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

Изобретение относится к области производства алмазного инструмента и может найти применение в других областях порошковой металлургии.

Целью изобретения является упрощение процесса изготовления инструмента и повышение его работоспособности.

Описываемый способ включает подготовку шихты из алмазов и металлической связи, формование элементов холодным прессованием, спекание и допрессовку, установку элементов в форму, заполнение формы органической связкой, ее отверждение. При этом в форму устанавливают элементы, подвергнутые только холодному

прессованию, после заполнения формы органической связкой осуществляют повторное прессование сборки при давлении, соответствующем давлению холодного прессования элементов, после чего проводят совместное спекание и допрессовку эле- ментов и. органической связки при давлении, соответствующем давлению до- прессовки элементов на металлической связка, и при температуре размягчения органического связующего, при этом в шихту, используемую для изготовления элементов, предварительно вводят активатор, снижающий температуру спекания металлической связки до температуры, соответствующей

vj

00 00

о ю ю

температуре размягчения органического связующего.

Сущность способа заключается в том, что берут для получения шихты навески алмазного порошка, металлической связки и активатора и смешивают, Навески шихты помещают в пресс-форму, подвергают холодному прессованию поддавлением 1000- 1200 кгс/см . После этого полученные элементы извлекают из пресс-формы и устанавливают их по требуемой схеме в форму для прессования многослойного изделия - алмазного инструмента.

Шихту для органической связки готовят из порошков термопластичного органического связующего и при необходимости наполнителей. Ее засыпают в промежутки между установленными на дно пресс-формы элементами без специальной подпрес- совки и разравнивают, причем эта шихта должна полностью покрывать элементы. Проводят прессование под давлением 1000-1200 кгс/см2. Затем проводят спекание изделия в пресс-форме при температуре 250°С, при которой размягчается органическое связующее. Время спекания должно быть достаточно для развития диффузионных процессов и образования требуемой по составу металлической композиции. После спекания пресс-форму переставляют под пресс с подогреваемыми плитами, нагретыми до 250-300°С и проводят горячее прессование в течение 5-15 мин в зависимости от требований к металлической связке при давлении 1500- 3000 кгс/см2. Затем изделие извлекают из пресс-формы.

Оптимальные режимы термообработки органических связок на основе различных связующих приведены втабл,1.

При изготовлении инструмента в соответствии с описываемым способом алмазные элементы устанавливают в форму в виде брикетов, предварительно прошедших только холодное прессование. После заполнения формы шихтой органической связки элементы вновь подвергают прессованию, спеканию и после этого горячей допрессов- ке, при этом прессование и допрессовку элементов осуществляют в условиях, приближающихся к изостатическим, что существенно повышает равноплотность элемента во всем объеме и качество инструмента в целом - его работоспособность. Со- вмещение операции спекания металлической связки элементов и органической связки и подпрессовки-допрессовки сборки после спекания, а также снижение температуры спекания существенно упрощают технологический процесс.

За счет совместного прессования и спекания элементов и органической связки, первые более надежно удерживаются в органической связке, чем при раздельном изготовлении.

Для регулирования износостойкости и прочности органической матрицы в последнюю может быть введен наполнитель, стоящий из шихты металлической связки в

0 количестве 45-85% от объема органической связки. Сродство материалов наполнителя и металлической связки обеспечит еще более надежное удержание элементов в органической связке. Количество наполнителя

5 45-85% обеспечивает единый металлический каркас, пропитанный смолой.

При уменьшении количества наполнителя от указанного предела металлический каркас распадается на отдельные фрагмеи0 ты и приобретает характер порошкового наполнителя, свойства композиции определяются органическим связующим. При увеличении количества наполнителя сверх указанного предела композиция приобрета5 ет характер и свойства металлической связки.

Для регулирования процесса обработки органическое связующее может содержать антифрикционные наполнители, которые

0 сгорают при температурах изготовления инструмента на металлической связке: пиро- лизованные порошки кожи, бумаги, костной муки, - отдельно или совместно с другими антифрикционными наполнителями: ди5 сульфрид молибдена, графит, гексагональный нитрид бора. Кроме того, может содержать абразив. В качестве активаторов в шихту на металлической связке на основе медь-олово могут быть добавлены разлага0 ющиеся и испаряющиеся при температуре изготовления инструмента жидкие органические соединения или их водно-спиртовые растворы, играющие роль активных флюсов при пайке, например, галогенпроизводные

5 спиртов, аминов, диазосоединений, органические кислоты. Количество активатора составляет 2-3%, что обеспечивает смачивание всех металлических частиц и требуемую структуру металлической связки

0 в алмазных элементах по всему их объему. П р и м е р. С указанными режимами был изготовлен алмазный инструмент в виде комплектов сменных инструментов цилиндрической формы диаметром 65 мм, высотой

5 8 мм. Каждый инструмент содержал по 28 алмазосодержащих элементов из алмазов АСМ 28/20 (К 35) на металлической связке М2-01 с 2,5 мас,% активатора, расположенных в матрице из органической связки с алмазами и без них. В состав комплекта

входило по 16 сменных инструментов, которые закрепляли на планшайбе диаметром 500 мм. Инструменты испытывали в производственных условиях на операции плоского шлифования (глубокого и тонкого) ситалловых пластин.

Испытания проводили на плоскошлифовальном станке с вертикальным шпинделем мод. ЗД-756 при режимах:

Скорость вращения инструмента, мин Скорость вращения стола с пластинами, мин

Вертикальная подача, мм/мин: грубое шлифование 0,1-0,75 тонкое шлифование 0,02-0,1 Охлаждение - 10%-ный раствор эмуль- сола в воде.

Данные по испытаниям сравнивали с показателями известного инструмента АВ-61.

Алмазосодержащие элементы для базового инструмента были изготовлены из алмазов АСМ 28/20 (К 35) на связке М2-01 (медь:олово 4:1). В качестве органического связующего использовался полиэтилен. В табл.2 представлены результаты испытаний инструмента, изготовленного по базовой (пример 1) и по описываемой технологиям (примеры 2-6).

Формула изобретения 1. Способ изготовления алмазного инструмента, включающий подготовку шихты из алмазов и металлической связки, формование алмазных элементов холодным прессованием, спекание и допрессовку, установку элементов на дно формы, заполнение последней органической связкой, повторное прессование и термообработку, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса изготовления инструмента и повышения его работоспособности, в шихту перед формованием алмазных элементов

вводят активатор, снижающий температуру спекания металлической связки до температуры размягчения органического связующего, а алмазные элементы устанавливают на дно формы после холодного прессования,

причем после заполнения формы органической связкой повторное прессование осуществляют при давлении, соответствующем давлению холодного прессования элементов, после чего проводят совместное спекание элементов и органической связки при температуре размягчения органического связующего и допрессовку при давлении, соответствующем давлению допрессовки элементов на металлической связке, и при

температуре размягчения органического связующего.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что в органическую связку вводят металлический наполнитель, состоящий из

шихты металлической связки, в количестве 45-85% от объема органической связки.

3.Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в органическую связку вводят антифрикционный наполнитель.

Использование: при производстве алмазного инструмента, может найти применение в других областях порошковой металлургии. Сущность изобретения: способ включает подготовку шихты из алмазов и металлической связки, формование алмазных элементов холодным прессованием, спекание и допрессовку, установку элементов на дно формы, заполнение формы органической связкой, повторное прессование и термообработку. При этом на дно формы устанавливают элементы, подвергнутые только холодному прессованию, и после заполнения формы органической связкой осуществляют повторное прессование сборки при давлении, соответствующем давлению холодного прессования элементов, после чего проводят совместное спекание элементов и органической связки при температуре размягчения органического связующего и допрессовку при давлении, соответствующем давлению допрессовки элементов на металлической связке и при температуре, соответствующей температуре размягчения органического связующего. При этом в шихту перед формованием алмазных элементов вводят активатор, снижающий температуру спекания металлической связки до температуры размягчения органического связующего. 2 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л С

Таблица 1

-45- -

Таблица 2