Способ изготовления абразивного инструмента Советский патент 1986 года по МПК B24D18/00 

Изобретение относится к производству абразивных инструментов гальваническим методом и может быть использовано, в частности для изготовления алмазных привящих роликов с размером абразивных зерен свыше 200 мкм.

Цель изобретения - повышение износостойкости и точности инструмента а также упрощение технологии изготовления инструмента путем равномерной насыщенности поверхности инструмента абразивом.

Способ осуществляется следующим образом.

Абразивные зерна преимущественно размером свыше 200 мкм снабжают ферромагнитным слоем, взмучивают в галь ванической ваннеj после чего осуществляют их предварительное закрепление на корпусе инструмента и окончательное заращивание электроосаж- денным металлом. Процесс ведут в условиях приложения электромагнитного поля со стороны корпуса инструмента, причем перед окончательньм заращи- ванием для удаления ферромагнитного слоя металла на зернах их промывают в кислоте. Удаление ферромагнитного слоя на зернах требуется для придания зернам неэлектропроводных свойств. Это необходимо для качественного закрепления абразивов при их оксШчательном заращивании, что приводит в целом к повьшению износостойкости и точности изготовления инструмента. При этом не требуется технологического запаса абразива. Приложение со стороны корпуса электромагнитного поля приводит к тому, что зерна притягиваются к необходимым участкам профиля инструмента, и процесс их прикрепления производится одновременно во всех частях профиля, что резко увеличивает точность изготовления инструмента и получение равномерной насыщенности поверхности рабочего слоя инструмента.

Для повышения точности изготовления инструмента и улучшения условий закрепления зерен на корпусе процесс предварительного прикрепления зерен ведут в электролите, плотность которого составляет 0,4-0,5 плотности алмаза. При этом уменьшается скорость осаждения абразивой внутри гал ванической ванны и они притягиваются к корпусу, не успевая оседать на дно

ванны. Данный диапазон установлен исходя из того, что при увеличении плотности жидкостей выше этого предела они являются токсичными и их использование для гальванического процесса невозможно. Если плотность жидкостей ниже, абразивы быстрее оседают на дно ванны.

Для большего увеличения точности изготовления инструментов и увеличения их износостойкости процесс предварительного прикрепления абразивов ведут с приложением со стороны зеркала (поверхности) гальванической ванны внешнего мйг- нитного поля, носящего пульсирующий характер и изменяющегося от нуля до максимума. При этом максимальная напряженность внешнего магнитного поля, необходимая для обеспечения нахождения одного зерна во взвешенном состоянии и дополнительного перемешивания зерен в объеме электрапита, определяется по следующей эмпирической формуле:

0

0

5

0

5

Н

где

Р

q

Y,

k-h z./CP-q/i Jj)

-вес абразивного зерна, К;

-ускорение силы тяжести,,

-плотность электролита,кг/см ; Vj - объем абразивного зерна, h - высота ванны, CMj

Z - количество абразивных зерен, шт; k - поправочный коэффициент;

учитывающий вязкость электролита и различное расстояние зерен от зеркала ванны (k 2 - 3) , Для обеспечения возможности перемещения зерна в сторону корпуса под действием приложенного к нему электромагнитного поля, напряженность последнего должна преодолеть силы вязкости электролита. Напряженность электромагнитного поля, позволяюцая осуществить притяжение зерна в жидкости, определяется по следующей формуле

. «. k,Fs-|-,

где - магнитная характеристика материала;

„ ДУ

Ь --- - рабочая поверхность зернаJ

перемещакяцегрся в жидкости,,

10

t5

1234176

k,. - коэффициент, учитывающий разное положение зерен по ширине ванны (k 2 - 2,5).

Примеры реализации предлагаемого, способа для случаев изготовления ал- 5 мазньгх правящих роликов.

Пример 1. Изготавливают стальной корпус ролика фбО мм, шириной 10 мм. Берут партию алмазов АС50 400/315 в количестве 5 карат и подвергают ее ферромагнитной обработке ферромагнетиком - железом. Помещают алмазы в гальваническую ванну и взмучивают их с помощью мешалки. Стальной корпус ролика после электротравления, обезжиривания и декапирования помещают в гальваническую ванну с электролитом плотностью 1,1 г/см и подводят к нему электромагнитное поле 8000 Э, после чего ведут процесс закрепления и заращи- вания алмазов, которые перед окончательным заращиванием промывают в 20%-ном растворе соляной кислоты.

Пример 2. Изготавливают стальной корпус правящего ролика мм, шириной 25 мм. Партию алмазов АС50.500/400 подвергают ферромагнитной обработке путем металлизации их ферромагнетиком - никелем. лмазы в количестве 10 карат помещают в гальваническую ванну высотой 50 см, шириной 40 см, длиной 50 см и взмучивают (с помощью мешалки или расположенного сбоку ванны магнита) Корпус ролика, к которому подведено с помощью соленоида электромагнит20

25

30

35

с 1 к сл п л

чи ко ал де за ч

ное поле, после обезжиривания, электротравления и декапирования помещают в ванну. Плотность используемо- д того, что алмазы одновременно закреп

Испытания роликов показывают значительное повьш1ение их износостойкости путем повышения концентрации алмазов на рабочей поверхности и надежности сцепления с корпусом, кото-- рые обусловлены хорошими условиями закрепления алмазов, а также увеличение точности их изготовления ввиду

го электролита увеличена до 0,4 плотности, алмазов и равна 1,4 г/см . Это приводит к тому, что алмазы, находясь во взвешенном состоянии, не

ляются по всей рабочей поверхности. Так, относительный расход составляет: пример 1 - 0,07 мг/г; пример 2 - 0,005 мг/г. Точность изготовлеляются по всей рабочей поверхности. Так, относительный расход составляет: пример 1 - 0,07 мг/г; пример 2 - 0,005 мг/г. Точность изготовлеоседают сразу на дно ванны, К зерка- „ия: пример 1 - 0,005 мм; пример 2 лу ванны прикладьтают пульсирующее магнитное поле, напряженность которого изменяется от нуля до максимального значения, обеспечиваннцего перемещение зерна внутри ванны. Напряженность поля при этом определяется с использованием формуйы

Н... k-h-z / (P-q f V- ) ,

макс

где k 3, Р

1.

4 з

0,005 Н, 0,0014 кг/см ,

ВНИИПИ Заказ 2940/18

0,01 мм. Технологического запаса алмазов не требуется, в связи с чем не нужно производить их извлечение из электролита и химическую очистку,

50 Экономический эффект от применения изобретения обеспечивается путем повышения износостойкости инструмента в связи с высоким качеством нанесения абразива и облегченными

55 условиями его закрепления на стадии предварительного нанесения алмазов, ТираА 740 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10

t5

5

20

25

0

5

д того, что алмазы одновременно закреп

УЭ 0,000125 см i

q 9,8

h 50 см;

z 30000 шт.

После подстановок приведенных значений устанавливают, что напряженность поля, достаточная для перемещения 1 зерна на 1 см по высоте ванны, составляет 0,01 3, Общая напряженность поля для перемещения зерна по всей высоте ванны составляет 0,01х х50 0,5 Э. Ввиду того, что требуется перемещать зерна, находящиеся в ванне в количестве 30 карат (30000 зерен) общая напряженность внешнего магнитного поля составляет 0,5х хЗОООО 15000 Э 15 кЭ.

Затем производят предварительное закрепление алмазов гальваническим методом, для чего осаждают на корпусе слой электроосаждаемого никеля толщиной 0,01 мм при плотности тока 1 А/дм, Затем производят промывку корпуса с алмазами в 10%-ном растворе серной кислоты в течение 5 мин, которая удаляет металлизированный слой с поверхности алмазов. Затем после промывки ведут окончательное заращивание злектроосажденным металлом приплотности тока,равной2 А/дм в электролите обычной плотности.

Испытания роликов показывают значительное повьш1ение их износостойкости путем повышения концентрации алмазов на рабочей поверхности и надежности сцепления с корпусом, кото-- рые обусловлены хорошими условиями закрепления алмазов, а также увеличение точности их изготовления ввиду

ляются по всей рабочей поверхности. Так, относительный расход составляет: пример 1 - 0,07 мг/г; пример 2 - 0,005 мг/г. Точность изготовле„ия: пример 1 - 0,005 мм; пример 2 0,01 мм. Технологического запаса алмазов не требуется, в связи с чем не нужно производить их извлечение из электролита и химическую очистку,

Экономический эффект от применения изобретения обеспечивается путем повышения износостойкости инструмента в связи с высоким качеством нанесения абразива и облегченными

условиями его закрепления на стадии предварительного нанесения алмазов, 740 Подписное