Металлическая связка для алмазного инструмента Советский патент 1982 года по МПК C22C9/06 C22C30/02 B24D3/06 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может найти применение при производстве алмазного пра-г вящего инструмента.

Известна металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая 5-90 вес.% карбида хрема, 2-30 вес.% металла, выбранного из группы, вклюг Чснощей цинк, олово, алкминий, кадмий, свинец,и 2-30 вес.% металла, выбранного из группы, включающей кобальт, никель, железо 1 J.

i

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является металлическая связка 2Здля алмазного инструмента, содержащая медь, олово, никель и железо при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Медь 1 0-43

Олово - 2-12

Никель 8-18

Железо 32-70

Недостатком известных связок являемся низкая износостойкость получаемого на их основе инструмента при правке абразивных кругов.

Цель изобретения - повышение износостойкости инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая медь, олово и железо, дополнительно содержит кобальт и сМесь диборида титана или сложного борида титана и хрома с гидридом титана, взятых в весовом соотношении 1:1-2:1, при следующем соотношении компонен10тов, вес.%:

Олово8-12

Железо 8,5-12 Кобальт 13-28 Смесь дибори15да титана или сложного борида титана и хрома с гидридом титана, взя20тых в весовом отнршении

1:1 - 2:1 4,5-24 Медь Остсшьное Применение в предлагаемой связке

25 смеси борида с гидридом титана обусловлейо тем, что именно такое сочетание твердого наполнителя и легирующего компонента позволяет сформировать оптимальн: структуру связки,

30 при которой он 1 бладает повышенной износостойкостью при воздействии на нее абразивных продуктов шлифования, что в конечном счете приводит к повышению износостойкости инструмента, изготовленного с использованием предлагаемой связки. В процессе спекания связки гидрид титана при 700-850°С разлагается на водород и титан по реакции Hjf.В момент выделения титан обладает повышенной химической активностью, так как на его поверхност отсутствует окисная пленка, которая практически всегда имеется на. повер ности порошка титана. Благодаря этому свойству титан в момент разло жения TiH,2 является активным легиру щим металлом для диборидов. При легировании титаном боридов на 20-25% повышается их Микротвердость и снижается хрупкость, что можно объяснить повышением доли нелокализованных электронов вследствие частичного внедрения в решетку диборида атомов металла, что обеспечивает не которое увеличение пластичности при сохранении прочных ковалентных связей В-В. В связи с частичным внедре нием титана в решетку борида усиливается взаимодействием металлической составляющей связки с диборидами. При этом формируется такая стру тура связки, при которой в пластичной износостойкой металлической . матрице равномерно и достаточно прочно (ввиду наличия химического взаимодействия) закреплены твердые и нехрупкие составляющие, образующие жесткий износостойкий каркас, который в процессе воздействия на связку абразивных продукто шлифования предохраняет ее от износ При соотношении борида и гидрида титана меньшем чем 1:1 удельная поверхность гидрида титана недостаточна для насыщения борида атомами титана, а при большем чем 2:1 происходит снижение микрохвердости борида вследствие чрезмерного насыщения борида титаном и разупрочнение связки за счет уменьшения прочности и жесткости каркаса, образованного наполнителем. При увеличении содержания в связке смеси борида с гидридом титана за предлагаемые пределы износостойкость и твердость ,связ.ки снижается, а при выходе в сторону уменьшения положительный эффект не наблюдается. Выбранное соотношение компонентов металлической основы связки обусловлено необходимостью получения требуемых физико-механических свойств. Соотношение меди и олова выбрано в пределах от 6:1 до 4:1. Именно при этих соотношениях в соответствии с диаграммой равновесия структура сплава Cu-Sn является двухфазной и состоит из пластичной фазы (твердый раствор олова, в меди ; и « -фазы . повышенной твердости (электронное соединение ). При таком фазовом составе достигается более высокая износостойкость сплава медьолово. Введение в связку кобальта обусловлено его легирующим действием. Так, при введении в сплав медь-олово 15-30 вёс.% кобальта предел прочности при изгибе композиции увеличивается с 56 до 97 кгс/мм.Железо введено в связку для повышения прочности удержания алмазов. Изготовление смесей для абразивно- . го инструмента производят методом порошковой металлургии. Кажду смесь прессуют отдельно в пресс-форме под давлением 2500 кг/см-, после чего спекают при 830°С, затем подвергают горячей допрессовке при давлении 2000 кг/см и охлаждают. На предлагаемой и известной связке изготовляют алмазные правящие ролики АПР 63x10 X 3 20. АСК 400/315 X X 150%, которые испытывают при правке абразивных кругов 350 х 40 х X 207 24А 25 СМ 2 Кб. Износостойкость инструмента определяют на основании измерения удельного расхода алмазов. Исходными данными для расчета удельного расхода алмазоносного слоя инструмента являются изменение веса ролика за период опыта и количество снятого абразива. Изменение веса ролика определяют взвешиванием его до и после опыта на аналитических весах типа АДВ-200 с точностью до 0,001 г. Потери веса абразива определяют по изменению диаметра абразивного круга. Замер производят штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. Износ абразивного круга составляет не менее 4 мм по диаметру. Результаты испытаний представлены в таблице. Исходя из данных, приведенных в таблице, следует, что износостойкость инструмента на предлагаемой связке существенно выше., чем на известной, что.позволит при внедрении изобретения в промышленность получить экономический эффект в размере не менее 500 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая медь, олово, железо, отличающаяс я тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента, она дополнительно содержит кобальт и смесь диборида титана или сложного борида титана и хрома с гидридом титана, взятых в весовом соотношении 1:1-2:-1, при следующем соотноше.нии компонентов, вес.%:

Олово8-12

Железо 8,5-12

Кобальт 13-28 Смесь диборита титана или сложного борида титана и хрома с гидридом титана, взятых в весовом отношении 1:1-2:1 4,5-24 МедьОстальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 336064, кл. В 24 D 3/06, 1973.:

2.Авторское свидетельство СССР о 339393, кл. В 24D 3/06, 1970.