Керамическая связка для изготовления абразивного инструмента Советский патент 1992 года по МПК B24D3/14 

Изобретение относится к производству алмазного, абразивного и алмазно-абразивного инструмента и может быть использовано на заводах, производящих абразивный инструмент, также для обработки металлов, сплавов, стекла, керамики, самоцветов, полупроводников, диэлектриков и других материалов.

Цель изобретения - повышение режу щей способности абразивного инструмента

Поставленная цель достигается тем, что в керамическую связку, содержащую стекло, шамот, твердую смазку и временное связующее, дополнительно введен сульфид висмута при следующем соотношении ингредиентов связки, мас.%: шамот 3,0- 45,0; твердая смазка 0,5-30,0; временное связующее 5,0-25,0; сульфид висмута 5,0- 40,0; стекло фриттованное остальное.

Связку, состоящую из перечисленных компонентов, получают смешиванием сухих порошков в смесителе любого типа, обеспечивающем равномерное распределение частиц в объеме приготовленной массы, а затем связку смешивают с абразивом, либо процесс приготовления абразивсодержащей шихты на основе предлагаемой связки осуществляют в одну операцию.

Из шихты, состоящей из абразива и керамической связки, формуют инструмент в пресс-форме горячим прессованием под давлением 20-100 МПа при 150-300°С без выдержки или с выдержкой 5-20 мин. Полученный брикет-сырец извлекают из пресс-формы, укладывают в печь на подложку и обжиг осуществляют в атмосфере инертного газа или на воздухе, либо брикеты помещают в термостойкую теплопроводную тару, защищают засыпкой технического углерода (сажи) или шамота (либо без защитной засыпки) и, поместив в печь, обжигают при постепенном подъеме температуры до 700 800°С. Изделие охлаждают вместе с печью.

В процессе обжига инструмента, когда структура его в значительной степени сформировалась, при 685°С происходит плавление Bi2Sa с разложением на составляющие элементы. Образующаяся сера пропитывает инструмент и ем способствует повышению его износостойкости, прочности,

сл

ч

со

ю

препятствует засаливанию при эксплуатации, снижает коэффициент трения.

Висмут же является адсорбционно-ак- тивным металлом, значительно понижающим прочность обрабатываемых (в основном металлических) материалов. Поэтому наличие Bi в связке повышает режущую способность соответствующего абразивного инструмента. Он также обеспечивает отвод тепла из зоны обработки. Кро- ме того, Bi хрупок и способствует самозатачиванию инструмента. Из легкоплавких адсорбционно-активных металлов Bi является наиболее сильным понизителем прочности твердых металлических материа- лов.

Условия образования Bi из BiaSa при обжиге инструмента хорошо согласуются с основными параметрами этой технологии. BiaSs легко диспергируется и хорошо сме- шивается с другими компонентами керамической связки и с абразивами благодаря развитой поверхности его кристаллов, равномерно распределяется в объеме брикета, Это позволяет в результате обжига получить инструмент с однородной структурой, что чрезвычайно важно для обеспечения стабильности его эксплуатационных показателей, особенно при изготовлении малоразмерного инструмента и инструмен- та, содержащего абразивные микропорошки.

В качестве абразива могут быть использованы: алмаз, эльбор, фианит, гексанит, карбид кремния, электрокорунд, оксиды же- леза (111), хрома (III), церия, циркония, пол- ирит, нитрид титана и другие абразивные материалы либо различные смеси абразивов.

В качестве твердой смазки могут приме- няться отдельно либо в смесях: сера, сульфиды, галогениды, селениды, теллуриды металлов, графит, гексагональный графито- подобный нитрид бора, другие материалы с малыми коэффициентами трения. Времен- ным связующим является полимерный материал.

Инструмент может быть как с корпусом, так и без него. Корпус может состоять, в частности, из связки, на основе которой из- готавливают абразивсодержащий слой, но без абразива, либо с добавкой менее дефицитного абразива. Он может быть из пластмассы или другого материала, обеспечивающего необходимую прочность и надежное крепление абразивсодержаще- го слоя.

На основе предлагаемой связки изготовлены абразивные бруски с размерами 10x10x40 мм3.

Испытания брусков проводили на жело- бодоводочном станке-автомате модели ЛЗ- 261Шприокончательном

суперфинишировании дорожек кач.ения внутренних колец шариковых подшипников типа 306 из стали LUX15(HRC 62-64 ед), исходная шероховатость обрабатываемой поверхности после предварительного суперфиниширования Ra 0,16 мкм.

Режим обработки: частота вращения кольца 4000 об/мин, частота колебаний бруска 1100 мин , угол колебаний бруска +10°; удельное радиальное давление на брусок 1,3 МПа; машинное время обработки 10 с. Состав СОЖ: масло индустриальное И-5А 85%; керосин 12%, олеиновая кислота марки Б 3%.

Примеры и результаты испытаний суперфинишных брусков, изготовленных на основе предлагаемой связки, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, керамическая связка, содержащая 5-40 мас.%. Bi2$3, обеспечивает инструменту хорошую режущую способность. Введение в связку менее 5 мас.% не обеспечивает образование достаточного количества Bi, способного существенно повысить режущую способность инструмента.

Увеличение содержания BiaSa в связке более 40 мас.% приводит к снижению режущей способности соответствующего инструмента до уровня показателей, характерных для известного инструмента. Вызвано это образованием избыточного количества Bi и серы, настолько упрочняющих инструмент, что он трудно прирабатывается по профилю детали, снижается его самозатачиваемость и наблюдается некоторое засаливание.

В результате окончательного суперфиниширования дорожек качения колец шариковых подшипников инструментом на предлагаемой связке, содержащей BizSa Q количестве 5-40 мас.%, шероховатость обработанной поверхности достигает Ra 0,030-0,042 мкм.

Таким образом, предлагаемая связка, обеспечивая существенное увеличение режущей способности абразивного инструмента, позволяет, при необходимости, сократить продолжительность обработки, либо гарантировать сьем необходимого припуска материала в единицу времени, применяя при этом более мелкозернистые абразивы, снижающие шероховатость обрабатываемой поверхности, что повышает качество изделий.

Формула изобретения

Керамическая связка для изготовления абразивного инструмента, содержащая шамот, твердую смазку, временное связующее и фриттованное стекло, отличающая- с я тем, что, с целью повышения режущей способности инструмента, связка дополследующем соотношении ингредиентов связки, мас.%: шамот 3,0-45,0; твердая смазка 0,5-30,0; временное связующее 5,0- 25,0; сульфид висмута 5,0-40,0; фриттован

Использование: инструмент можно использовать при обработке металле, стекла, керамики и других материалов Связка содержит шамот, твердую смазку, временное связующее, фриттованное стекло и сульфид выступа при следующем соотношении компонентов, мас.%: шамот 3,0-45,0; твердая смазка 0,5-30,0; временное связующее 5,0- 25,0; сульфид висмута 5,0-40,0; фриттованное стекло остальное 1 табл

нительно содержит сульфид висмута при 5 ное стекло остальное.