Металлическая связка

Соефз Сфеетских Социалистических теслубликОп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВЮВСКВМУ СВМЛВИЛЬСУВУ(22) Заявлено 2409,79 (21) 2847132/25-08 с присоединением заявки М -Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621.922. .079(088,8) Дата опубликования описания 30,05,81(54) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА Изобретении относится к изготовлению алмаз но- абразивного инс трумента.Известна металлическая связка для изготовления абразивного инструмента, включающая медь, кремний, магний, никель, марганец, карбидообразующий элемент (титан, хром, цирконий) и алюминий, Эта связка. обладает по" вышенной теплостойкостью и более низ ким, чем у других составов на алюминиевой основе, адгезионным взаимодействием с обрабатваемыми материалами, в том числе со сталями.,Алмазныеинструменты на оСнове этого связующего 15 применяются для производительного шлифования твердых сплавов и композиций твердого сплава со стальюНедостатком инструмента, изготовленного на основе известного связую щего, является пониженная износостойкость, что объясняется недостаточно высокой прочностью удержания зерен абразива связкой. В состав известного связукщего введены титан, хром или кобальт, цирконий, которые способствуют образованию переходных слоев на границе алмазное зерно - металлическая связка. Однако действие этих элементов незначительнО, так как температура Формования абразивных инструментов на этой связке (560600 С) сравнительно низка С технологической точки зрения к недостаткамизвестного решения следует отнести итрудность крепления режущего слоя ккорпусу. Так при формования режущегослоя на стальном корпусе не обеспечивается прочное сцепление между ними,что приводит к повышенному браку инструмента из-эа отслоений алмаэоносного слоя. При использовании корпу-сов из алюминиевых сплавов в процессе изготовления кругов происходит оплавление корпусов. По технологическйм причинам практически не изготовляются на этой связке круги прямогопрофиля тарельчатой Формы и т. д,Цель изобретения - обеспечениеснижения расхода абразива, а такжеполучение прочного спая алмаэоносного слоя с корпусом,Поставленная цель достигается тем,что в состав металлической связки,содержащий никель, алюминий, дополнительно введены олово и мишметалл,а содержание компонентов взято вследукщем соотношении,.масс.Ъ: медь20,0-45,0; олово 5,0-15,0; никельО, 5-15,0; мишметалл 0,05-2,0; алюминий остальное. Пределы содержания компонентов выбраны из следующих со.- ображений. Медь является. основным легирующим элементом, который определяет механические свойства связки. При содержании меди менее 20,0 состав имеет недостаточную твердость, повышенную склоность к схватыванию с.обрабатываемыми материалами. Содержание меди более 45,0 значительно охрупчивает состав, в результате чего снижается износостойкость связки. Олово вводится в состав в пределах от 5,0 до 15,0Оно влияет как на служебные, так и технологические свойства. При содержании,менее 0,5 его влияние на механические и антифрикцион ные свойства сплава недостаточно, Увеличение содержания олова выше 15,0 приводит к значительному охрупчиванию сплава, что приводит к сколам, трещинам режущего слоя инструмента при 20 ударных нагрузках. По технологическим оображениям олово вводится в сплав в виде порошка лигатуры, содержащей мишметалл, а также добавки меди к никеля. Использование в качест ве основы лигатуры олова с низкой температурой плавления позволяет наиболее полно использовать свойства металлов редкоземельной группы, входящих в мишметалл, влиять на межфазные грани- З 0 цы с абразивным зерном, а также с материалсес корпуса.Мишметалл - это технический сплав ряда резкоземельных элементов(церий, лантан и другие). Его состав определяется Ту 48-4-280-73, Резкоземельные элементы, входящие в состав мишметалла, оказывают существенное влияние на структуру и свойства сплавов даже при содержании менее 0,05. Но основное назначение этой добавки в 40 металлической связке абразивного инструмента - влияние на границу зерно- металлическая связка, а также на границу режущего слоя круга с корпусом. Для этих целей содержания мишметалла 45 менее 0,05 недостаточно. Верхний предел содержания (2,0) выбран из условия обеспечения сохранения шихты в неокисленном состоянии. Количество мишметалла в свяьке определяется концентрацией абразивного зерна и антифрикционных наполнителей. Чем выше эта концентрация, тем больше в состав связки вводится мишметалла вплоть до верхнего предела содержания - 2,0. Содержание никеля изменя ется в широких пределах от 0,5 до 15,0. Это объсняется тем, что никель вводится для улучшения механических свойств и износостойкости связки, а также из технологических соображе нийС увеличением содержания никеля повышается твердость связки, ее проч- ность. Однако увеличение содержания его в связке более 15,0 нежелательно, так как повышается содержание интерметаллидов с высокой температу- .рой плавления. В связи с этим ухудшается технологичность связки - значительно возрастает температура Формования инструмента с 550-570 фС до 650750 С. Никель обеспечивает наиболееполное использование полезных свойствредкоземельных элементов, входящих вмишметалл. Редкоземельные элементы вводятся в состав связки в виде порошков лигатуры, содержащей олово, мишметалл, никель. С редкоземельными элементами никель образует интерметаллиды и тем самым защищает эти активные элементы от окисления. Температура плавления этих интерметаллидов от 450 до 550 С, При нагреве сбрикетированной шихты в пресс-Фор" ме и последукщей горячей допрессовке эти интерметаллиды расплавляются и в жидкой фазе оказываются межфазноаитивные добавки редкоземельных элементов. Нижний предел содержания никеля из технологических соображений устанавливается равным 0,5.Изготовление абразивных кругов на основе предлагаемого состава осуществляется из порошков методами порошковой металлургии: брикетирование в пресс-Форме смеси порошков связки с алмазами или другими сверхтвердыми материалами, нагрев смеси с пресс- формой до 550-580 С (до появления жидкой фазы) и допрессовка в нагретом состоянии для придания режущему слою окончательной Формы и размеров. Состав хорошо пристает к стальному корпусу за счет межфазноактивной добавки - мишметалла, детали прессформы защищаются от налипания связки графитосодержащими смазками. Состав позволяет осуществить формование режущего слоя одновременно с прессованием порошкового корпуса (температуры формования совпадают). Изготовление корпуса осуществляется из порошков алюминия марок ПА 1-ПА 4 (по ГОСТУ б 058-73). Шихта связки включает в себя смесь готовых порошков алюминия, меди, олова, никеля и лига. туры. Лигатура необходима в связи с тем,что промышленность не выпускает порошков мишметалла или других редкоземельных1элементов. из-за высокой химической активности и вязкости этих металлов.Лигатура позволяет получить дроблением порошки, содержащие мишметалл ипредохранить от окиеления в процессеих изготовления, хранения, а такжеизготовления инструмента. В лигатурередкоземельные элементы находятся всвязанном виде легкоплавких интерметаллидов с оловом, никелем, которыеразлагаются или расплавляются притемпературе формования инструмента. Примеры составов, которые использованы для.изготовления алмазных кругов, приведены в таблице,,0 связки. Состав сплава: медь 28 кремний 10,0;,магний 5,0; нике 1,5; марганец 1,0; титан 1,5; ний 53,0, Средний удельный рас алмазов 3,5 мг/г.В результате сравнительных ний с кругами иа известной свя М 5-8 (прототип) установлено, ч ные круги при обработке композ твердый сплав со сталью в соот ях 1:1, 1:2, 1 г 4 позволяют раб без засаливания с проиэводител на 30-50 более высокой а уде расход алмазов менее в 1,5-2,0 00/80,алюмиод спытакео опыт цииошенитатьностьюьныйраза. ЗО Фо а изобретения Металл ного инст ний, медь щаяс я удельного 0 дополнител олово, а соотношен Медь Олово Никель Мишметал иний0-45, -15,0 -15,0 5-2,0 ально 0,0 Источники информац инятые во внимание при 1. Авторское свидетель 293674, кл. В 24.0 3/06ии,экспертизство СССР1969. 0 В. Воробьеваб Кор ставите хред Н. Ред акт В. Синицк Подпис ноемитета СССРоткрытийая наб., д. аз 3868/1 15рственногозобретений иЖ, Раушс Тир ВНИИНИ Го по дел 113035, Мос4/5 Филиал ППП фПатентф, г. Уж л. Проектная, 4 П р и м е р. Готовят алмазны круг на основе состава 4, АСВ 1 150. Круг чашечной формы АЧК 150 х х 10 х 3 х 32 с прессованным корпусом. Связку готовят из смеси порошков, ; алюминий 53,5; медь 35,0; Олово 1,5; лигатура 10,0. При этом используют лигатуру состава, : олово 75,0; медь 14,0; мишметалл 6,0 никель 5,0. В приготовленную смесь порошков металлов и лигатуры замешивают алмазы. В пресс-форме предварительно брикетируют вхолодную корпус круга, затем на этой заготовке корпуса брикетируют в той же пресс-форме(другим пуансоном) алмазоносный слой. Окончательное придание формы и размера корпусу и слою осуществляют одновременно при горячем прессовании при 560 С. Аналогична схема изготовления кругов тарельчатой форьы. Кру" .ги прямого профиля изготовляют на стальном точеном корПусе. В таблице приведены результаты сравнительных испытаний алмазных кругов АЧК 150 х х.10 х 3 х 32, АСВ 125/100, 150 при заточке композиции твердый сплав Т 15 К 6, со сталью 45 в соотношении 1:1, скорость круга 25 м/с, продольная подача 1,0 м/мин, поперечная подача 0,03 мм/вд.ход, СОЖ содовый раствор. Сопоставление результатов испытаний составов 1-4 с составом 5 показывает значительное увеличение расхода алмазов в последнем. В тех же условиях испытывают круги на основе известной ическая связка для абразиврумента, включакщая алюминикель, о т л и ч а ю - тем, что, с целью снижения расхода абразива, в связку ьно введены мишметалл, и компоненты взяты в следукщем ии, масс.