СВЯЗКА НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА СО СВЕРХТВЕРДЫМ МАТЕРИАЛОМ Российский патент 2013 года по МПК B24D3/06 

Описание патента на изобретение RU2487005C1

Изобретение относится к порошковой металлургии, к способам получения композиционных материалов. Изобретение может быть использовано в качестве связок при изготовлении режущего инструмента со сверхтвердым материалом для стройиндустрии, тяжелого машиностроения, нефте- и газоперерабатывающей отрасли и др., включая отрезные сегментные круги различной конструкции (ОСК), применяемые при резке чугунов, и канатные пилы для резки массивных конструкций из стали и чугунов.

Связка оказывает влияние на конструкцию инструмента. В зависимости от связки выбирается материал корпуса, метод соединения абразивного слоя с корпусом. Физико-механические свойства связок предопределяют возможную получаемую форму и размеры режущего инструмента на основе CBN и/или алмаза.

Известна связка для изготовления алмазного инструмента (RU 2286241 С2, опублик. 2006.07.07), содержащая металл, выбранный из группы железа Периодической системы, карбид титана и соединение металла с металлоидом. С целью повышения прочности связки и надежности закрепления алмазного зерна в связке дополнительно содержится карбид циркония.

Недостатком известной связки является использование дорогостоящего и токсичного кобальта, а также более низкая скорость резания высокоармированного железобетона и снижение ресурса работы инструмента.

Прототипом заявленного изобретения является связка для изготовления алмазного инструмента (RU 2432247 С1, опублик. 27.10.2011, Бюл №30), содержащая основу в виде меди.

Недостатком известного материала на основе меди является недостаточная износостойкость, твердость, прочность, ударная вязкость и температурная стойкость, а также низкий удельный ресурс инструмента при резке стали, чугуна.

Технической задачей заявленного изобретения является увеличение ударной вязкости KCU, твердости HRB, предела прочности при трехточечном изгибе σизг, удельной износостойкости Иобр, удельного ресурса и скорости резания отрезных сегментных дисков при низкой остаточной пористости сегментов, содержащих CBN/алмаз.

Поставленная задача достигается тем, что в связку на основе меди, кобальта и железа дополнительно вводят от 1 до 45 мас.% никеля и легирующую добавку в количестве от 1 до 10 мас.%.

Связки могут быть получены методом порошковой металлургии: спеканием с последующим прессованием при температуре спекания. Этот метод является высокопроизводительным, т.к. продолжительность процесса нагрева до температуры спекания, выдержка при температуре спекания, прессование и охлаждение до комнатной температуры не превышают 15 минут. Высокие скорости нагрева и равномерное распределение температур в рабочей камере обеспечиваются за счет пропускания электрического тока через спекальную форму, которая одновременно является и пресс-формой.

По окончании выдержки при температуре отжига сразу же проводится прессование для обеспечения необходимой плотности и формы изделий. Конструкция пресс-формы позволяет проводить процесс в инертной и защитной атмосфере, что повышает качество инструмента.

Полученные сегменты с CBN и/или алмазом напаиваются на диск. Испытания дисков проводят при резке массивной отливки из серого чугуна марки СЧ20 с водным охлаждением.

Материалы связок по изобретению обеспечивают лучшие экономические показатели по сравнению с аналогами ведущих мировых производителей по критериям цена/ресурс и цена/производительность.

Пример. В связку на основе меди состава (мас.%):

Cu - 27,5-49,5

Со - 13,75-24,75

Fe - 13,75-24,75

Ni - 1-45

вводится легирующая добавка в количестве 1-10.

Влияние содержания никеля и количества вводимых легирующих компонентов приведено в таблицах 1-9.

Нижеприведенные примеры составов связки обосновывают нижний предел содержания никеля и содержание легирующей добавки.

Как видно из таблиц 1-9, содержание легирующей добавки менее 1,0 мас.% не обеспечивает достижение поставленной цели, т.к. их количества недостаточно для эффективного дисперсионного упрочнения связки и их влияние на структуру и свойства полученного материала незначительно.

Введение в связку более 10 мас.% приводит к увеличению пористости и других свойств, т.к. легирующие добавки являются более тугоплавкими, твердыми и имеющими высокие модули упругости материала по сравнению с медью и никелем, то они выступают в роли концентраторов напряжений, что сильно охрупчивает материал и приводит к снижению прочностных характеристик и износостойкости связки, а также требуют повышения температуры спекания и обладают плохой прессуемостью.

С целью увеличить удельный ресурс и скорость резания в связки вместе с CBN вводят алмаз. В таблице 10 представлены свойства связки и инструмента с сегментами, в которых в качестве абразива взят алмаз и CBN крупностью 45/50 mesh в пропорции 50/50%. Общая концентрация абразива в сегменте составляет 10% об.

На свойства связки оказывает влияние размер частиц легирующего элемента. Для получения заданной удельной поверхности порошки разделялись на фракции заданной дисперсности, обеспечивающей требуемые значения удельной поверхности. В таблице 11 представлена зависимость легирующих элементов от размера частиц (удельной поверхности).

Указанные диапазоны концентраций легирующих добавок 1-10 мас.% справедливы только для нанодисперсных порошков с удельной поверхностью 5-25 м2/г (таблица 11).

Похожие патенты RU2487005C1

название год авторы номер документа
СВЯЗКА НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА СО СВЕРХТВЕРДЫМ МАТЕРИАЛОМ 2012
  • Левашов Евгений Александрович
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Курбаткина Виктория Владимировна
  • Зайцев Александр Анатольевич
  • Сидоренко Дарья Андреевна
  • Рупасов Сергей Иванович
  • Логинов Павел Александрович
  • Севастьянов Петр Игоревич
RU2487006C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ СТАЛИ И ЧУГУНА 2015
  • Левашов Евгений Александрович
  • Логинов Павел Александрович
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Сидоренко Дарья Андреевна
  • Курбаткина Виктория Владимировна
  • Зайцев Александр Анатольевич
  • Рупасов Сергей Иванович
  • Севастьянов Петр Игоревич
RU2595000C1
СВЯЗКА НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 2010
  • Левашов Евгений Александрович
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Курбаткина Виктория Владимировна
  • Зайцев Александр Анатольевич
  • Сидоренко Дарья Андреевна
  • Рупасов Сергей Иванович
RU2432249C1
СВЯЗКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 2005
  • Левашов Евгений Александрович
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Курбаткина Виктория Владимировна
RU2286241C1
СВЯЗКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 2005
  • Левашов Евгений Александрович
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Курбаткина Виктория Владимировна
RU2286242C1
СВЯЗКА НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 2010
  • Левашов Евгений Александрович
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Курбаткина Виктория Владимировна
  • Зайцев Александр Анатольевич
  • Сидоренко Дарья Андреевна
  • Рупасов Сергей Иванович
RU2432247C1
СВЯЗКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 2005
  • Левашов Евгений Александрович
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Курбаткина Виктория Владимировна
RU2286243C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА С НАНОМОДИФИЦИРОВАННОЙ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТЬЮ 2018
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Гуреев Анатолий Иванович
  • Севастьянов Петр Игоревич
RU2685917C1
Металлическая связка для алмазного инструмента 1982
  • Панкевич Александр Павлович
  • Субботин Евгений Константинович
  • Чертович Александр Федорович
  • Гоов Аслан Андреевич
  • Кирищян Вилен Оганесович
SU1088919A1
Алмазный инструмент на теплопроводной металлической связке 2017
  • Журавлев Владимир Васильевич
  • Герасимов Валерий Федорович
  • Агурин Алексей Леонидович
  • Кангун Виталий Романович
RU2679807C1

Реферат патента 2013 года СВЯЗКА НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА СО СВЕРХТВЕРДЫМ МАТЕРИАЛОМ

Изобретение относится к порошковой металлургии, к способам получения композиционных материалов и может быть использовано в качестве связок при изготовлении режущего инструмента со сверхтвердым материалом для стройиндустрии и машиностроения. Связка содержит, мас.%: Cu 27,5-49,5, Со 13,75-24,75, Fe 13,75-24,75, Ni 1-45 и легирующую добавку с удельной поверхностью 5÷25 м2/г в количестве 1-10. Технический результат: увеличение ударной вязкости, твердости, предела прочности при трехточечном изгибе, удельной износостойкости, удельного ресурса и скорости резания отрезных сегментных дисков при низкой остаточной пористости сегментов, содержащих CBN/алмаз. 2 з.п. ф-лы, 11 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 487 005 C1

1. Связка на основе меди, используемая при изготовлении режущего инструмента, включающего сверхтвердый материал, содержащая кобальт, железо, никель и легирующую добавку с удельной поверхностью 5÷25 м2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Cu 27,5-49,5 Со 13,75-24,75 Fe 13,75-24,75 Ni 1-45 легирующая добавка 1-10

2. Связка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве легирующей добавки она содержит карбид вольфрама, или вольфрам, или молибден, или оксид алюминия, или диоксид циркония, или карбид ниобия, или карбид кремния, и/или нитрид кремния.

3. Связка по п. 1, отличающаяся тем, что сверхтвердый материал представляет собой кубический нитрид бора и/или алмаз.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2487005C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ПЛАСТМАСС 2007
  • Еренков Олег Юрьевич
  • Еренков Святослав Олегович
  • Калита Георгий Александрович
  • Калита Евгений Георгиевич
RU2342249C1
СВЯЗКА НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 2010
  • Левашов Евгений Александрович
  • Андреев Владимир Алексеевич
  • Курбаткина Виктория Владимировна
  • Зайцев Александр Анатольевич
  • Сидоренко Дарья Андреевна
  • Рупасов Сергей Иванович
RU2432247C1
СВЯЗКА НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 1999
  • Потапов В.А.
  • Поляков Л.А.
  • Никитин Е.В.
RU2172238C2
US 4362535 A, 07.12.1982.

RU 2 487 005 C1

Авторы

Левашов Евгений Александрович

Андреев Владимир Алексеевич

Курбаткина Виктория Владимировна

Зайцев Александр Анатольевич

Сидоренко Дарья Андреевна

Рупасов Сергей Иванович

Логинов Павел Александрович

Севастьянов Петр Игоревич

Даты

2013-07-10Публикация

2012-02-10Подача