смеси при 800-950 С в течение

2«4 ч.

Способ изготовления абразивных изделий по авт. св. tl 673446, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения абразивной способности изделий, в шихту дополнительно вводят порошок меди дисперсностью

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

V 673446, кл. В 24 0 17/00, 1977.

Составитель В, Воробьев

Редактор В. Лазаренко Техред М.Надь Корректор С. Шекмар

Тираж 886 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8892/22

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 850 2,5

900 3,0

950 4,0

1000 4,5

Количество микротрещин на шлифе зер; на (в Ф к общей площади зерна) Прочность сварки меди и электрокорунда при отжиге, кгс/мм