Способ изготовления абразивного инструмента Советский патент 1987 года по МПК B24D18/00 

1 13

Изобретение относится к созда- . нию абразивного инструмента из сверхтвердых материалов, включающих крепление абразивных зерен на основе плотных модификаций нитрида бора или алмаза к корпусу абразивного инструмента, для обработки материалов, обладающих способностью быстро засаливать инструмент - углеграфитов,пластмасс, и др.

Целью изобретения является повышение износостойкости инструмента на металлической связке с развитой режущей поверхностью путем прочного закрепления абразива на корпусе.

Способ заключается в следующем.

На рабочую поверхность корпуса инструмента предварительно наносят первый слой,порошкообразной адгезионно активной металлической связки на основе меди, содержащей легколетучий металл - свинец, замешанной на органическом клее с низколетучим растворителем, позволяющим сохранить свою клеющую способность в течение 15-30 мин. Далее в течение этого времени наносят слой абразива крупностью 50 мкм и более, который внедряют в первый слой и формируют структуру абразивного слоя. Применение органического клея с низколетучим растворителем позволяет в течение необходимого для этого времени сформировать абразивный слой практически любой сложности (или формы), а использование различных зернистостей абразива - абразивный слой с высокой концентрацией абразива (до 300%) с сохранением развитой режущей поверх ности.

Нанесение добавочного второго слоя,состояющего из порошкообразной адгезионно-активной связки того же состава, что и первый слой,или же состава, отличающегося от него,но обладающего адгезионной активностью к первому слою и абразиву и замешанного на органическом клее с легколетучим растворителем,сохраняющим клеющую способность в течение 1-5 мин, позволяет сохранить структуру ниже- лежащ гх слоев, зафиксировать сформированный абразивный слой, ввести дополнительное количество адгезионно- активной связки, достаточное для Полного покрытия абразивных зерен связкой и формирования слоя связкн с необходимыми фигзико-механическими

0

5

0

5

.

0

0

5

5

0

5

свойствами.Соотношение температур плавления связки первого и второго слоев составляет 1,00 : 1,00 - 1,00 - 1,20.

В дальнейшем ведут отжиг в инертной среде в интервале температур расплавления связки до достижения высокой адгезии абразива с корпусом инструмента и перекристаллизации связки за счет испарения ее летучих компонентов - металлов свинца.

Отжиг обеспечивает протекание химических реакций на границе абразив - связка, что определяет прочное закрепление абразива. Кроме того, использование металлических связок, содержащих в своем составе компонент легколетучего металла - свинец с различной его концентрацией в связке, приводит в процессе отжига к изменению состава связки и к ее затвердеванию, позволяет применять сплавы с различными начальными температурами плавления первого слоя связки и последующего,что предотвращает деформацию абразивного слоя и дает возможность получать необходимые физико- механические свойства связки, подбирая их в зависимости от обрабатываемого материала.

Пример 1. Изготовление фрезы (специальной). На рабочую поверхность корпуса фрезы наносится слой толщиной 1,5 мм пастообразной металлической связки, состоящей из равных объемных количеств адгезионно - активного порошка сплава,состава, вес.%: титан 6; олово 10; свинец 10; никель 2; медь - 72 и органического Клея из бутилметакрилата - 5 вес.% (клеюи(ее вещество) и изоамилового эфира уксусной кислоты - 95 вес.% (растворитель). На слой, сохраняющий клеющую способность, в течение 25 мин (время полного улетучивания из данного объема слоя растворителя) наносят слой абразива алмаза АС15, крупностью 400/315 ,внедряя его в слой сплава. После полного затвердевания слоя связки и сцепления ее с зернами абразива наносят добавочный слой связки толщиной 2 мм, находящейся в пастообразном состоянии и состоящей из равных объемных количеств адгезионно-aKTjiBHoro порошка сплава (того же состава,что и для первого слоя) и органического клея из бутилметакрилата - 5 вес.%

31333563

(клеющее вещество) и этилового эфира уксусной кислоты - 9 вес.% (растворитель) .

Время затвердевания последнего слоя связки - 3 мин (время полного улетучивания из данного объема слоя

5

растворителя). Далее- ведут отжиг в вакууме 2-10 мм рт.ст. при 920 С в течение 15 мин. В результате на корпусе инструмента получают рабочий алмазно-абразивный слой с конпентра- цией алмаза 200% с xopoino развитой режущей поверхностью и с высокой адгезией связка - алмаз - корпус фре зы.

Испытания изготовленной фрезы при обработке неметаллических материалов типа ЗТП, ТВП, КИМФ и др. показали,что ее износостойкость в два раза выше износостойкости аналогичной фрезы,приготовленной методами гальванотехники (износостойкость фрезы, изготовленной методами гальванотехники, составила 8 ч, а фрезы по предлагаемому способу - 16 ч.

Пример 2. Изготовление ишифо вального круга диаметром 125 мм.На рабочую поверхность корпуса круга наносят слой толщиной 1,0 мм пастообразной металлической связки, состо ящей из разных объемных количеств адгезионно - активного порошкового сплава,состава, вес.%: титан 6, оло- во 19, никель 1; свинец 14; медь 60 и органического клея из бутилметак- рилата - 5 вес.% и изоамилового эфира уксусной кислоты - 95 вес.%.

На слой связки, сохраняющей в те

чение 15 мин клеющую способность,на- 40 Р ° слой сплава - связки.Далее

носят слой абразива из гексанита А крупностью 125/100, внедряя его в слой сплава - связки. Далее наносят добавочный слой связки толщиной 1,5 мм, находящейся как и первый слой в пастообразном состоянии и сос- тояющей из равных объемных количеств адгезионно - активного - порошка сплава (того же с.остава,что и для первого слоя) и и органического клея из бутилметакрилата - 5вес.% и этилового эфира уксусной кислоты - 95 вес.%. Время .затвердевания последнего слоя 1 мин.

Далее ведут отжиг в вакууме 2 мм рт.ст. при 850°С в течение 20 мин. В результате на корпусе инструмента формируют рабочий абра- . зивный слой с концентрадаей абразива

наносят добавочный пастообразный слой связки толщиной 2} 5 мм, состоя щей из равных объемных количеств адгезионно - активного порошка сплава, 45 состава, вес.%: титан 6; олово 10; свинец 10; никель 2; -медь - остальное и органического клея по примеру 1. Время затвердевания последнего слоя 5 мин. Далее ведут отжиг 7-1050

в вакууме /1 и мм рт.ст. при 920°С в течение 15 мин. В результате на корпусе инструмента формируют рабочий алмазно - абразивный слой с концентрацией абразива 150% с хоро- 55 шо развитой режущей повер.хностью и высокой адгезией связка - абразивное зерно СВ - корпус инструмента.

Износостойкость такого круга при профилировании торцов изделий из

150% с хорошо развитой режущей поверхностью и с высокой адгезией связка - абразив - корпус круга.

Сравнительные испытания шлифовальных кругов, приготовленных методом горячего прессования на металлических связках МВ1 и N1 и по предлагаемому способу, при обработке уГле- пластиков показали,что износостойкость нового инструмента вьше в три раза износостойкости серийных кругов (для кругов серийных износостойкость составила 4 ч, а для кругов, изготовленных по предлагаемому способу - 12 ч).

Кроме того, для серийных кругов наблюдается значительное засаливание инструмента в процессе работы, что вызывает необходимость частой правки инструмента ..Обработка кругами, изготовленными по предлагаемому способу повышает производительность в три раза.

П р и м е р 3. Изготовление специального профильного шлифовального круга. На рабочую поверхность корпуса наносят слой толщиной 2 мм пастообразной металлической связки,состоящей из равных объемных количеств : адгезионно - активного порошкообразного сплава, состава, вес.%: титан 6; олово 19; никель 1; свинец 1 медь 60 и органического клея , / по примеру 1. На слой связки, сохраняющей в течение 30 мин клеющую способность,наносят слой абразива алмазов СВ крупностью 500/400, внеднаносят добавочный пастообразный слой связки толщиной 2} 5 мм, состоя щей из равных объемных количеств адгезионно - активного порошка сплава, 5 состава, вес.%: титан 6; олово 10; свинец 10; никель 2; -медь - остальное и органического клея по примеру 1. Время затвердевания последнего слоя 5 мин. Далее ведут отжиг 7-100

в вакууме /1 и мм рт.ст. при 920°С в течение 15 мин. В результате на корпусе инструмента формируют рабочий алмазно - абразивный слой с концентрацией абразива 150% с хоро- 5 шо развитой режущей повер.хностью и высокой адгезией связка - абразивное зерно СВ - корпус инструмента.

Износостойкость такого круга при профилировании торцов изделий из

древесно-стружечных материалов составила 100 ч,

П р и м е р 4. Изготовление фрезы, (специальной).

Изготовление инструмента производилось аналогично приведенному в примере 1. Однако в данном случае в качестве второго адгезионно - .активного слоя наносился слой, идентичный по составу первому слою, но толщиной 5 мм и временем полного затвердевания, равным 10 мин. Ввиду большой длительности затвердевания второго слоя (за счет длительного удаления растворителя из клея) происходит разрушение нижележащих слоев - повторное растворение органического клея первого слоя,что приводит к существенному деформированию алмазного абразивного слоя.Таким способом качественный инструмент изготовлен быть не может.

П р и м е р 5. Изготовление фрезы (специальной) . Инструмент изготавливался аналогично инструменту по примеру 1. Но в данном случае при формировании первого слоя из пастообразной связки последний был выбран толщиной 0,3 мм и время его затвердевания составило 2 мин.Ввиду малого времени затвердевания и сохранения клеющей способности первого слоя при дальнейшем формировании алмазоносного абразивного слоя наблюдалось осыпание больших количеств алмазных зерен из слоя связки,что является браком. Таким способом качественньий инструмент изготовлен быть не может.

П р и м е р 6. Изготовление фре- - зы (специальной).Инструмент изготавливался аналогично инструменту по примеру 1 . Но в данном случае при формировании первого слоя пастообразной связки он был выбран толпщной 3 мм и время его затвердев.ания составило 45 мин. Ввиду длительного времени затвердевания связки наблюдалось значительное ее, стекание с рабочей поверхности, формирование неравномерного по толщине первого слоя,что при нанесении слоя абразива приводит -к получению деформированного рабочего слоя. Проведение последующих операций изготовления инструмента как в примере 1 не приводит к исправлению образующихся дефектов и брака

инструмента. Таким образом качествё н- ный инструмент получен быть не может.

Пример 7. Изготовление фрезы {специальной). Инструмент изготавливался аналогично инструменту по примеру 1, Но в данном случае в качестве второго адгезионно - активного слоя наносился слой,идентичный

по составу первому слою,и толщина его была выбрана равной О,7 мм, время затвердевания составило -0,5 мин. Ввиду быстрого затвердевания второго слоя приходилось его наносить отдельными участками,что в свою очередь определяло неравномерность слоя по толщине и,следовательно,неравномерность по толщине рабочего металло-алмазного слоя в целом,т.е.

брак инструмента. Таким способом качественный инструмент изготовлен быть не может.

П р и м е р 8.Изготовление .фрезы (специальной). Изготовление фрезы

проводилось аналогично примеру 1. На рабочую поверхность корпуса фрезы наносился слой толщиной 1,5 мм пастообразной металлической связки, состоящей из равных объемных количеств адгезионно - активного порошка сплава, состава, вес.: титан 6; олово 10; свинец 10; никель 2; медь 72 и органического клея из бутил- метакрилата 5 вес.% (клеющее вещество) и изоамилового эфира уксусной кислоты 95 вес.% (растворитель).

На слой сохраняющий клеющую способность, в течение 25 мин наносился слой абразива алмаза АС 15 крупностью 400/315 внедрением его в

слой сплава. Далее вели отжиг в вакууме 2-. 10 мм рт.стГпри в течение 15 мин. Использование только одного слоя металлической связки

приводит к малой площади охвата абразивного зерна связкой в процессе отжига и формирования рабочего слоя, в свя:зи с чем наблюдается осыпание больших количеств абразивных зерен

и слабое их закрепление на корпусе инструмента.

Испытание такого инструмента показали его низкую износостойкость (износостойкость фрезы, изготовленной в .данном cjiy4ae составила 0,5 ч а фрезы по предлагаемому способу 16 ч.).

В примерах 1-3 показано,что изготовление инструмента по предлагаемому способу позволяет получать его не только с повышенной износостойкостью в 2-3 раза по сравнению с серийным инструментом, но и при применении нового инструмента значительно повысить производительность труда.

По предлагаемому способу может быть изготовлен и нструмент различной номенклатуры и назначения для обработки разнородных неметаллических материалов - углепластиков,пластмасс, древесины и др.

Ф о рмула изобретения

Способ изготовления абразивного инструмента, при котором на корпус

Редактор Л.Повхан

Составитель Н.Балашова

Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник

Заказ 3911/16 Тираж 714Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

наносят первый слой связки, содержащей органический клей, на указанный слой наносят абразив, а затем второй слой связки, содержащей органический клей, после чего осуществляют отжиг, отличающийся тем,что, с целью повьшения износостойкости инструмента, для первого и второго слоев выбирают адгезионно - активные связки на основе меди, содержащие свинец, температуры плавления которых соотносятся как 1,00:1,00 - 1,00:1,20, при этом отжиг осуществляют при температуре плавления связки второго слоя в течение времени, обеспечивающего ее перекристаллизацию..

Изобретение относится к производству абразивного инструмента из сверхтвердых материалов и может быть использовано для изготовления инструмента сложных форм на металлической связке. П.елью изобретения является повышение износостойкости инструмента с обеспечением развитой режущей поверхности за счет более прочного закрепления абразива на корпусе. На рабочую поверхность корпз са инструмента предварительно наносят первый слой порошкообразной адгезионно - активной металлической связки на основе меди и содержащей свинец, замешанной на органическом клее с низколетучим растворителем.Затем на этот слой, сохраняющий клеющую способность, наносят слой абразива крупностью 50 мкм и более, которьм внедряют в первый слой. Далее наносят второй слой порошкообразной адгезионно - активной металлической связки того же состава ,что и первый слой,либо состава, отличающегося от него на органическом клее с легколетучим растворителем,неразрушающем структуру нижележащих слоев. Температуры плавления связки первого и второго слоев находятся в соотношении от 1,00:1,00 до 1,00:1,20. В дальней- тем проводят отжиг в инертной среде в интервале температур расплавления связки.второго слоя, достижения высокой адгезии абразива и связки между собой и корпусом инструмента в течение времени, обеспечивающего перекристаллизацию связки за счет испарения ее летучих компонентов - свинца. с S сл со 00 со сл О5 со