Состав для пропитки абразивного инструмента Советский патент 1990 года по МПК B24D3/34 

Изобретение относится к абразивной обработке жаропрочных сплавов, а именно к составам для пропитки абразивного инструмента на керамической связке, работающего в режиме самозатачивания без СОЖ или с применением масляных СОЖ.

Цель изобретения - повышение сТой- кости абразивного инструмента при шлифовании жаропрочных сплавов в режиме самозатачивания о

Предлагаемый состав для пропитки абразивного инструмента содержит во- ду, буру, фторид щелочного металла, окись хрома и гидрофосфат аммония при следующем соотношении компонентов, мае. %

10-20

Бура

фторид

щелочного

металла

Окись

хрома

1-3

4-10

Гидрофосфат аммония 2-5 Вода Остальное В качестве фторида щелочного металла может использоваться фтористый калий, натрий или литий.

В качестве гидрофосфата аммония - моно- или диаммонийфосфат или их смесь (90% моно- и 103 диаммонийфос- фата). При уменьшении содержания компонентов ниже описываемых значений не обеспечивается образования в достаточном количестве экранирующей пленки (из-за недостатка фосфатов аммония и окиси хрома), не происходит достаточного для самозатачивания разупрочнения керамической связки (из-за недостатка фторида щелочного металла), а также не обеспечивается достаточного поступления импрегнато- ра в зону шлифования и к вновь вскрывшимся зернам (из-за недостатка легкоплавкой буры). При увеличении

Ч t

содержания компонентов сверх описы15762994

образуют химииеские экранирующие

Изобретение относится к абразивной обработке жаропрочных сплавов без применения СОЖ или с применением масляных СОЖ. Целью изобретения является повышение стойкости абразивного инструмента при шлифовании жаропрочных сплавов в режиме самозатачивания. Состав содержит воду, буру, фторид щелочного металла, окись хрома и гидрофосфат аммония, например аммофос, при следующем соотношении компонентов, мас.%: бура 10-20

фторид щелочного металла 1-3

окись хрома 4-10

гидрофосфатаммония (моно-или диаммоний фосфат или их смесь) 2-5

вода остальное. 4 табл.

ваемых значении отсутствует дальнейший рост стойкости кругов, а излишнее количество фторидов приводит к повышенному износу кругов„

Пропиточный состав готовится растворением в горячей воде (70 - 90°С) требуемого количества буры, фторида щелочного металла и фосфата аммония. В приготовленный перенасыщенный раствор при постоянном перемешивании вводится окись хрома.

Презназначенные для пропитки круги очищаются от грязи и пыли и прокаливаются при температуре около 150°С. Горячие круги помещаются в горячий пропиточный состав на 1/2 - ЗА высоты. Пропитка осуществляется методом свободного капиллярного поднятия при постоянном перемешивании пропиточного состава. Круги выдерживаются в пропиточном составе 3 10 мин. После пропитки круги сушатся на воздухе 30 - 60 мин, а затем в печи при температуре OS - 95 С в течение 5 - 6 ч. После сушки круги готовы к работе.

В высушенном абразивном инструменте на поверхности зерен и связки имеется пленка импрегнатора, состоящая из легкоплавкой (бура) и тугоплавкой (фторид щелочного металла и окись хрома) фаз, а также фазы со средней температурой плавления (фосфат аммония). При шлифовании под действием высоких температур бура плавится (температура плавления 75 С) и обеспечивает транспортирование более тугоплавких фаз в зону обработки и к вскрывающимся в результате самозатачивания зерна-м. Попадая в зону шлифования, бура обезвоживается (при 300 - 00°С) и кристаллизуется, в таком состоянии она выполняет роль твердой смазки (температура плавления безводного тетрабората натрия ). Диаммонийфосфат в зоне шлифования разлагается при 70°С, выделяя аммиак, и превращается в моноам- монийфосфат. При более высоких температурах моноаммонийфосфат дальше разлагается с выделением воды до пирофосфата аммония, а затем до ме10

5

20

25

30

35

40

45

50

пленки фосфатов и нитридов. Фосфаты имеют очень низкий коэффициент трения (0,05)t но нетеплостойки, нит риды теплостойки, но имеют высокий коэффициент трения. Частицы окиси хрома, имея достаточно высокую твердость, внедряются в налипший металл и предотвращают схватывание как при низких, так и при высоких температурах. Сочетание экранирующи пленок, образующихся химическим пут по месту и механическим путей, исключает интенсивное схватывание. Пленки фосфатов и боратов, имеющие низкий коэффициент трения, предотвр щают налипание металла на скользящи и давящие зерна и связку.

В процессе пропитки кругов происходит разупрочнение керамической связки. В пропиточном растворе имеются ионы фтора (продукт диссоциации фторидов) и водорода (продукт диссоциации моно- и диаммонийфосфа- та)г Эти ионы реагируют с окисью кремния, составляющей основу керами ческой связки. В результате реакции образуется газообразный фторид крем ния и вода. Разупрочнение керамичес кой связки способствует лучшему сам затачиванию абразивного инструмента

Таким образом, использование пре лагаемого пропиточного состава обес печивает устойчивую работу абразивного инструмента в режиме самозата чивания, исключает интенсивное пание металла на зерна. Это позволяет резко сократить число правок и повысить стойкость инструмента.

Фтористый калий,натрий и литий при растворении в воде диссоциируют с образованием иона фтора. Поэтому Они являются эквивалентами.

Моно- и Диаммонийфосфат при раст ворении в воде диссоциируют с образованием ионов водорода, а при разложении в зоне шлифования образуют метафосфат аммония. При этом обеспе чиваются близкие результаты, что позволяет признать их эквивалентами

При использовании в качестве фто ридов щелочного металла фтористого натрия или лития пропитанный абра.зивныи инструмент негигроскопичен и

тафосфата аммония, образующего стек- может эксплуатироваться

лообразный расплав при 280°С. Мета- фосфат аммония выступает в роли смазки, а продукты его разложения, реагируя с налипшим на зерна металлом,

в условиях

повышенной влажности. I

Пример 1. Шлифовались об- разцы из жаропрочного сплава ЭЙ 787

5

0

5

0

5

0

5

50

пленки фосфатов и нитридов. Фосфаты имеют очень низкий коэффициент трения (0,05)t но нетеплостойки, нитриды теплостойки, но имеют высокий коэффициент трения. Частицы окиси хрома, имея достаточно высокую твердость, внедряются в налипший металл и предотвращают схватывание как при низких, так и при высоких температурах. Сочетание экранирующих пленок, образующихся химическим путем по месту и механическим путей, исключает интенсивное схватывание. Пленки фосфатов и боратов, имеющие низкий коэффициент трения, предотврз- щают налипание металла на скользящие и давящие зерна и связку.

В процессе пропитки кругов происходит разупрочнение керамической связки. В пропиточном растворе имеются ионы фтора (продукт диссоциации фторидов) и водорода (продукт диссоциации моно- и диаммонийфосфа- та)г Эти ионы реагируют с окисью кремния, составляющей основу керамической связки. В результате реакции образуется газообразный фторид кремния и вода. Разупрочнение керамической связки способствует лучшему само затачиванию абразивного инструмента,

Таким образом, использование предлагаемого пропиточного состава обеспечивает устойчивую работу абразивного инструмента в режиме самозата чивания, исключает интенсивное пание металла на зерна. Это позволяет резко сократить число правок и повысить стойкость инструмента.

Фтористый калий,натрий и литий при растворении в воде диссоциируют с образованием иона фтора. Поэтому Они являются эквивалентами.

Моно- и Диаммонийфосфат при раст- ворении в воде диссоциируют с образованием ионов водорода, а при разложении в зоне шлифования образуют метафосфат аммония. При этом обеспечиваются близкие результаты, что позволяет признать их эквивалентами.

При использовании в качестве фто- ридов щелочного металла фтористого натрия или лития пропитанный абраможет эксплуатироваться

в условиях

повышенной влажности. I

Пример 1. Шлифовались об- разцы из жаропрочного сплава ЭЙ 787

51

кругами, пропитанными известным и описываемым пропиточными составами. Шлифовальные круги характеристики 25А. |0-П.С2.6,К5.А пропитывались сое тавами, приведенными в табл. 1.

Испытания проводились без применения СОЖ на следующем режиме: скорость круга 35 м/с, скорость стола 0,2 м/cj глубина шлифования 0,05 мм/ /дв.ход. Для исключения влияния твердости кругов их испытывали дважды: до и после пропитки. Определялись отношения параметров шлифования пропитанным кругом к параметрам шлифования непропитанным кругом. В качестве параметров процесса были выбраны: режущая способность (мм /с), удельная работа шлифования (Дж/мм), коэффициент режущей способности (мм /Н-с), коэффициент шлифования (мм металла/мм абразива) и стойкость круга (с). В табл. 2 сведены относительные параметры.

Как видно из табл. 2, использование описываемого пропиточного состава обеспечивает по сравнению с известным повышение стойкости кругов в 1,7 2,3 раза и коэффициента режущей способности в 1,5 - 2,0 раза, а также уменьшение износа кругов в 1,15 - 1,3 раза и удельной работы шлифования в 1,2 - 1,6 раза. Лучшие результаты показал состав ь

Пример 2. Шлифовались детали из жаропрочных сплавов ЭИ787 и

10

762996

частота правок и производитель обработки. Результаты сведены в табл. 4.

Как видно из табл. t, использование предлагаемого пропиточного состава по сравнению с известным повышает производительность обработки в 1,1 - 1,25 раза, стойкость кругов в 1,8 - 2,25 раза и снижает расход кругов в 1,3 - 1,55 раза.

При использовании эквивалентов (фтористых калия, натрия или лития, а также моно- или диаммонийфосфата 15 или аммофоса) обеспечиваются примерно одинаковые параметры шлифования: различия по расходу кругов не превышают 18 - 22%, по производительности обработки - 1 f - 16%„

При исключении из описываемого состава окиси хрома эксплуатационные свойства пропитанных кругов резко снижаются. Формула изобретения

Состав для пропитки абразивного инструмента на керамической связке, содержащий буру, фторид щелочного металла, аммониевую соль и воду, отличающийся тем. что, с целью повышения стойкости инструмента при шлифовании жаропрочных сплавов в режиме самозатачивания, состав дополнительно содержит окись хрома, а в качестве аммониевой соли - гидрофосфат аммония при следующем 35 соотношении ингредиентов, мас.%:

20

25

30

Сплав ЖС 6-У

Непропитанный

i

Таблица 2

Таблица Д