Способ изготовления алмазного инструмента Советский патент 1992 года по МПК B24D18/00 

(Л

С

Использование: изготовление алмазного инструмента, в частности алмазных кольцевых сверл для железобетона. Сущность изобретения: при изготовлении инструмента берут алмазные зерна, на которые накатывают связку до образования гранул разных размеров. При этом для образования гранул меньшего размера берут алмазные зерна в количестве 1/2-2/3 от общего их числа и накатывают материал связки в количестве 0,102-0,44 г/карат, а для образования гранул большего размера берут оставшуюся часть алмазных зерен и накатывают на них материал связки в количестве2,9-4,8 г/карат, причем перед помещением гранул в форму их смешивают. 1 табл.

Изобретение относится к производству алмазного инструмента, конкретно к способу изготовления алмазных кольцевых сверл для железобетона.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик инструмента путем улучшения условий самозатачиваемости и обеспечения требуемого наружного и внутреннего диаметров, а также устранения необходимости вскрытия алмазов.

Предлагаемый способ заключается в том, что при изготовлении алмазного инструмента путем накатывания на алмазные зерна материала связки до получения гранул двух разных размеров, помещения их в пресс-форму и пропитки для получения гранул меньшего размера берут алмазы в количестве 1/2-2/3 от общего их количества и накатывают на них материал связки в количестве 0,102-0,44 г/карат, а на остальную

часть алмазов накатывают материал связки в количестве 2,9-4,8 г/карат и перед помещением гранул в форму их смешивают.

Такое соотношение количества алмазов и накатываемого на них количества материала связки обеспечивает получение гранул большего диаметра, т.е. гранул с толстой оболочкой с условной концентрацией алмаза в объеме менее 50%, и гранул меньшего диаметра, т.е. гранул с тонкой оболочкой с условной концентрацией 125-200%. Размеры больших и малых гранул существенно отличаются. Так, для алмазов зернистостью 20-1 Ошт/карат при концентрации 150% диаметр гранулы равен 2,9 мм, при концентрации 50% - 4,3 мм, т.е. диаметры гранул отличаются в 1,5 раза. Такое соотношение позволяет работать инструменту в условиях самозатачивания рабочего слоя с небольшими осевыми нагрузками; Изменение соы го о to

;N

сл

отношений приводит к тому, что либо диаметр инструмента - сверла теряется ранее, чем сверло начинает изнашиваться по высоте (при содержании гранул меньшего размера менее 1/2), либо рабочий слой заполировывается и перестает работать, либо требует очень высоких осевых нагрузок при сверлении (при содержании гранул меньшего размера более 2/3).

Количество шихты, накатываемое на алмазы для получения гранул меньшего диаметра, обеспечивает получение тонкой оболочки, которая очень незначительно изменяет наружный и внутренний размер сверла при работе, так как алмазы находятся значительно ближе к периферии инстру- мента и при работе размер сверла уменьшается только на толщину этой оболочки. Вскрытия инструмента в этом случае не требуется.

Однако, учитывая условия работы инструмента, отверстие имеет требуемый диаметр. Кроме того, если перед пропиткой гранул шихту немного подпрессовать, алмазы в тонкой оболочке легко смещаются (выдавливаются) к стенкам пресс-формы, не нарушая общей структуры рабочего слоя.

Пример. Для изготовления сверла диаметром 140 мм при общей концентрации алмазов 50% берут 30 каратов алмазов. Для гранул меньшего диаметра (гранула с концентрацией алмаза 150%) берут 2/3 веса алмазов от общего их количества, т.е. 20 каратов.

Из остальных алмазов (1/3) изготавливают гранулы большего диаметра (гранула с концентрацией 20%), т.е. 10 каратов.

Для получения гранул меньшего диаметра берут материал связки в количестве 0,3 rp/карат, т.е. 6 г. Для получения гранул большего диаметра берут материал связки в количестве 4,4 г/карат, т.е. 44 г. Общее количество шихты, необходимое для гранулирования, составляет 50 г.

Количество полученных гранул меньшего диаметра равно 0,511 г х 20 кар. 10,2 г гранул, где 0,511 г - масса гранул, отнесенная к одному карату алмазов (для гранул меньшего диаметра). Количество гранул большего диаметра равно 4,73 г х 10 47,3 г гранул, где 4,73 г - масса гранул, отнесенная к одному карату алмазов (для гранул большего диаметра). Общая масса гранул равна 57,5 г с содержанием 30 каратов алмазов.

В грануляторе отдельно на 20 каратов алмаза накатывают 6 г связки, а на 10 каратов алмаза - 44 г связки. В первом случае получают гранулы меньшего диаметра, во втором - большего. Гранулы смешивают и

смесь равномерно небольшими порциями с помощью клиновидного желобка засыпают в кольцевой зазор графитовой формы.

На гранулы внутрь графитовой формы устанавливают стальной корпус, внутрь укладывают навеску пропиточного материала, например меди. Сборку загружают в водородную печь, нагревают до расплавления пропиточного материала, который пропиты- 0 вает гранулы и припаивает из к стальному корпусу. Готовую коронку сверла подвергают механической обработке, напаивают на удлинитель, т.е. трубу, обеспечивающую необходимую глубину сверления, 5 Этим же способом изготовлены алмазные сверла при других соотношениях.

П р и м е р 2. Алмазы для получения гранул с высокой концентрацией (150%) взяты в количестве 1 /2 от общей массы алмазов 0 и составляют 15 каратов, соответственно количество алмазов для гранул с низкой концентрацией также составляет 15 каратов.

Масса шихты для гранулирования алмазов на высокую концентрацию алмазов, т.е. 5 для получения гранул малого диаметра, равно 0,3 г, всего 0,3 х 15 4,5 г; масса гранул - 7,7 г.

Масса шихты для получения гранул с низкой концентрацией, т.е. большего диа- 0 метра, равна 3,04 г, всего 3,04 х 15 45,6 г; масса гранул - 49,8 г.

Всего масса гранул на сверло равна 57,5 г.

П р и м е р 3. Алмазы для получения грануле высокой концентрацией (125%), т.е. 5 для гранул малого диаметра, взяты в количестве 2/3 от 30 каратов, т.е. 20 каратов, а для гранул большего диаметра - 1/3, т.е. 10 каратов.

Масса шихты для гранулирования на 0 К 125% составляет 0,44 г/карат, всего 0,44 х 20 8,8 г; масса гранул - 13,1 г.

Масса шихты для гранулирования алмазов с низкой концентрацией, т.е. для получения гранул большего диаметра, равна 4,12 5 г/карат, всего 4,12 х 10 41,2 г; масса гранул равна 44,4 г. Всего гранул 13,1 + 44,4 57,5 г.

П р и м е р 4. Алмазы для получения гранул малого диаметра с высокой концен- 0 трацией (125%) взяты в количестве 1/2 от 30 каратов, т.е. 15 каратов, для гранул большего диаметра также 15 каратов.

Масса шихты для гранулирования на К 125% равна 0,44x15 6,6 г; масса гранул 5 составляет 9,8 г.

Масса шихты для оставшейся части алмазов равна 2,9x15 43,5 г; масса гранул 47,7 г большого диаметра.

Всего масса гранул составляет 9,8+47,7 57,5 г.

П р и м е р 5. Алмазы для получения. гранул малого диаметра с высокой концентрацией 200% взяты в количестве 2/3 от общей массы 30 каратов и составляют 20 каратов, для гранул большего диаметра - 1/3 - 10 каратов.

Масса шихты для гранулирования на К 200% равна 0,102 г/карат х 20 карат 2,04 г; масса гранул малого диаметра равна 6,22 г.

Масса шихты для гранулирования оставшейся части алмазов равна 4,8 г/карат х 10 48,0 г; масса гранул большего диаметра - 51,28 г.

Всего масса гранул составляет 57,5 г (6,22+ 51,28 г).

П р и м е р 6. Алмазы для получения гранул малого диаметра с высокой концентрацией (200%) взяты в количестве 1/2 от общей массы 30 каратов и составляет 15 каратов, для получения гранул большего диаметра с низкой концентрацией берут также 15 каратов.

Масса шихты для гранулирования алмазов на К 200% равна 0,102 г/карат х 15 карат 1,53 г; масса гранул малого диаметра-4,66 г.

Масса шихты для гранулирования остальных 15 каратов равна 3,23 г/карат х 15 карат 48,47 ; масса гранул большего диаметра - 52,84 г.

Всего масса гранул составляет 4,66 г + 52,84 г 57,5 г.

Для сравнительных испытаний изготовлены сверлы типа CI-I (серийные сверла, базовый вариант) и сверла полученные по предлагаемому способу. Для изготовления сверл использованы природные алмазы марки A3 зернистостью 800/630, Содержание алмазов в опытном сверле при концентрации 50% составляет 30 каратов, в серийном при концентрации 75% -45 каратов. Серийное сверло, изготовлено с концентрацией алмазов 75%, так как при концентрации 50% гранулы имели бы весьма толстые оболочки, снятие которых при вскрытии привело бы к потере диаметров вплоть до 1 мм. В обоих случаях использована связка на твердосплавной основе (В Кб) с пропиткой медью, температура пропитки 1100° С. Испытания сверл проводили на специальном станке для алмазного сверления ИЭ-1801. Сверла охлаждали водой от водопроводной сети под давлением 1,5-2,0 атм. Скорость вращения сверл 700 об/мин, обрабатываемый материал - железобетон прочностью на сжатие 400 кгс/см ,

Результаты испытаний приведены в таблице.

Благодаря тому, что опытное сверло работает в режиме самозатачивания с самого начала испытаний, а серийное сверло после проходки нескольких отверстий теряет скорость и подвергается затачиванию на абразиве, что способствует износу алмазоносного слоя, стойкость опытного сверла на 20% выше серийного.

При прочих равных условиях эксплуата0 ции опытное сверло работает без затухания скорости при удельной нагрузке в 1,6 раза меньше серийного сверла.

В процессе сверления серийное сверло имеет износ по диаметрам порядка 0,3-0,4

5 мм, опытное сверло работает без потери диаметров благодаря защите их гранулами с высокой концентрацией алмазов.

Благодаря рациональному размещению алмазов и снижению их концентрации

0 удельный расход алмазов у опытных сверл ниже в 1,8 раза, а производительность в 1,9 раза выше.

Изготовлено также известное сверло. Графитовая форма разделена специальны5 ми перегородками на четыре сектора, в которые в шахматном порядке засыпаны гранулы меньшего диаметра, т.е. с тонкой оболочкой, и гранулы большего диаметра, т.е. с толстой оболочкой. Испытание такого

0 сверла дало резко отрицательный результат. Поскольку гранулы меньшего диаметра были все сосредоточены в двух секторах, то получилось пересыщение этих секторов алмазами, т.е. половины торца алмазоносного

5 слоя. В связи с этим резко возросла нагрузка при сверлении как на торец, так и на диаметры сверла, алмазам в мелкоразмерных гранулах пришлось выполнять двойную работу, а алмазы в крупноразмерных грану0 лах не могли вступить в работу, так как имели толстую оболочку из связки, и требовали дополнительного вскрытия. Все это привело к повышенному износу как по диаметрам сверл, так и по торцу.

5 Формула изобретения

Способ изготовления алмазного инструмента, при котором берут алмазные зерна и связку, которую накатывают на зерна до образования гранул меньшего и большего

0 размеров, после чего гранулы помещают в форму и пропитывают жидким материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик инструмента путем улучшения условий

5 самозатачиваемости и обеспечения требуемого наружного и внутреннего диаметров, а также устранения необходимости вскрытия алмазов на рабочей поверхности, для образования гранул меньшего размера берут алмазные зерна в количестве 1/2-2/3

от общего их числа и накатывают на них материал связки в количестве 0,102- 0,44 г/карат, а для получения гранул большего размера берут оставшуюся

часть алмазных зерен и накатывают на них материал связки в количестве 2,9- 4,8 г/карат, причем перед помещением гранул в форму их смешивают.