Способ изготовления абразивно-режущего элемента

 

Изобретение относится к получению абразивно-режущих элементов и может быть использовано при изготовлении инструмента для бурения пород и обработки цветных и черных металлов и сплавов. Цель изобретения - снижение стоимости изготовления абразивно-режущего элемента. Изобретение осуществляют следующим образом. В контейнере помещают нагреватель, представляющий собой графитовый стакан. На дно нагревателя помещают таблетку твердого сплава ВК-8, на которую помещают таблетку металла-связки (сплава 40 мас.% Ni и 60 мас.% Ti с температурой плавления 1200°С). Сверху располагают смесь порошков кубического нитрида ЛТМ 20/14 зернистостью 20 мкм и алмазного порошка АСМ 10/7. От стенок нагревателя шихту изолируют слоем слюды, от дна - слоем нитрида бора. Сверху содержимое закрывают графитовой крышкой. Синтез ведут при давлении 20 кбар и температуре 1200°С. Получают режущий элемент, представляющий собой плотный поликристаллический спеченный слой из кубического нитрида бора, надежно соединенный с подложкой из твердого сплава. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к получению абразивно-режущих элементов и может быть использовано при изготовлении инструментов для бурения пород и обработки цветных и черных металлов и сплавов. Целью изобретения является снижение стоимости изготовления элементов. Изобретение осуществляют следующим образом. На дно графитового стаканчика, выполняющего роль нагревателя, укладывают последовательно предварительно отпрессованную спеченную заготовку твердого сплава ВК-8 или ВК-15, или же ВК-25, изготовленную в форме таблетки, затем кладут металлическое связующее, также изготовленное в виде таблетки; над металлическим связующим располагают слой сверхтвердого порошка. В качестве сверхтвердого порошка берут алмазный порошок, порошок кубического нитрида бора или их смесь с добавками карбидо-, нитридо- или боридообразующих элементов или без них. Графитовый нагреватель помещают в контейнер из катлинита. Графитовый нагреватель вместе с содержимыми, помещенный в катлинитовый контейнер, располагают в камере высокого давления. Применяемое давление 20-35 кбар, температура 1000-1300^оС. Высота режущего слоя после спекания и механической обработки составила 0,5-1 мм; в качестве пропитываемого материала (металла связки) берут многокомпонентные сплавы переходных металлов с температурой плавления 1000-1300^оС. В качестве сверхтвердого порошка берут алмазный порошок или смесь алмазного порошка с порошком кубического нитрида бора с добавками карбидо-, боридо- или нитридообразующих элементов или без них. Режущий слой после обработки давлением и температурой, а также после механической обработки (шлифованием) по высоте равен 0,5-1 мм. П р и м е р 1. В контейнер помещают графитовый нагреватель, на дно нагревателя помещают таблетку твердого сплава ВК-8. На таблетку ВК помещают таблетку металла связки, представляющую собой сплав, состоящий из 40 мас.% Ni и 60 мас.% Ti, имеющий температуру плавления ≈1200^оС. Сверху располагают смесь порошков кубического нитрида бора ЛПМ 20/14 зернистостью 20 мкм и алмазного порошка АСМ 10/7. От стенок нагревателя шихта изолируется слоем слюды, от дна - слоем нитрида бора. Сверху содержимое закрывается крышкой из графита. Давление Р 20 кбар, температура Т 1200^оС. Получают композиционный материал, режущий слой у которого составляет по высоте после шлифования 0,5 мм. Время резания стали ШХ НRC-60 ед получаемым материалом 50 мин. Диаметр полученной заготовки 15 мм. Пуансоны выполнены из закаленной стали ШХ-15 НRC-60 ед. Режущий слой получаемого композиционного материала представляет собой плотный поликристаллический спеченный слой из кубического нитрида бора, надежно соединенный с подложкой из твердого сплава. П р и м е р 2. То же, что в примере 1, только на дно графитового нагревателя помещают таблетку твердого сплава ВК-15, в качестве сверхтвердого порошка используют алмазный порошок АСМ 14/10 зернистостью 14 мкм с добавкой мелкозернистого порошка титана, составляющего 15% по объему от алмазного порошка. Давление 35 кбар, температура 1000^оС. Режущий слой по высоте после шлифования составляет 1 мм. Абразивная стойкость режущего элемента составила 25 тыс.ед. Диаметр полученной заготовки 20 мм. Металл - связка-сплав Zr-Cu состава 70 мас.% Zr, 30 мас.% Cu, имеющий температуру плавления ≈1000^оС. П р и м е р 3. То же, что в примере 1, только на дно графитового нагревателя помещают таблетку твердого сплава ВК-25, в качестве сверхтвердого порошка используют смесь алмазного порошка и порошка кубического нитрида бора с добавкой мелкозернистого порошка циркония, составляющего 1% по объему от смеси алмазного порошка и порошка кубического нитрида бора. Давление 25 кбар, температура 1300^оС. Высота режущего слоя после шлифования составляет 0,7 мм. Время резания стали 5 ХНИ HRC - 55-40 мин. Абразивная стойкость 20 тыс. ед. Диаметр полученной заготовки 12 мм. В качестве металлического связующего используют сплав Ti-Ni состава 55 мас.% Ni и 45 мас.% Ti имеющий температуру плавления 1300^оС. П р и м е р 4. То же, что в примере 1, только в качестве сверхтвердого порошка берут порошок кубического нитрида бора ЛПМ 10/7. Давление 20 кбар, температура 1200^оС. П р и м е р 5. То же, что в примере 1, только в качестве сверхтвердого порошка берут порошок кубического нитрида бора ЛПМ 40/20 зернистостью 40 мкм с добавкой мелкозернистого порошка титана. Давление 25 кбар, температура 1300^оС. В результате реализации данного способа получают абразивно-режущий элемент с диаметром 12-25 мм, способный обрабатывать закаленные стали. Процесс ведут в данном способе при давлениях и температурах, соответствующих областям термодинамической нестабильности алмаза и кубического нитрида бора, а именно: при давлении 20-25 кбар и темперапатуре 1000-1300^оС. П р и м е р 6. То же, что в примере 1, только в качестве добавок к алмазному порошку используют мелкозернистый порошок титана, составляющий 30% по объему от алмазного порошка. Снижение стоимости получаемых абразивно-режущих элементов происходит за счет того, что применяемые давления и температура в данном способе значительно ниже, чем в прототипе, благодаря этому срок службы камер значительно увеличивается; увеличение срока службы камеры окупает затраты, связанные с затратами, необходимыми для получения изделий с большими размерами, в частности больших объемов твердосплавных пуансонов, колец, а также затрат, связанных с применением в качестве материала подложки сплава ВК.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНО-РЕЖУЩЕГО ЭЛЕМЕНТА, включающий воздействие высокого давления температуры на послойно расположенные слои порошка сверхтвердого материала, металлического связующего и металлокерамической подложки, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости элемента, между металлокерамической подложки и сверхтвердым материалом размещают слои из сплава переходных металлов с температурой плавления 1000 - 1300^oС, и процесс ведут при давлении 20 - 35 кбар и температуре 1000 - 1300^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сверхтвердого материала используют порошок кубического нитрида бора и/или порошок алмаза с карбидо-, боридо- или нитридообразующими добавками, взятыми в количестве 1 - 30% от объема сверхтвердого материала.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---