Способ изготовления абразивных алмазосодержащих отрезных кругов

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления абразивного инструмента ,в частности отрезных и распиловочных кругов. Целью является снижение удельного расхода алмазов. По способу изготовления абразивных алмазосодержащих отрезных кругов в абразивный порошковый слой вводят легкоплавкий металлический порошок в количестве 50-80% с размером частиц алмазного порошка, размещают абразивный порошковый слой на основе алмаза на заготовке и внедряют его в заготовку с помощью эластичного пуансона, установленного со стороны, противоположной абразивному порошковому слою, посредством воздействия на пуансон магнитного импульса, а со стороны абразивного порошкового слоя устанавливают трудносплавную плиту, вращающуюся с угловой скоростью 90*98W*982500 с<SP POS="POST">-1</SP>. При этом в качестве вращающейся плиты служит шаблон для контурной вырубки заготовки. 3 табл., 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1472231

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3951651/31-02 (22) 24.09.85 (46) 15.04.89. Бюл. ¹ 14 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР. (72) Н. Н. Дорожкин, А. А. Кот, В. A. Верешагин, А. М. Яркович, В. И. Жоркин и И. В. Широкий (53) 621.762 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 336147, кл. В 24 D 3/02, 1970.

Патент СШ А ¹ 2424140, кл. 204-16, 1947. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВН ЫХ АЛМАЗОСОДЕРЖ АЩИХ ОТРЕЗНЫХ КРУГОВ (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления абразивного инструмента, в частности отрезных и расИзобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления абразивного инструмента, в частности отрезных и распиловочных кругов.

Цель изобретения — снижение удельного расхода алмаза.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления абразивных отрезных кругов, включающем размещение слоя абразивного порошкового материала на заго овке и последуюп<ее внедрение его в заготовку с номогцью пуансона, в исходный абразивный материал добавляют легкоплавкий порошковый материал например, олово в количестве 50 — 80% его обьема с размером частиц, превышающим размер частиц абразивного материала, пуансон выполняют из эластичного материала (5И 4 В 24 D 3/!О, 5/12, В 22 F 7/04 пиловочных кругов. Целью является снижение удельного расхода алмазов. По способу изготовления абразивных алмазосодержащих отрезных кругов в абразивный порошковый слой вводят легкоплавкий металлический порошок в количестве 50 — 80% с размером частиц алмазного порошка, размещают абразивный порошковый слой на основе алмаза на заготовке и внедряют его в заготовку с помощью эластичного пуансона, установленного со стороны противоположной абразивному порошковому слок посредством воздействия на пуансон магнитного импульса, а со стороны абразивного порошкового слоя устанавливают трудносплавную плиту, вращающуюся с угловой eкоростью 900(us(2500 с . При этом в качестве врагцаюшейся плиты служит шаблон для контурной вырубки заготовки. 3 табл., 3 ил. и устанавливают со стороны противоположной порошковому слою на заготовке, а со стороны порошкового слоя устанавливают вращающуюся с угловой скоростью 900( (ю(2500 с твердосплавную плиту, причем внедрение абразивного материала в заготовку осуществляют посредством магнитноимпульсного воздействия . пуан н.

В качестве вращающейся твердосплавной плиты может служить шаблон для контурной вырубки заготовки, Вве ieние в псходнhlй абразивный материал определенного количества легкоплавкого металла обеспечивает в разультате его расплавления прочное закрепление абразивных зерен в основе. Высокоскоростное магнитно-импульсное метание заготовки на вращающуюся твердосплавную плиту позволяст

1472231 за время их контактирования достичь эффекта расплавления легкоплавкого металла.

На фиг. 1 показана схема осуществления предлагаемого способа для случая магнитно-импульсного метания эластичного пуансона, исходное положение элементов; на фиг. 2 — то же, момент соударения порошковой шихты с твердосплавной вра1цающейся плитой; на фиг. 3 — то же, конечное положение.

Способ осуществляют следуюшим образом.

Шихту, представляющую собой механическую смесь абразивного 1 (фиг. 1) и легкоплавкого 2 (например, оловянного) порошков, равномерно располагают на рабочей поверхности тонкостенной заготовки 3.

Г1ри этом средний размер частиц легкоí IHBKoI0 компонента (порошка) 2 превышает размер абразивных зерен (порошка) 1.

Равномерное распределение порошковой шихты на поверхности заготовки 3 может быть обеспечено, нагример, с помо)цью тканой сетки, методом приклеивания и т. д.

Заготовку 3 с размещенной на ней шихтой накладывают на поверхность эластичного пуансона 4, представляющего собой полиуретановый блок, установленный в контейнере 5 на электропроводящей (медной, алюминиевой и т. и.) пластине 6. При этом эластичный пуансон 4 и пластина 6 имеют возможность осевого перемещения относительно контейнера 5. В непосредственной близости от электропроводяшей пластины 6 устанавливают плоский индуктор 7 магнитно-импульсной установки (не показана).

Над поверхностью заготовки 3 располагают твердосплавную плиту 8 и осуществляют ее осевое вращение с определенной скоростью 900(o)(2500 с

При включении магнитно-импульсной установки ее батарея конденсаторов заряжается до заданного напряжения, после чего осугцествляют разряд запасенной электрической энергии на катушку индуктора 7. Могцный импульс тока разряда индуктора создает переменное электромагнитное поле высокой напряженности, индуктирующее в электропроводной метаемой пластине 6, на.ходягцейся в этом поле, электродвижушую силу (ЭДС) . В результате взаимодействия магнитного поля индуктора с ЭДС пластины возникают пондеромоторные силы, которые с высокой скоростью перемещают последнюю от индуктора. При ударе пластины 6 по эластичной среде (пуансону) 4 в последней возникает ударная волна, осуществляющая высокоскоростное перемещение заготовки 3 в направлении плиты 8.

Процесс соударения заготовки 3 с плитой

8 происходит в несколько этапов.

На первом этапе осуществляется контактирование с плитой 8 частиц легкоплавкого металла (порошка) 2 (фиг. 2).

В результате высокоскоростного (до

300 м/с) ударного соударения частиц лег45

55.

Объемная доза легкоплавкого компонента в абразивной шихте должна составлять не менее 50Я от общего объема. В противном случае ухудшается качество закрепления в основе абразивных зерен вследствие неполного заполнения образованных ими кратеров. С другой стороны, максимальная объемная доза легкоплавкого компонента ограничена заданным удельным содержанием абразивных зерен в рабочей части изделия.

При объемном содержании легкоплавкого компонента более 80Я существенно снижаются абразивные свойства инструмента, что связано с соответствуюшим уменьшением удельного содержания в нем абразивного материала. коплавкого (порошка) 2 с вращаюшейся плитой 8 практически мгновенно происходит их расплавление в зонах контакта и формирование из образованного расплава тонKOH flpoCJ1oHKH (фиг. 2).

На втором этапе перемещения заготовки происходит внедрение в нее частиц абразивного порошка 1 с одновременным расплавлением легкоплавкого порошка. Наличие легкоплавкой прослойки, а также быстропротекаюший характер метания заготовки

3 исключает прямое контактирование частиц абразивного порошка 1 с поверхностью плиты 8 и позволяет существенно уменьшить их разрушаемость.

Перемещение заготовки происходит до полного контакта ее поверхности с вращающейся плитой. Одновременно легкоплавкий расплав принудительно проникает в образованные в заготовке абразивными зернами кратеры, полностью их заполняя.

20 Процесс прохождени разрядного тока по индуктору 7 и вызванный им эффект динамического метания заготовки длится в течение 10 — 10 с. В дальнейшем происходит отскок заготовки от плиты 8 и ее возвращение совместно с эластичным пуансоном 4 и пластиной 6 в исходное положение (фиг. 3) .

Эффект принудительного заполнения легкоплавким расплавом (фиг. 3) образованных частицами кратеров обеспечивает после крис3р таллизации расплава прочное их закрепление в основе.

Использование в качестве рабочего элемента эластичного пуансона вызвано необходимостью создания равномерного давления по всей рабочей поверхности заготовки. Это позволяет не только исключить коробление заготовки, но и обеспечить ее формовку по заданному профилю при условии выполнения плиты с соответствуюшим рельефом поверхности. Кроме того, эластичная среда дает возможность несколько растянуть по времени контактирования заготовки с твердосплавной плитой, что способствует максимально полному заполнению образованных кратеров легкоплавким расплавом.

1472231

Основным технологическим параметром процесса, определяющим тепловыделение при соударении заготовки с твердосплавной плитой, а также внедрение абразивных частиц в заготовку, является скорость р) вращения плиты. Экспериментально установлено, что указанный параметр следует выбирать из условия 900(р)(2500 с

При значениях р)(900 с не обеспечивается эффект расплавления легкоплавкого компонента шихты. При больших значениях ю (более 2500 1/с) тепловыделение за счет трения в зоне контакта заготовки с плитой столь значительное, что оно приводит к прижогам на поверхности заготовки. Кроме того, в данном случае возможно проявление эффекта сварки трением заготовки с плитой.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Изготавливают абразивные круги для резки кристаллов алмаза. В качестве загото- 20 вок используют бронзовые и стальные круги диаметром 80 мм и толщиной 0,08 мм.

Шихту, состоящую из алмазного порошка марки АСН зернистостью 20/16 мм и î loвянного порошка с размером частиц 50/

40 мкм (удельное объем ное соотношение

25 компонентов 1:1), равномерно наносят в один слой с помогцью клея на поверхность заготовки.

В качестве материала эластичного пуансона используют полиуретан СКУ-7 Л. Диаметр эластичного пуансона равен 90 мм, толщина 12 мм.

Твердосплавную плиту изготовляют из сплава ВК6.

В контейнер с подвижной медной пластиной последовательно устанавливают эластичный пуансон, заготовку с порошковым слоем и твердосплавную плиту. При этом зазор между заготовкой и упомянутой пли30

35 той составляет 2 мм. Плиту приводят во вращательное движение с угловой скоростью, равной 1600 /с, после чего осугцествляют магнитно-импульсное метание заготовки на плиту при энергии разряда, равной

10,8 кДж. Скорость соударения заготовки с плитой равна 140 м/с. В результате обеспечивается внедрение абразивных зерен и их закрепление в материале заготовки.

Технико-экономические характеристики инструмента, изготовленного по и редлагаемому и известному способам, представлены в табл. 1.

Для определения диапазона скоростей э0 вращения были проведены эксперименты с использованием различных материалов легкоплавкого компонента. О качестве закрепления абразивных зерен судили по прочности сцепления легкоплавкого компонента с основным металлом заготовки. Такой подход достаточно обоснован, так как абразивные частицы удерживаются в заготовке посредством легкоплавкого металла.

Пример 2. Испо1ьз ют шихт, со«ToHIIIX к) из алмазного порошка марки АСH з(1)lilt(.— тостью 20/16 мкм и легкоплавкого наполнителя с размером частиц 40 — 50 мкм. O() емное содержание легкоплавкого компонсв I;I

55 — 60%. Режимы процесса: энерп1я разряда — 10,8 краж; скорость врагцения -- 880— е2535 с

Параметры процесса: средняя температура нагрева легкоплавкого наполнителя (Т,„, С) и прочность сцепления связки-наполнителя с поверхнос ) тью детали на отрыв 1(т (, кГ/мм-) представлены в табл. 2.

Анализ полученных результатов позволяет определить диапазон скоростей вращения. равным 900(р)(2500 с, который об(спсчивает исклпочение прижогов и сва рива пня трением заготовки с плитой, а т,)кжс достаточную прочность удержания абр"..ëi нных частиц в заготовке.

Для определения оптимального «о;(1))к»ния в ши хте легкоплавкого к

В качестве легкоплавкого компопеlil;i и« пользовали олово. Результаты !11)(. («т;ll!,1 ., в табл. 3.

Как видно из табл. 3, мак«им;.1ьi, i li . интенсивность резания (1,9 — -1.65 мг. и и I: обнаруживают круги с содержание..:. л к 1плавкого компон(1гга, равным 50 -80 o(!. 11аким образом, использование нн«тр) v« !— та, изготовлснногo но прсдлагаемому ilo(о повышает интенсивность резания нп 5. ",,, снижает удельный ра«ход алмазного i,o, <)!I!ка на 57%, снижает условную ««(. "I мость обработки на 46%.

Формула изобрет(ни.ч

1. Способ изготовления абра ii! IIII!. алмазосодержапи х отрезных кругов, вклк ющий размещение абразивного i)01)oIIII(oI! !I слоя на основе алмаза на заготовк( последующее внедрение его в заготовку помощью пуансона, отлииаюи<ии(".и тем, гс., с целью снижения удсльHог0 расходtl а.:— маза, в абразивныи порошковый слой вводят легкоплавкий металлическии порошок в количестве 50 — 80 /р с размером частиц алмазного порошка, а внедрение осуше«тв.1 ют эластичным пуансоном, установлеt! Ilû)I со стороны, противоположной абразивно»i порошковому слою, посредством воздействия на пуансон магнитного имю,1ь(», и со стороны абразивного порошкового с,to): танавливают твердосил авную плиту, вр, шающуюся с угловой скоростью (КИ1 и = -2500 с

2. Способ Iio и. 1. о глиииющиие т, и. что B качестве вращающейся паять, «.il. Iã шаблон для контурной вырубки за((::,!i :

1472231

Таблица 1

Показ ат ели предлагаемый известный

1,10

24,00

1,75

10, 31

3,68

6,90

Таблица 2

Скорость вращения тверлосплавной плиты, с

Материал легкоплав кого комемператуа плавле880 900 1250 1500 2000 2500 2530 сР ст г ооч т

MM

С (кгlмм

/ гг миг о я компонта, С понента оа г о ч ср у 6оч Тср г е 6„

С кг/юг кг С к;г/ С кг/ммг

Т„,, б»

С кг/

l3со кг/мм

3,289»» 132 3,9

3,4140 3,9

3,8194 4,1

170

130

172

250 гг»

270 и .ч

85»» !18

79»» 125 х«

232

238

280 .м

81 «» 135»»

420

196»> 305

Цинк

425 5, 15,9 — сварнвание заготовки с плитой, прижоги, х«

- нет закрепления абразивных зерен, ик выкрашивание из заготовки

Таблица3

Содер .-.. е олова в шихте, об.Е

1 Г

Показатели

Интенсивность резания, мг/мшi

1,65

1,9

Припой

ПОСВ-33

Припой

ПОС-61

Олово

Интенсивность резания, мг/мин

Удельный расход порошка

Условная себестоимость обработки, руб/карат

3,54 г !в

4,3

6, 97,1

»ч

198

4, 1232 4,3

-"55 7, 37,5

385

1472231

Составитель С. Багрова

Редактор А. Ревин Техред И. Верес Корректор 0 1,"раппов,.

Заказ 544/14 Тираж 663 (1o. ï è ñ но.

ВНИИПИ Государственного комитета по из прете и отк;и пи и;,: Г1;11Т ССС!

113035, Москва, Ж вЂ” -35. Раушск, я нао., л. 4 5

Производственно-издательский комоина г «11атент>, г. Ужгоро к л. 1 игириис, 1и1