Металлическая связка для алмазного инструмента

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес убл (&f) Дополнительное к авт. сеид-ву -. (22) 3asa Ho 16,1280 (21) 3220251/22-02 (31) М. КЛ.. с присоедийением заявки Йо-.

С 22 С 9/06

С 22 С 30/02

В 24 D 3/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 301282.. Бюллетень М 48

1эЗ) УДК 669 ° 3516:

:621. 921. 34 (088. 8) Дата опубликования описания 30.12,82

В.Н.Галицкий, A.Â.Kóðèùóê, С.И.Лищинский, В.И..Мелькник";=.-=...

В.А.Муровский, ВвИ.Полупан и A.A.Càãàðäà с

Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтверйых материалов AH украинской СОР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА ДЛЯ АЛМАЗНОГО

ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к порошковой металлургии и может найти применение при производстве алмазного правящего инструмента °

Известна металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая

5-90 вес.Ъ карбида хрома, 2-30 вес.% металла, выбранного иэ группы, вклю-. чающей цинк, олово, алюминий,.кад мий, свинец,и 2-30 вес.Ф металла, выбранного йз группы, включающей кобальт, никель, железо(1 ..

Наиболее близкой по техническои сущности и достигаемому результату к предлагаемой является металлическая связка 2 для алмазного инструмента, содержащая медь, олово, никель и железо при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Медь 1 0-43

Олово - 2-12

Никель 8-18

Железо 32-70

Недостатком известных связок является низкая.износостойкость получаемого на их основе инструмента при правке абразивных кругов.

Цель изобретения — повышение износостойкости инструмента. в Поставленная цель достигается тем, что металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая медь, олово и железо, дополнительно содержит кобальт и смесь диборида титана или сложного борида титана и хрома с гидридом титана, взятых . в весовом соотношении 1".1 — 2:1, при следующем соотношении компонен тов, вес.Ъ:

Олово 8-12

Железо 8,5-12

Кобальт 13-28

Смесь диборида титана или сложного борида титана и хрома с гидридом титана, взятых в весовом отношении

3,!1 - 2:1 . 4,5-24

Медь Остальное

Применение в предлагаемой связке смеси борида с гидридом титана обусловлейо тем, что именно такое сочетание твердого наполнителя н легирующего компонента позволяет сформиро вать оптимальн г структуру связки, лри которой она обладает повышенной

985111 иэносостойкостью при воздействии на нее абразивных продуктов шлифования, что в конечном счете приводит к повышению иэносостойкости инструмента, изготовленного с использованием предлагаемой связки.

В процессе спекания связки гид5 рид титана при 700-850ОC разлагается на водород и титан по реакции

Т i H2 Ti + Нф.В момент выделения титан обладает повышенной химической ак- 10 тивностью,так как на его поверхности отсутствует окисная пленка, которая практически всегда имеется на.поверхности порошка титана. Благодаря этому свойству титан в момент разложения Т Н является активным легирующим металлом для диборидов. При легировании титаном боридов на 20-25% повышается их Микротвердость и снижается хрупкость, что можно объяс- 20 нить повышением доли нелокализованных электронов вследствие частйчного внедрения в решетку диборида атомов металла, что обеспечивает некоторое увеличение пластичности при сохранении прочных ковалентных связей В-В. В связи с частичным внедрением титана в решетку борида усиливается взаимодействием металлической составляющей связки с диборидами. При этом формируется такая струк- З0 тура связки, при котОрой в пластичной износостойкой металлической . матрице равномерно и достаточно прочно (ввиду наличия химического взаимодействия) закреплены 35 твердые и нехрупкие составляющие, образующие жесткий износостойкий каркас, который в процессе воздействия на связку абразивных продуктов шлифования предохраняет ее от износа. 40

При соотношении борида и гидрида титана меньшем чем 1:1 удельная поверхность гидрида титана недостаточна для насыщения борида атомами титана, а при большем чем 2:1 происходит снижение микротвердости борида вследствие черезмерного насыщения борида титаном и раэупрочнение связки за счет уменьшения прочности и жесткости каркаса, образованного наполнителем.

При увеличении содержания в связке смеси борида с гидридом титана эа предлагаемые пределы износостойкость и твердость связки снижается, а при выходе в сторону уменьшения 55 положительный эффект не наблюдается °

Выбранное соотношение компонентов металлической основы связки обусловлено необходимостью получения требуемых физико-механических свойств. Соотношение меди и олова выбрано в пределах от б:1 до 4:1. Именно при этих соотношениях в соответствии с диаграммой равновесия структура сплава Cu-Sn является двухфазной и состоит из пластичной фазы (твердый раствор олова в меди ) и сГ-фазы повышенной твердости (электронное соединение Cu>Sn<), При таком фазовом составе достигается более высокая износостойкость сплава медьолово. Введение в связку кобальта обусловлено его легирующим действием.

Так, при введении в сплав медь-олово

15-30 вес.Ъ кобальта предел прочности при изгибе композиции увеличивается с 56 до 97 кгс/мм .Железо введено в связку для повышения прочности удержания алмазов.

Изготовление смесей для абразивного инструмента производят методом порошковой металлургии. Кажду смесь прессуют отдельно в пресс-форме под давлением 2500 кг/см2 после чего спекают при 830 С, затем подвергают горячей допрессовке при давлении

2000 кг/cM и охлаждают.

На предлагаемой и известной связке изготовляют алмазные правящие ролики АПР 63 < 10 х 3 х20. ACK 400/315 х х 150%, которые испытывают при правке абразивных кругов 350 х 40 х х 207 24А 25 CN 2 Кб.

Износостойкость инструмента определяют на основании измерения удельного расхода алмазов.

Исходными данными для расчета удельного расхода алмазоносного слоя инструмента являются изменение веса ролика за период опыта и количество снятого абразива. Изменение веса ролика определяют взвешиванием его до и после опыта на аналитических весах типа АДВ-200 с точностью до

0,001 г. Потери веса абразива определяют по изменению диаметра абразивного круга. Замер производят штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.

Износ абразивного круга составляет не менее 4 мм по диаметру.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Исходя из данных, приведенных в таблице, следует, что износостойкость инструмента на предлагаемой связке существенно выше, чем на известной, что.позволит при внедрении изобретения в промышленность получить экономический эффект в размере не менее

500 тыс. руб. в год.

985111

Удельный расход алмазов, мг/г

Состав, вес.В

Дибо рид титана

Связка

Медь Олово

Сложный борид титана и хрома

Никель

Железо

Гидрид титана

Кобальт

Предлагаемая

52,1

40 8 12 25

40 8 12 . 25

46 8,5 8,5 13

42 8 9 17

10

50,2

53,8

49,5

42 8

46,3

9 17

49,9

42 . 12 11

10.

46 8,5 8,5

50,2

468585.13

4 9,.1 8

46 8,5 13

46 8,5 13

53,4

1,5

50,8

1,5

10 Известgas

87,8

43 12 35

Формула изобретения

45 Составитель В.Смирнов

Техред М. Надь

Корректор М. Коста

Редактор Л.Филь

Заказ 10090/35

Тираж 660. Подписное

ВНИИПИ ГосударственноГо комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая медь, олово, железо, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента, она дополнительно содержит кобальт и смесь диборида титана или сложного борида титана и хрома с гидридом титана, взятых в весовом соотношении 1:1-2:1, при следующем соотноше.нии компонентов, вес. В:

Олово 8-12

Железо 8,5-12

Кобальт 13-28

Смесь диборита титана или сложного борида титана и хрома с гидридом титана, взятых в весовом отношении 1:1-2г1 4,5-24

Медь Остальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 336064, кл. В 24 0 3/06, 1973. .

2. Авторское свидетельство СССР

Р 339393, кл. В 24 D 3/06г 1970 °