Композиционный алмазосодержащий полимерный материал для абразивного инструмента

 

Изобретение относится к машиностроению, к созданию материалов, эффективных при шлифовании различных поверхностей: металлов, сплавов, а также материалов минерального происхождения. Описывается новый композиционный полимерный материал для абразивного инструмента на основе политетрафторэтилена и природного алмазного порошка. Материал дополнительно содержит флуорекс-1510, полученный из отходов переработки нефти, и β-сиалон при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: природный алмазный порошок 40, флуорекс 3 - 5, β-сиалон 2, политетрафторэтилен - остальное. Предложенный материал позволяет увеличить износостойкость и долговечность алмазного абразивного инструмента за счет введения наполнителей, повысить режущие свойства за счет введения порошков природных алмазов. 1 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к созданию композиционных алмазосодержащих материалов и инструментов на их основе, предназначенных для качественного и экономичного шлифования и полирования поверхностей различных материалов: сталей, сплавов, драгоценных металлов, а также минералов различной твердости и обрабатываемости.

Известна композиция для изготовления абразивного инструмента, содержащая в качестве основы политетрафторэтилен (ПТФЭ), в качестве абразивного наполнителя природный технический алмазный порошок, обеспечивающий инструменту высокие абразивные свойства и низкий коэффициент трения. Однако этот состав отличается низкой износостойкостью, что снижает ресурс работы инструмента. (см. Патент РФ N 2064943, кл. C 08 J 5/14, 1996). Задачей настоящего изобретения является повышение износостойкости композиционного алмазосодержащего материала на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), предназначенного для изготовления алмазного абразивного инструмента.

Для достижения технического результата композиционный алмазосодержащий материал дополнительно содержит в качестве наполнителя органический природы порошок флуорекса-1510 и в качестве ультрадисперсного наполнителя неорганической природы β-сиалон общей формулы Si_6-xAl_xO_xN_8-x, где x = 0,8-4. β-сиалоны представляют собой твердые растворы α-Al₂O₃ и AlN в β-Si₃N₄, полученные по технологиям плазмохимического синтеза (ТУ 88 Латв.ССР 0140-91).

Флуорекс-1510 - продукт, получаемый из отходов переработки нефти; флуорекс является концентратом нефтяных высокомолкулярных соединений и представляет собой порошок черного или темно-коричневого цвета, с плотностью 1,1 г/см³ (ТУ 3840140-88), при следующем соотношении ингредиентов в мас.%: природный алмазный порошок (ПАП) - 40 флуорекс - 3-5 β-сиалон - 2 политетрафторэтилен (ПТФЭ) - остальное Композиционный алмазосодержащий полимерный материал для абразивного инструмента изготаливается путем смешения исходных ингредиентов, холодного прессования и спекания.

Пример 1. Смешивают композицию при следующем соотношении ингредиентов - мас.%: природный алмазный порошок (ПАП) - 40 флуорекс - 2 β-сиалон - 2 политетрафторэтилен (ПТФЭ) - остальное
Полученную смесь помещают в матрицу необходимой формы и прессуют при удельном давлении 35-50 МПа. Спекание полученного изделия осуществляют при температуре 370 ± 5^oC. Скорость подъема температуры, продолжительность выдержки и охлаждения определяют исходя из габаритов изделия.

Пример 2. Смешивают композицию:
природный алмазный порошок (ПАП) - 40
флуорекс - 3
β-сиалон - 2
политетрафторэтилен (ПТФЭ) - остальное
Изготовление инструмента осуществляется по примеру 1.

Другие примеры абразивных композиций и результаты испытаний приведены в таблице.

Испытания проведены на машине трения СМТ - 1, по схеме "палец-диск" при скорости скольжения 1 м/с, нагрузке 50 Н, в течение 5 минут. В качестве контртела использовали "палец" из стали 40Х, термообработанный до HRC 50, с исходной шероховатостью 1,25 мкм и контртела из минералов различной степени обрабатываемости и твердости: нефрит, змеевик, мрамор, с исходной шероховатостью поверхности 1,30 - 1,32 мкм.

В результате испытаний установлено, что по сравнению с прототипом разработанный материал обладает более низким коэффициентом трения (в 1,2 - 1,3 раза), что позволяет проводить процесс шлифования как сталей, так и минералов без принудительного охлаждения.

Алмазный абразивный инструмент на основе разработанного материала по сравнению с прототипом обладает в 1,5 раза большей износостойкостью, что обеспечивает его повышенный ресурс работы при обработке сталей и камнецветного сырья.

Использование модифицированного связующего позволяет улучшить качество обрабатываемых поверхностей (таблица).

Формула изобретения

Композиционный полимерный материал для абразивного инструмента на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и природного алмазного порошка (ПАП), отличающийся тем, что дополнительно содержит флуорекс-1510, полученный из отходов переработки нефти, и β-сиалон при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Природный алмазный порошок (ПАП) - 40
Флуорекс - 3 - 5
β-сиалон - 2
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1