Способ изготовления абразивных инструментов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 у В 24 Р 17/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(72) И, Насыров и С. 3. Гуляметдинов (71) Ташкентский ордена Дружбы народов политехнический институт им, Бируни (53) 621.922.079 (088.8)(54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ, при котором на нагретую основу инструмента наносят порошкообразное связующее и абразивные зерна в атмосфере псевдоожиженного слоя и производят термообработку, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения качества инструмента, предварительно готовят смесь порошкообразного связующего и абразива и псевдоожижают эту смесь, а основу инструмента перемещают возвратно-поступательно в пределах высоты псевдоожиженного слоя смеси.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения адгезии основы с,801024253 абразивным слоем при использовании в качестве связующего порошка неполярного и слабополярного полимера, связующее готовят из нестабилизированного и стабилизированного полимера при соотношении компонентов, вес. %: Нестабилизированный полимер 5 - 20 Стабилизированный полимер 80 - 95 при этом дисперсность порошка нестабилизированного полимера выбирают равной (1 - 10) дисперсности порошка стабилизированного полимера, а основу инструмента предварительно выдерживают над слоем псевдоожиженного полимера до образования окисленного подслоя, после чего основу погружают в псевдоожиженную абразив- щФ ную смесь из абразивного порошка и стабилизированного полимера.3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся уеае тем, что возвратно-поступательное переме- ефф щение основы инструмента в пределах высоты псевдоожиженного слоя смеси осуществляют со скоростью 0,01 - 0,02 м/сек. ,ыИзобретение относится к изготовлению металлорежущих инструментов, а именно абразивного инструмента.Известен способ изготовления абразивного инструмента, согласно которому нанесение на основу инструмента связующего и абразива осуществляют в атмосфере псевдоожиженного (кипящего) слоя этих составляющих.Согласно известному способу, основу, на которую наносят абразивное покрытие, предварительно нагревают выше температуры плавления порошкообразного связующего, затем помещают в псевдоожиженный (кипящий) слой порошкообразного связующего. После этого порошкообразное связующее оплавляют при температуре пленкообразования, когда полимер, переходя вязко- текучее состояние, обладает высокой клеющей способностью. Затем основу с оплавленным связующим помещают в псевдоожиженный (кипящий) слой абразивных зерен (порошка), которые при этом раномерно налипают на поверхность связующего. В случае необходимости нанесения закрепляющего слоя, после нанесения абразивных зерен основу помещают повторно в псевдоожиженный (кипящий) слой порошкообразного связующего.При нанесении многослойного абразивного покрытия указанные операции повторяются столько раз, сколько абразивных слоев должно быть нанесено. После окончания процесса нанесения абразивного покрытия производят термообработку полимерного связующего (отверждают его) (1) .Недостатком известного способа изготовления абразивного инструмента является необходимость использования при нанесении. порошка и абразива на корпус, как минимум, двух аппаратов, создающих кипящий слой, что приводит к возникновению ряда технологических трудностей. Дело в том, что максимальное значение адгезии полимера и подложки для нестабилизированного полимера по сравнению со стабилизированным достигается при меньших температурно-временных воздействиях.Однако, из-за слабой . термостойкости большинство полимеров связующего из не- стабилизированного материала не получило широкого распространения. В частности толь ко лишь для обеспечения достаточной адгезии связующего к корпусу инструмента необходимо иметь двааппарата соответственно для нестабилизированного и стабилизированного полимерного кипящего слоя. Всего же для, осуществления известного способа изготовления абразивного инструмента необходимо, оказывается, иметь три аппарата.Необходимо также учесть, что в процессе термического воздействия окисляется не только определяющий прочность адгезионного соединения тонкий граничащий с металлом слой полимера, но и полимер в объеме.45 50 55 Способ осуществляется следующим образом.Основу инструмента, на которую необходимо наносить а бразивно-полимерный слой, нагревают до температуры оплавления связующего. Затем основу помещают в псевдоожиженный (кипящий) слой смеси порошкообразного связующего и абразива, затем производят возвратно-поступательное передвижение ее в пределах высоты кипящего слоя, в течение времени, необходимого для обеспечения заданной толщины абразивного слоя.Во время псевдоожижения массы происходит разделение (сепарация) различных по весу частиц, При этом структура кипящего слоя по его высоте распределены таким образом, что на верхней части слоя располагаются преимущественно более легкие Длительное нахождение полимера в расплавленном виде на поверхности корпуса инструмента приводит к увеличению степени окисления. Вследствие окисления полимера его физико-механические и химические свойства существенно ухудшаются, в результате чего резко уменьшается адгезия связующего к абразиву и срок службы инструмента, а качество ухудшается.Цель изобретения - усовершенствование технологического процесса изготовления при обеспечении высокого качества абразивного инструмента.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу, при котором порошкообразное связующее и абразивное зерно на носят на нагретую основу инструмента ватмосфере псевдоожиженного слоя, предварительно готовят смесь из указанных материалов и псевдоожижают эту смесь, а основу инструмента перемешают возвратно.поступательно в пределах высоты псевдоожи женного слоя смеси.В случае использования в качестве связующего неполярных или слабополярных полимеров с целью улучшения адгезии абразивного слоя с основой корпуса, предварительно готовят смесь из порошка нестабилизированного и стабилизированного полимера при соотношении компонентов (вес,о/О):Нестабилизцрованныйполимер 5 - 20 Стабилизированный30полимер 80 - 95при этом дисперсность порошка нестабилизированного полимера выбирают равной (1 - 10) дисперсности порошка стабилизированного полимера, а основу инструмента предварительно выдерживают над слоем 35псевдоожиженного полимера до образова-, ния окисленного подслоя, после чего основу погружают в слой смеси абразивного порошка и стабилизированного связующего,Скорость перемещения основы инструмента в пределах псевдоожиженного слоя 40 составляет 0,01 - 0,02 м/сек.частицы, а в нижней части - более тяжелые частицы.Возвратно-поступательное движение основы с определенной скоростью в пределах высоты кипящего слоя обеспечивает более равномерное распределение абразивных частиц и связующего в абразивном инструменте.В дальнейшем изделие снанесенным абразивным слоем подвергают термообработке при температуре выше температуры плав О ления связующего, необходимой для дооплавления связующего и формирования контакта между слоями, При создании абразивного слоя на теплоемкой основе необходимость в такой термообработке может отсут. ствовать, поэтОму эти изделия подвергают 15 охлаждению непосредственно после извлечения детали из аппарата для нанесения.В тех случаях, когда в качестве связующего применяют неполярный или слабополярный полимер, а ответственным за адге- зию связующего к корпусу является тонкий окисленный слой полимера, используют, в качестве связки порошкообразный материал, состоящий из нестабилизированного и стабилизированного полимера. Весовые соотношения компонентов смеси определяют расчетным методом из отношения необходимых толщин рабочих слоев абразивного инструмента. Толщина слоя зависит от термостойкости полимера, скорости диффузии кислорода через расплав, каталитической активности поверхности изделия и других фак- ЗО торов, определяющих изменение адгезии.В. этом случае при псевдоожижении приготовленной смеси над псевдоожиженным слоем, содержащим абразивный порошок и порошок стабилизированного связующего, образуется сепарированная область, состоя- З 5 щая только из мельчайших частиц нестабилизированного полимера. Изделие вначале, помещают в эту сепарированную область и выдерживают в ней до тех пор, пока не обра- зуется тонкая пленка полимера. Будучи тонкой, эта пленка быстро окисляется, образуя окисленный подслой между основой и впоследствии образуемым абразивным слоем. Для хорошей адгезии последнего с основой толщина подслоя должна составлять не более 0,04 - 0,05 мм. Более толстый окис ленный подслой является хрупким и поэтому ухудшает прочностные свойства инструмента. Затем основу погружают в псевдоожиженный слой абразивной смеси, осуществляя возвратно-поступательное движение с определенной скоростью в пределах высо ты кипящего слоя.Гранулометрический состав смеси выбирают таким образом, чтобы во время псев. доожижения смеси происходило ее разделение с образованием над слоем абразивного порошка и связующего слоя порошка не- стабилизированного полимера. Для, этого дисперсность порошка нестабилизирован 4ного полимера выбирают равной (1 - 10)дисперсности порошка стабилизированногополимера, а количество этого порошка берутравным 5 - 20 О/о от веса связующего, Напрактике размер порошка нестабилизированного полимера выбирают равным 25 -100 мкм, а стабилизированного 100 - 250 мкм.Выбранная скорость перемещения основы обеспечивает осаждение определенногоколичества абразива и связующего. Придвижении основы с большей скоростью может происходить растекание вязкотекучего абразивного слоя за счет инерционныхсил,Пример 1, Проведена проверка возможности и эффективности изготовленияабразивного инструмента предлагаемым методом с использованием в качестве основы -сталь 45 и в качестве связующего - поликапроамид (полярный полимер марки Б)с зернистостью 100 - 250 мкм, а в качествеабразивного зерна - электрокорунд белый ЭБ с зернистостью - 8. Цилиндрическую основу абразивного инструмента нагревают до 230 - 250 С и помещают в кипящийслой, состоящий из полимер-абразивнойсмеси. Затем в пределах высоты кипящегослоя осуществляют возвратно-поступательное движение основы абразивного инструмента со скоростью 0,01 - 0,02 м/сек в течение 20 - 150 сек. После достижения необходимой толщины изделие извлекается изаппарата псевдоожижения и охлаждается,Пример 2; Проведена проверка возможности и эффективности изготовления абразивного инструмента предложенным методом с использованием в качестве основыстали 45, в качестве связующего пентон, ав качестве абразивных зерен - электрокорунд белый с зернистостью - 8. Расчет композиции осуществляется следующим образом: нестабилизированный пентон составлял 12,5 вес, % с размерами частиц 25 - 100 мкм и 87,5 вес, о/о - стабилизированный с величиной частиц 100 - 250 мкм Цилиндрическую основу нагревают до 250 С, затем основу выдерживают 2 - 5 сек над псевдоожиженным слоем (толщина окисленного подслоя 0,04 - 0,05 мм). Дальше основу медленно опускают в псевдоожиженный слой и в пределах высоты этого слоя осуществляют возвратно-поступательное движение изделия со скоростью 0,01 - 0,02 м/сек в течение 20 - 150 сек до достижения необходимой толщины абразивоносного слоя. Затем извлекают изделие из аппарата, производят термообработку при 250 С в течение 10 мин для дооплавления связующего, Охлаждение осуществляют в воде при 15 - 20 С,Сравнительное исследование адгезии пентона (нестабилизированного и стабилизированного) показало, что адгезия полимер1024253 Составитель Н. Балашова Техред И. Верес Корректор Г. Решетник Тираж 795 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор А.ШандорЗаказ 4292/ 2 ного слоя, полученного с промежуточным тонким окисленным подслоем из нестабилизированного пентона в 20 - 30 раз больше, чем адгезия полимерного слоя из термостабилизированного пентона, такой же толщины и полученного при аналогичных термических режимах без промежуточного подслоя.Таким образом, в предлагаемом способе в качестве металлической основы можно,при менять любой металл или сплав. Однако 10 при этом необходимо учитывать адгезию связующего к данному металлу или сплаву. Известно, что полимеры хорошо прилипают к стали. В качестве связующего, например, можно использовать полиамидные смолы, а в качестве абразивного зерна алмаз, кар бид кремния, электрокорунд белый, карбид бора, абразивные микропорошки (например, окись хрома) и т. д. Конструкция (форма) образивного инструмента для применения предлагаемого способа может быть самой .разнообразной и зависит главным образом от формы обрабатываемой поверхности.Сравнительный анализ известного и предлагаемого способов изготовления абразивных инструментов показал, что предлагаемый способ изготовления инструмента за счет совершенствования технологии позволяет уменьшить себестоимость в 2 - 2,5 раза, а также улучшает шероховатость поверхности обработанной детали на 3 - 4 класса. При этом отсутствуют неравномерный из. нос рабочей поверхности инструмента за счет равномерного распределения абразива и связующего в рабочем слоем инструмента.