Металлическая связка для алмазного инструмента

 

В. А. Александров, В. Н. Галицкий, С. И. ЛищинсаМ. М.-.Я;Жнцщ..»

А. В. Куришук, В. И. Мельник, В. А. Муроиский ) К. В; Хукииенко

1 . е .

Ордена Трудового Красного Знамени институт све цствердых материалов АН Украинской CCP (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА ДЛЯ АЛМАЗНОГО

ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к области йо рощковой металлургии и может найти применение при изготовлении алмазного инструмента,в частности, для обработки при- родного камня.

Известна металлическая. связка для алмазного инструмента, содержащая 2035 вес. % меди, 15-20 вес. % цинка, 20-35 вес. % алюминия, 3-5 вес. % > кремния и 15-35 вес. % карбида бораЯ, Недостатком указанной связки является ее сравнительно низкая твердость и износостойкость при воздействии абразивных частиц, что приводит к снижению износостойкости изготовленного на данной 15 связке алмазного инструмента при обработке природного камня.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является металлическая связка для алмазного инструмента, содержащая

85-94 вес. % кобальта, 6-12 вес. % алюминия или кадмия и 0,5-10 вес. % сульфида металла, выбранного иэ группы, включающей железо, никель, кобальт (2)

Недостатком этой связки является твердость и износостойкость, что приводит к повышенному износу алмазного,инструмента при обработке природных материалов высокой твердости. Кроме того, она обладает высокой себестоимостью, так как содержит значительное количество дорогого и дефицитного кобальта.

Целью изобретения является повьпнение твердости, иэносостойкости и снижение себестоимости металлической связки алмазного инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что металлическая связка, содержащая кобальт, алтоминий, сульфид железа, согласно изобретению дополнительно содержит никель и сплав на основе карбида бора с 1-20 вес. % титана при следующем соотношении компонентов, вес. %.

Алюминий 3-1 5

Сульфид железа 1-4 и А&40

Никель 14-30

Сплав на основе карбида бора с 1-20 вес. % титана 3-20

Кобальт Остальное 5

Применение в предложенной связке сплава карбида бора с титаном обусловлено его высокой микротвердостью, которая в зависимости от содержания титана

2 находится в пределах. 6260-7000 кг/мм 10 что на 1000-2000 единиц выше микротвердости карбида бора.

Кроме этого,легирование карбида бора титаном приводит к значительному снижению его хрупкости. Так, уже при содержании в сплаве 1 вес. % титана хрупкость карбида бора снижается почти в

2 раза, что предположительно можно обьяснить повышением доли нелокализованных электронов вследствие частичной растворимости металлов в .<арбиде бора, что обеспечивает некоторое увеличение пластичности при сохранении .типа кова-, лентных связей, ответстненных за высо— кую твердость карбида бора.

Таким образом, введение в состав связки высокотвердого наполнителя, обладаюшего низкой хрупкостью, позволяет значительно увеличить ее твердость и износостойкость . Уменьшение содержания в связке сплава карбида бора с 4гитаном ниже 3 вес. % приводит к снижению ее твердости и абразивной износостойкости, а при увеличении содержания свыше

20 вес. % происходит разупрочнение связз5

KM.

Введение в состав связки никеля позволяет сушественно снизить ее себестоимость, так как никель, с одной стороны, является в данном случае эффективным 40 заменителем кобальта, и связка в результате не теряет своих физико-механических свойств, а с другой стороны пена

1 кг порошка никеля ПНЭ-1

ГОСТ 9722-71 составляет 5 руб., a сто-45 имость 1 кг порошка кобальта ПК-1

ГОСТ 9721-71 — 25 руб. (прейскурант

02-01, оптовая цена на цветные матал.лы, сплавы и порошки, 72 г).

Однако при увеличенчи содержания 50 никеля в связке более 30 вес. % наблюдается падение твердости и износостойкости связки ниже уровня прототипа.

Установлено, что введение в предложенную связку алюминия в количестве свыше 5

18»ес. ", снижает ее твердость и ухудшает технологические свойства связки (ломлшая ее склонность к образованию трешин в процессе охлаждения, усиливая адгезию к hpecc-форме), а введение s связку сернистого железа s количестве свыше 5 вес. % приводит к ее разупрочнению, тогда как при уменьшении его содержания ниже 1 вес. % смазываюший эффект не проявляется.

При выходе содержания в связке кобальта за указанные пределы в сторону. увеличения снижение себестоимости связки незначительно, а при выходе B сторону уменьшения наблюдается снижение твердости и износостойкости связки.

Установлено также, что при выходе содержания титана в сплаве с карбидом бора за пределы заявленного интервала происходит снижение твердости и износостойкости связки.

В таблице представлены конкретные составы связки по данному изобретению, а также физико-механические свойства, Кроме того, в таблице приведены данные о стоимости 1 кг связки каждого состава, а также свойства и себестоимость связки по прототипу.

Технологический процесс изготовления алмазного инструмента на предложенной связке следуюший: сплав карбида бора с титаном получают путем смешивания порошка карбида бора с порошком окиси титана, который берут в количестве

2-20 вес.% в пересчете на титан. Получению смесь спекают в вакууме о

10 мм рт. ст; при температуре 1900С или подвергают горячему прессованию при температуре 1900 С в среде аргона, охлаждают и дробят до размера частиц 40-88 мкм. Затем компоненты связки смешивают в металлических смесителях в течение 7-8 ч с последуюшим дозированием п >лученной шихты и алмазного порошка с их последуюшим перемешиванием. Полу энную апмазоносную смесь загружают в камеру пресс-формы и производят холодное прессование при давлении

3000 кгс/см . Полученный брикет извлекают из пресс-формы и помешают в другую пресс-форму из жаропрочной стали

ЭИ 4375. Пресс-форму с брикетом помешают в нагревательную печь, произво О дят нагрев до температуры 800 С и спекают алмазный слой при этой температуре в течение 60 мин. Затем горячую пресс-форму помешают под пресс и подвергают ее давлению 2500 кгс/см .

После прессования пресс-форму охлаждают, извлекают алмазоносные сегменты, зачишают их и производят механическую

063840

5 обработку с целью получения необкодимых размеров.

Таким образом, данные приведенные в таблице, показывают, что предложенная связка для алмазного инструмента обладает сушественно большей твердостью и абразивной стойкостью, а также более низкой себестоимостью, чем известная.

Испытания алмазного инструмента, иэготовленного с использованием предложенной связки, при резании гранита показали его высокую . работоспособность

Внедрение изобретения в промышленность позволит получить экономический эффект более 300 тыс. руб. в год.

863840 со (Ч

m о о

DI

О

1-4 Qj.

1 г4

0) ol

О г

Ф О

Ж о

Ф Ф

О О Е а и сч сч е

Ч

g &е о® (go

3а > Ю . co

° СЦ Я а т.4

Ф e O. сЧ

A д . 0) б з-1

О . О О О о

О е в co и е

О В а а..О (ч

963840

Никель

Сплав на основе карбида бора с 1-20 вес. % титана

Кобальт

14-30

3-20

Остальное

Составитель В. Смирнов

Редактор Н. Аристова Техред M. Тенер Корректор О. Билак °

Заказ 342/6

Тираж 886 П одписное

ВНИИПИ Госудврственнного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф ормула изобретения

Металлическая связка для алмазного нструмента,содержашая кобальт., алюминий и сульфид железа, î r л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повыше- S ния твердости, износостойкости и снижения себестоимости металлической связки. онв дополнительно содержит никель и сплав. нв основе карбида бора с 1-20 вес. % титана при следуюшем соотноше- 30 нии компонентов, вес. %:

Алюминий 3-1 5

Сульфид железа 14

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

290820, кл. В 24Ý 3/06, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

311734, кл. И 242 3/06, 1970.