Металлическая связка для абразивного инструмента Советский патент 1984 года по МПК B24D3/06 

Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента, в час ности металлической связки, используемой преимущественно для изготовле ния хонинговальных брусков из кубического нитрида бора. Известна металлическая связка для изготовления алмазного инструмен та, срдержащая медь, олово, железо, марганец, дисилицид титана и карбид вольфрама lj . Связка обладает высокой изностойкостью и применяется в инструменте для обработки материалов, с высокой абразивной способностью. Однако она не может быть применена для изготовления хонинговальных брусков из кубического нитрида бора, предназначенных для обработки сталей, так как инструмент на этой связке засаливается, теряет режущие свойства, не способен к самозатачиванию из-за чрезмерной износостойкости. Кроме того, связка не является адгезионно-активной по отношению к сверхтвердым материалам и слабо удерживает зерно на поверхности круга, что также приводит к засалива нию круга. Известна также металлическая связ ка для инструмента из кубического ни рида бора, содержащая титан, железо бор, бориды или нитриды переходных металлов 12. присутствие в связке такого метал ла как титан, являющегося адгезионн активным элементом по отношению к кубическому нитриду бора и другим а разивным материалам, улучшает услов закрепления зерна в связке, но недо таточно, так как при спекании связк находится в твердом состоянии, всле ствие чего активного смачивания зер на связкой (растекания связки по поверхности зерна) не происходит. В сокая температура спекания (более 1300 С) является серьезным недостат ком указанной связки, так как приводит к частичному обратному переходу кубического нитрида бора в гексагональную (неабразивную) форму. Наиболее близкой к предлагаемой является металлическая связка, имеющая следующий состав, мас.%: Медь0,5-19 Олово0,1-2 Титан 0,01-0,5 Железо .15-30 Марганец 0,25-10 Фосфор0,05-0,5 Карбид вольфрамаОстальноеПрисутствие в связке меди, олова, марганца и фосфора позволяет несколько снизить температуру спекания инструмента (до 1200°С). Однако недостат ком этой связки является слабая самозатачиваемость и склонность к засаливанию-, что снижает режущие свойства инструмента и, как следствие, производительность процесса обработки. Цель изобретения - повышение режущих свойств инструментов из кубического нитрида бора, в частности . хонинговальных брусков и увеличение производительности при обработке сталей. Указанная цель достигается тем, что связка, содержащая медь, олово, титан, железо и твердый наполнитель, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Медь64-70 Олово .14-17 Титан10-15 Железо0,01-0,1 Твердый наполнитель 1-5 В качестве твердого наполнителя связка содержит диборид титана в виде дисперсных частиц. I Введение в состав предлагаемой связки дисперсных частиц TiBg в количестве 1 -5 мае . % приводит к попьш1ению твердости и прочности основы связки, так как частицы выполняют роль дисперсионных упрочнителей. Увеличение содержания диборида. титана свыше 5% приводит к значительному повьш1ению вязкости металлического расплава-связки при спекании инструмента и ухудшению условий смачивания зерна, технологичность связки при этом ухудшается. Введение диборида титана менее 1% не приводит к заметному повьш1ению качества и твердости связки. Медь является основным компонентом связки и в сочетании с оловом (в соотношении примерно 4:1) образует основу связки с температурой плавления 930-940С. При содержании меди менее 64% связка становится чрезмерно хрупкой, а увеличение ее количества свяше 70% значительно повышает температуру ее плавления. Увеличение содержания олова свьше 17% приводит к значительной хрупкости связки, а уменьшение количества олова ниже 14% - к значительной пластичности связки и склонноети ее к засаливанию. Титан вводится в состав связки как адгезионно-активный элемент в количестве 10-15 мас.%, обеспечивающем минимальный краевой угол смачивания кубического нитрида бора связкой (10-12 град.) и высокие механичес кие свойства. С увеличением содержания титана более 15% возрастает хруп кость сплава, а его механическая прочность падает вследствие образования крупных частиц тройного химиче кого соединения иглообразной формы, - Введение титана в количестве менее 10% не обеспечивает, необходимой адге зии связки к зерну. Железо, вводимое в состав связки в небольших количествах (до 0,1 мас. выполняет роль модификации металлического сплава-связки, т.е. способствует измельчению структуры связки при затвердевании, задерживая рекрис таллизацию сплава и повьшая тем самым его механическую прочность. Введение железа более 0,1% приводит к ухудшению самозатачиваемости и засаливанию инструмента. Уменьшение его содержания менее 0,01% не оказывает заметного влияния на структу ру связки. Предлагаемый количественный и качественный состав связки имеет температуру спекания 960-1000°С, а твер дрсть 95-110 HRB (т.е. около 20-25 HRC), тогда как известная связка имеет температуру спекания 1200-1350 С и твердость 55-75 HRC. Благодаря высокой адгезионной активности предлагаемой связки к абразивному зерну в расплавленном состоянии во время спекания образуется характерная пористая и прочная струк тура, что в сочетании с указанными выше свойствами связки приводит к повьш1ению режущих свойств инструмент и производительности процесса обработки. Кроме того, мелкозернистая 204 структура предлагаемой связки способствует снижению шероховатости обработанной поверхности, например, при хонинговании брусками из КНБ зернистости Л8-ЛМ28. Пример. Готовят пять составов предлагаемой связки и для сравнения серийную (базовую) связку Ml и известную. Смеси готовят следующим образом. Компоненты связок в виде порош- ков меди, олова, титана крупностью 0,063 мкм и мельче перемешивают в смесителях типа пьяная бочка в течение 2-4 ч, затем к смеси добавляют мелкодисперсный порошок и стальные шары 10-12 мм из расчета 300-400 г на 100 г смеси и производят смешивание в вибромельнице в течение 3-5 ч, при этом происходит намол железа 0,01-0,1 мас.%. Порошки кубического нитрида бора и приговленные связки смешивают в определенном соотношении (исходя из концентрации, кубического нитрида бора и задаваемой пористости), подвергают холодному прессованию и затем заформованные в заданный размер изделия подвергают свободному сцеканию в вакууме 1-5«Ю мм.рт.ст. При этом связка расплавляясь, растекается по поверхности зерна, образуя с ним прочную химическую связь. Готовое изделие имеет прочную и пористую структуру, обеспечивающую инструменту хорошие режущие свойства при достаточно высокой стойкости инструмента. Инструменты на предлагаемой связке, на серийной (базовой) связ%:е М1 и известной испытаны на операции хонингования деталей типа втулка из закаленной стали ШХ15. Данные сравнительных испытаний представлены в таблице. Как следует из таблицы, лучшими режущими свойствами обладает инструмент на предлагаемой связке МА-4. В сравнении с хонинговальными брускаМи из кубического нитрида бора на серийной связке М1 его производи-тельность возрастает в 2,8 раза.

1. МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА ДЛЯ. АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащая С медь, олово, титан, железо и твердый наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью улучшения режущих свойств инструмента и повышения производительности при обработке сталей, компоненты входят в состав связки в следующем соотношении, мас,%: Медь 64-70 14-17 Олово 10-15 Титан 0,01-0,1 Железо Твердый на1-5 полнитель 2. Металлическая связка по п,1, отличающаяся тем, что в качестве твердого наполнителя она соG & держит диборид титана.