Способ изготовления поликристаллических элементов

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, при котором абразивные порошки помещают в форму, имеющую дно и стенки, уплотняют и пропитывают их металлами или сплавами, удовлетворяющими требованию пропитываемости
( S_p: S_макс ) cos = 0,25 - 1,0 ,
где S_р, S_макс - текущее и максимальное значения площадей растекания пропиточного материала по пропитываемому материалу;
- краевой угол смачиваемости абразива пропиточным материалом,
отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения увеличения размеров поликристаллических элементов и расширения диапазона связующих этих элементов, стенки формы выполняют из материалов, удовлетворяющих по отношению к пропитываемому материалу требованию пропитываемости, при этом расстояние между двумя противоположными стенками формы выбирают равным
= (1 - 4)A ,
где - расстояние между стенками формы;
А - диаметр зерен закрупненной фракции абразивного порошка.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после пропитки удаляют по крайней мере одну из стенок формы.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что удаляют дно формы.

Изобретение относится к изготовлению алмазно-абразивного инструмента.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей.
Описываемый способ заключается в том, что абразивные порошки помещают в форму, уплотняют и пропитывают их металлами или сплавами, удовлетворяющими требованиям пропитываемости
(S_р: S_макс) cos = 0,25-1,0, где S_р, S_макс - текущее и максимальное значения площадей растекания пропиточного материала по пропитываемому материалу;
- краевой угол смачиваемости абразива пропиточным материалом.
Уплотнение и пропитку осуществляют в форме, стенки которой выполняют из материалов, удовлетворяющих по отношению к пропитываемому материалу условию пропитываемости, при этом расстояние между двумя противоположными стенками формы выбирают равным
= (1-4) А, где - расстояние между стенками формы;
А - диаметр зерен крупной фракции абразивного порошка.
После пропитки стенки формы полностью или частично удаляют, для чего стенки формы выполняют из различных материалов.
Использование стенок формы для перемещения фронта жидкого, пропитывающего материала вглубь пропитываемой заготовки позволяет значительно повысить скорость пропитки порошковых заготовок за счет увеличения разницы в скоростях пропитки и образования тугоплавких сплавов (например, карбидов, приводящих к закупорке пор.
На фиг. 1 изображена форма в разрезе с алмазным порошком, заполняющим полость формы; на фиг. 2 - форма, поперечное сечение; на фиг. 3 - пресс-форма, у которой одна стенка выполнена из твердого сплава и в дальнейшем используется как подложка двухслойной пластины; на фиг. 4-6 - поликристаллические элементы, когда удалена часть стенок формы; на фиг. 7 - поликристаллический элемент, у которого удалены все стенки формы.
При пропитке за счет растекания пропиточного материала по стенкам формы важное значение имеет расстояние между стенками формы, так как при слишком большом расстоянии происходит разрыв пропитываемого объема и образуются пустоты.
Экспериментально установлено, что пропитка по предлагаемой схеме проходит успешно, если расстояние хотя бы между двумя любыми противоположными стенками формы связано следующим соотношением с зернистостью алмазно-абразивных порошков:
= (1-4)А, где - расстояние между стенками формы, мм;
А - величина зерна закрупненной фракции пропитываемых порошков, мм.
Способ осуществляется следующим образом.
В форму 1, имеющую по крайней мере две противоположно лежащие стенки 2, помещают алмазный порошок 3, уплотняют его. Форма выполнена так, что ее стенки 2 расположены на расстоянии 4, которое определяют из соотношения = (1-4)А, где А - диаметp зерен закрупненной фракции абразивного порошка. Затем на уплотненный порошок укладывают пропиточный материал 5, сборку нагревают, вызывая плавление пропиточного материала и импрегнирование этого материала в зазор - полость формы.
По окончании процесса пропитки лишние стенки формы удаляются любым известным способом: стравливанием, сошлифованием, точением, фрезерованием и др.
На фиг. 3 показана форма, у которой одна стенка выполнена из твердого сплава, а остальные из ст. 45. После того, как стенки из ст. 45 были сошлифованы, получилась двухслойная пластина (фиг. 5). Показана многослойная пластина на фиг. 5, которая может быть использована в буровом инструменте.
Пластина (фиг. 5 и 6) может быть использована для изготовления режущего лезвийного инструмента.
Элемент (фиг. 7) может быть использован как накладка для защиты деталей машиностроения от износа.
При использовании смеси порошков различных по зернистости расчет расстояния между стенками формы необходимо проводить по порошкам наибольшей крупности. В случае использования металлизированных алмазов в расчет принимается величина зерна наибольшей крупности плюс толщина металлической пленки.
Минимальный коэффициент в формуле расчета расстояния между стенками формы, равный единице, определяется величиной зерна, так как расстояние между стенками формы не может быть меньше величины зерна.
П р и м е р 1. В зазор между стальными стенками формы из ст. 45, равный 0,1 мм, с использованием виброукладки (закрупненная фракция 100 мкм) укладываются алмазные порошки АС15 80/63 (коэффициент 1).
Плотность сформированного слоя 62 об. % . Пропитку осуществляют латунью Л62 при 1000^оС в защитной среде CO+CO₂ на ТВЧ.
Время выдержки при 1000^оС 3 мин.
Результат. Заполнение объема между стенками формы полное. Глубина пропитки 40 мм.
П р и м е р 2. В зазор между стенками формы из ст. 45, равный 2,0 мм, запрессовывается смесь алмазных порошков АСl5 400/315 (20 об. % )+ACl5 40/28 (80 об. % ) (закрупненная фракция 500 мкм). Коэффициент соотношения между зазором формы и зернистостью 4.
Связка и режим пропитки, как в примере 1.
Результат. Заполнение объема между стенками формы полное.
Глубина пропитки 210 мм.
Как в первом, так и во втором примерах S_р/S_макс cos = 0,9, где S_р, S_макс - текущее и максимальное значения площади растекания Л62 по материалу формы (сталь): - краевой угол смачивания Л62 материала формы.
П р и м е р 3. В зазор между стенками формы из твердого сплава ВК15 - сталь, равный 1 мм, виброукладываются алмазные порошки АЗ 28/20 (закр. фракц. 30 мкм). Коэффициент соотношения между зазором формы и зернистостью 3. Связка и режим пропитки, как в примере 1. S_р/S_макс cos = = 0,75-Л62 по ВК15.
Результат. Заполнение объема между стенками формы полное. Глубина пропитки 165 мм.
П р и м е р 4. Условие пропитки как в примере 2. Пропиточный материал свинец. Температура 400^оС.
S_р/S_макс cos = 0,17.
Результат. Заполнение объема между стенками формы частичное с разрывом. Глубина пропитки 0,5 мм.
П р и м е р 5. Условие пропитки, как в примере 1.
Зазор между стенками формы 1,0 мм. Зернистость алмазных порошков АСl5 160/125 (закрупненная фракция 200 мкм). Коэффициент соотношения между зазором формы и зернистостью 5.
Результат. Заполнение объема между стенками формы с разрывом по середине. Глубина пропитки 200 мм. (56) Авторское свидетельство СССР N 828546, кл. B 24 D 17/00, 1973.
Изобретение относится к изготовлению алмазно-абразивного инструмента и позволяет расширить технологические возможности способа путем обеспечения увеличения размеров поликристаллических элементов и расширения диапазона связующих этих элементов. Для этого уплотнение и пропитку абразивных порошков 3 осуществляют в форме 1, стенки 2 которой выполняют из материалов, удовлетворяющих по отношению к пропитываемому материалу 5 требованию пропитываемости (S_p:S_макс) cos = 0,25 - 1,0, где S_р, S_макс текущее и максимальное значения площадей растекания пропиточного материала по пропитываемому материалу; - краевой угол смачиваемости абразива пропиточным материалом, при этом расстояние между двумя противоположными стенками формы выбирают равным: D = (1-4)A, где D - расстояние между стенками формы; A - диаметр зерен закрупненной фракции абразивного порошка, и выполняют их из различных материалов. После пропитки стенки формы полностью или частично удаляют. 2 з. п. ф-лы, 7 ил.