Масса для изготовления абразивного инструмента
Использование: изготовление абразивного инструмента из сверхтвердых материалов . Сущность изобретения: абразивная масса содержит алмазные порошки, окислы редкоземельных металлов, кремниймолибденовую или кремнийвольфрамовую кислоту , карбонильное железо. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (gg)g В 24 0 3/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803999/08 (22) 22,03.90 . (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Научно-исследовательский институт
"Импульс" (72) И.В. Есаулов, В,Н. Путимцев и М.Ю.
Турский (53) 621,922.079(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1463458, кл. В 24 0 3/06, 1987.
Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента из сверхтвердых материалов на металлической связке и применению этого инструмента при чистовой обработке деталей из оптического и технического стекла и других неметаллических материалов, Целью изобретения является повышение качества обработанной поверхности оптических деталей, увеличение производительности инструмента и уменьшение расхода алмазов.
Для достижения поставленной цели в составе на основе железа, включающем легирующие компоненты; а также микропорошки .алмазов и других абразивных наполнителей, в качестве основного компонента массы использован мелкодисперс-. ный порошок карбонильного железа., в качестве легирующего компонента кремниймолибденовая или кремнийвольфрамо.вая кислота, а в качестве абразивного наполнителя тонкодисперсные порошки окислов редкоземельных металлов (P3tA), преимущественно окиси церия.
Компоненты входят в состав в следующих соотношениях, мас. g,: алмазные микропорошки 3,0 — 15,0; микропорошки окислов редкоземельных металлов 5,0-20,0;
°, „„SUÄÄ 1722803А1 (54)МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА (57) Использование: изготовление абразивного инструмента из сверхтвердых материалов. Сущность изобретения: абразивная масса содержит алмазные порошки, окислы редкоземельных металлов, кремниймолибденовую или кремнийвольфрамовую кислоту, карбонильное железо. 2 табл. кремниймолибденовая и/или кремнийвольфрамовая кислота 0,5-5,0; карбонильное железо остальное.
Использование в качестве основного компонента массы весьма тонких порошков железа, полученных карбонильным способом с размером частиц 0,5-10 мкм, способ- С ствует равномерному распределению режущих элементов — тонких от 1,0 мкм и выше микропорошков алмазов и окислов редкоземельных металлов в металлической ъ матрице при повышенном содержании режущих частиц. 1Ю
Использование в качестве легирующего компонента кремниймолибденовой кислоты или кремнийвольфрамовой способствует при смешивании компонентов массы образованию раздепителаной пленки, облегнаю- кпи щей достижение равномерного распределения микропорошков гетерогенной смеси. При нагреве в процессе спекания образуется на поверхности частиц тонкая защитная пленка, предотвращающая от растворения микропорошки алмаза в железе при температурах их активного воздействия.
Тонкодисперсные, менее 5 мкм, микропорошки окислов редкоземельных металлов, преимущественно окислов церия, 1722803 снижают шероховатость обрабатываемой поверхности при чистовой обраббтке стекла.
Для экспериментальной проверки состава подготовлены смеси ингредиентов (см. табл. 1). Все составы, приведенные в табл. 1, использованы с одинаковой зернистостью микропорошков алмазов одной партии ACM 10/7.
В качестве основного компонента использовали порошки железа с размером частиц 0,5-10,0 мкм, полученного карбонильным способом, марки ОС4-6-2.
Так как в состоянии поставки порошок содержит до 10% конгломератов (крупки), предварительно производили отсев конгло-. мератов, В качестве абразивного наполнителя использовали микропорошки (менее 5 мкм) окислов редкоземельных металлов, в частности диоксида церия. В качестве легирующего компонента использовали кремниймолибденовую или кремнийвольфрамовую кислоту. Кислоту вводили в состав массы в виде насыщенного водного раствора.
Смешивание компонентов массы может быть осуществлено на серийном смесительном оборудовании по известной технологии. Однако наибольший эффект достигнут при смешивании в реакторе аппарата вихревого слоя (АВС), при этом использован эффект воздействия на шихту магнитных тел, движущихся во вращающемся магнитном поле, Использование АВС сокращает цикл смешивания в 100-1000 раз до 0,5-2,0 мин.
Но основной эффект АВС заключается в равномерном распределении компонентов, распределении раствора кремнйймолибде. новой кислоты в виде тонкой пленки на поверхности порошков компонентов шихты, а также активации компонентов смеси, позволяющей снизить температуру спекания брикета и повысить его механические, свойства..
Последующие операции изготовления инструмента не отличаются от известной технологический схемы; аодсушивание смеси, гранулирование ее, холодное брикетирование в пресс-форме при 200-600 МПа, спекание в вакууме или защитной атмосфере при 800-900 С, Для получения большей точности размеров и формы инструмента возможна калибровка в холодном состоянии. . Изготовлены алмазные инструменты
- разных форм и размеров для чистовой обработки плоских и сферических деталей с микропорошками алмазов от ACM 3/2 до ACM
40/28. Сравнительные испытания эксплуатационных свойств проведены при плоском шлифовании стекла марки К 108.
Результаты сравнительных испытаний
5 алмазных инструментов, изготовленных с использованием указанных составов, приведен в табл, 2.
В качестве смазочно-охлаждающего технологического состава использован водный
10 раствор 0,2-0,3 состава, содержащего высокомолекулярный полиэтилен-полиамин, Состав имеет торговую марку "Оптика-1".
Работоспособность инструмента оце. нивалась съемом стекла за один цикл шли15 фования, принятый равным 2 мин, а также изменением производительности после шлифования.30 деталей (60 машинных минут работы). Каждая деталь предварительно обрабатывалась более крупным алмазным
20 зерном, имела шероховатость 41,1-0,90 мкм, В табл. 2 представлены результаты изменения режущей способности алмазного инструмента, которая выражается отноше25 нием съема с детали в конечный цикл к начальному, средней скорости износа инструмента, изменения шероховатости поверхностии.
Для инструментов, изготовленных иэ со30 ставов в заданных пределах соотношения компонентов массы, характерно хорошее состояние эксплуатационных свойств: повышенная режущая способность, менее Bblраженное изменение режущей способности
35 по времени работы, пониженный износ инструмента, выше качество обработанной поверхности.
Отклонение от заданных пределов изменяет в худшую сторону эксплуатацион40 ные свойства, инструмента. Так, пониженное содержание алмаза до 1 мас. (пример 3 табл. 1 и 2) сопровождается снижением в 2 — 3 раза производительности обработки, значительным затуплением, более
45 высоким износом инструмента, увеличивается шероховатость поверхности.
Повышенное содержание алмазных микропорошков (пример 5, табл. 1 и 2) обеспечивает повышенную производительность
50 обработки (до 20 ), однако при этом в три раза увеличивается износ инструмента, увеличивается шероховатость поверхности.
Пониженное содержание окислов Р3М (пример 9, табл. 1 и 2) снижает-производи55 тельность в 1,5 раза, ухудшает качество поверхности.
Увеличение содержания окислов Р3М выше предложенного предела (пример 8, табл, 1 и 2) повышает износ инструмента в
3-4 раза, 1722803
Пример 10, табл. 1.и 2, показывает изменение свойств инструмента при уменьшении.содержания кремниймолибденовой кислоты ниже заданного предела: значительное снижение режущей способности, повышенный износ инструмента, снижение качества обработанной поверхности- высокая шероховатость, царапины.
Превышение содержания этого компонента выше заданного предела (пример 13, табл. 1 и 2) приводит к снижению режущей способности, повышению затупляемости инструмента, хотя при этом снижается износ и улучшается качество.
Лучшее сочетание эксплуатационных свойств имеет инструмент, изготовленный из состава 1, табл. 1 и 2;
Инструменты на этой связке обладают повышенными режущими свойствами, которые сохраняются в течение продолжительного времени беэ правки, обеспечивают повышенное качество обработанной поверхности беэ царапин и увеличение производительности шлифования.
Износостойкость разработанного инструмента превосходит известные в 2-3 раза, что оебспечивает сохранение в процессе работы заданных размеров и формы и уменьшение удельного расхода алмаза, Формула изобретения
Масса для изготовления абразивного
5 инструмента, включающая связку на основе железа, микропорошки алмазов и абразивных наполнителей, а также легирующий компонент,отличающаяся тем, что, с целью повышения качества обрабатывае10 мой поверхности оптических деталей при чистовой обработке, увеличения производительности шлифования и уменьшения удельного расхода алмазов; в качестве связки масса содержит порошок карбонильного.
15 железа, в качестве легирующего компонен та — кремниймолибденовую или кремнийвольфрамовую кислоту, в качестве абразивного наполнителя — окислы редкоземельных металлов, при следующем соот20 ношении компонентов; мас. ;
Микропорошки алмазов 3,0-15,0
Окислы редкоземельных металлов 5,0-20,0
Крем ниймолибденовая
25 или кремнийвольфрамовая кислота
Ка рбо нил ьное железо
Таблица1
0,5-5,0
Остальное
° ф
Содержание компонентов, мас.4
Железо
Кремний" вольфрамовая кислота
Кремниймолибденовая кислота
Окислы
P3N
Алмаз
2 0
2,0
2,0
2,0
2,0
2е0
2,0
2,0
2,0
9
0,25
0 50
5 0
6,5.
12.13
2,0
° ю
7,5
3 0
1,0
15,0
17,0
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
1О О
1O O
10,0
10,0
10,0
5,0
20,0
25 0
3.0
10,0
10в0
10,0
10,0
80,5
85,0
87,о
73 о
71,0
85,5
70,5
65,5
87,5
82,25
82,0
77,5 ,76, 0
80,5
1,22803 таблица2
Линейный съем с детали за цикл 2 мин, мкм
Суммарный линейный сьем с
30 деталей, мкм/ч
Изменение режущей способности,3
Средняя скорость линейного износа, мкм/мин
При" .мер
Шероховатость поверхности стекла R, мкм после об" работки начальная начальный конечный, 1-я деталь 30-я деталь стекла инструмента
16
26
38
960
12
19
23
14
30,4
72
56
2,45
1»5
0,62
0 5
0,86
7,0
11 э1
14,0 8,8
16,0
1,05-1,0
1, 05-1,0
1,05-1,0
1,0-0,95
1,05-0,95
Составитель В.Коновалов
Техред M.Moðãeíòàë Корректор В.Гирняк
Редактор О,Спесивых
Заказ 1026 Тираж Подписное ., ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
2
4
6
8
11
12
13
40 30
30 20
17,6 8,8
42 36
45 40
36 25
41 ЗЗ
42 .33
28 18
67
89
69
78
78
630
16,3 I 2,8
4,8
18,7
20,1
14,6
16,9 I7,5 I О, 4
0 78 о,88
1 ã3
1,35
2,70
0,65
1,60
0,55
1, 05-0,95
1i0-0995
1,05-1,0
1,05"1,0
1105-oi95
1>0-0,95
1,0"0 95
1,0-0,95
1,0-0 95
0,10
0,12
О, 12"0,14
0,12-0,14
0,12"0,16 а,12
0,10 о,1о-о,о8
0,14-0,20
Царапины
0,14-o,га
0,12-0,16
0,10-0,08
0,10-0,08
0,10
