Способ изготовления режущего инструмента

Ордена Трудового Красного"Знамени инстисверхтвердых материалов Академии наукУкраинской ССР(54,1 СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТАИэобрвой металлубам изго ас- фне енееспособомннстру 16 тавка неого, еслилщину, она кцион- ичесние относится к порошкоргии, в частности к спосоления режущего инструмента,Известен способ изготовления режущивставок путем спекания алмазных чтиц и связующего при температуременее 1400 С и давлении не м70 кбар. Изготовленные этим, вставки крепятся к державкемента методом пайки 11 ).Недостаток этого способа заключается в трудности крепления вставкв державке, особенно если всбольшого размера. Кроме этвставка имеет небольшую топри работе выкрашивается,Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемому эФ 4 екту является способ изготолешая режущих вставок, включающийвоздействия давлением 45-100 кбар итемпературой 1450-2700 С на реа,нь 1 В сосуд с граФитовьвю цилиндр 2ким нагревателем; в котором помещена подложка из твердого сплава, на которой уложен слой алмазных частиц 12 1,Недостатком такого способа является то, что в процессе спекания происходит перегрев подложки, а это приводит к синтезу алмаза из материала подложки и граФитового нагревателя, вследствие чего нарушается процесс спекания алмаза на подложке и снижается выход годных вставок при их изготовлении.Целью изобретения является повыше ние качества инструмента.Для достижения поставленной цели предложен способ изготовления режущего инструмента, включающий размещение сверхтвердого материала на подложке из твердого сплава и нагрев сборки при давлении 45-100 кбар до температуры 1450-2700 фС, который отличается от известного тем, что на одной иэ торцевых поверхностей подложки формируют полостьсверхтвердый материал869968 3размещают з полости, перед нагревомсборку помещают в порошок металла изгруппы железа или в смесь порошковэтих металлов, а нагрев сборки проводят со стороны ее торцевых поверхностей; тоицкна слой порошка сверхтверФдого материала, помещенного в полость,составляет 0,5-2,5 мм, а соотношениедиаметров подложки и полости составляет44-310 ммСущность изобретения поясняетсячертежом, на котором показана схемаустройства.для изготовления режущегоинструмейта.Устройство состоит из реакционногососуда 1 из литографского камня,)1который помещают между матрицами камеры высокого давления (не показаны Внижней торцевой части его устанавливают нагреватель 2 из графита илисмеси графита и базальтового волокна, 20на который помещают порошок 3 й 1, Ге,Со или их смеси, затем устанавливаютподложку 4 с размещенным в ней сверхтвердым материалом 5 и полностью покрывают вышеуказанными металлически 23ми порошками 3 и сверху закрываюткак указано выше, торцевыми нагревателямн 6,Собранное таким образом устройствовысокого давления и температуры по- бмещают под пресс и прикладывают кматрицам усилие для создания давле"ния, пропуская ток через системуматрицанагревательметалл-нагреватель-матрица, 35 В результате операции спекания получают вставку, состоящую из твердо- сплавной подложки и прочно спеченных между. собой и подложкой порошко О образных, частиц из сверхтвердого материала, полностью покрытых расплавленным металлом М 1, Ге Со или их смесью. Полученным таким образом вставкампридают требуемую форму, напримерформу режущей части токарного резца,в которой рабочей частью является спеченный йорошкообраэный слой из порошковсверхтвердого материала, напрймер изффалмаза,Выполнение подложки с высотой уг"дубленияменее 0,5 мм является нецеле"сообразным, так как не находит применение в инструменте а выполнение ее ззс высотой более 2,5 мм не приводит кспеканию в ней сверхтвердого материала. фПри разности диаметров 4-И 1,0происходит, скалывание материала подлож"ки со стороны углубления и появление.трещин в сверхтвердом материале.Давления.и температуры, необходимыедля спекания режущих вставок, выбранытаким образом, что при давлениях итемпературах менее 45 кбар и 1450 Ссоответственно спекания вставок непроисходит, а при давлениях более100 кбар и температурах более 2700 Сспекание производить нецелесообразно,так как резко снижается работоспособность устройства,Ниже приведены примеры предпочтительных вариантов осуществления способа.П р и м е р 1, На подложке иэ твер-.дрго сплава диаметром 12 мм и высотой3 мм выполнено углубление, котороезаполняют(спрессовывая с помощью пуансона)порошком алмаза зернистостью 110 мкм, Снаряженную таким образом подложку помещают в реакционный сосуд,полностью покрывают, порошком И 1, асверху и снизу закрывают графитовымнагревателем.Спекание производят при температуре 2000 С и давлении 80 кбар в теОчение 5 сек.Было проведено 130 спеканий. Вовсех случаях наблюдалось прочное крепление спеченного порошка алмаза кподложке без наличия в ней трещин,П р и м е р 2. На подложке изтвердого сплава диаметром 9 мм, высотой .2 мм выполнено углублениекоторое заполняют с помощью пуансона порошком кубического нитрнда бора зернистостью 3-5 мкм, Снаряженную такимобразом подложку помещают в реакционный сосуд, полностью покрывают порошком Со, а сверху и снизу закрываютнагревателями иэ смеси графита ибазальтового волокна. Спекание производят при температуре 2700 С и давлении 100 кбар вФтечение 10 сек.Было, проведено 30 спеканий. Во всех случаях наблюдалось прочное крепление спеченного порошка кубического нитрида бора к подложке,П р и и е р 3, На подложке иэ стали диаметром 10 мм, высотой 3 ю выполнено углубление, которое заполняют с помощью пуансона порошком алмаза зернистостью 14-20 мкм. Снаряженную,таким образом подложку по-. ,мещают в реакционный сосуд, полностью покрывают порошком Ге, а сверху6Формула изобретения 869968 ВНИИПИ Заказ 871918 Тираж 872 Подписно филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5и снизу закрывают графитовыми нагревателями.Спекание производят при температуре 1450 фС и давлении 45 кбар в течение 3 сек,Было проведено 45 спеканий. Вовсех случаях наблюдалось прочное крепление алмаза к подложке,П р и м е р 4, То же, что и попримеру 1, только снаряженную подложку смесью порошков алмаза и кубического нитрида бора помещают в реакционный сосуд и полностью покрывают однородной смесью порошков М 1, Со, Ге,Выло проведено 35 спеканий. Вовсех случаях имело место прочное крепление сверхтвердого материала к подложке,Предложенный способ изготовлениявставок позволил прочно закрепить спе"ченные порошки к подложке, повыситьих качество,Как показали испытания инструмента,полученного предложенным способом, износ резца по задней грани составил0,04-0,065 мм, а для инструмента,полученного известным способом 0,080;1 мм для одних и тех же режимов обработки,Расчетный. экономический эффект отВнедрения изобретения составля ет275 тыс. рублей в год. 1Способ изготовления режущегоинструмента, включающий размещениесверхтвердого материала на подложкеиз твердого сплава и нагрев сборкипри давлении 45-100 кбар до температуры 1450-2700 С, о т л и ч а ющ и й с я. тем, Что, с целью повьвео ния качества, инструмента, на однойиэ торцевых поверхностей подложкцформируют полость, сверхтвердый материал размещают в полости, перед нагревом сборку помещают в порошок металла из группы железа, нли в смесьпорошков этих металлов, а нагревсборки проводят со стороны ее торцевых поверхностей,2, Способ по п,1, о т л и ч а ю 20 щ и й с я тем, что толщина слоя порошка сверхтвердого материала, поме-щенного в полость, составляет 0,52,5 мм, а соотношение диаметров подложки и полости составляет д,1-3 Ы,Омм,25Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США У 3141746,кл. 51-307, опублик. 1964. 2, Патент Франции В 2089414,кл, В 22 Р 3/00, опублик. 1972.