Масса для изготовления инструмента из сверхтвердых материалов

 

Изобретение относится к производству абразивного инструмента, в частности касается инструмента из эльбора на стеклосвязке для шлифования высокопрочных сложнолегированных сталей. Цель изобретения повышение механической прочности инструмента при увеличении коэффициента шлифования. Масса для получения инструмента из сверхтвердых материалов содержит кубический нитрид бора 18 65 мас. абразивный наполнитель 24 62 мас. и в качестве стеклосвязки свинцовосиликатное стекло 5 20 мас. содержащее, мас. SiO₂ 42,98 47, PbO 42,98 47, Li₂O 2,0 4,68, K₂O 2,0 4,68, Na₂O 2,0 4,68, при содержании оксидов в соотношениях SiO₂:PbO = 1:1 и Na₂O :K₂O :Li₂O = 1:1:1. 2 табл.

Изобретение относится к производству абразивного инструмента, в частности инструмента из эльбора на стеклосвязке для шлифования высокопрочных сложнолегированных сталей. Цель изобретения повышение механической прочности и увеличение коэффициента шлифования инструмента. Цель достигается тем, что состав для получения инструмента из сверхтвердых материалов, содержащий кубический нитрид бора, абразивный наполнитель и стеклосвязку, в качестве стеклосвязки содержит свинцовосиликатное стекло при следующем соотношении компонентов, мас. Кубический нитрид бора 18,0-65,0 Абразивный наполнитель 24,0-62,0 Стеклосвязка (свинцово- силикатное стекло) 5,0-20,0 Свинцовосиликатное стекло содержит, мас. SiO₂ 42,98-47,0 PbO 42,98-47,0 Na₂O 2,0-4,68 K₂O 2,0-4,68 Li₂O 2,0-4,68 Причем оксиды содержатся в следующих соотношениях: SiO₂: PbO 1:1; Na₂O:K₂O:Li₂O 1:1:1. При увеличении содержания кубического нитрида бора до выше 65% и уменьшении содержания абразивного наполнителя до ниже 24% возрастает себестоимость инструмента без значительного повышения эксплуатационных характеристик. Уменьшение содержания кубического нитрида бора до ниже 18% и увеличение содержания абразивного наполнителя до выше 62% приводит к потере режущих свойств инструмента. Содержание стеклосвязки в интервале 5-20% обусловлено необходимостью обеспечения прочной адгезионной связи с абразивным зерном и получением инструмента с широкой гаммой твердостей. Содержание оксидов в свинцовосиликатном стекле в указанных количествах при соотношении SiO₂:PbO 1: 1 и Na₂O:K₂O:Li₂O1:1:1 установлено экспериментально и обеспечивает условия, при которых прочность композиции эльбор-свинцовосиликатное стекло выше прочности композиции абразивный наполнитель свинцовосиликатное стекло, что позволяет обеспечить самозатачивание инструмента и повысить коэффициент шлифовки. При увеличении содержания SiO₂ до значения выше указанного предела при неизменном содержании остальных оксидов не обеспечивается провар стекла. При содержании SiO₂ ниже указанного предела уменьшается прочность абразивных композиций со стеклом. При уменьшении содержания PbO, Na₂O, K₂O и Li₂O снижается смачивающая способность стекла и, как следствие, уменьшается прочность абразивных композиций со стеклом. При увеличении содержания в стекле PbO и Na₂О, Li₂O, K₂O снижается микротвердость и химическая устойчивость стекла, что вызывает ухудшение эксплуатационных показателей инструмента при шлифовании. При соотношении SiO₂:PbO > 1 и Na₂O K₂O Li₂O 2:1:1 ухудшается смачиваемость абразивного зерна, при SiO₂:PbO<1 и Nа₂O:K₂O:L_i2O 1:2:1 повышается ТКЛР стекла и нарушается согласованность ТКЛР стеклосвязки и абразивного зерна, что приводит к браку инструмента вследствие появления трещин. Именно наличие трех оксидов щелочных металлов обеспечивает полищелочной эффект, способствующий более резкому влиянию щелочей на свойства стекла, в данном случае улучшается смачивание зерен КНБ, увеличивается механическая прочность композиций. Наличие в стекле только Li₂O приводит к грубой кристаллизации в температурном интервале обжига инструмента с образованием дисиликата лития. Введение в свинцовосиликатное стекло только K₂O не обеспечивает необходимого смачивания, что приводит к ухудшению прочностных свойств. Наличие одного оксида натрия в стекле снижает прочность закрепления зерна в стеклосвязке, увеличивает ТКЛР по сравнению с Li₂O, что приводит к ухудшению эксплуатационных показателей инструмента. Совместное введение двух окислов щелочных металлов, а именно K₂O и Na₂O, K₂O и Li₂O, незначительно изменяет свойства стекол и абразивных композиций по сравнению со стеклами, содержащими только один оксид щелочного металла. П р и м е р 1. Приготовление состава для шлифовального круга типа 1А1-1 63х5х20х5 осуществляют следующим образом. Навеску эльбора 18 мас. и абразивного наполнителя 62 мас. смешивают, увлажняют жидким бакелитом, затем смешивают с 20 мас. свинцовосиликатного стекла, при этом стекло содержит, мас. SiO₂ 42,98, PbO 42,98, Na₂O 4,68, K₂O 4,68, Li₂ O 4,68. Термообработку заформованного инструмента проводят при 1000^оС. П р и м е р ы 2-4. Поступают аналогично примеру 1, но берут другое соотношение компонентов состава. Примеры составов 1-4 приведены в табл.1, а результаты испытаний в табл.2. Эксплуатационные испытания проведены на операции плоского врезного шлифования при режимах: Y_ук 20 м/с. S_прод 2 м/мин. t 0,05 мм. Обрабатываемый материал сталь Р6М5 (НRC 61-63). В качестве СОЖ используют 1,5% -ный раствор триэтаноламина в воде. В табл.2 также приведена прочность при изгибе брусков, изготовленных из эльбора на стеклосвязке и электрокорунда, используемого в качестве абразивного наполнителя, на стеклосвязке. Анализ результатов испытаний показывает, что круги предлагаемого состава обеспечивают повышение прочности эльборовой композиции до 70 МПа. Прочность эльборовой композиции выше прочности композиции абразивный наполнитель свинцовосиликатное стекло, что обеспечивает процесс самозатачивания и улучшает эксплуатационные свойства инструмента, в частности коэффициент шлифования (КШ) возрастает в 1,2-1,5 раза по сравнению с КШ известных составов.

Формула изобретения

МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая кубический нитрид бора, абразивный наполнитель и стеклосвязку, отличающаяся тем, что, с целью повышения механической прочности и увеличения коэффициента шлифования, в качестве стеклосвязки она содержит свинцово-силикатное стекло состава, мас. SiO₂ 42,98 47,0
PbO 42,98 47,0
Li₂O 2,0 4,68
K₂O 2,0 4,68
Na₂O 2,0 4,68
при следующем соотношении оксидов в стекле SiO₂ PbO 1 1 и Na₂O K₂O Li₂O 1 1 1 и при соотношении компонентов массы, мас. Кубический нитрид бора 18,0 65,0
Абразивный наполнитель 24,0 62,0
Стеклосвязка 5,0 20,0

РИСУНКИ

Рисунок 1

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

Дата прекращения действия патента: 21.06.2007

Извещение опубликовано: 27.02.2009        БИ: 06/2009

---