Металлическая связка для абразивного инструмента

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 8010 79 В 24 В 3/06 РЕТЕНИЯ ЬСТВУ ю- е- ни- ниБюл. Р 14 Л.А.Никиш Н.Курочки 10. Р 20-3 0,1-2 0,1-2,0 Остальн ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 602586, кл, В 24 Р 3/06, 1975.2, Авторское свидетельство СССР Р 563279, кл, В 24. П 3/06, 1974 (прототип).(54)(57) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА ДЛЯАВРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащаякарбид хрома, медь, марганец, фосфор,металл из группы железо, кобальт,:никель и металл из группы цинк, олово, свинец, алюминий,щ а я с я тем, что, сния стойкости инструмжения температуры спешения прочности связктельно содержит церийгруппы магний, кальцищем соотношении компоКарбид хромаМарганецФосфорМеталл из группы.железо, кобальт,никельМеталл из группыцинк,.олово,. свинеалюминийЦерийМеталл из группымагний, кальцийМедь отличцелью повышнта путемания и повона допои металл ипри следуюентов, мас1-4025-300,1-2,0Металлы подгруппы железа повышают механические свойства связки и способствуют смачиванию связкой карбида хрома. При наличии их менее 1 их влияние не сказывается; при соИзобретение относится к изготовлению инструмента иэ синтетическихвысокотвердых материалов с пониженной термостойкостью, в частностик связкам для инструмента из синтетических монокристаллических алмазов типа САМ, н том числе для инструмента для бурения скважин,Известна связкадля абразивногоинструмента, содержащая карбид титана, хром, никель, молибден, железо, 10.медь, кремний, углерод ).13.На указанной связке изготавливается инструмент иэ природных алмазов и других материалов с относительно высокой термостойкостью (типа 15СВСП и т.д,), но для материалов сболее низкой термостойкостью900 С)она не пригодна.Известна связка, .содержащая,мас.: карбид хрома 5-90; металлподгруппы железа 2-30; медь 3-10;металл из группы цинк, олово, алюминий, кадмий, свинец 2-30; марганец 1-25; кремний 0,5-5,0, фосфорО, 05-1, 0 Г 2 3.Эта связка допускает термообработку при температуре до 800 ОС, чтопозволяет применить ее для инструмента из таких материалов, какзльбор-РН, зерно ЛД и т.д., однакодля материалов типа САМ, теряющихдо половины прочности при нагревесвыше 800 С, зта связка непригоднаиз-эа низкой стойкости инструмента.Это обусловлено следующими ее недостатками:35высокой температуры плавления металлической части связки (сплава ееметаллических компонентов), превышающей 800 С;недостаточной адгезией связки к 40сверхтнердому материалу при низкойтемпературе термообработки;недостаточной прочностью инструмента, изготавливаемого на тех составах связки, которые допускают ниэкую термообработку.. Целью изобретения является повышение стойкости инструмента путем увеличения прочности связки, снижениятемпературы изготовления инструмента.50Поставленная цель достигается тем,что н связку, содержащую карбид хрома, металл из группы железа (кобальт,никель, железо), медь, марганец, фосфор, металл из группы цинк, олово,свинец, алюминий, вводят церий и металл иэ группы магний, кальций приследующем содержании компонентов нсвязке, мас.:Карбид хромаМарганец 60ФосфорМеталл иэ группыжелезо, кобальт,никель 1,0-10,0Металл иэ группы 65 цинк, олово, свинец, алюминий 20,0-30,0Церий 0,1-2,0Металл иэ группымагний, кальций 0,1-2,0Медь ОстальноеОт связки-прототипа предлагаемая связка отличается увеличением содержания марганца и введением магния (кальция ) совместно с церием, что способстнует увеличению механической прочности связки (прочности на изгиб, ударной вязкости), снижению температуры плавления металлической части связки и улучшению смачивания алмаза.Положительный эффект от введения новых компонентов достигается только при их совместном присутствии в связке. Так, магний (кальций), являющийся активным карбидообразонателем и поэтому способствующий смачиванию распланом алмаза, а также снижающий температуру плавления сплава предлагаемого состава, беэ наличия в сплаве церия не выполняет своей роли и резко охрупчивает сплав из-за легкого окисления при нагреве. Церий вызывает более тонкую кристаллизацию частиц металлической части сплава, тем самым повышая его прочность, и является активным раскислителем, предохраняя такие легкоокисляющиеся металлы, как магний, от окисления. Но в сплаве на основе меди с большим содержанием марганца, цинка и т.д. церий растворяется плохо (при некоторых составах возможно даже разделение расплава на несмешивающиеся части ), тогда как щелочноземельные металлы повышают растворимость в сплаве церия и тем самым гомогенизируют расплав.Пределы введения компонентов снязки обусловлены следующим.Карбид хрома создает, н основном, твердость и износостойкость связки. Количество его во многом зависит от метода изготовления инструмента. Так, при изготовлении инструмента пропиткой расплавом из тугоплавких порошков, в частности того же карбида хрома, или центробежным литьем, его содержание может достигать 40 без повышения температуры изготовления инструмента, определяемой планлением расплава; при изготовлении горячим прессованием его содержание сокращается, так как в противном случае температура изготовления превышает критическую (800 С). Содержание карбида хрома менее 1 не влияет на свойства связки.1085796 Средняя стойкость (проходка) на коронку, м Тип коронки 4,4 Пример 1 Пример 2 5,6 4,8 Пример 3 Связка-прототип 3,4 Коронка на связкеМ 50 2,7 держании этих металлов более 10связка чрезмерно тугоплавка.Марганец снижает температуру изготовления инструмента и способствует смачиванию алмаза, Его содержание в пределах 25-30 в сплаве смедью, железом, и .д. дает возможность иметь связк с температуройтермообработки менее 800 ОС, иначесвязка становится тугоплавкой.Легкоплавкие металлы из группы 10цинк, олово, свинец, алюминий вводятся в пределах 20-30, так как ьрименьшем содержании связка тугоплавка, большем - охрупчивается. Целесо-;образность введения того или иного 15иэ этих металлов в значительной мере определяется способом изготовления инструмента. Так, при горячемпрессовании при короткой выдержкецелесообразен менее дефицитный и дешевый цинк; при более продолжительной пропитке - олово, так как цинкпри этом "летит" из-за высокой упругости его паров,Фосфор; металл из группы магний,кальций; церий очень активно влияютна свойства сплава и поэтому интервалы их варьирования невелики. При содержании их менее 0,1 Ъ свойства связки практически не меняются; при введении фосфора или магния (кальция)более УЪ связка охрупчивается; введение церия более 2 нецелесообразно изэа его дефицитности, Фосфор снижает точку плавления связи и повышает еетвердость. 35Металл из группы магний, кальцийулучшает смачиваемость алмаза, снижает температуру плавления сплава иповышает растворимость церия. Изучение краевого угла смачивания алмаза расплавом, содержащим медь, мар- .ганец, никель, олово, фосфор и 1церия при введении 0,1-2,0 магния,показывает, что угол уменьшается от110 до 80 О. 45Церий ведет к резкому изменениюзернистости металлической частисвязки, улучшая ее прочность; он является также раскислителем, позволяющим ввести магний (кальций). 50Прочность на изгиб предлагаемогосплава с 40 карбида хрома и 1 маг-,ния при повышении содержания церияот 0 до 2,0 увеличивается от 50до 65 кгс/мм 2.55 Медь - основной компонент связки, определяющий ее свойства. Ее содержание зависит от наличия других компонентов.Примеры применения связки следую щие.П р и м е р 1. Буровые коронки диаметром 59 мм из алмаза САМ 630/500; изготавливают на связке состава, мас,Ъ: карбид хрома 1,0; железо 5,0; 65 никель 1,0 р марганец 30,0; цинк 18,0 ролово 2,0 р свинец 5,0 р фосфор 1,0 уцерий 0,1; магний 0,1, медь остальное. Изготовление ведется горячимпрессованием в графитовой пресс-форме смеси порошков алмаза, карбидахрома и сплава при 720 С и выдержке0,5 мин. Порошок сплава, содержащийостальные компоненты связки, изготавливается их сплавлением на установкеТВЧ и измельчением.П р и м е р 2. Буровые коронкидиаметром 59 мм из алмаза САМ 630/500изготавливают на связке состава,мас.Ъ: карбид хрома 15; железо 8,5;никель 1,5; марганец 27,5; цинк 30;фосфор 0,1; магний 0,75; кальций0,25; церий 1,0; медь остальное.Изготовление ведется аналогично примеру 1 при 780 С,П р и м е р 3. Буровые коронкидиаметром 59 мм из алмаза САМ 630/500изготавливают на связке состава.,мас.Ъ: карбид хрома 40; кобальт 1,0;марганец 25; олово 10,0; алюминий10,0; фосфор 2,0; магний 2,0; церий2,0; медь остальное, Изготовлениеведется методом центробежного литьяв графитовой форме при 250 об/мини 780 ОС пропиткой каркаса из смесипорошков алмаза и карбида хрома расплавом остальных компонентов.Изготавливают коронки диаметром59 мм из алмаза САМ 630/500 на связке-прототипе состава, мас.Ъ: карбидхрома 15,0; железо 8,5; никель 1,5;марганец 24; цинк 30; кремний 0,5;фосфор 0,1; медь остальное. Изготовление ведется горячим прессованиемпри 830 ОС.Коронки, изготовленные в соответствии с примерами 1-3 и на связкепрототипе, испытаны в сравнении скоронками иэ природного алмазанапромышленной связке М 50, Коронки изалмаза САМ на связке М 50 из-за высокой температуры их изготовления.1085796 Составитель Н.БалашоваТехред Л.Коцюбняк . Корректор А.Дзятко Редактор С Тимохина Заказ 2136/14 Тираж 737 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Анализ результатов испытаний, проведенных в одинаковых условиях, показывает, что коронки на предлагаемой связке превосходят коронки на связке-прототипе и стандартные коронки в 1,3-2,0 раза. Это обьясняется тем, что в коронках на предлагаемой связке не нарушается структура и Физико-механические свойстваалмаза САМ,тогда как на связке-прототипе зто имеет место. Кроме того, возрастают прочность связки и закрепление алмаз