Масса для изготовления абразивного инструмента

 

МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащая абразив и керамическое связующее, отличающаяся тем, что, с целью повьшения производительности инструмента путем обеспечения однородной структуры связуняцего, В качестве последнего масса содержит пирогенный кремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.%: Пирогенный кремнезем10-90 Абразив10-90

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н ) В 24 0 3/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

OCNAPCTBEHHblA КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (2 1) 3795805/25-08 (22) 01. 10. 84 (46) 30. 11. 85. Вюл. И 44 (72) А. Е.Шило, Е. А. Пащенко, Ю. Я. Савченко, В.И.Лавриненко и В.А.Кащук (53) 621.922.079 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 656823, кл. В 24 D 3/ 14, 1975. (54)(57) МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащая

ÄÄSUÄÄ 1194661 A абразив и керамическое связующее, отличающаяся тем, что, с целью повьппения производительности инструмента путем обеспечения однородной структуры связующего, в качестве последнего масса содержит пирогенный кремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Пирогенный кремнезем 10-90

Абразив 10-90

1194661 2

Использование пирогенного кремнезема в качестве связующего позволяет получить каркас, отличающийся высокой однородностью, пронизанный ,сетью взаимопроникающих равномерных

1 по диаметру пор. Такая, структура

Изобретение относится к массам для изготовления абразивного инструмента, например, из алмазов или кубического нитрида бора, который может быть использован при шлифовании инструментальных и других материалов.

Цель изобретения — повышение производительности работы инструмента и качества обрабатываемой поверхнос- 10

TH.

В наибольших количествах пирогенный кремнезем получают как побочный продукт при производстве сплавов, содержащих кремний, в частности ферросилиция. Он образуется в результате испарения и. последующей конденсации оксида кремния и некоторых других оксидов с образованием химически однородного материала. Посколь- 20 ку процесс происходит в восстановительной среде„ на поверхности образующихся частиц возникает дефицит ионов кислорода. Он обусловливает наличие нескомпенсированных кими- 25 ческих связей. В результате повышенной поверхностной активности становится возможным спекание данного материала при температуре намного ниже его температуры плавления.

Пирогенный кремнезем представляет собой аморфный порошок с размером частиц, как правило от 0,01 до

10 мкм. Коэффициент термического расширения спеченного пирогенного

35 кремнезема близок к коэффициенту термического расширения алмаза и кубического нитрида бора. Установлено также, что пирогенный кремнезем, полученный в качестве побочного продукта при производстве ферросилиция, имеет следующий химический состав р мас е Ж: Б)0 88-9 1 IfgO 2,93,2; R О (К-Na К) i 5-3,3; СаО 0,4SO, 0,1-0,9.

В предлагаемом техническом решении предлагается использовать способность нирогенного кремнезема к самостоятельному спеканию с образованием прочного каркаса при 40050

1000 С. инструмента обеспечивает эффектив ный отвод тепла от обрабатываемой поверхности, что позволяет избежать прижогов, вторичной закалки и других дефектов, вызванных перегревом в зоне резания.

Высокая однородность структуры обусловливает равномерный износ инструмента, создавая оптимальные условия для размещения образующейся стружки и предотвращая засаливание рабочей поверхности шлифовального круга. Для заявляемого инструмента характерна высокая способность к самозатачиванию. Это его свойство в сочетании с низким тепловьщелением в зоне резания позволяет вести шлифование, в частности, труднообрабатываемых быстрорежущих сталей с высокой производительностью без прижогов.

Важным дополнительным преимуществом пирогенного кремнезема как связующего для абразивного инструмента является его низкая адгезия к компонентам, входящим в состав обрабатываемых сталей. Термодинамические расчеты подтверждают, что окснд кремния не взаимодействует с железом, никелем, ванадием, вольфрамом по реакции типа mSiO< +

+ nNe - mSi + Меп О ш до темперао

z туры, 1500 С, а это намного превышает температуру в зоне шлифования заявляемого инструмента. В результате исключается прилипание стружки к поверхности шлифовального круга.

Таким образом, инструмент из сверхтвердого материала с пирогенным кремнеземом в качестве связующего позволяет вести шлифование, в частности, трудообрабатываемых быстрорежущих сталей, на режимах недоступных для применяемых кругов ,,на известных связках с высоким качеством обрабатываемой поверхности.

Помимо повышения эксплуатационных свойств инструмента и качества обрабатываемой поверхности применение пирогенного кремнезема в качестве связующего позволяет существенно упростить технологию изготовления инструмента. Твердофазный характер спекания пирогенного кремнезема обусловливает практическое отсутствие усадки при обжиге. Это обеспечивает точность формы .нструмента, а также позволяет весРи термообработку пу,тем нагрева только что отформованного изделия до заданной температуры. Следовательно, отпадает необходимость в соблюдении сложных многоступенчатых режимов обжига с длительными выдержками на каждой ступени, характерными для известных керамических связок. Обжиг изделия проводится вне пресс-формы. Прессование осуществляется на прессе без подогрева, выдержка под давлением при этом не требуется. Таким обра-. зом, экономится электроэнергия и повышается оборачиваемость прессформ, что дает возможность изготовить большее количество изделий в единицу времени.

Изобретение поясняется следующим конкретным примером изготовления абразивного инструмента.

Смешивают компоненты, причем кубический нитрид бора марки КР (зернистость 100/80 мкм) берут в количестве 48Х по массе, а пирогенный кремнезем — 52X. Шихту увлажняют водой (10 мл воды на 100 r шихты).

Соотношение компонентов, мас.Ж

Показатели шлифования

Максимально возможная производительность обработки при шлифо: вании без прижогов (A, 0-5) мм /мин

Содержание остаточного аустенита в поверхностном слое стали при одинаковой производительности 440 мм /мин

-ч

Абразив Пирогенный кремнезем

250

10-18

90

400

0-5

750

0-5

0-5

10

500

300

10-12

Составитель Т. Никонорова

Техред Ж.Кастелевич Корректор,Л.Пилипенко

Редактор А.Долинич

Заказ 7360/19 Тираж 768 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 .

3 1194661 4 э

Производят засыпку шихты в прессформу и прессуют при давлении

70 МПа. Заготовку извлекают из прессформы и помещают в печь. Обжигают изделие, поднимая температуру в печи до 800 С по достижении этой температуры дают выдержку в течение

50 мин (в таблице пример 3) °

Испытания кругов 12А2-45-150 >

1О х10 ° 3 32 — КР 100/80 — 100X; изготовленных по описанной технологии показали (см.таблицу), что производительность обработки быстрорежущей стали РбМ5 составила 750 им мин без прижогов.

Примеры работоспособности инструмента, содержащего различные соотношения абразива и связующего, приведены в таблице. Худшая по сравне» нию с оптимальным составом работоспособность кругов по примеру 1 обусловлена ухудшением самозатачивания абразивного инструмента из-за недостаточного количества абразивных зерен.

Влияние соотношения компонентов абразивного инструмента на производительность шпифования и качество обработки быстрорежущей стали Р6М5 (круги 12А2-45, 150 .10 3 .32, КР 100/80, скорость круга 15 м/с, продольная подача 1-2 м/мин, поперечная подача 0,05 мм/дв.ход)