close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6644

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6644
(13) C1
(19)
7
(51) B 24D 18/00, 3/06
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА
(21) Номер заявки: a 19990898
(22) 1999.10.01
(46) 2004.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Звонарев Евгений Владимирович; Миронович Галина Александровна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(57)
Способ изготовления алмазного инструмента, включающий нанесение на рабочую поверхность корпуса инструмента слоя органического клея, размещение на нем алмазов, нанесение слоя металлической связки и последующее спекание при температуре плавления
связки, отличающийся тем, что алмазы предварительно покрывают слоем твердого сплава, при нанесении металлической связки сначала наносят ее тугоплавкие компоненты, а
спекание осуществляют пропиткой легкоплавкими компонентами связки.
BY 6644 C1
(56)
SU 1333563 A1, 1987.
RU 2073590 C1, 1997.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам
изготовления кольцевых алмазных сверл с поверхностной вставкой алмазов, предназначенных для сверления отверстий в малоабразивных износостойких материалах: асбестовых плитах, изделиях из асбоцемента, асфальтовых покрытиях, углеграфите, кирпичной
кладке и т.п.
Известны способы изготовления алмазного инструмента с поверхностной вставкой
алмазов методом гальванотехники [1, 2 с. 230-240]. Однако этот способ имеет ряд существенных недостатков, основной из которых - низкая прочность сцепления алмазного слоя с
основой, вследствие чего гальванический инструмент имеет стойкость в 5-6 раз ниже по
сравнению с инструментом, изготовленным методом порошковой металлургии. Кроме того, методом гальванотехники проблематично получить алмазные слои на криволинейной
поверхности с крупными алмазами размером ≥ 600-800 мкм.
Известны способы изготовления алмазного инструмента с поверхностной вставкой
алмазов методами порошковой металлургии, при которых формирование алмазного слоя
происходит, например, при спекании в специальной матрице [2 с. 270] или путем закрепления алмазов на металлической связке, напрессованной на корпус инструмента, с помощью клейкой ленты и последующего спекания [3].
Однако алмазный инструмент при этом имеет низкую работоспособность из-за слабого алмазоудержания, вырывания алмазов из связки, а при глубине заделки алмазов более
BY 6644 C1
70 % для повышения алмазоудержания режущая способность сверл снижается из-за быстрого засаливания поверхности инструмента продуктами обработки.
В качестве прототипа выбран способ изготовления алмазного инструмента, при котором на
корпус инструмента наносится слой связки, содержащей органический клей, на нем закрепляются алмазы, затем наносится второй слой связки, после чего осуществляют спекание при температуре плавления наружного слоя. В результате оплавления наружного слоя связки и ее перекристаллизации получают инструмент с развитой режущей поверхностью [4].
Однако алмазный слой при этом характеризуется повышенной пористостью и невысокой
адгезионной прочностью сцепления из-за локализации температуры на малых участках режущей кромки при плавлении легкоплавких добавок, что приводит к резкому снижению механических характеристик и быстрому износу в виде смятия или откола. Кроме того, представляет
определенную сложность изготовление равномерного по толщине слоя металлической связки,
особенно при нанесении пастообразной шихты на криволинейную поверхность.
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в получении равномерной плотности алмазного слоя и повышения прочности его сцепления с
корпусом инструмента.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном способе, включающем нанесение на рабочую поверхность корпуса инструмента слоя органического
клея, размещение на нем алмазов, нанесение слоя металлической связки и последующее
спекание при температуре плавления связки, предварительно алмазы покрывают слоем
твердого сплава, при нанесении металлической связки сначала наносят ее тугоплавкие
компоненты, а спекание осуществляют пропиткой легкоплавкими компонентами связки.
Экспериментально установлено, что предлагаемое расположение компонентов технологической сборки позволяет получать инструмент с высокоплотным алмазным покрытием с
размером алмазов до 1000-1200 мкм, оставляет режущие грани алмазов свободными, обеспечивает прочное соединение покрытия с корпусом. Алмазный инструмент способен выдерживать длительные циклические нагрузки без разрушения и отслаивания слоя от корпуса.
Установлено также, что предлагаемый способ позволяет получать прочное покрытие с
величиной зарощенности алмазного зерна менее 70 %, что придает инструменту высокою
режущую способность, благоприятные условия для снятия стружки, снижает возможность
засаливания инструмента.
Данный способ позволяет получать кольцевой инструмент как с наружным алмазным
слоем, так и/или с внутренним.
Предлагаемый способ осуществляли следующим образом.
Изготавливали кольцевой корпус сверла из стали 20. В качестве исходных материалов
рабочего слоя использовали алмазные порошки марок А3-А5 размером 400-1600 мкм,
предварительно покрытые слоем твердого сплава ВК15 во вращающемся барабане, и промышленную связку марки М6-14 состава Fe 51, Ni 9, Сu 32, Sn 8. На корпус 1 наносили
слой эпоксидной смолы и располагали на нем алмазы 4. Затем методом холодного напыления наносили слой металлического порошка 2, состоящего из смеси тугоплавких компонентов связки - Fe и Ni. Полученную заготовку устанавливали в графитовую форму 5 и
пропитывали в защитной атмосфере (вакуум, диссамиак) при температуре 980 °С в течение 15 мин смесью легкоплавких компонентов связки 3- Сu и Sn, сформованными предварительно в виде кольца (см. схему).
Прочность сцепления полученных покрытий определяли на образцах - свидетелях по
методике, описанной в [5], путем нормального отрыва стальных стержней, припаянных
торцом к алмазному покрытию. Прочность контакта определялась как отношение усилия
отрыва к площади отпечатка контакта.
Оценку работоспособности сверл проводили при сверлении асбоцементных плит. В
качестве критерия оценки использовали производительность сверления, оцениваемую как
глубина сверления в единицу времени.
2
BY 6644 C1
Сущность изобретения поясняется следующими примерами.
Пример 1.
По описанной технологии изготавливали кольцевые алмазные сверла ∅ 40мм с размером
алмазов 630/500 мкм, концентрацией 150 % и толщиной металлического покрытия 0,55 мм,
0,4 мм и 0,3 мм. Зарощенность зерна при этом составила соответственно 85 %, 65 % и 45 %. В
результате испытаний было установлено, что прочность сцепления слоя с корпусом для данного размера алмазов и степени зарощенности составляет 250, 270, 200 МПа, а производительность сверления соответственно 150, 250 и 150 мм/мин. (таблица).
Пример 2.
Аналогично примеру 1 изготавливали алмазные сверла с размером алмазов 1000/800
мкм и толщиной покрытия 0,85 мм, 0,65 мм и 0,45 мм. Прочность сцепления слоя с корпусом составила соответственно 250,250 и 170 МПа, а производительность сверления 200,270 и 120 мм/мин.
Пример 3.
Аналогично примеру 1 изготавливали алмазные сверла с размером алмазов 400/315
мкм и толщиной покрытия 0,35 мм, 0,25 мм и 0,2 мм. Прочность сцепления слоя с корпусом составила соответственно 250,200 и 200 МПа, а производительность сверления - 70,90
и 90 мм/мин.
№ п/п
Размер алмазов мкм
1
630/500
2
1000/800
3
400/315
4
1600/1250
5 Прототип
630/500
Толщина Покрытия, мм
0,55
0,4
0,3
0,85
0,65
0,45
0,35
0,25
0,2
1,5
1,0
0,7
1,0
Прочность
сцепления
слоя, МПа
250
270
200
250
250
170
250
200
200
200
200
150
50-120
Производительность сверления, мм/мин
150
250
150
220
270
120
70
90
90
150
100
100
50-70
Пример 4.
Аналогично примеру 1 изготавливали алмазные сверла с размером алмазов 1600/1250 мкм
и толщиной покрытия 1,5 мм, 1,0 мм и 0,7 мм. Прочность сцепления слоя с корпусом составила соответственно 200,200 и 150 МПа, а производительность сверления - 150,100 и
100 мм/мин.
По способу прототипу изготавливали алмазные сверла диаметром 40 мм с размером
алмазов 630/500 мкм, концентрацией алмазов 150 %, толщиной слоя 1,0 мм и толщиной
добавочного слоя 1,5 мм. Прочность сцепления слоя с корпусом составила от 50 до 120 МПа,
а производительность сверления - 50-70 мм/мин.
Как следует из примеров 1, 2, использование предлагаемого способа приводит к повышению прочности сцепления алмазного слоя с корпусом заготовки и способствует увеличению
производительности сверления при использовании алмазных зерен размером 500-1000 мкм со
степенью зарощенности ≥65 % и составляет 250-270 мм/мин. В то же время производительность сверл, изготовленных по способу-прототипу составляет 50-70 мм/мин.
3
BY 6644 C1
При использовании алмазных зерен ≤400 мкм и ≥800 мкм наблюдается, несмотря на
прочное покрытие, снижение производительности сверления вследствие засаливания инструмента (при размере алмазов 400/315 мкм) или разрушения и вырывания крупных
(11600/1250) алмазов.
Таким образом, применение предлагаемого способа изготовления кольцевых алмазных сверл с поверхностной вставкой алмазов по сравнению с прототипом позволяет увеличить производительность сверления мягких абразивных материалов в 3-5 раз.
Источники информации:
1. Балыков А.В., Цесарский А.А. Алмазное сверление деталей из труднообрабатываемых неметаллических материалов. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 8.
2. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / Под ред. В.Н. Бакуля. - М.: Просвещение, 1975. - С. 230-240, 270.
3. SU 1891988 A1, МПК6 B 24D 18/00, 1991.
4. SU 1333563 A1, МПК6 B 24D 18/00, 1987 (прототип).
5. Найдич Ю.В., Уманский В.П., Лавриненко И.А. Прочность алмазнометаллического
контакта и пайка алмазов. - Киев: Наукова думка, 1988. - С. 53-56.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
163 Кб
Теги
by6644, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа