Масса для изготовления абразивного инструмента Советский патент 1985 года по МПК B24D3/14 

со

О5 О)

I

Изобретение относится к массам для изготовления абразивного инструмента напримерS из алмазов или кубического нитрида бора, которьй может быт1 использован при шлифовании инструментальных и других материалов.

Цель изобретения - повышение производительности работы инструмента и качества обрабатываемой поверхности о

В наибольших количествах пирогенный кремнезем получают как побочный продукт при производстве сплавов, содержащих кремний, в частности ферросилиция. Он образуется в результате испарения и последующей конденсация оксида кремния и некоторых других оксидов с образованием химически однородного материала. Посколку процесс происходит в восстановительной среде, на поверхности образующихся частиц возникает дефицит ионов кислорода. Он обусловливает наличие нескомпенсированных химических связей. В результате повьппенной поверхностной активности становится возможным спекание данного ма.териала при температуре намного ниже его температуры плавления.

Пирогенный кремнезем представляе собой аморфный порошок с размером частиц, как правило от 0,01 до 10 мкм. Коэффициент термического расширения спеченного пирогенного кремнезема близок к коэффициенту термического расширения алмаза и кубического нитрида бора. Установлено также, что пирогенньй кремнезем, полученный в качестве побочного продукта при производстве ферросилиция, имеет следунвдий химический состав, мас.%: SiO 88-91 MgO 2,93,2- (R-Na, К) 1,5-3,3; CaO 0,40,6; FegOj 0,3-0,5; AljOj 0,1-0,3, SO-3 0,1-0,9.

В предлагаемом техническом решении предлагается использовать способность пирогенного кремнезема к самостоятельному спеканию с образованием прочного каркаса при 400ЮОО С.

Использование пирогенного кремнезема в качестве связующего позволяет получить каркас, отличающийся высокой однородностью, пронизанный сетью взаимопроникающих равномерных по диаметру пор. Такая структура

46612

инструмента обеспечивает эффектив ный отвод тепла от обрабатываемой поверхности, что позволяет избежать прижогов, вторичной закалки и других дефектов, вызванных перегревом в зоне резания.

Высокая однородность структуры обусловливает равномерный износ инструмента, создавая oпtимaпьныe

10 условия для размещения образующейся стружки и предотвращая засаливание рабочей поверхности шлифовального круга. Для заявляемого инструмента характерна высокая способность к

15 самозатачиванию. Это его свойство в сочетании с низким тепловыделением в зоне резания позволяет вести шлифование, в частности, труднообрабатываемых быстрорежущих сталей с

20 высокой производительностью без прижогов.

Важным дополнительным преимуществом пирогенного кремнезема как связующего для абразивного инструмента является его Низкая адгезия к компонентам, входящим в состав обрабатываемых сталей. Термодинамические расчеты подтверждают, что оксид кремния не взаимодействует

30 с железом, никелем, ванадием, вольфрамом по реакции типа mSiO + + пМе - mSi + Men до температуры rJ , а это намного превышает температуру в зоне шлифования заявляемого инструмента. В результате исключается прилипание стружки к поверхности шлифовального круга.

Таким образом, инструмент из сверхтвердого материала с пирогенным кремнеземом в качестве связующего позволяет вести шлифование, в частности, трудообрабатываемых быстрорежущих сталей, на режимах недоступных для применяемых кругов ,на известных связках с высоким качеством обрабатываемой поверхности.

Помимо повышения эксплуатационных свойств инструмента и качества обрабатываемой поверхности применение пирогенного кремнезема в качестве связующего позволяет существенно упростить технологию изготовления инструмента. Твердофазный характер спекания пирогенного кремнезема обусловливает практическое отсутствие усадки при обжиге. Это обеспечивает точность формы инструмента, а также позволяет BecAi термообработку пу,тем нагрева только что отформованного изделия до заданной температуры. Следовательно, отпадает необходимость в соблюдении сложных многоступенчатых режимов обжига с длительными вьцхержками на каждой ступе ни, характерными для известных керамических связок. Обжиг изделия проводится вне пресс-формы. Прессование осуществляется, на прессе без подогрева, выдержка под давлением при этом не требуется. Таким образом, экономится электроэнергия и по вышается оборачиваемость прессформ, что- дает возможность изготовить большее количество изделий в единицу времени. Изобретение поясняется следующим конкретным примером изготовления абразивного инструмента. Смешивают компоненты, причем кубический нитрид бора марки КР (зернистость 100/80 мкм) берут в количе стве 48% по массе, а пирогенный кремнезем - 52%. Шихту увлажняют водой (10 МП воды на 100 г пшхты).

Влияние соотношения компонентов абразивного инструмента на производительность шлифования и качество обработки быстрорежущей стали Р6М5 (круги 12А2-45, 15р-10-3-32, КР 100/80, скорость круга 15 м/с, продольная подача 1-2 м/мин, поперечная подача 0,05 мм/да.ход) 14 Производят засыпку шихты в прессформу и прессуют при давлении 70 МПа. Заготовку извлекают из прессформы и помещают в печь. Обжигают изделие, поднимая температуру в печи до 800с по достижении этой температуры дают, вьщержку в течение 50 мин (в таблице пример 3). Испытания кругов 12А2-45-150 х10 3 32 - КР ТОО/80 - 100%, изготовленных по описанной технологии показали (см.таблицу), что производительность обработки быстрорежущей стали РбМ5 Составила 750 мм/мин без прижогов. Примеры работоспособности инструмента, содержаще:го различные соотношения абразива и связующего, приведены в таблице. Худшая по сравнению с оптимальным составом работоспособность кругов по примеру 1 обусловлена ухудшением самозатачивания абразивного инструмента из-за недостаточного количества абразивных зерен.

МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащая абразив и керамическое связующее, отличающаяся тем, что, с целью повьшения производительности инструмента путем обеспечения однородной структуры связуняцего, В качестве последнего масса содержит пирогенный кремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.%: Пирогенный кремнезем10-90 Абразив10-90