Металлическая связка для абразивного инструмента

(19) 111 З 1511 В 24 З 3/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лича я аполнитель, о т ем, что, с цель их свойств инст улучшеумента ния режуи повышениябработке стасостав связ с, В.В,Струги едователь- шлифования ительноспонентыдующем с произво лей, ко ки в сл Медь Оловти пр входя ии, мас,У: отноше64-7014-1710-1501 - 0,1 ство ССС1980.во СССР1979. кая связка по п,1о ка я с йтел она со(9 о напо итана. ГОСУДАРСТБЕННЫИ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТ(56) 1, Авторское свидетел9 865645, кл. В 24 1) 3/06,2. Авторское свидетельсР 833432, кл. В 24 1) 3/06,(54)(57) 1, МГТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА ДЛЯАБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащаямедь, олово, титан, железо и твердый ТитанЖелезоТвердый наполнитель 2. Металличе л и ч а ю щ естве твердо жит диборидИзобретение относится к изготовлению абразивного инструмента, в частности металлической связки, используемой преимущественно для изготовления хонинговальных брусков из кубического нитрида бора.Известна металлическая связкадля изготовления алмазного инструмента, срдержащая медь, олово, железо,10 марганец, дисилицид титана и карбид вольфрама 1 .Связка обладает высокой изностойкостью и применяется в инструменте для обработки материалов, с высокой абразивной способностью, Однако она не может быть применена для изготовления хонинговальных брусков из кубического нитрида бора, предназначенных для обработки сталей, так как инструмент на этой связке засаливается, теряет режущие свойства, не способен к самоэатачиванию иэ-за чрезмерной износостойкости.Кроме того, связка не является адгезионно-активной по отношению к сверхтвердым материалам и слабо удерживает зерно на поверхности круга, что также приводит к эасалива.нию круга.130Известна также металлическая связка для инструмента из кубического нит.рида бора, содержащая титан, железо,бор, бориды или нитриды переходныхметаллов Ц .Присутствие в связке такого металла как титан, являющегося адгезионноактивным элементом по отношению ккубическому нитриду бора и другим абразивным материалам, улучшает условия40закрепления зерна в связке, но недостаточно, так как при спекании связканаходится в твердом состоянии, вслед.ствие чего активного смачивания зерна связкой (растекания связки поповерхности зерна) не происходит, Вы 45сокая температура спекания (более1300 С) является серьезным недостатОком указанной связки, так как приводитк частичному обратному переходу куби -ческого нитрида бора в гексагональнуюО, 25-100,05-0,5 МарганецФосфорКарбид вольфрама Остальное Присутствие в связке меди, олова, марганца и фосфора позволяет несколько снизить температуру спекания инст" румента (до 1200 С). Однако недостат ком этой связки является слабая самоМедь является основным компонентом связки и в сочетании с оловом (в соотношении примерно 4:1) образует основу связки с температурой плавления 930-940 СПри содержании меОди менее 647 связка становится чрезмерно хрупкой, а увеличение ее количества свяше 707 значительно повыша ет температуру ее плавления. затачиваемость и склонность к эасаливанию; что снижает режущие свойства инструмента и, как следствие, про.изводительность процесса обработки.Цель изобретения - повышениережущих свойств инструментов из кубического нитрида бора, в частности .хонинговальных брусков,и увеличение производительности при обработкесталей,Указанная цель достигается тем,что связка, содержащая медь, олово,титан железо и твердый наполнитель,содержит компоненты в следующем соотношении, мас,7:Медь 64-70Олово 14-17Титан 10-15Железо 0,01-0,1Твердый наполнитель 1-5В качестве твердого наполнителясвязка содержит диборид титана в видедисперсных частиц,Введение в состав предлагаемой связки дисперсных частиц Т 1 В в количест 2ве 1-5 мас.7 приводит к повышениютвердости и прочности основы связ.ки, так как частицы выполняют рольдисперсионных упрочнителей. Увеличение содержания диборида. титана свыше 57 приводит к значительному повьппению вязкости металлического расплава-связки при спекании инструмента и ухудшению условий смачивания зерна, технологичность связкипри этом ухудшается. Введение диборида титана менее 17. не приводит кзаметному повьппению качества и твердости связки.087Увеличение содержания оловасвыше 177 приводит к значительной хрупкости связки, а уменьшение количества олова ниже 147. - к значительной пластичности связки и склонности ее к засаливанию,Титан вводится в состав связкикак адгезионно-активный элемент вколичестве 10-15 мас.7, обеспечивающем минимальный краевой угол смачивания кубического нитрида бора связкой (10-12 град) и высокие механические свойства. С увеличением содержания титана более 157 возрастает хрупкость сплава, а его механическая 15прочность падает вследствие образования крупных частиц тройного химического соединения иглообразной формы,Введение титана в количестве менее107 не обеспечивает. необходимой адге зии связки к зерну.Железо, вводимое в состав связки в небольших количествах (до О, 1 мас.7) выполняет роль модификации металли 25 ческого сплава-связки, т.е. способствует измельчению структуры связки при затвердевании, задерживая рекристаллизацию сплава и повьппая тем самым его механическую прочность. Введение железа более 0,17 приводит30 к ухудшению самозатачиваемости и засаливанию инструмента. Уменьшение его содержания менее 0,01 не оказывает заметного влияния на структуру связки. 35Предлагаемый количественный и качественный состав связки имеет температуру спекания 9 бОС, а твер",о дость 95-110 НРВ (т.е. около 20- . 40 -25 Н 1 С), тогда как известная связка имеет температуру спекания 1200- -1350 оС и твердость 55-75 НКС. Благодаря высокой адгезионной активности предлагаемой связки к аб разивному зерну в расплавленном состоянии во время спекания образуется характерная пористая и прочная структура, что в сочетании с указанными выше свойствами связки приводит к 50 повышению режущих свойств инструмента и производительности процесса обработки, Кроме того, мелкозернистая 320 4структура предлагаемой связки способствует снижению шероховатости обработанной поверхности, например,при хонинговании брусками из КНБзернистости Л 8-ЛМ 28,П р и м е р. Готовят пять составов предлагаемой связки и для сравнения серийную (базовую) связку М 1 и известную.Смеси готовят следующим образом,Компоненты связок в виде порошков меди, олова, титана крупностью 0,063 мкм и мельче перемешивают в смесителях типа "пьяная бочка" в течение 2-4 ч, затем к смеси добавляют мелкодисперсный порошок Т 1 В и стальные шары ф 10-12 мм из расчета 300-400 г на 100 г смеси и производят смешивание в вибромельнице в течение 3-5 ч, при этом происходит намол железа 0,01-0,1 мас.Е.Порошки кубического нитрида бора и приговленные связки смешивают в определенном соотношении (исходя из концентрации, кубического нитрида бора и задаваемой пористости), подвергают холодному прессованию и затем заформованные в заданный размер изделия подвергают свободному спеканию в вакууме 1-510 мм.рт.ст. При этом связкарасплавляясь, растекается по поверхности зерна, образуя с ним прочную химическую связь.Готовое изделие имеет прочную и пористую структуру, обеспечивающую инструменту хорошие режущие свойства при достаточно высокой стойкости инструмента.Инструменты на предлагаемой связке, на серийной (базовой) связке М 1 и известной испытаны на операции хонингования деталей типа "втулка" из закаленной стали ШХ 15.Данные сравнительных испытаний представлены в таблице.Как следует из таблицы, лучшими режущими свойствами обладает инструмент на предлагаемой связке МА. В сравнении с хонинговальными брускаМи из кубического нитрида бора на серийной связке М 1 его производительность возрастает в 2,8 раза.1087320 Составы связок Прототип Базовыйобъект Предлагаемые Компоненты МА МАМАМАМАавт.св, Р 57237 0,5 - 19 Медь Олово 15 12 14 15 10 Титан Диборидтитана 3 1 5 3 0,03 0,1 0,01 0,05 0,03 Железо 0,25-10 Марганец 0,05-0,5 Фосфор Карбид вольфрама Остальное Эксплуатационные показатели 103 100 96 110 98 55-75 НКСБруски непригодныдля хонин гования сталейТираж 737 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 2547/12 Филиал ППП "Патент", г.ужгород ул. Проектная, 4 Твердость