Композиционный полимерный материал для абразивного инструмента

 

Сущность изобретения: материал получен на основе политетрафторэтилена и алмазного порошка природного происхождения зернистостью 20-80 мкм при его содержании 20-60 мас.%. Материал получают методом холодного прессования при давлении 30-50 МПа с последующим спеканием при 370 плюс/минус 5 град.С. Шероховатость обработанной поверхности составляет 0,42-0,45 мкм при износе инструмента 14-15 мг и температуре нагрева 40-45 град.С. 1 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к созданию абразивных материалов и инструментов, предназначенных для шлифования поверхностей твердых тел, включая твердые металлы, сплавы, драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни.

Известен состав для изготовления абразивного инструмента [1] содержащий в качестве основы фенилон, металлический галлий и абразив (алмаз), обладающий повышенной теплостойкостью (до 290-320^oС). Однако этот состав имеет эксплуатационные свойства из-за недостаточной износостойкости и высокого коэффициента трения, вызывающего интенсивное тепловыделение и локальный нагрев поверхности при трении.

Известна композиция для изготовления абразивного инструмента, содержащая абразивный материал, органическую связку и наполнитель [2] Недостатком указанной композиции также являются низкие эксплуатационные свойства, обусловленные недостаточной износостойкостью, высоким коэффициентом трения и низкой теплостойкостью.

Задачей настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных свойств абразивного материала.

Для достижения технического результата композиционный абразивный материал содержит в качестве абразивного вещества алмазный порошок, структурно взаимосвязанный с основой политетрафторэтиленом, при соотношении ингредиентов в мас.

алмазный порошок 20-60 политетрафторэтилен остальное Композиционный полимерный материал для абразивного инструмента изготовляется путем смешения исходных ингредиентов, холодного прессования и спекания.

Пример 1.

Смешивают композицию при следующем соотношении ингредиентов, мас.

алмазный порошок 10 политетрафторэтилен остальное Полученную смесь помешают в матрицу необходимой формы и прессуют при удельном давлении 30-50 МПа. Спекание полученного изделия осуществляют при температуре 3705^oС. Скорость подъема температуры, продолжительность выдержки и темп охлаждения определяют исходя из габаритов изделия.

Пример 2. Смешивают композицию, мас.

алмазный порошок 20 политетрафторэтилен остальное Изготовление инструмента осуществляется по примеру 1.

Другие примеры абразивных композиций и результаты испытаний приведены в таблице.

Испытания, проведенные на машине трения СМТ-1 при скорости скольжения 1 м/с, нагрузке 50 Н, в течение 5 мин. В качестве контртела использовался диск из стали 40 Х, термообработанный до НRC 50 с исходной шероховатостью 1,25 мкм.

В результате испытаний показано, что по сравнению с прототипом разработанный материал обладает вдвое низким коэффициентом трения, повышенной на 25% износостойкостью.

Существенное улучшение эксплуатационных свойств предлагаемого композиционного полимерного материала для абразивного инструмента обусловлено следующим. Физическое взаимодействие алмазного порошка и политетрафторэтилена при спекании формирует сетчатую структуру композита, характеризуемую наличием плотно упакованных сферолитов, в центрах которых расположены частицы алмаза. Непосредственное участие частиц алмаза в структурообразовании повышает прочность закрепления их в основе, сферолитные образования требуют больших энергозатрат для разрушения, чем и объясняется повышение износостойкости материала. Композиционный полимерный материал обладает достаточно высокой теплостойкостью, плавление сферолитных кристаллитов происходит при температуре 327^oС, при этой же температуре наблюдается и его катастрофический износ. Низкий коэффициент трения обусловливает существенно меньший разогрев при трении, что с учетом теплостойкости материала расширяет допустимые пределы эксплуатации инструмента без применения смазочно-охлаждающих жидкостей.

Используемые в композиционном полимерном материале ингредиенты выпускаются промышленностью, технология переработки не требует специального оборудования и отработана на многих предприятиях, что значительно упрощает освоение промышленного производства.

Разработанный материал может использоваться для изготовления инструмента абразивного назначения для шлифовки и полировки поверхностей деталей машин, хонингования и суперфинишной обработки в машиностроении, полировки, обдирки и гранения изделий из камнесамоцветов.

Применение разработанного материала позволит сократить расход дорогостоящего алмазного инструмента, в этом и заключается технико-экономическая эффективность изобретения.

Формула изобретения

Композиционный полимерный материал для абразивного инструмента, полученный на основе полимерного связующего и абразивного наполнителя путем холодного прессования под давлением с последующим нагреванием, отличающийся тем, что он получен на основе политетрафторэтилена и алмазного порошка природного происхождения зернистостью 20-80 мкм, при его содержании 20-60 мас. прессование ведут при давлении 30-50 МПа с последующим спеканием при 3705^oC.

РИСУНКИ

Рисунок 1