Масса для изготовления абразивного инструмента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических республик

<>785025

Ф ,б -.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2201,79 (2i) 2720053/25-08 (51)М. Кв.

В 24 0 3/14 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 922. .079(088.8) Опубликовано 071280. Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 10. 12. 80. (72) Авторы изобретения

В. В. Ефанова, В. М. Кузнецова, П. С. Кислый, В. П. Мацкевич, Н. И. Богомолов, О. A. Бабенко, :В. Б. Еленевич, В. Е. Бекетов и В. П.,Цегтярев

> 1

1" (71) Заявитель (54) МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА

15-60

5-45

5-25

Изобретение относится к составам абразивных масс для изготовления пре имущественно шлифовального и хонинговального инструмента, предназначенного для обработки высокопрочных спла-5 вов, например на титановой основе.

Известна абразивная масса (1 содержащая связующее на основе эпоксидного олигомера, отвердитель, твердую смазку, коррозионно-активное вещест- 10 во, комплексное соединение трехфтористого бора с амином или с гидроокисью алюминия в следующем соотношении, об. В:

Абразив 6-65 15

Эпоксйдный олигомер

Отвердитель

Твердая смазка

Коррозионно-активное 20 вещество 3-15

Комплексное соединение трехфтористого бора с амином или гидроокисью алюминия 0,5-5

Эпоксидный олигомер, отвердитель, коррозионно-активное вещество и комплексное соединение трехфтористого бора с амином или гидроокисью алюминия, .взятым в порошковом состоянии. 30

Недостатком известной массы является: низкая износостойкость инструмента, возможность применения его только для чистовой обработки материалов, большая трудоемкость его изготовления, а также токсичность массы.

Низкая износостойкость инструмента объясняется тем, что в качестве полимерного связующего применяется порошкообразный эпоксидный олигомер, который при изготовлении инструмента не обеспечивает прочной адгезионной связи с абразивом, что снижает алмазоудержание, так как совмещение компонентов абразивной массы происходит только при нагревании путем смачивания абр. зива и наполнителей расплавом эпоксидного олигомера.

Известно, что абразивные массы на основе порошкообразных эпоксидных олигомеров.при высоких температурах отверждения 160+5 C обладают малой жиз» неспособностью,так как после расплавления эпоксидного олигомера начинается интенсивный процесс сшивки,который сопровождается быстрым повышением вязкости абразивной массы,поэтому изготовление инструмента возможно лишь при высоких давлениях прессования 300-25 кгс/см.Время,в течении ко-.

785025

12-65, 5-30

4-30

0,3-1,5

0,03-0,15 м торого расплав эпоксидного олигомера находится в жидком состоянии, мало,что не обеспечивает хорошей смачивающей способности высоконаполненной абразивной массы, снижает адгезионную прочность, уменьшает алмазоудержание, что приводит к потери износостойкости инструмента. Такой инструмент не может применяться для черновой и чистовой обработки высокопрочных материалов.

Целью изобретения является повышение износостойкости инструмента, предназначенного для обработки высокопрочных материалов на титановой основе, снижение трудоемкости его изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в абразивную массу, содержащую по меньшей мере один сверхтвердый абразив, связующее на основе эпоксидного олигомера, отвердитель, твердую смазку, согласно изобретению, масса дополнительно содержит винильный мономер, флексибилизатор и инициирующую систему, включающую инициатор и восстановитель при следующем соотношении компонентов, об.В:

Абразив 4-68

Наполнитель 2-30

Твердая смазка 2-30

Отвердитель 4-20

Эпоксидный олигомер

Винильный мономер

Флексибилизатор

Инициатор Восстановитель

В качестве эпоксидного олигомера могут быть использованы эпоксидные смолы как с низким молекулярным ве- сом 350-600/, так и с высоким 10005000 и более/. В композиции более предпочтительно применять эпоксидные олигомеры с низким молекулярным весом, обладающие малой вязкостью, хорошей пропитывающей способностью, адгеэионной прочностью и высокой реакционностью; .В качестве винильного мономера рационально применять эфиры акриловой и метакриловой кислот, в которых хорошо растворяются эпоксидные олигомеры в любых соотношениях с получением низковязких растворов.

Применяемый винильный мономер вначале выполняет роль активного растворителя эпоксидного олигомера и OIIo собствует снижению вязкости связую щего и повышению смачивающей способности, а затем в присутствии инициирующей снстемы полимеризуется без выделения каких-либо газбобразных продуктов.Раствором эпоксидного олигоме« ра осуществляется смачивание порошкообразных компонентов абразивной массы при механическом перемешивании. Формование инструмента производится путем свободного заполнения формы, S

t5

20 и

ЗО

d0 б5 приготовленной абразивной массой с последующим отверждением при комнатной температуре. Отверждение абразивной массы не сопровождается выделением газообразных продуктов.

Раствор эпоксидного олигомера в винильном мономере имеет значительно меньшую вязкость, чем расплав порошкообразного эпоксидного олигомера применяемого в абразивной массе прототипа, начальная вязкость раствора эпоксидного олигомера составляет 12-14 сек. по ВЗ-4 и незначительно повышается через 45-60 мин.

Это время является вполне достаточным для совмещения всех компонентов абразивнЬй массы и заполнения формы.

его можно увеличить до 2-4 час,изменяя соотношение компонентов раствора эпоксидного олигомера.

Раствор эпсксидного олигомера характеризуется высокой пропитывающей и смачивающей способностью по отношению к абразиву, хорошо совмещается со всеми компонентами, обеспечивает прочную адгезионную связь с абразивом, что приводит к повышению износостойкости и повышает алмазоудержание.

В качестве флексибилизатора рационально применять низковязкий ненасыщенный олигомер типа олигоэфиракрилатов, ненасыщенных полиэфирных смол, содержащих ненасыщенные связи и взаимодействующие с винильным мономером в присутствии инициирующей системы с образованием сополимера.

Флексибилизатор также улучшает смачивающую способность, адгезионную прочность, кроме того, приводит к получению гибкой, пластичной структуры отвержденной композиции.

В качестве инициирующей системы рационально выбирать окислительновосстановительные системы, способствующие процессу полимеризации при комнатной температуре.

В качестве инициаторов применяются перекись водорода, перекись бензоила, гидроперекиси бутила и изопропилбензола.и азо- и диазосоединения с динитрилазодиизамасляной кислоты, диазоаминобензол. Как ускоритель распада инициаторов применяются третиные амины или их производные, сульфиты. Действие окислительно-восстановительной системы состоит в том, что реакция между различными окислителями и восстановителями органического и неорганического характера протекают непосредственно через стадию свободных радикалов или через промежуточные неустойчивые продукты диссоциирующие на свободные радикалы при низких температурах.

В заявляемой абразивной массе предпочтительно применять окислительновосстановительную систему, состоящую из перекиси бензоила и диметилпарато785025

Г

ЮО0 — 2 !

Полученные свободные радикалы при распаде перекиси присоединяют молекулу мономера с образованием новых радикалов; и т. д, к - Сн = Си R R — Сн, — iн

Ф я к- Сн -Сн+Си2=Снк 1

R — Сн -СН-СИ -Сц г я! Н

Свободные макрорадикалы могут также заполнять имеющиеся на алмазе и наполнителях (карбиды переходных металлов)нескомпенсированные свяэи, т. е. возможно образование прочной химической связи между алмазами, карбидами металлов и сополимером винильного мономера, флексибилизатором и эпоксидного олигомера.

Таким образом, только благодаря введению в массу раствора эпоксидного олигомера в винильном мономере совместно с флексибилизатором, содержащим ненасыщенные связи,. возможна реализация нескомпенсированных связей на алмазе и карбидах переходных металлов, с образованием прочных химических связей, что существенно повышает износостойкость инструмента.

При использовании других смол или чистого эпоксидного олигомера в качестве связующего существующие на алмазе и карбидах металлов нескомпенсированные связи остаются нереализованными.

В качестве отвердителя в заявляемой композиции, целесообразно применять цианэтилированные полиамины и амиэфиры, такие.как моно-и дицианэтилдиэтилентриамин,дицианэтилтриэтилентетрамин с вязкостью 100-200 се который обеспечивает достаточную жизнеспособность композиции, способствует повышению смачиэаемости порошкообразных компонентов, увеличению адгезионной прочности, алмазоудержанию и износостойкости благодаря наличию нитрильных групп. Отверждение эпоксидного олигомера происходит благодаря эпоксидным и гидрОксильным группам, способным реагиролуидина, который из всех алеинов, применяемых в качестве восстановителей в таких системах, является един- ственным не канцерогенным веществом.

Реакция полимеризации идет по схеме: вать с функциональными группами отвердителей.

Возможность изменять соотношение эпоксидный олигомер: винильный мономер флексибилизатор в широких преде5 лах позволяет получать полимерное связующее с заданной жесткой или гибкой структурой отвержденной композиции, что позволяет изготавливать инструмент с заранее заданными свойствами для обработки высокопрочных сплавов.

Кроме того отверждение абразивной массы при комнатной температуре без дополнительного подогрева извне происходит в мягком температурном режиме IS (температура разогрева реакции отверждения не превышает 40-50оС)и поэтому не сопровождается возникновением внутренних напряжений в готовом инструменте. Это обуславливает образо20 вание прочной адгезионной связи с абразивом и получение материала со стабильными прочностными свойствами.

В качестве абразива более рационально применять сверхтвердый абразив. Сверхтвердые материалы, например алмаз имеют на своей поверхности нескомпенсированные связи. С уменьшением зернистости число таких связей на единицу поверхности возрастает.

Часть этих связей заполняется кислородом с образованием связи -С-О,карбоксильными группами С вЂ” СООН; гидроксильными — С-ОН и др. Наличие таких групп способствует образованию прочной химической связи между алмазом, винильным мономером и флексибилиза. тором, которые сополимериэуются в присутствии инициирующей системы через стадию свободных радикалов.

В качестве твердой смазки целе40 сообразно применять такие материалы, как дисульфид вольфрама, дисселецид вольфрама, фторопласт, дисульфид молибдена, .нитрид бора и др.

Наиболее оптимальными материалами, исключающим схватывание рабочей поверхности инструмента с обрабатываемым материалом, а также значительно снижающим коэффициент трения связки по обрабатываемому материалу, является дисульфид и делеселецид вольфрама в смеси с фторопластом.

Кроме этого, указанные смазки, выполняя функции разделительных веществ, способствуют улучшению извлечения изделий из формы яа основе к,5 эпоксидной массы (так как смола отличается высокой адгезией не только к компонентам композиции, но и к металлической поверхности формы).

B качестве наполнителей рационально выбирать восстановленные или плавленные карбиды переходных металлов, например карбиды титана, циркония, — ниобия, ванадия, молибдена, хрома, вольфрама. Карбиды этих д металлов являются тепло и электро785025

Формула изобретения

Составитель В. Воробьев

Редактор,И. Квачадзе ТехредА.Щепанская Корректор М, лароши Заказ 8719/11 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 проводными, что способствует отводу тепла от алмазных зерен и тем самым также повышает износостойкость ин струмента. Кроме того, карбиды переходных металлов представляют собой абразив, который способствует съему обрабатываемого материала. С другой стороны, являясь более хрупкими материалами, чем алмаз и кубический нитрид бора, они интенсивнее выкрашиваются, чем способствуют повышению режущей способности инструмента. 10

Кроме того, карбиды переходных материалов имеют сильно развитую поверхность, на которой также возможно наличие нескомпенсированных связей.

Эти связи могут взаимодействовать с активными микрорадикалами винильного мономера или флексибилизатора с образованием прочных химических связей. Таким образом, карбиды переХодных металлов являются активными наполнителями по отношению к раствору эпоксидного олигомера в винильном мономере совместно с флексибилизатором.

Трудоемкость изготовления инструмента резко снижается благодаря хорошим технологическим свойствам абразивной массы/малая вязкость раствора эпоксидного олигомера, большая жизнеспособность, хорошая смачивающая способность и низкотемператур- ЗО ное отверждение/, в результате чего становится возможным получение абразивного инструмента методом свободного заполнения простейших форм абразивной массой, отверждающейся без 35 подогрева и даВления. Таким обраЗом, по сравнению с прототипом, при получении инструмента исключается при- ° менение гидравлических прессс(в, а также дорогостоящих и тРудоемких в из- 4g готовлении стальных пресс-форм.

Применение инициирующей системы в предлагаемой абразивной массе позволяет исключить из абразивной массы токсичные соединения, содержащие трехфтористый бор. Протекание про- 4> цесса отверждения абразивной массы беэ выделения каких-либо газообразных продуктов приводит также к снижению токсичности массы.

Технология изготовления абра- эО зивного инструмента для всех указанных вариантов рецептуры практически одинакова и включает следующие операции: дозирование указанных пофэшкообразных компонентов и смеши- Я ванне в барабане типа HHAC — 14 по режиму: коэффициент заполнения 0,3, скорость вращения барабана 30 об/мин, время — 15 мин, приготовление раствора эпоксидного олигомера путем смешения всех жидких компонентов, затем смесь порошкообразных компонентов вводят в раствор эпоксидного олигомера, перемешивают до получения однородной массы и заполняют формы.

1. Масса для изготовления абра-, зивного инструмента, содержащая по меньшей мере один сверхтвердый абразив, эпоксидный олигомер„ отвердитель, твердую смазку и наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости инструмента при обработке высокопрочных материалов на титановой основе, снижения трудоемкости его изготовления, она дополнительно содержит винильный мономер, флексибилизатор, инициатор и восстановитель при следующем соотношении компонентов о6.Ъ:

Абразив 4-6

Наполнитель 2-30

Твердая смазка 2-30 .. Отвердитель 4-20

Эпоксидный олигомер 12-65

Винильный мономер 5-30

Флексибилизатор 4-30

Инициатор 0,3-1,5

Восстановитель 0,03-0,15

2. Абразивная масса по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, она содержит в качестве отвердителя монодицианэтил-диэтилентриамин, в качестве винильного мономера — эфиры на основе акриловой кислоты, в ка- честве флексибилизатора - низковяэкие ненасыщенные полиэфирные смолы и в качестве флексибилизатора низковязкие ненасыщенные полиэфирные смолы и в качестве инициатора и восстановителя - соответственно, перекись бензоила и диметилпаратолу- идин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 536953, кл. В 24 Д 3/34, 1975.

Масса для изготовления абразивного инструмента Масса для изготовления абразивного инструмента Масса для изготовления абразивного инструмента Масса для изготовления абразивного инструмента 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к связкам абразивного инструмента, который может быть использован при обработке инструментальных сталей, заточке режущего инструмента вместе со стальной державкой и других труднообрабатываемых материалов

Изобретение относится к производству абразивного инструмента из алмаза, предназначенного для шлифования изделий из твердых сплавов и неметаллических материалов

Изобретение относится к абразивному материалу из керамического корунда, способу его получения и изготовленному из него инструменту
Изобретение относится к производству абразивного инструмента и касается изготовления керамических связок для этого инструмента

Изобретение относится к изготовлению металлорежущего инструмента, используемого для шлифования узлов точной механики

Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента для суперфинишного полирования изделий из мрамора, гранита, керамики, стекла

Изобретение относится к производству и эксплуатации мелкозернистого абразивного инструмента на керамической связке

Изобретение относится к производству абразивного инструмента на керамической связке, в частности к производству шлифовальных головок из электрокорунда на керамической связке диаметром от 3 мм до 30 мм
Наверх