Алмазный инструмент

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<рн984852 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 080781 (21) 3328635/25-08 () М К?т 3

В 24 D 7/06, В 24 0 17/00 с присоединением заявки ? (о—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 3012,82. Бюллетень М 48

)53) УДК 621.922..076(088.8) Дата опубликования описания 301282

В.A. Ал ксандров, Н.Б. Ганелин, Д.И. Иифли

A. Н. Ракита, В.И. Сердюк и 0.Е. Сутул ."Щф:р.;ее (72) Авторы изобретения

I ц,. Внвнрц.

llXHl Q р д

Ордена Трудового Красного Знамени ети ут. сверхтвердых ?латериалов AH украино и C NOfLgg (71) Заявитель (54) АЛИАЗНЦЙ ИНСТРУМЕНТ

Изобретение относится к инструмен ту для обработки строительных ?лате-. риалов, например бетона, застывшего песчано-цементного раствора, огнеупоров и др.

Известен, алмазный инструмент, содержащий корпус с полостями, в которых расположены алмазные зерна, зак- репленные связкой (1) .

Недостатком данного инструмента является низкая работоспособность при обработке строительных материалов.

Цель изобретения - повышение работоспособности инструмента, корпус . которого выполнен твердосплавным.

Указанная цель достигается тем, что в алмазном инструменте, содержащем корпус с полостями, в которых расположены алмазные зерна, закрепленные связкой, корпус выполнен твердосплавным, а расстояние между полостями составляет 1-7 среднего размера зерна, при этом ширина каждой полости выбирается в пределах 25

1 95 àb(2t10

?+Т 1+Г где Ь вЂ” ширина полости;

d — средний размер зерна в порош- ке;

k — отношение длины зерна к его ширине.

Кроме того, полости могут быть дополнены в виде отверстий с квадратным поперечным сечением .

С. целью увеличения плотности упаковки зерен в полостях последние могут быть выполнены в виде параллельных пазов с прямоугольным поперечным сечением, которые при работе инструмента необходимо ориентировать таким образом, чтобы продольная ось пазов была перпендикулярна направле-. нию скорости резания.

Для исключения необходимости ориентации алмазного инструмента по отношению к скорости резания полости могу быть выполнены в виде пересекающихся пазов.

На фиг. 1 изображен алмазный инструмент для обработки строительных материалов с полостями, выполненными в виде отверстий с прямоугольным поперечным сечениемт на фиг. 2 - то же, с полостями в виде пазов с прямоугольным поперечным сечением; на фиг. 3 — то же, с полостями в виде пересекающихся пазов.

Алмазный инструмент (фиг. 1-3) состоит из предварительно спеченной

984852

10 твердосплавной матрицы 1 с выполненными в ней открытыми хотя бы с одной иэ сторон полостями. В полостях размещены алмазные зерна 2, удерживаемые в них металлом-связкой 3, температура спекания которой 600950 С. На фиг. 1-3 ширина полости обозначена Ь, а расстояние между полостями 1.

Алмазный инструмент изготавливают следующим образом.

Перед спеканием твердосплавной матрицы в процессе брикетирования. в ней выполняют полости путем прессования.пуансоном, на рабочей поверхнОсти кОтоРогО выпОлнЯют выстУпын 15 обратные по своей Форме полостям матрицы, с размерами, учитывающими последующую усадку матрицы при спекании. Полости в виде пазов могут быть выполнены также путем прореэки алмазным кругом после спекания заготовки матрицы. Затем готовую матрицу помещают в стальной стаканчик, глубина которого на 1-2 мм больше высоты матрицы, насыпают сверху навеску алмазного порошка и закрепляют стаканчик на вибростоле. Под действием вибрации алмазные зерна заполняют полости. После этого зерна, не попавшие в полости, ссыпают, наклоняя стаканчик, или удаляют кисточкой.

В дальнейшем на матрицу уклады-. вают брикет связки, адгезионно активной к алмазным зернам и материалу, матрицы, и производят спекание, например, в. вакууме без давления 35 при 600-950 С в зависимости от состава связки.

Закрепленные связкой 3 при. 600950 С синтетические алмазные зерна 2 с термопрочностью до 1000 С сохраня- 40 . ют свою прочность, что позволяет обеспечить одинаковую интенсивность износа твердосплавной матрицы и алмазных зерен. Связка, удерживающая алмазные зерна в полостях и спекае- 45 мая при 600-950 С, имеет твердость в 3-10 раз меньшую, чем твердость матрицы.

При использовании зерен относительно малой термопрочности удерживающая связка должна иметь меньшую температуру спекания и, соответствен-, но, твердость до 10 раэ меньшую, чем твердость матрицы. Для закрепления алмазов относительно высокой термопрочности (до 1000 С) используются связки с более высокой температурой спекания и твердостью в 3 раза меньшей, чем твердость матрицы, Обладая меньшей твердостью, связка имеет, соответственно, меньшую износостойкость, однако от повышенного износа ее предохраняет твердосплавная матрица, которая дробит крупные частицы разрушенного материала, во много раз уменьшая эффект их воздейст- 65 вия на более мягкую связку. Кроме того, матрица предохраняет связку и от гидроабраэивного износа мелкими частицами разрушенного материала, так как последняя находится на некотором заглублении в полостях матрицы, Эффект защиты связки матрицей наибольший при минимально возможной толщине ее слоя между зернами и стенкой полости. Это достигается тем, что ширина полости выполняется рав1,95d ной -ггт-, где д - средний прочности зерен, определяеьый микроскопическим методом (ГОСТ 9206-70); k - среднее отношение длины зерна к его ширине.

При .этом синтетические алмазные зерна, имеющие, как правило, неправильную форму, войдут в полости матрицы, ориентируясь своей длиной вдоль оси продольной полости, максимально приближаясь своими боковыми гранями к стенкам полости.

В данном случае в полости матрицы пройдут все зерна основной фракции порошка, составляющей более 70% его массы, и мелкой фракции - до 15%, Зерна крупной фракции (до 15% массы порошка) не проходят в полости и удаляются в процессе изготовления алмазного инструмента. При этом зерна основной фракции работают с:максимальной эффективностью.

Для использования всего. порошка, включая крупную фракцию, ширина полости должна быть выполнена равной

2,10 k d и етом случае н Полости войдут все зерна порошка, соответствующего ГОСТ 9206-70. Дальнейшее увеличение ширины полости нецелесообразно, так как эффективность защиты удерживающей . связки матрицей снижается.

Эффектиная работа зерна может быть обеспечена в том случае, когда зерно срезает оптимальную для данных условий стружку, которая, в свою очередь, определяется расстоянием между зернами. Это расстояние определяет и дли. ну защитного целика матрицы, расположенного за зерном по отношению к направлению скорости резания и предохраняющего зерно от преждевременного выпадения из связки. С целью обеспечения прочности удержания зерна длина целина выбирается в зависимости от прочности обрабатываемого материала в пределах 1-7 среднего размера зерна, причем для мягких пород выбираются меньшие значения, для более прочных - большие. При среднем расстоянии между полостями, большем 7, количество зерен на единицу площади абразивного элемента недостаточно для эффективной работы инструмента, так как образующихся в процессе ре984852 эания частиц разрушенного материала недостаточно для износа матрицы. Происходит эашлифовка алмазов - процесс, при котором износ алмазов опережает износ связки, и инструмент теряет производительность.

Алмазный инструмент работает следующим образом.

Требуемое количество элементов закрепляют, например, на корпусе торцового шлифовального круга, периферийного шющфовального круга или дисковой пилы.

Алмазные инструменты с полостямн в виде отверстий (фиг. 1) и пересе кающихся пазов (фиг. 3) не требуют ориентации относительно направления скорости резания. Алмазный инструмент с полостями в виде параллельных пазов (фиг. 2) должен быть ориентирован таким образом, чтобы продольные оси пазов были направлены перпенди.кулярно скорости резания.

При.обработке высокоабраэивных материалов алмазные зерна срезают микростружки, образуя разрушенные частицы, крупностью 2-200 мкм. Изно-состойкая твердосплавная матрица. эффективно дробит крупные частицы разрушенного материала, чем предохраняет удерживающую связку от повышенного износа, а алмазные зерна от преждевременнога выпадения иэ.связки. Тем самым обеспечивается высокая износостойкость и производительность инструмента.

Испытания образцов показывают, что удельный расход алмазов в предлагаемом инструменте, в 10 раз меньше, чем в инструменте на металлической связке.

В процессе работы известного инструмента удельный расход алмазов. составляет 0,5 карат/дм . Стоимость

3 одного карата алмазов в шпифовальном инструменте в среднем составляет

3 руб. При шлифовании одного квадратного метра бетЬнных плит с покоыткем песчано-цементного раствора раз. рушаемый объем составляет 2 дм, т.е. удельный расход алмазов составляет 1,0 карат/м . При этом затраты при использовании известного инструмента составляют 3 руб/м2, а предлагаемого инструмента в среднем

0,3 руб/м2

Формула изобретения

1. Алмазный инструмент, содержар ий корпус с полостями, в которых расположены алмазные зерна, закреплен. ные связкой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения работоспособности, корпус выполнен твердосплавным, расстояние между .полостями составляет 1-7 среднего размера зерна, а ширина каждой по20 лости выбирается в пределах сЬ < 2 10

РТ - ГФТ где Ь - ширина полости; — средний размер.зерна в порошке;

k.- отношение длины зерна к его ширине.

2. Инструмент по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что полости выполнены в виде отверстий с квадратным поперечным сечением.

3. Инструмент по п.1„ о т л и ч: а ю шийся тем, что полости выполнены в .виде параллельных nasos с прямоугольным поперечным сечением.

4. Инструмент по II ° 1, о т л и »

-ч а ю шийся тем, что полости

40 выполнены в виде пересекающихся пазов, Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

45 1. Авторское свидетельство СССР

9 420444, кл. В 24 0 7/Об, 1971.