Способ изготовления алмазного инструмента с наномодифицированной режущей частью

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении алмазного инструмента, в частности отрезного круга, для резки железобетона, кирпича, керамогранита, мрамора и других твердых минералов. Способ включает приготовление порошковой смеси на основе алмазного порошка и связки, введение в смесь пластификатора, гранулирование, дозирование, холодное прессование режущей части инструмента, горячее прессование, галтовку, соединение режущей части с инструментом. Сначала готовят смесь на основе алмазного порошка и порошков металлов с модифицированием ее путем добавки нанопорошка карбида вольфрама и гранулированием смеси до размеров гранул 400-800 мкм. Затем готовят гранулированную связку на основе порошков карбонильного железа и молибдена путем их смешивания с гранулированием до размеров гранул 400-800 мкм. Смешивают 50% на 50% гранулы упомянутых смесей, а горячее прессование осуществляют в заданном режиме проведения этапов нагрева, выдержки и охлаждения с использованием определенных параметров. В результате повышается долговечность работы режущего инструмента за счет уменьшения образования трещин при резке твердых материалов. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области изготовления инструмента резания твердых и высокотвердых материалов и может найти применение для изготовления алмазного режущего инструмента, в частности, камнеобрабатывающего алмазного отрезного круга с водным и/или воздушным охлаждением для резки железобетона, кирпича, керамогранита, огнеупорных материалов гранита, мрамора и других минералов.

Известна связка для изготовления алмазного инструмента, включающая медь, железо, кобальт, олово, карбид вольфрама и легирующую добавку в виде нанопорошка с удельной поверхностью 6-25 м2/г карбида вольфрама, или вольфрама, или молибдена, или оксида алюминия, или диоксида циркония, или карбида ниобия, или карбида кремния, и/или нитрида кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 30-60, железо 20-35, кобальт 10-15, карбид вольфрама 0-20, легирующая добавка 1-15. Режущую часть инструмента изготавливают спеканием связки с последующим прессованием при температуре спекания при пропускании электрического тока через форму спекания, которая одновременно является и пресс-формой.

(RU 2432247, B24D 3/06, В82В 1/00, опубликовано 27.10.2011)

Недостатком известной связки и способа изготовления режущей части инструмента является ее достаточно высокая пористость (более 1%), что делает режущую часть склонной к образованию трещин и снижению долговечности инструмента.

Наиболее близкой по технической сущности является композиция для изготовления режущего инструмента для стали и чугуна, представляющего собой смесь кубического нитрида бора и алмаза при следующем соотношении компонентов, мас.%: кубический нитрид бора - 20-60, алмаз - 40-80, и связки, включающей медь, кобальт, железо, никель и гексагональный нитрид бора, при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 27,5-49,5; кобальт 13,75-24,75; железо 13,75-24,75; никель 1-45; гексагональный нитрид бора 0,05-1, причем размер частиц гексагонального нитрида бора составляет менее 500 нм. Способ изготовления режущей части алмазного инструмента с использованием известной композиции включает приготовление смешиванием в течение 3 минут порошков связки, смешивание связки с порошками нитрида бора и алмаза в течение 20 мин со скоростью 90 об/мин, введение в полученную смесь пластификатора (спирта), перемешивание, гранулирование, нагрев гранул размером 1 мм, холодное прессование (брикетирование) с получением заготовок сегментов режущего инструмента, горячее прессование при максимальной температуре 850°С, давлении 350 кг/см2 и выдержке при максимальной температуре 3 минуты, галтовка, соединение со стальным корпусом инструмента, вскрытие алмазов с использованием абразивных кругов из карбида кремния.

(RU 2595000, B24D 3/10, опубликовано 20.08.2016)

Недостатком известной связки и способа изготовления режущей части инструмента является ее достаточно высокая пористость (более 1%), что делает режущую часть склонной к образованию трещин, вероятно формирующихся на стадии спекания заготовок, и снижению долговечности инструмента при камнеобработке.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение долговечности работы режущего инструмента и уменьшение склонности к образованию трещин при резке инструментом железобетона, кирпича, керамогранита, огнеупорных материалов гранита, мрамора и других минералов.

Технический результат достигают тем, что способ изготовления алмазного инструмента с наномодифицированной режущей частью, включает приготовление порошковой смеси на основе алмазного порошка и связки, введение в смесь пластификатора, гранулирование, дозирование, холодное прессование режущей части инструмента, горячее прессование, галтовку, соединение режущей части с инструментом и вскрытие алмазов, причем сначала готовят смесь на основе алмазного порошка и порошков металлов, модифицируют смесь добавкой нанопорошка карбида вольфрама, вводят в смесь пластификатор и гранулируют смесь до размеров гранул 400-800 мкм, готовят гранулированную связку на основе порошков карбонильного железа и молибдена путем их смешивания, вводят в нее пластификатор и гранулируют до размеров гранул 400-800 мкм, после чего смешивают 50% на 50% гранулы модифицированной смеси на основе алмазного порошка и связки, а после дозирования и холодного прессования горячее прессование ведут в следующей последовательности: нагрев за 150 сек при давлении 64-68 кг/см2 до температуры 486-490°С, выдержка 180 сек, нагрев за 60 сек при давлении 64-68 кг/см2 до температуры 558-562°С, нагрев за 90 сек при давлении 263-268 кг/см2 до температуры 697-705°С, нагрев за 300 сек при давлении 395-398 кг/см2 до температуры 1000°С, выдержка в течение 240 сек, охлаждение до 100°С за 180 сек при давлении 395-398 кг/см2, сброс давления и охлаждение до комнатной температуры, причем модифицированная смесь содержит алмазный порошок, порошок молибдена, нанопорошок карбида вольфрама и порошок карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: алмазный порошок 25-30, порошок молибдена 12-25, нанопорошок карбида вольфрама 2,5-7,5, карбонильное железо остальное; а связка содержит порошки молибдена и карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас %: порошок молибдена 12-25, порошок карбонильного железа - остальное.

Технический результат также достигают тем, что в качестве пластификатора, вводимого в смесь на основе алмазного порошка, используют изопропиловый спирт; в качестве пластификатора, вводимого в связку, используют диоктилфталат, зернистость алмазного порошка составляет 500/250, размер частиц порошка молибдена составляет 3-7 мкм, частиц карбонильного железа 20-25 мкм, нанопорошка карбида вольфрама 70-90 нм с удельной поверхностью 6-9 м2/г, а соединение режущей части с инструментом ведут лазерной приваркой со скоростью движения сварочного луча 0,015-0,019 см/сек.

Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.

Изобретение использовали при изготовлении режущих сегментов отрезного алмазного диска диаметром 300 мм с 26 режущими сегментами.

Сначала готовили наномодифицированную смесь, содержащую 25 мас.% алмазного порошка зернистостью 500/250, 20 мас.% порошка молибдена со средним размером частиц 5 мкм, 6,8 мас.% нанопорошка карбида вольфрама с удельной поверхностью 6-9 м2/г и со средним размером частиц 80 нм, а также порошка карбонильного железа ВК-3 со средним размером 23 мкм - остальное. В смесь вводили изопропиловый спирт в качестве пластификатора, интенсивно перемешивали (свыше 100 об/мин барабана) и гранулировали через сетку при нагревании до размеров гранул 400-800 мкм.

Одновременно готовили связку, содержащую 20 мас. % порошка молибдена и остальное порошок карбонильного железа, в которую вводили диоктилфталат в качестве пластификатора и гранулировали при нагревании до размеров гранул 400-800 мкм.

Затем смешивали гранулы наномодифицированной смеси на основе алмазного порошка (50%) и гранулы связки (50%) при низкой скорости перемешивания (менее 40 об/мин) до равномерного распределения гранул в объеме смеси.

Приготовленную таким образом комплексную алмазно-металлическую шихту дозировали с формированием брикетов заготовок сегментов отрезного алмазного диска.

Заготовки сегментов подвергали холодному прессованию, после чего проводили горячее прессование в следующей последовательности: нагрев за 150 сек при давлении 66 кг/см2 до температуры 489°С, выдержка 180 сек при давлении 66 кг/см2 до температуры 489°С, нагрев за 60 сек при давлении 66 кг/см2 до температуры 560°С, нагрев за 90 сек при давлении 265 кг/см2 до температуры 700°С, нагрев за 300 сек при давлении 397 кг/см2 до температуры 1000°С, выдержка в течение 240 сек при давлении 397 кг/см2 до температуры 1000°С, охлаждение до 100°С за 180 сек при давлении 397 кг/см2, сброс давления и охлаждение до комнатной температуры. После этого полученные сегменты подвергали механической галтовке.

Затем сегменты в качестве режущей части соединяли с отрезным диском лазерной приваркой со скоростью движения сварочного луча 0,017 см/сек.

Вскрытие алмазов сегментов отрезного диска проводили известным способом с использованием абразивного круга из высокотвердых материалов.

В результате осуществления изобретения был получен алмазный инструмент с наномодифицированной режущей частью, который обеспечил достижение поставленного технического результата: низкую (менее 1%) пористость режущего сегмента, что дало повышенную долговечность работы режущего инструмента и уменьшение склонности к образованию трещин при резке инструментом железобетона, кирпича, керамогранита, огнеупорных материалов гранита, мрамора и других минералов. Отрывающий момент изгиба для сегмента при толщине несущего корпуса не менее 2,8 мм и длине сегмента не менее 40 мм составил ≥50 Нм

1. Способ изготовления алмазного инструмента с наномодифицированной режущей частью, включающий приготовление порошковой смеси на основе алмазного порошка и связки, введение в смесь пластификатора, гранулирование, дозирование, холодное прессование режущей части инструмента, горячее прессование, галтовку, соединение режущей части с инструментом и вскрытие алмазов, отличающийся тем, что сначала готовят смесь на основе алмазного порошка и порошков металлов, модифицируют смесь добавкой нанопорошка карбида вольфрама, вводят в смесь пластификатор и гранулируют смесь до размеров гранул 400-800 мкм, готовят гранулированную связку на основе порошков карбонильного железа и молибдена путем их смешивания, вводят в нее пластификатор и гранулируют до размеров гранул 400-800 мкм, после чего смешивают 50% на 50% гранулы модифицированной смеси на основе алмазного порошка и связки, а после дозирования и холодного прессования горячее прессование ведут в последовательности, при которой осуществляют нагрев за 150 с при давлении 64-68 кг/см2 до температуры 486-490°С, выдержку 180 с, нагрев за 60 с при давлении 64-68 кг/см2 до температуры 558-562°С, нагрев за 90 с при давлении 263-268 кг/см2 до температуры 697-705°С, нагрев за 300 с при давлении 395-398 кг/см2 до температуры 1000°С, выдержку в течение 240 с, охлаждение до 100°С за 180 с при давлении 395-398 кг/см2, сброс давления и охлаждение до комнатной температуры, при этом модифицированная смесь содержит алмазный порошок, порошок молибдена, нанопорошок карбида вольфрама и порошок карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас. %: алмазный порошок 25-30, порошок молибдена 12-25, нанопорошок карбида вольфрама 2,5-7,5, карбонильное железо - остальное, а связка содержит порошки молибдена и карбонильного железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок молибдена 12-25, порошок карбонильного железа - остальное.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора, вводимого в смесь на основе алмазного порошка, используют изопропиловый спирт.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора, вводимого в связку, используют диоктилфталат.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что зернистость алмазного порошка составляет 500/250, размер частиц порошка молибдена составляет 3-7 мкм, частиц карбонильного железа- 20-25 мкм, нанопорошка карбида вольфрама - 70-90 нм с удельной поверхностью 6-9 м2/г.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединение режущей части с инструментом ведут лазерной приваркой со скоростью движения сварочного луча 0,015-0,019 см/с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике. Предложен способ обнаружения и ликвидации отдельных раковых клеток и их скоплений.
Изобретение относится к области нанотехнологии, медицины и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта расторопши характеризуется тем, что сухой экстракт расторопши добавляют в суспензию альгината натрия в изопропиловом спирте в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1000 об/мин, далее приливают толуол, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро:оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Группа изобретений относится к области газового анализа, а именно к устройствам распознавания состава многокомпонентных газовых смесей и способам их изготовления.
Изобретение может быть использовано в медицине, в области композиционных материалов для изготовления эндопротезов, используемых в ортопедии для замены пораженных естественных суставов человека.

Изобретение относится к фармацевтике и раскрывает антисептическое средство. Антисептическое средство представляет собой нанокомпозитный материал серебра в дистиллированной воде с размером наночастиц 5-50 нм и содержит 0.5-25 мг/л нанокластеров серебра и 0.1-10 г/л натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ).

Группа изобретений относится к области фармацевтической промышленности. Предложена терапевтическая наночастица, которая содержит 10-25 мас.

Использование: для формирования электропроводящих структур на полимерной пленке. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления тонкопленочного датчика влажности резистивного типа основан на создании электропроводящих структур на гибкой полимерной пленке, для чего, на поверхности полимерной подложки формируется пленка оксида графена путем нанесения водной суспензии оксида графена и последующей ее сушки, далее, на поверхности подготовленной полимерной подложки посредством полупроводникового лазера облучается электропроводящая дорожка электродов.

Изобретение относится к нанотехнологии. Порошок карбоксилированных наноалмазов суспендируют в жидкой среде из группы, включающей полярные протонные или апротонные растворители, биполярные апротонные растворители, ионные жидкости или их смеси, например, в воде.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения фитосом, содержащих кверцетин. Способ получения фитосом, содержащих кверцетин, с размером частиц фитосом 2-12 нм, включает экстракцию 2 г семян сои 50 мл смеси хлороформ-этанол, взятых в соотношении 1:1, под воздействием в течение 20 мин ультразвуком с частотой 22 кГц, кипячение полученного экстракта в течение 20 мин, после остывания добавление в полученный экстракт 50 мл 1%-ного раствора кверцетина в 95%-ном этиловом спирте и последующее отделение этанольного слоя, на который воздействуют ультразвуком частотой 44 кГц в течение 20-30 мин.
Изобретение относится к области нанотехнологии и пищевой промышленности. Способ получения нанокапсул сухого экстракта розмарина характеризуется тем, что сухой экстракт розмарина добавляют в суспензию альгината натрия в петролейном эфире в присутствии 0,01 г сложного эфира глицерина с одной-двумя молекулами пищевых жирных кислот и одной-двумя молекулами лимонной кислоты в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1000 об/мин, далее приливают ацетонитрил, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом массовое соотношение ядро:оболочка составляет 1:1, 1:2 или 1:3.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении проволочных абразивных изделий, используемых, в частности, для резки камня или мрамора.
Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве алмазных инструментов, предназначенных для обработки преимущественно высокотвердых труднообрабатываемых материалов, в частности керамики, и твердых сплавов, строительных материалов, природных и искусственных камней.
Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве алмазных инструментов для обработки преимущественно высокотвердых труднообрабатываемых материалов, в частности керамики, твердых сплавов, строительных материалов, природных и искусственных камней.

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при изготовлении алмазных инструментов. Способ включает крепление на рабочей части заготовки инструмента алмазных зерен и их заращивание гальванической связкой, при этом алмазные зерна заращивают никелевой гальванической связкой, причем в электролит никелирования добавляют с помощью ультразвукового диспергатора углеродные нанотрубки «Таунит» в виде порошка, при следующем соотношении компонентов, г/л: сульфат никеля (II) 250-260; хлорид никеля (II) 60-7; пероксоборная кислота 30-40; углеродные нанотрубки «Таунит» 0,1-0,15.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении абразивной проволоки, предназначенной для резки твердых материалов, таких как кремний, сапфир или карбид кремния.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении структурированного алмазного инструмента для обработки твердых материалов.

Изобретение относится к области изготовления абразивных инструментов и может быть использовано при изготовлении алмазного инструмента на металлической связке, применяемого для шлифования твердосплавных изделий, твердосплавного инструмента и его заточки.

Изобретение относится к изготовлению алмазных инструментов. Способ получения алмазосодержащей матрицы включает приготовление твердосплавной порошковой шихты, ее пластифицирование, послойную засыпку приготовленной шихты в металлическую пресс-форму и укладку алмазных зерен, имеющих оболочку из частиц хрома, прессование шихты с алмазными зернами в брикет и спекание брикета в печи с пропиткой медью в вакууме в направлении снизу вверх.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении профильных шлифовальных кругов из сверхтвердых материалов, в частности алмаза, нитрида бора, на металлической связке.

Изобретение относится к изготовлению алмазных инструментов на основе твердосплавных порошковых смесей. Способ получения алмазосодержащей матрицы алмазного инструмента включает приготовление твердосплавной порошковой смеси, ее пластифицирование, послойную засыпку приготовленной шихты и укладку алмазных зерен, имеющих оболочку из частиц хрома, в металлическую пресс-форму, прессование шихты с алмазными зернами в брикет и спекание брикета в печи с пропиткой легкоплавки металлом или сплавом в направлении снизу вверх.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении проволочных абразивных изделий, используемых, в частности, для резки камня или мрамора.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении алмазного инструмента, в частности отрезного круга, для резки железобетона, кирпича, керамогранита, мрамора и других твердых минералов. Способ включает приготовление порошковой смеси на основе алмазного порошка и связки, введение в смесь пластификатора, гранулирование, дозирование, холодное прессование режущей части инструмента, горячее прессование, галтовку, соединение режущей части с инструментом. Сначала готовят смесь на основе алмазного порошка и порошков металлов с модифицированием ее путем добавки нанопорошка карбида вольфрама и гранулированием смеси до размеров гранул 400-800 мкм. Затем готовят гранулированную связку на основе порошков карбонильного железа и молибдена путем их смешивания с гранулированием до размеров гранул 400-800 мкм. Смешивают 50 на 50 гранулы упомянутых смесей, а горячее прессование осуществляют в заданном режиме проведения этапов нагрева, выдержки и охлаждения с использованием определенных параметров. В результате повышается долговечность работы режущего инструмента за счет уменьшения образования трещин при резке твердых материалов. 4 з.п. ф-лы.

Наверх