Способ изготовления абразивных инструментов Советский патент 1983 года по МПК B24D17/00 

Изобретение относится к изготовлению металлорежущих инструментов, а именно абразивного инструмента. Известен способ изготовления абразивного инструмента, согласно которому нанесение на основу инструмента связующего и абразива осуществляют в атмосфере псевдоожиженного (кипящего) слоя этих составляющих. Согласно известному способу, основу, на которую наносят абразивное покрытие, предварительно нагревают выще температуры плавления порошкообразного связующего, затем помещают в псевдоожиж.енный (кипящий) слой порошкообразного связующего. После этого порошкообразное связующее оплавляют при температуре пленкообразования, когда полимер, переходя вязкотекучее состояние, обладает высокой клеющей способностью. Затем основу с оплавленным связующим помещают в псевдоожиженный (кипящий) слой абразивных зерен (порошка), которые при этом раномерно налипают на поверхность связующего. В случае необходимости нанесения закрепляющего слоя, после нанесения абразивных зерен основу помещают повторно В псевдоожиженный (кипящий) слой порошкообразного связующего. При нанесении многослойного абразивного покрытия указанные операции повторяются столько раз, сколько абразивных слоев должно быть нанесено. После окончания процесса нанесения абразивного покрытия производят термообработку полимерного связующего (отверждают его) 1. Недостатком известного способа изготовления абразивного инструмента является необходимость использования при нанесении . порошка и абразива на корпус, как минимум, двух аппаратов, создающих кипящий слой, что приводит к возникновению ряда технологических трудностей. Дело в том, что максимальное значение адгезии полимера и подложки для нестабилизированного полимера по сравнению со стабилизированным достигается при меньших температурно-временных воздействиях. Однако, из-за слабой термостойкости большинство нолимероц связующего из нестабилизированного материала не получило широкого распространения. В частности только лищь для обеспечения достаточной адгезии связующего к корпусу инструмента необходимо иметь два аппарата соответственно для нестабилизированного и стабилизированного полимерного кипящего слоя. Всего же для, осуществления известного способа изготовления абразивного инструмента необходимо, оказывается, иметь три аппарата. Необходимо также учесть, что в процессе термического воздействия окисляется не только определяющий прочность адгезионного соединения тонкий граничащий с металлом слой полимера, но и полимер в объеме. Длительное нахождение полимера в расплавленном виде на поверхности корпуса инструмента приводит к увеличению степени окисления. Вследствие окисления полимера его физико-механические и химические свойства существенно ухудшаются, в результате чего резко уменьшается адгезия связующего к абразиву и срок службы инструмента, а качество ухудщается. Цель изобретения - усовершенствование технологического процесса изготовления при обеспечении высокого качества абразивного инструмента. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, при котором .порошкообразное связующее и абразивное зерно наносят на нагретую основу инструмента в атмосфере псевдоожиженного слоя, предварительно готовят смесь из указанных материалов и псевдоожижают эту смесь, а основу инструмента перемещают возвратнопоступательно в пределах высоты псевдоожиженного слоя смеси. В случае использования в качестве связующего неполярных или слабополярных полимеров с целью улучшения адгезии абразивного слоя с основой корпуса, предварительно готовят смесь из порошка нестабилизированного и стабилизированного полимера при соотношении компонентов (Bec.Vq): Нестабилизцрованный полимер5-20 Стабилизированный полимер80-95 при этом дисперсность порошка нестабилизированного полимера выбирают равной (1 -10) дисперсности порошка стабилизированного полимера, а основу инструмента предварительно выдерживают над слоем псевдоожиженного полимера до образова-, ния окисленного подслоя, после чего основу погружают в слой смеси абразивного порошка и стабилизированного связующего. Скорость перемещения основы инструмента в пределах псевдоожиженного слоя составляет 0,01-0,02 м/сек. Способ осуществляется следующим образом. Основу инструмента, на которую необходимо наносить абразивно-полимерный слой, нагревают до температуры оплавления связующего. Затем основу помещают в псевдоожиженный (кипящий) слой смеси порошкообразного связующего и абразива, затем производят возвратно-поступательное передвижение ее в пределах высоты кипящего слоя, в течение времени, необходимого для обеспечения заданной толщины абразивного слоя. Во время псевдоожижения массы происходит разделение (сепарация) различных по весу частиц. При этом структура кипящего слоя по его высоте распределены таким образом, что на верхней части слоя располагаются преимущественно более легкие частицы, а в нижней части -- более тяжелые частицы. Возвратно-поступательное движение основы с определенной скоростью в пределах вйсоты кипящего слоя обеспечивает более равномерное распределение абразивных частиц и связующего в абразивном инструменте. В дальнейшем изделие с нанесенным абразивным слоем подвергают термообработке при температуре выше температуры плавления связующего, необходимой для дооплавления связующего и формирования контакта между слоями. При создании абразивного слоя на теплоемкой основе необходимость в такой термообработке может отсутствовать, поэтому эти изделия подвергают охлаждению непосредственно после извлечения детали из аппарата для нанесения. В тех случаях, когда в качестве связук щего применяют неполярный или слабополярный полимер, а ответственным за адгезию связующего к корпусу является тонкий окисленный слой полимера, используют в качестве связки порошкообразный материал, состоящий из нестабилнзированного и стабилизированного полимера. Весовые соотношения компонентов смеси определяют расчетным методом из отношения необхрдимых толщин рабочих слоев абразивного инструмента. Толщина слоя зависит от термостойкости полимера, скорости диффузии кислорода через расплав, каталитической активности поверхности изделия и других факторов, определяющих изменение адгезии. г, В этом случае при псевдоожижении приготовленной смеси нйд псевдоожиженным слоем, содержащим абразивный порошок и порошок стабилизированного связующего, образуется сепарированная область, состоящая только из мельчайших частиц нестабилизированного полимера. Изделие вначале помещают в эту сепарированную область и выдерживают в ней до тех пор, пока не образуется тонкая пленка полимера. Будучи тонкой, эта пленка быстро окисляется, образуя окисленный подслой между основой и впоследствии образуем} 1м абразивным слоем. Для хорошей адгезии последнего с основой толщина подслоя должна составлять не более 0,,05 мм. Более толстый окисленный подслой является хрупким и поэтому ухудшает прочностные свойства инструмента. Затем основу погружают в псевдоожиженный слой абразивной смеси, осуществляя возвратно-поступательное движение с определенной скоростью в пределах высоты кипящего слоя. i Гранулометрический состав смеси выбирают таким образом, чтобы во время псевдоожижения смеси происходило ее разделение с образованием над слоем абразивного порошка и связующего слоя порошка нестабилизированного полимера. Для этого дисперсность порошка нестабилизированного полимера выбирают равной (1 -10) дисперсности порошка стабилизированного полимера, а количество этого порошка берут равным 5-20% от веса связующего. На практике размер порошка нестабилизированного полимера выбирают равным 25- 100 мкм, а стабилизированного мкм. Выбранная скорость перемещения основы обеспечивает осаждение определенного количества абразива и связующего. При движении основы с большей скоростью может происходить растекание вязкотекучего абразивного слоя за счет инерционнь х сил. Пример J. Проведена проверка возможности и эффективности изготовления абразивного инструмента предлагаемым методом с использованием в качестве основы- сталь 45 и в качестве связующего - поликапроамИд (полярный полимер марки Б) с зернистостью 100-250 мкм, а в качестве абразивного зерна - электрокорунд белый ЭБ с зернистостью - 8. Цилиндрическую ,основу абразивного инструмента нйгревают до 230-250°С и помещают в кипящий слой, состоящий из полимер-абразивной смеси. Затем в пределах высоты кипящего осуществляют возвратно-поступательное движение основы абразивного инструмента со скоростью 0,01-0,02 м/сек в течение 20-150 сек. После достижения необходимой толщины изделие извлекается из аппарата псевдоожижения и охлаждается, Пример 2: Проведена проверка возможности и эффективности изготовления абразивного инструмента предложенным мето использованием в качестве основы „ 5, в качестве связующего пентон, а качестве абразивных зерен - электроg g зернистостью - 8. Расчет композиции осуществляется следующим образом: нестабилизированный пентон составлял 12,5 вес. /о с размерами частиц 25-100 мкм и 87,5 вес. % - стабилизированный с величиной частиц 100- 250 мкм. Цилиндрическую основу нагревают до 250°С, затем основу выдержи1вают 2-5 сек над псевдоожиженным слоем (толщина окисленного подслоя 0,04-0,05 мм). Дальше основу медленно опускают в псевдоожиженный слой и в пределах высоты этого слоя осуществляют возвратно-поступательное движение изделия со скоростью 0,01 - 0,02 м/сек в течение 20-150 сек до достижения необходимой толщины абразивоносного слоя. Затем извлекают изделие из аппарата, производят термообработку при 250°С в течение 10 мин для дооплавления связующего. Охлаждение осуществляют в воде при 15-20°С. Сравнительное исследование адгезии пентона (нестабнлизированного и стабилизированного) показало, что адгез:ия полимер102425 ного слоя, полученного с промежуточным тонким окисленным подслоем из нестабилизированного пентона в 20-30 раз больше, чем адгезия полимерного слоя из термостабилизированного пентона, такой же толщины и полученного при аналогичных термических режимах без промежуточного подслоя, Таким образом, в предлагаемом способе в качестве металлической основы можно лрименять любой металл или сплав. Однако ю при этом необходимо учитывать адгезию связующего к данному металлу или сплаву. Известно, что полимеры хорошо прилипают к стали. В качестве связующего, например, можно использовать полиамидные смолы. а в качестве абразивного зерна алмаз, кар- 5 бид кремния, электрокорунд белый, карбид бора, абразивные микропорошки (например, окись хрома) и т. д. 53 6 Конструкция (форма) образивного инструмента для применения предлагаемого способа может быть самой разнообразной и зависит главным образом от формы обрабатываемой поверхности. Сравнительный анализ известного и предлагаемого способов изготовления абразивных инструментов показал, что предлагаемый способ изготовления инструмента за счет совершенствования технологии позволяет уменьшить себестоимость в 2-2,5 раза, а также улучшает шероховатость поверхности обработанной детали на 3-4 класса. При этом отсутствуют неравномерный износ рабочей поверхности инструмента за счет равномерного распределения абразива и связующего в рабочем слоем инструмента.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ, при котором на нагретую основу инструмента наносят порошкообразное связующее и абразивные зерна в атмосфере псевдоожиженного слоя и производят термообработку, отличающийся тем, что, с целью упрошения процесса и повышения качества инструмента, предварительно готовят смесь порошкообразного связующего и абразива и псевдоо; ижают эту смесь, а основу инструмента перемеп ают возвратно-поступательно в прё делах высоты псевдоожиженного слоя смеси. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения адгезии основы с абразивным слоем при использовании в качестве связующего порошка неполярного и слабополярного полимера, связующее готовят из нестабилизированного и стабилизированного полимера при соотношении компонентов, вес. %: Нестабилизированный полимер5 -20 Стабилизированный полимер80-95 при этом дисперсность порошка нестабилизированного полимера выбирают равной