МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2005 года по МПК B24D3/14 

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, в частности обдирочного карбидкремниевого инструмента для обработки шлифовальных кругов.

Известны абразивные инструменты из карбида кремния на керамической связке (см. Смирнов В.А. и др. Преимущества кругов из карбида кремния зеленого на адгезионно-активной связке при обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов. - Физико-химические явления при шлифовании. Сборник докладов. Киев - 1976, с.56-61).

Общим недостатком инструментов из карбида кремния на керамической связке является их низкая механическая прочность, что приводит к повышенному износу при шлифовании, снижению производительности и малой стойкости инструмента. Это объясняется тем, что керамическая связка не реакционноспособна к карбидкремниевым зернам, которые к тому же имеют гладкую поверхность и более широкие углы режущих граней, что отрицательно сказывается на характере удержания зерна в черепке инструмента. Зерна карбида кремния удерживаются лишь за счет механического заклинивания в связке.

Известна масса для изготовления абразивного инструмента, содержащая смесь карбида кремния различных зернистостей 100, 63 и 25, керамическое связующее и водный раствор временного связующего (см. авторское свидетельство СССР №1526968, кл. В 24 D 3/14, 1989 г. Бюл. №45). Преимуществом этой абразивной массы является повышение эксплуатационных показателей изготовленного из нее инструмента за счет более рациональной упаковки зерен в круге, а также подбора оптимального количественного соотношения компонентов массы. Эта масса для изготовления абразивного инструмента принята за прототип.

Недостатком прототипа является то, что прочность мостиков связки и закрепления зерен в черепке инструмента по-прежнему остается недостаточно высокой из-за низкой адгезионно-активной способности керамической связки к карбид кремниевым зернам. Это обстоятельство снижает качество инструмента по прочности и его производительность.

Предлагаемым изобретением решается задача устранения указанных недостатков аналогов и прототипа за счет введения в массу адгезионно-активных абразивных частиц наполнителя, например электрокорунда зернистостью 25 и 16, вместо зерен карбида кремния зернистостью 25 в тех же объемных пропорциях. Разбиение частиц наполнителя на две зернистости дает более рациональную упаковку зерен карбида кремния как зернистостью 100, так и зернистостью 63, так как на более плотную упаковку зерен влияет соотношение размеров частиц наполнителя и зерен карбида кремния. С введением адгезионно-активных частиц наполнителя повышается механическая прочность инструмента и улучшается закрепление зерен карбида кремния в связке за счет армирования мостиков связки и в целом черепка инструмента частицами наполнителя, а также частицы наполнителя играют роль опоры зернам карбида кремния и являются своеобразными их зажимами.

Решение этой задачи позволяет достичь следующий технический результат - повысить качество инструмента и его производительность.

Поставленная цель достигается тем, что в абразивной массе с заданным соотношением компонентов, содержащей смесь карбидкремниевых зерен не менее двух смежных зернистостей, водный раствор временного связующего и частицы абразивного огнеупорного наполнителя, последние выполнены из адгезионно-активного материала к керамической связке и имеют размер 0,16-0,25 размера зерен карбида кремния по меньшей мере одной из его зернистостей, при этом отношение объемов частиц наполнителя по их размерам равно отношению объемов зерен карбида кремния смежных зернистостей при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид кремния  зернистостей10040,8-43,6 6318,4-19,6Электрокорунд белый  зернистостей256,0-6,6 162,8-3,0Керамическая связка 23,0-27,0Водный раствор связующего Остальное   

Применение частиц наполнителя из адгезионно-активного материала к керамической связке позволяет получить более прочными мостики связки и в целом черепок инструмента за счет армирования связки мелкозернистым электрокорундом, частицы которого, располагаясь между зернами карбида кремния, являются еще своеобразными их зажимами и опорами. Выбор размера частиц наполнителя равным 0,16-0,25 размера зерен карбида кремния, а также разбиение частиц на две зернистости 25 и 16 позволяет получить более плотную упаковку зерен карбида кремния и частиц наполнителя, за счет чего увеличивается количество контактов между зернами и частицами, что также приводит к повышению прочности инструмента и, как следствие, увеличению стойкости и производительности инструмента (см. таблицу). Таким образом, предлагаемая масса позволяет создать абразивный инструмент с повышенным качеством по прочности и более высокой производительностью.

Абразивный инструмент из предлагаемой смеси готовится следующим образом.

Изготовление абразивной массы производится известными способами путем смешивания зерен карбида кремния и частиц электрокорундового наполнителя предлагаемых зернистостей и размеров с последующим введением керамической связки, декстрина и воды. Из готовой абразивной массы формируют заготовки абразивного инструмента и проводят их термообработку при 1250°С.

Примеры изготовления предлагаемой массы и результаты испытаний изготовленных из них кругов и "восьмерок" показаны в таблице.

Образцы "восьмерки" готовились из предлагаемых абразивных масс (пример 1 и 2) и масс прототипа для сравнения (пример 3 и 4). Образцы обжигались в печи при температуре 1250°С. Механическая прочность образцов на разрыв определялась на испытательной машине УММ-5 по общепринятой методике.

Результаты испытаний приведены в таблице, из которой видно, что образцы "восьмерки" изготовленные из предлагаемых масс, имеют прочность в 1,18-1,20 раз выше по сравнению с образцами прототипа.

Испытания изготовленных кругов (по примерам 1, 2, 3, 4) проводили на модернизированном станке модели РТ-103 для совмещенной обработки посадочного отверстия и наружного диаметра кругов ПП 400×63-127К5. Производительность кругов оценивалась коэффициентом шлифования, а стойкость кругов - через количество обработанных изделий.

Анализ результатов, представленных в таблице, показывает, что абразивный инструмент изготовленный из предлагаемых масс, имеет производительность в 1,31-1,35 раз выше инструментов прототипа, а стойкость инструментов увеличивается в 1,20-1,26 раз по сравнению с прототипами.

ТаблицаКомпоненты и параметры испытанийСодержание компонентов, мас.% ПредлагаемыеДля сравнения 1234Карбид кремния 53 С    зернистости:    10040,843,640,843,66318,419,818,419,825--8,89,6Электрокорунд белый 24 А    зернистости:    256,06,6--162,83,0--Керамическая связка23,027,023,027,0Водный раствор связующегоОстальноеПрочность на разрыв, МПа6,96,55,85,4Коэффициент шлифования9,28,17,06,0Количество обработанных изделий, шт.76726060

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, в частности обдирочного карбидкремниевого инструмента для обработки шлифовальных кругов. Масса для изготовления абразивного инструмента на керамической связке содержит смесь карбидкремниевых зерен не менее двух смежных зернистостей, водный раствор временного связующего и частицы абразивного огнеупорного наполнителя. Частицы наполнителя выполнены из адгезионно-активного материала к керамической связке и имеют размер 0,16-0,25 размера зерен карбида кремния по меньшей мере одной из его зернистостей. Отношение объемов частиц наполнителя по их размерам равно отношению объемов зерен карбида кремния смежных зернистостей при следующем соотношении компонентов массы, мас.%:

карбид кремния: зернистостью 10040,8-43,6зернистостью 6318,4-19,8электрокорунд белый: зернистостью 256,0-6,6зернистостью 162,8-3,0керамическая связка23,0-27,0водный раствор временного связующегоостальное

В результате повышается механическая прочность закрепления зерен карбида кремния в черепке инструмента с обеспечением высокого качества и производительности обработки. 1 табл.

Масса для изготовления абразивного инструмента на керамической связке, содержащая смесь карбидкремниевых зерен не менее двух смежных зернистостей, водный раствор временного связующего и частицы абразивного огнеупорного наполнителя, отличающаяся тем, что частицы наполнителя выполнены из адгезионно-активного материала к керамической связке и имеют размер 0,16-0,25 размера зерен карбида кремния по меньшей мере одной из его зернистостей, при этом отношение объемов частиц наполнителя по их размерам равно отношению объемов зерен карбида кремния смежных зернистостей при следующем соотношении компонентов массы, мас.%:

Карбид кремния зернистостью 10040,8-43,6Карбид кремния зернистостью 6318,4-19,8Электрокорунд белый зернистостью 256,0-6,6Электрокорунд белый зернистостью 162,8-3,0Керамическая связка23,0-27,0Водный раствор временного связующегоОстальное