Способ получения алмазно-абразивного инструмента Советский патент 1993 года по МПК B22F3/12 B22F3/20 B22F7/06 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления слоистого биметаллического алмазно-абразивного рабочего элемента для обработки горных пород.

Целью изобретения является повышение качества инструмента, производительности и технологичности способа.

Указанная цель достигается тем, что по способу получения алмазно-абразивного инструмента, преимущественно квадратного сечения, для обработки горных пород, включающему изготовление заготовок прессованием алмазосодержащей шихты, состоящей из алмазов и связки, и последующую их горячую деформацию, изготовление осуществляют напрессовыванием шихты связки на алмазосодержащий спрессованный слой, полученные двухслойные заготовки размещают последовательно через прокладки в цилиндрической оболочке с внутренней полостью, соответствующей форме заготовки, при этом используют прокладки и оболочки из керамического растворимого в воде материала, оболочки с заготовками размещают в цилиндрическом контейнере, а горячую деформацию осуществляют экструзией оболочки в контейнере с круглым сечением матрицы с коэффициентом вытяжки Я 3,0-3,5.

Пример. В пресс-форму прямоугольного сечения размерами 12,5x13,5 мм загружают алмазосодержащую шихту (80% Си+20%3п+алмазные порошки марки АС15 зернистости 315/250) для получения алмазоносного слоя толщиной 10,4 мм и прессуют под давлением 50 МПа, затем в эту же пресс-форму засыпают безалмазоносную шихту (80% Cu+20%Sn) для получения безалмазоносного слоя толщиной 3,1 мм и совместно прессуют под давлением 250-300 МПа до пористости 30% с общей толщиной 13,5 мм. Из керамической шихты, содержащей стекло марки AC-I -17,5 мас.%, мел - 30,0 мас.% и базальт, литографский камень или туф - 52,0 мас.%, после пластифиел

с

VI оо ел

00

Ј

цирования жидким стеклом (20 мас.%) прессуют раздельные прокладки с размерами 13,5х 13,5 х2,0 мм под давлением 200-250 МПа и оболочки с внутренним размером 13,5 х13,5х 45 мм и наружным ,gf мм под давлением 200-250 МПа до пористости 30%.

Сборную заготовку нагревают до температуры экструзии (750-800°С) в течение 25 мин, после чего подвергают экструзии с коэффициентом вытяжки Я 3. Нагрев осу- ществляют в защитной среде (аргон, водород и др.). После экструзии растворением в воде удаляют оболочку и таким образом разделяют алмазные бруски друг от друга.

Полученное после экструзии биметал- лическое изделие имеет квадратное сечение (7,8 х7,8 мм) и одинаковую толщину алмазоносного ( д 6 мм) и безалмазоносного ( 6 1,8 мм) слоев по всей длине ( мм) в любом сечении и стабильные значения прочности сцепления слоев в этих сечениях ( т срез.340-350 МПа), тогда как алмазные бруски, изготовленные по известному способу из предлагаемого материала (80% Cu+20%Sn), - т срез 180-200 МПа. Высо- кие прочностные свойства в переходных слоях объясняются взаимным растворением металлов связки алмазоносного и безалмазоносного слоев при экструзии и безпористой структурой.

Повышение технологичности способа достигается путем использования экструдера с круглым сечением матрицы контейнера, внутри которого помещается круглая керамическая оболочка с заготовками, имеющими форму получаемого инструмента (квадрата). За счет объемного всестороннего обжатия в процессе экструзии получаемое изделие (керамическая оболочка с инструментом) имеет ту же форму, что и до экструзии.

Использование экструдера, у которого контейнер, матрица и пуансон имеют квадратное сечение, нетехнологично и небезопасно. Дело в то-м, что даже небольшое смещение пуансона или контейнера вокруг своей оси приводит к остановке или поломке экструдера. Кроме того, часто ломаются пуансон и матрица из-за больших внутренних напряжений, возникающих в процессе их термообработки, что также усложняет технологию.

Повышение производительности процесса достигается сборкой заготовок в оболочке, которую осуществляют горизонтальным способом с размещением между двумя заготовка- ми пористых керамических прокладок. По предлагаемому способу при одной операции горячего деформирования (экструзии) можно получать несколько алмазных брусков,

количество которых зависит от высоты керамической оболочки, что, в свою очередь, зависит от высоты контейнера экструдера. Например, при высоте контейнера 70 мм используется оболочка высотой 50 мм, внутри которой укладываются 3 заготовки (,2 мм), а при высоте контейнера 110 мм используется оболочка высотой 95 мм, внутри которой укладываются 6 заготовок, тогда как при известных способах можно получать лишь один брусок.

Экструзия при коэффициенте вытяжки Я 3 сохраняет структурную пористость (например, при Я 2,5 пористость составляет 2-3%), при которой снижается прочность сцепления алмазоносного и безалмазоносного слоев ( г Срез.2бО-280 МПа), а также уменьшаются прочностные характеристики самого материала (связки).

При Я 3,5 происходит интенсивное дробление алмазных порошков, которое подтверждается металлографическим анализом. Например, при Я 4 процентное содержание дробленых алмазных порошков составляет 30-35% (зернистость 250/160). Это заметно снижает качество инструмента, т. е. его работоспособность (при Я 4) снижается примерно 1,5-2,0 раза.

По оптимальным режимам предлагаемым способом изготовлена партия алмазных брусков (7,8 х7,8 х24 мм), заводские и лабораторные испытания которых показали, что они по работоспособности в 1,5-1,6 раза превосходят свойства инструмента, изготовленного по известному способу.

Формула изобретения

Способ получения алмазно-абразивного инструмента, преимущественно квадратного сечения, для обработки горных пород, включающий-изготовление заготовок прессованием алмазосодержащей шихты, состоящей из алмазов и связки, и последующую их горячую деформацию, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества инструмента, производительности и технологичности способа, изготовление осуществляют напрессовыванием шихты связки на алмазосодержащий спрессованный слой, полученные двухслойные заготовки размещают последовательно через прокладки в цилиндрической оболочке с внутренней полостью, соответствующей форме заготовки, при этом используют прокладки и оболочки из керамического растворимого в воде материала, оболочки с заготовками размещают в цилиндрическом контейнере, а горячую деформацию осуществляют экструзией оболочки в контейнере с круглым сечением матрицы с коэффициентом вытяжки Я 3,0-3,5.

Спос об получения алмазно-абразивного инструмента, преимущественно квадратного сечения, для обработки горных пород. Сущность изобретения: шихту связки напрессовывают на алмазосодержащий спрессованный слой, полученные двухслойные заготовки размещают последовательно через прокладки в цилиндрической оболочке с внутренней полостью, соответствующей форме заготовки, при этом используют прокладки и оболочки из керамического растворимого в воде материала, оболочки с заготовками размещают в цилиндрическом контейнере, затем осуществляют их экструзию в контейнере с круглым сечением матрицы с коэффициентом вытяжки Я 3,0-3,5.