Металлическая связка для алмазного инструмента Советский патент 1982 года по МПК B24D3/06 C22C19/07 C22C30/00 C22C32/00 C22C1/10 

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может найти при менение при изготовлении алмазного инструмента,в частности, для обработки при родного камня. зъестна металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая 2О- ,35 вес. % меди, 15-2О вес. % цинка, 20-35 вес. % алюминия, 3-5 вес. % кремния и 15-35 вес. % карбида Недостатком указанной связки является ее сравнительно низкая твердость и . износостойкость при воздействии абразивных частиц, что приводит к снижению износостойкости изготовленного на данной связке алмазного инструмента прк обработке природного камня. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобрете1тю является металлическая связка . длр алмазного инструмента, содержащая 85-94 вес. % кобальта, 6-12 вес. % алюминия или кадмия и 0,5-1О вес. % сульфида металла, выбранного из группы, включающей железо, никель, кобальт Г 2. Недостатком этой связки является твердость и износостойкость, что приводит к повышенному износу а71мазного .инструмента при офаботке природных материалов высокой твердости. Кроме того, она обладает высокой себестоимостью, так как содержит значительное количество дорогого и дефицитного кобальта. Целью изобретения является повьпиение твердости, износостойкости и снижение себестоимости металлической связки ат азного инструмента. Поставленная цель достигается тем, что металлическая связка, содержащая кобальт, алюк«иний, сульфид железа, согласно изобретению дсшолнительно содержит никель и сплав на основе карбида бора с 1-2О вес. % титана при следующем соотношении компонентов, вес. %: Алюминий3-15 Сульфид железа1-4

Никель14-ЗО

Сплав на основе карбида бора с 1-2О вес. % титана.3-2О

КобальтОстальное

Применение в предложенной связке сплава карбида бора с титаном обусловлено его высокой микротвердостыо, которая в зависимости от содержания титана находится в пределах 62 6О-70ОО кг/мм что на 1ООО-20ОО единиц вьпие микротвердости карбида бора.

Кроме этого, легирование карбида бора титаном приводит к значительному снижению его хрупкости. Так, уже при содержании в сплаве 1 вес. % титана хрупкость карбида бора снижается почти в 2 раза, что предположительно можно объяснить повышением доли нелокализованных электронов вследствие частичной растворимости металлов в :арбиде бора, что обеспечивает некоторое увеличение пластичности при сохранении .типа ковапентных связей, ответственных за высокуютверд ость карбида бора.

Таким образом, введение в состав связки высокотвердого наполнителя, обладакяцего низкой хрупкостью, позволяет значительно увеличить ее твердость и износостойкость. Уменьшение содержания в связке сплава карбида бора с (титаном ниже 3 вес. % Г1риводит к снижению ее твердости и абразивной износостойкости, а при увеличении содержания свыше 20 вес. % происходит разупрочнение связ ки.

Введение в состав связки никеля позвляет существенно снизить ее себестоимость, так как никель, с одной стороны, является в данном случае эффективным аамеШ1телем кобальта, и связка в результате не теряет своих физико-механических свойств, а с дряой стороны цена 1 кг порошка никеля ПНЭ-1 ГОСТ 9722-71 составляет 5 руб., а ст имость 1 кг порошка кобальта ПК-1 ГОСТ 9721-71 - 25 руб. (прейскурант р2-О1, оптовая цена на цветные маталлы, сплавы и порошки, 72 г).

Однако при величешта содержания никеля в связке более ЗО вес. % наблюдается падение твердости и износостойкости связк 1 ниже уровня прототипа.

.стпновлено, что введе1-ше в предложеп ую связку алюминия в ко шчестве свыш 18 печ:. снижает ее твердость и ухудшает тсхиологичосю1е свойства связки {лопьщюя ее склг)Н1гость к образованию

трешин в процессе охлаждения, усиливая адгезию к йресс-форме), а ьведение в связку сернистого железа в количестве свыше 5 вес. % приводит к ее разупрочнению, тогда,как при уменьшении его содержания ниже 1 вес. % смазывакнций эффект не проявляется.

При выходе содержания в связке кобальта за указанные пределы в сторону увёличети снижение себестоимости связки незначительно, а при выходе в сторону уменьшения наблюдается снижение твердости и износостойкости связки.

Установлено также, что при выходе содер,жания титана в сплаве с карбидом бора за пределы заявленного интервала происходит снижение твердости и износостойкости связки.

В таблице представлены конкретные составы связки по данному изобретению, а также физико-механические свойства. Кроме того, в таблице приведены данные о стоимости 1 кг связки каждого состава, а также свойства и себестоимость связки по прототипу.

Технологический процесс изготовления алмазного инструмента на предложенной связке следукщий: сплав карбида бора с титаном получают путем смешивания порошка карбида бора с порошком окиси титана, который берут в количестве 2-20 вес.% в пересчете на титан. Полученную смесь спекают в вакууме Ю мм рт. ст; при температуре 1900 С или подвергают горячему прессованию при тектературе в среде аргона, охлаждают и дробят до размера частиц 4О-88 Мкм. Затем компоненты связки смешивают в металлических смесителях в течение 7-8 ч с последуюшим дозированием п шученной шихты и алмазного порошка с их последующим перемешиванием. Полученную алмазоносную смесь загружают в камеру пресс-формы и производят холодное прессование при давлении ЗООО кгс/см. Полученный брикет извлекают из пресс-формы и помешают в другую пресс-форму из жаропрочной стали ЭЙ 4375. Пресс-форму с брикетом помешакзт в нагревательную печь, производят нагрев до температуры 800 С и спекают алмазный слой при этой температуре в течение 60 мин. Затем горячую . пресс-форму помешают под пресс и подвергают ее давлению 25ОО кгс/см . После прессования пресс-форму охлаждают, извлекают алмазоносные сегменты, зачищают кх и :поонзводят механическую

оёработку с целью получения необходимых рвизмеров.

Таким образом, данные приведенные в таблице, показывают, что предложенная связка для алмазного инструмента обладает существенно большей твердостью и а азивной стойкостью, а также более низкой себестоимостью, чем известная.

Испытания алмазного инструмента, иэготовленного с использованием предпоя енной связки, при резании гранита показали его высокую работоспособность.

1тдрение изобретения в промышленность позволят получить экономический эффект более ЗОО тыс. руб. в год. 9 96384 Формула изобретения Металлическая связка для алмазного иструмента,содержащая кобадьт, алк миний и железа, о т л и ч а ш а я с я тем, что, с целью повыше-s ния твердости, износостойкости и снижения себестоимости металлической связки. она дополнительно содержит никель и сплав на основе карбида бора с 1-2 О вес. % титана при следующем соотноше-to НИИ компоиеитов, вес; %: Алюминий 3-15 Сульфид железа 1-4 ОlO Никель 14-ЗО Сплав на основе карбида бора с 1-2О вес. % титана 3-20 Кобальт Остальное Источники И1||)ормаш1и принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 29082О, кл. В 24 D 3/О6, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР № 311734, кл. Ё 24 D 3/О6, 197О.