Способ изготовления алмазного инструмента

 

()990418

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.09.81 (21) 3338495/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

{51) M. Кз з

В 22 Г 1/02

В 24 D 3/06

В 24 0 3/10 с> 22 F 7/08

Гееударетееввй кемнтет

СССР (53) УДК 621.762.3:

:621.762.5 (088.8) Опубликовано 23.01.83. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.83 нв делам нзабретеннй н етнрмтий

В Н. Лившиц, А. А. Бугаев, Р. К. Богданов, В. Ф. Фадеев.

Т. П. Титова и А. Н. Ивженко

1 . :

Ордена Трудового Красного Знамени институт ( сверхтвердых материалов АН Украинской ССР> (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению алмазного абразивного инструмента, и может быть использовано, например, при изготовлении буровых коронок.

Известен способ изготовления алмазного инструмента из алмазной массы, содержащей зерна алмаза и наполнителя, скрепленные металлической связкой, и 3 — 15 об.% порошка графита,. предварительно металлизированного Fe, Со, Ni. При изготовлении инструмента из алмазной массы алмазный порошок смешивают с порошком связки -и наполнителя. Наполнитель данной алмазной массы включает порошок графита, предварительн)з металлизированный Ге, Со, Ni. Полученную массу формуют и спекают (lj.

Недостатком. известного способа является низкая износостойкость инструмента.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления алмазного инструмента, включающий формирование рабочего слоя инструмента путем послойного нанесения на зерна алмаза клеюшего вещества, порошков наполнителя и металлической связки и последующее совместное

2 (. H(, KHHIl(." раб»ч(г» сл»я с l(»pll» с»м IIH(:Ti)) мента.

Г1р»цесс из>»т»влепив а,:IM()3H»I » II H(. Ti)умента проводят следукнцим образом.

Поверхность.алмазных зерен смачивают клеюшим веществом и тщател).н» перемешивают. К алмазным зернам, см»ченным кле)ошим веществ»м, постеиеHHo д»бавляк)т и»рошок наполнителя, например, никеля. При

)о продолжающемся перемешив() ии)((Ha) o TI,Iванин) алмазный комок распадается на отдельные алмазные зерна; покрытые сл»ем металлического порошка. Верхний наружный слой образуется порошком металличсск»й связки, например железом, медью. данным способом. Затем полученные гранулы си«кают и одн»временно закрепляют на к»рпусе (2) .

Недост;)тком H3e(.(.T>«)l.» сп»с»би являет20 ся низкая износ(>стой к»сть I)HOT))i и) а вел(дствие т(>г», IT» каждое III»(;и 1)II» находите>) в жесткой мет;>л.lll«col,»й (>()<>.1(>чке, что не обеспечивает ам»ртизиц)ш ир)) р;.боте алмазного зерна и выз),>)),>с1 р,)скр >шивание и его преждевреме)пин. р,>зрииени(.

990418

t0

20

40

Целью изобретения является повышение износостойкости алмазного инструмента.

Для достижения цели согласно способу изготовления алмазного инструмента, включающему формирование рабочего слоя путем послойного нанесения на зерна алмаза клеющего вещества, порошков наполнителя и металлической связки и последующее совместное спекание рабочего слоя с корпусом инструмента, перед нанесением порошков наполнителя и металлической связки на зерна алмаза предварительно наносят слой порошка графита, в количестве 3 — 8% от веса алмазных зерен.

Изготовление инструмента осушествляют следующим образом.

Навеску алмазного порошка смачивают клеящим веществом. К алмазам, смоченным клеящим веществом, добавляют 25% расчетной навески порошка графита. Полученную массу тщательно перемешивают и получают алмазные зерна, покрытые слоем графитового порошка.

Первичные гранулы помещают в гранулятор и заносят оставшуюся часть навески графитового порошка, смачивая гранулы суспензией (смесь спирта с глицерином, 5%-ны раствором каучука в бензине или любым другим смачивающим вешеством). На полученные графитовые гранулы наносят слой напЬлнителя. В качестве наполнителя могут быть использованы различные тугоплавкие материалы, например карбиды вольфрама, карбиды титана.

При нанесении слоя наполнителя графитовые гранулы также смачиваются суспензией. Полученные гранулы покрывают слоем металлической связки (в качестве связки могут быть использованы различные композиции на основе меди, олова, железа, никеля и других материалов) .

Грануляцию проводят до достижения гранулами требуемого расчетного веса. Необходимое количество предварительно просушенных графитовых гранул засыпают в графитовую пресс-форму. В качестве приварочного слоя используют смесь материала наполнителя и связки. Устанавливают корпус.

Производят спекание материала матрицы с одновременным закреплением на корпусе.

Инструмент передают на механическую обработку.

Пример Берут 1 г (5 карат) алмазного порошка марки АСС, зернистости 250/200.

Навеску алмазного порошка смачивают клеящим веществом — эпоксидной смолой

ЭД20 в количестве 0,01 г, что составляет

1/100 от веса алмазного порошка.

К алмазам, смоченным клеящим веществом, добавляют 25% навески порошка графита — 0,02 г. Количество графитового порошка составляет 8% от веса гранулируемых алмазных зерен, т. е. 0,08 r. Полученную массу тщательно перемешивают. Первичные графитовые гранулы помещают в гранулятор и накатывают оставшуюся часть навески графитового порошка. При этом гранулы периодически смачиваются 5%-íûì раствором каучука в бензине. На полученные графитовые гранулы, смоченные раствором олеиновой кислоты и вазелинового масла (1:2), наносят слой наполнителя. В качестве наполнителя используют карбид вольфрама.

Полученные гранулы покрывают слоем металлической связки. При нанесении металлической связки на гранулы добавляют смачивающее вещество — 5%-ный раствор каучука в бензине). Гранулы подсушивают и засыпают в графитовую пресс-форму. В качестве приварочного слоя используют смесь наполнителя и металлической связки в соотношении 50:50 об. % — 11 г ВК6 и 7 г медного порошка.

Устанавливают корпус. Производят спекание матрицы с одновременным закреплением на корпусе при t = 950, времени спекания Т 15 мин и давлении P = 200 кг/см

Согласно описанной технологии была изготовлена и испытана партия опытных коронок.

Экспериментальные исследования изготовленного инструмента проводили в лабораторных условиях на специальном стенде, созданном на базе радиально-сверлильного станка 2А55.

В процессе экспериментальных исследований в лабораторных условиях при бурении фиксировали осевую нагрузку (манометром); потребляемую мощность (ваттметром); проходку (лимбом, ус-,ановленным на сверлильной головке станка с точностью до 1 мм); время бурения (секундомером).

Коронка отрабатывалась до полного износа рабочего слоя. Данные отработки инструмента приведены в табл. 1 и 2.

Как видно из табл. 1, использование графитового порошка повышает износостойкость инструмента (износостойкосгь определяли по величине проходки на коронку).

Слой графитового порошка заполняет неровности на поверхности каждого алмазного зерна. При бурении твердых и очень твердых пород, когда возникают значительные силы трения и происходит интенсивное тепловыделение, слой графитового порошка, пропитанный связкой, сулижт смачивающим материалом для алмазных зерен и в качестве мягкой амортизации оболочки предохраняет зерна от скалывания и раскрошивания при ударах.

Уменьшение содержания графита ниже

3% не дает возможности создать вокруг алмазных зерен защитной оболочки и не предохраняет зерна от температурного воздействия и ударных нагрузок. Повышение содержания графита выше 8% не дает возможности равномерного и быстрого износа алмазных зерен, материал становится мало990418 износостойким и изнашивается намного быстрее, чем зерна алмаза.

Алмазные зерна при этом преждевременно выпадают, полностью не отработав свой ресурс.

Применение предлагаемого способа изго- 5 При этом затраты íà 1 короньу сократовления инструмента позволяет повысить тятся на 7,5 в 17,2 руб/коронку.

6 проходку на коронку при бурении гранита Х категории на 35 — 70%, что даст возможность сократить затраты на метр бурения на 0,84 руб/и — - 1,46 руб/м.

Таблица 1

Проходка на коронку, м, при бурении гранита Х категории

Компоненты грануляции

Содержание графита в гранулах, вес.3 зернистость наполниалмазного тель связка порош ка

250/200 ВК6

10,2

Си

7,0

11,8

9,0

6,7

Известный способ

6,7

Таблица 2

Содержание графита в гранулах, вес.3

Компоненты грануляции

Проходка на коронку при бурении песчаника

1У категории зернистость алмазного порошка наполнитель связка

250/200

51 й, 15,7

C uNn

16,0

14,8

11,0

Известный способ

10,9

990418

Форл1ула изобретения

Составитель С. Багрова

Редактор Н. Джуган Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 1 1093/1 7 Тираж 811 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ изготовления алмазного инструмента, включающий формирование рабочего слоя путем послойного нанесения на зерна алмаза клеящего вещества, порошков наполнителя и металлической связки, и последующее совместное спекание рабочего слоя с корпусом инструмента, отличиюи4ийся тем, что, с целью повышения износостойкости, перед нанесением порошков наполнителя и металлической связки на зерна алмаза предварительно наносят слой порошка графита, в количестве 3 — 8о/0 от веса алмазных зерен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторско, свидетельство СССР

М 228557, кл. В 24 D 3/06, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

_#_o 132970, кл. В 24 D 3/06, 1960.