close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2077

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2077
(13)
C1
6
(51) B 24D 3/28,
(12)
B 24D 18/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА
НА ОРГАНИЧЕСКОМ СВЯЗУЮЩЕМ
(21) Номер заявки: 2592
(22) 08.12.1994
(46) 30.03.1998
(71) Заявитель: Завод "Кристалл" (BY)
(72) Авторы: Барановский
А.А.,
Гайдаленок Г.М., Горлач А.Г., Зайцев В.А., Кузей А.М., Моисеенко П.В. (BY)
(73) Патентообладатели: Завод "Кристалл", Барановский
Александр Александрович, Гайдаленок Геннадий
Михайлович, Горлач Александр Григорьевич, Зайцев Валентин Алексеевич, Кузей Анатолий Михайлович, Моисеенко Петр Васильевич (BY)
(57)
1. Способ изготовления алмазно-абразивного инструмента на органическом связующем, включающий приготовление алмазно-абразивной шихты, засыпку ее в пресс-форму и последующие двухстадийное прессование
и выдержку под давлением, отличающийся тем, что прессование на первой стадии ведут при температуре 2060°С и давлении 30-60 МПа в течение 2-20 с, затем полученный брикет выдерживают при температуре 140185°С в течение 10-300 с и производят вторую стадию прессования при температуре выдержки и давлении 15-50
МПа в течение 5-20 мин.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что до температуры выдержки брикет нагревают со скоростью 520°С/мин.
(56)
1. А.с. СССР 948646, МКИ В24D 3/26, 1982.
2. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / Под ред.
Ю.М.Ковальчука.-М.: Машиностроение, 1984.-С.213-214.
Предлагаемое изобретение относится к области изготовления абразивных инструментов, в частности алмазно-абразивному на органическом связующем, и может быть использовано для получения инструмента,
применяемого при шлифовании твердого сплава, керамики, стекла, заточке инструмента и т.д.
Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления алмазно-абразивного инструмента на
органическом связующем, заключающийся в приготовлении и засыпке алмазо-абразивной шихты в прессформу, сборке пресс-формы, двухстадийном прессовании при нагреве, причем до температуры 100-110°С
давление прессования составляет 15-25 МПа, а затем до температуры 180±5, 30-50 МПа, и выдержке под
давлением при этой температуре в течение 20-40 минут (7 мин на 1 мм толщины) [2].
Недостатком известного способа является невысокая прочность алмазно-абразивного инструмента и вызванное этим низкое алмазоудержание и высокий удельный расход алмазов при использовании инструмента.
Это обусловлено тем, что в процессе полимеризации органического связующего (фенолформальдегидной
смолы), который протекает при 110-170°С происходит выделение газов (паров воды, аммиака, формальдегида). В результате сплавления смолы при 90-110°С, особенно в условиях замкнутого объема при внешнем
давлении, часть газов остается в инструменте, образуя поры. При снятии внешнего давления и охлаждении
пресс-формы часть газов остается в алмазно-абразивном инструменте, а часть проникает сквозь алмазноабразивный слой, формируя микропористую структуру алмазно-абразивного инструмента. Это снижает
прочность алмазно-абразивного инструмента, уменьшает алмазоудержание и ведет к повышенному износу
инструмента. Результатом является повышенный расход алмазов в процессе использования инструмента.
BY 2077 C1
Таким образом, решаемой задачей является снижение удельного расхода алмазов. Поставленная задача
решается тем, что в способе изготовления алмазно-абразивного инструмента на органическом связующем,
включающем приготовление и засыпку алмазно-абразивной шихты в пресс-форму, двухстадийное прессование с выдержкой под давлением, прессование ведут при 20-60°С в течение 2-20 секунд под давлением 30-60
МПа, затем полученный брикет выдерживают при 140-185°С в течение 10-300 секунд и прессуют под давлением 15-50 МПа в течение 5-20 минут, причем до температуры выдержки брикет нагревают со скоростью 520°С/мин.
При изготовлении алмазно-абразивного инструмента на первой стадии прессования формируется плотный, прочный брикет со слегка оплавленной поверхностью, удобной для различных манипуляций. В процессе последующей выдержки при 140-180°С в брикете идет быстрая полимеризация связующего,
образующиеся продукты реакции удаляются из брикета. Поэтому на второй стадии прессования процесс полимеризации приводит к образованию плотных беспористых пленок связующего обволакивающих частицы
наполнителя и алмазов. В результате повышается прочность и плотность алмазно-абразивного инструмента,
увеличивается алмазоудержание и снижается удельный расход алмаза в процессе эксплуатации инструмента.
Снижение температуры прессования на первой стадии менее 20°С сопровождается осыпанием брикета,
приводит к измельчению его массы и далее на второй стадии к росту пористости и удельного расхода алмаза. К аналогичному эффекту приводит и увеличение температуры прессования на первой стадии более 60°С
из-за изменения массы брикета при выдавливании части связующего. Снижение давления прессования менее
30 МПа приводит к осыпанию брикета из-за низкой прочности и к росту удельного расхода алмазов из-за
возрастания пористости на второй стадии прессования. Повышение давления прессования на первой стадии
более 60 МПа сопровождается дроблением алмазного порошка и наполнителей, что приводит к росту удельного расхода алмазов при эксплуатации такого инструмента. Снижение длительности прессования менее 2
секунд на первой стадии прессования приводит к повышенному расходу алмазов в процессе эксплуатации
инструмента из-за повышения его пористости. Увеличение длительности прессования более 20 секунд сопровождается растрескиванием брикета, что в последующем цикле приводит к пористости алмазного инструмента и росту удельного расхода алмаза. Увеличение длительности выдержки более 300 секунд ведет к
деструкции связующего и снижению эксплуатационных характеристик инструмента. К аналогичному эффекту приводит и превышение температуры выдержки более 185°С. Снижение длительности выдержки менее 10
секунд приводит к захлопыванию газов в связующем, росту пористости инструмента и снижению его эксплуатационных характеристик. Снижение температуры выдержки менее 140°С увеличивает пористость инструмента и снижает эксплуатационные характеристики. Снижение давления горячего прессования менее 15
МПа увеличивает пористость инструмента и удельный расход алмаза при эксплуатации инструмента. Увеличение давления горячего прессования (вторая стадия прессования) более 50 МПа сопровождается разрушением наполнителей, зерен алмаза и ухудшением эксплуатационных характеристик инструмента.
Снижение длительности процесса горячего прессования менее 5 минут не обеспечивает полной полимеризации связующего, снижается прочность инструмента, алмазоудержание и в конечном итоге эксплуатационные характеристики инструмента. Повышение длительности горячего прессования более 20 минут
сопровождается деструкцией связующего и вследствие этого снижаются эксплуатационные характеристики
инструмента. Снижение скорости нагрева брикета менее чем 5°С/мин приводит к деструкции связующего,
росту пористости инструмента и увеличению удельного расхода алмаза при эксплуатации инструмента. Повышение скорости нагрева более 20°С/мин ведет к неполной полимеризации связующего, снижению прочности инструмента и ухудшению эксплуатационных характеристик инструмента.
Пример 1. Шихту, содержащую 25% (объемных) карбида бора фракции 40-30 мкм, 50%/об. фенолформальдегидной смолы (СФП-012А) и 25% алмазного порошка АС-6 фракции 80-63 мкм, получали смешиванием
компонентов в барабане в течение 40 минут, степени заполнения 0,3-0,4. Затем навеску шихты засыпали в
пресс-форму, разравнивали и прессовали. Полученный брикет переносили в горячую пресс-форму, выдерживали и прессовали. После раскрытия пресс-формы, извлечения и охлаждения инструмента (кольцо диаметром
150 мм, шириной 10 мм и толщиной 3 мм) его приклеивали к корпусу и оценивали его эксплуатационные характеристики (удельный расход алмазов) в зависимости от режимов изготовления. Оценку проводили по величине удельного расхода алмазов методом взвешивания при шлифовании твердого сплава ВК 15 в
соответствии с ГОСТ 16181-82.
Ниже в табл. 1 приведены величины удельного расхода алмазов в зависимости от режимов изготовления
инструмента.
Известный способ (горячее прессование при нагреве до температуры 110°С - 20 МПа, до температуры
180°С - 40 МПа и выдержка при 180°С в течение 21 мин) - 3,1 мг/см3.
2
BY 2077 C1
Таблица 1
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Режим изготовления
Прессов. 1 стад.
Выдержка
Прессов. 2 стад.
Т, °С t, сек Р, МПа
Т, °С t, сек Т, °С t, мин Р, МПа
20
20
60
140
300
140
20
15
40
10
40
160
100
160
10
30
60
2
30
185
10
185
5
50
20
2
30
185
300
185
5
15
60
20
60
185
300
185
20
50
40
20
30
140
10
140
20
50
60
2
60
185
300
140
20
50
30
10
40
160
200
160
5
15
60
10
40
160
200
160
20
50
60
10
40
185
300
185
20
50
20
2
30
140
10
140
5
5
60
20
60
185
300
185
20
50
20
2
30
140
10
140
5
15
20
20
60
140
340
140
20
15
40
10
40
140
5
140
20
15
40
10
40
130
300
140
20
15
40
10
40
190
10
140
20
15
20
20
40
160
100
135
20
15
60
20
60
160
100
190
5
50
60
10
40
160
150
180
4,5
50
60
10
40
160
150
160
22
50
40
10
60
160
200
160
15
12
40
10
60
160
200
160
15
55
18
20
60
140
300
160
10
30
62
10
40
140
300
160
10
30
40
1
40
185
10
185
8
40
40
22
40
185
10
185
8
40
20
20
65
140
300
185
8
50
60
2
25
140
300
185
8
50
Удельный
расход
алмаза, мг/см3
1,8
1,8
1,8
1,7
1,7
1,8
1,8
1,7
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
3,0
3,5
3,8
2,4
2,5
2,6
2,6
2,8
3,0
3,1
2,9
3,0
2,6
2,7
2,6
2,5
Таким образом, предлагаемый способ изготовления алмазно-абразивного инструмента позволяет снизить
удельный расход алмазов при эксплуатации инструмента с 3,1 до 1,8-1,7 мг/см3.
В ряде случаев, например, при изготовлении крупноразмерного инструмента, использовании связующих
полимеризующихся с выделением значительных количеств тепла, значительным газовыделением, либо, когда связующее применяется в жидком состоянии, производят постепенный с заданной скоростью (520°С/мин) нагрев брикета до температуры выдержки.
Пример 2. Навеску шихты, содержащей 25%/об. карбида бора с размером зерен 40-30 мкм, 50%/об. фенолформальдегидной смолы (СФ 012А) и 25%/об. порошка алмаза марки АС-6 (80-63 мкм), засыпали в
гнездо пресс-формы, разравнивали и прессовали. Затем брикет в пресс-форме нагревали до достижения температуры выдержки (140-185°С) со скоростью 5-20°С/мин, выдерживали и прессовали. После охлаждения и
раскрытия пресс-формы алмазно-абразивный инструмент (цилиндр диаметром 100 мм, высотой 10 мм) испытывали при шлифовании твердого сплава (ВК15). Оценку проводили по величине удельного расхода алмаза методом взвешивания.
В табл. 2 приведены величины удельного расхода алмаза в зависимости от режима изготовления инструмента.
3
BY 2077 C1
Таблица 2
№
Прессование 1 стадия
п/п
Т, °С
t, сек
Р, МПа
Нагрев
Выдержка
V, °С/мин
Т, °С
t, сек
Прессование 2 стадия
Т, °С
t, мин
Р, МПа
Удельный
расход
алмаза
мг/см3
1,7
1,7
1,7
1,8
1,7
1,8
1,8
1,7
1,8
1,7
1,7
1,8
1,7
1,8
2,7
2,8
3,1
2,8
2,7
2,9
3,0
3,4
3,4
3,3
2,8
2,7
2,8
1
20
2
30
5
140
10
140
5
15
2
40
10
45
10
160
150
160
10
25
3
60
20
60
20
185
300
185
20
50
4
20
20
60
20
185
300
185
20
50
5
40
10
40
5
140
10
140
5
15
6
40
10
45
20
185
300
185
20
50
7
60
2
60
10
185
10
185
5
50
8
20
2
30
20
160
150
160
10
25
9
20
10
45
5
140
300
140
20
15
10
60
10
30
10
160
150
160
5
50
11
60
20
60
20
185
300
185
5
15
12
60
20
60
5
185
300
185
20
15
13
20
2
30
20
140
10
140
5
15
14
40
2
60
20
185
10
185
20
50
15
18
2
20
5
140
10
140
5
15
16
65
10
45
10
160
150
160
10
25
17
40
1
40
5
140
100
140
5
15
18
40
22
40
5
140
100
140
5
15
19
40
10
25
10
150
150
150
10
25
20
40
10
65
10
150
150
150
10
25
21
60
5
40
3
160
150
160
10
25
22
60
5
40
22
160
150
160
10
25
23
40
10
40
10
135
300
140
20
15
24
40
10
40
10
190
10
185
5
50
25
40
15
40
10
140
310
140
20
15
26
40
15
40
10
185
9
185
5
50
27
40
15
40
20
185
10
190
5
50
28
40
15
40
5
140
300
135
20
15
29
40
15
40
10
180
10
180
4,5
50
2,9
30
40
10
35
15
140
300
140
21
15
2,9
31
40
20
40
10
140
300
140
20
10
3,0
32
40
20
40
10
185
10
185
5
60
3,1
Известный способ (прототип)
3,1
горячее прессование при нагреве до температуры 110°С с усилием 20 МПа до температуры 180°С - 40
МПа и выдержка при 180°С в течение 70 минут.
Таким образом, как следует из данных табл. 2, предлагаемый способ изготовления алмазно-абразивного
инструмента на органическом связующем позволяет снизить удельный расход алмазов с 3,1 до 1,7-1,8
мг/см3.
Cоставитель В.М Картузов.
Редактор Т.А. Лущаковская
Корректор Т.В. Бабанина
Заказ 0042
Тираж 20 экз.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
123 Кб
Теги
by2077, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа