Способ изготовления алмазного инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 В 24 О 18/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 2 цевых сверл для железобетона. Сущность изобретения: при изготовлении инструмента берут алмазные зерна, на которые накатывают связку до образования гранул разных размеров. При этом для образования гранул меньшего размера берут алмазные зерна в количестве 1/2-2/3 от общего их числа и накатывают материал связки в количестве 0,102 - 0,44 г/карат, а для образования гранул большего размера берут оставшуюся часть алмазных зерен и накатывают на них материал связки в количестве 2,9-4,8 г/карат, причем перед помещением гранул в форму их смешивают, 1 табл. е алмазнозных кольчасть алмазов накатывают материал связки в количестве 2,9-4,8 г/карат и перед помещением гранул в форму их смешивают.Такое соотношение количества алмазов и накатываемого на них количества материала связки обеспечивает получение гранул большего диаметра, т,е, гранул с толстой оболочкой с условной концентрацией алмаза в объеме менее 50, и гранул меньшего диаметра, т.е. гранул с тонкой оболочкой с условной концентрацией 125 - 20006. Размеры больших и малых гранул существенно отличаются, Так, для алмазов зернистостью 20 - 10 шт/карат при концентрации 150 ф диаметр гранулы равен 2,9 мм, при концентрации 50% - 4,3 мм, т.е. диаметры гранул отличаются в 1,5 раза, Такое соотношение позволяет работать инструменту в условиях самозагачивания рабочего слоя с небольшими осевыми нагрузками, Изменение соГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственное объединениепо природным и искусственным алмазам иалмазному инструменту(56) Авторское свидетельство СССРМ 1160001, кл, Е 21 В 10/48, 1983,(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА(57) Использование: изготовлениго инструмента, в частности алма Изобретение относится к производству алмазного инструмента, конкретно к способу изготовления алмазных кольцевых сверл для железобетона,Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик инструмента путем улучшения условий самозатачиваемости и обеспечения требуемого наружного и внутреннего диаметров, а также устранения необходимости вскрытия алмазов,Предлагаемый способ заключается в том, что при изготовлении алмазного инструмента путем накатывания на алмазные зерна материала связки до получения гранул двух разных размеров, помещения их в пресс-форму и пропитки для получения гранул меньшего размера берут алмазы в количестве 1/2 - 2/3 от общего их количества и накатывают на них материал связки в количестве 0,102 - 0,44 г/карат, а на остальную 1726225 А 150 55 отношений приводит к тому, что либо диаметр инструмента - сверла теряется ранее, чем сверло начинает изнашиваться по высоте (при содержании гранул меньшего размера менее 1/2), либо рабочий слой заполировывается и перестает работать, либо требует очень высоких осевых нагрузок при сверлении (при содержании гранул меньшего размера более 2/3).Количество шихты, накатываемое на алмазы для получения гранул меньшего диаметра, обеспечивает получение тонкой оболочки, которая очень незначительно изменяет наружный и внутренний размер сверла при работе, так как алмазы находятся значительно ближе к периферии инструмента и при работе размер сверла уменьшается только на толщину этой оболочки. Вскрытия инструмента в этом случае не требуется.Однако, учитывая условия работы инструмента, отверстие имеет требуемый диаметр, Кроме того, если перед пропиткой гранул шихту немного подпрессовать, алмазы в тонкой оболочке легко смещаются (выдавливаются) к стенкам пресс-формы, не нарушая общей структуры рабочего слоя.П р и м е р 1. Для изготовления сверла диаметром 140 мм при общей концентрации алмазов 50; берут 30 каратов алмазов, Для гранул меньшего диаметра (гранула с концентрацией алмаза 150%) берут 2/3 веса алмазов от общего их количества, т,е. 20 каратов.Из остальных алмазов (1/3) изготавливают гранулы большего диаметра (гранула с концентрацией 20,), т.е, 10 каратов.Для получения гранул меньшего диаметра берут материал связки в количестве 0,3 гр/карат, т.е, 6 г, Для получения гранул большего диаметра берут материал связки в количестве 4,4 г/карат, т,е, 44 г. Общее количество шихты, необходимое для гранулирования, составляет 50 г.Количество полученных гранул меньшего диаметра равно 0,511 г х 20 кар. = 10,2 г гранул, где 0,511 г - масса гранул, отнесенная к одному карату алмазов (для гранул мен ьш его диаметра). Кол ичество гранул большего диаметра равно 4,73 г х 10 = 47,3 г гранул, где 4,73 г - масса гранул, отнесенная к одному карату алмазов (для гранул большего диаметра). Общая масса гранул равна 57,5 г с содержанием 30 каратов алмазов. В грануляторе отдельно на 20 каратов алмаза накатывают 6 г связки, а на 10 каратов алмаза - 44 г связки, В первом случае получают гранулы меньшего диаметра, во втором - большего, Гранулы смешивают и 5 10 15 20 25 30 35 40 45 смесь равномерно небольшими порциями спомощью клиновидного желобка засыпаютв кольцевой зазор графитовой формы.На гранулы внутрь графитовой формыустанавливают стальной корпус, внутрь укладывают навеску пропиточного материала,например меди. Сборку загружают в водородную печь, нагревают до расплавленияпропиточного материала, который пропитывает гранулы и припаивает из к стальномукорпусу, Готовую коронку сверла подвергают механической обработке, напаивают наудлинитель, т,е. трубу, обеспечивающую необходимую глубину сверления,Этим же способом изготовлены алмазные сверла при других соотношениях.П р и м е р 2. Алмазы для получениягранул с высокой концентрацией (150%) взяты в количестве 1/2 от общей массы алмазови составляют 15 каратов, соответственно ко-,личество алмазов для гранул с низкой концентрацией также составляет 15 каратов.Масса шихты для гранулирования алмазов на высокую концентрацию алмазов, т,е.для получения гранул малого диаметра, равно 0,3 г, всего 0,3 х 15 = 4,5 г; масса гранул- 7,7 г.Масса шихты для получения гранул .снизкой концентрацией, т,е. большего диаметра, равна 3,04 г, всего 3,04 х 15 = 45,6 г;масса гранул - 49,8 г.Всего масса гранул на сверло равна 57,5 г,П р и м е р 3, Алмазы для получениягранул с высокой концентрацией (125 ,), т,е,для гранул малого диаметра, взяты в количестве 2/3 от 30 каратов, т.е. 20 каратов, адля гранул большего диаметра - 1/3, т,е, 10каратов.Масса шихты для гранулирования наК = 125 составляет 0,44 г/карат, всего0,44 х 20 = 8,8 г; масса гранул - 13,1 г.Масса шихты для гранулирования алмазов с низкой концентрацией, т.е, для получения гранул большего диаметра, равна 4,12г/карат, всего 4,12 х 10 = 41,2 г; масса гранулравна 44,4 г. Всего гранул 13,1 + 44,4 = 57,5г. П р и м е р 4, Алмазы для получения гранул малого диаметра с высокой концентрацией (125 ) взяты в количестве 1/2 от 30 каратов, т.е. 15 каратов, для гранул большего диаметра также 15 каратов.Масса шихты для гранулирования на К = 125равна 0,44 х 15 = 6,6 г; масса гранул составляет 9,8 г.Масса шихты для оставшейся части алмазов равна 2,9 х 15 = 43,5 г; масса гранул 47,7 г большого диаметра.Всего масса гранул составляет 9,8+47,7 57,5 г,П р и м е р 5, Алмазы для получения гранул малого диаметра с высокой концентрацией 200 овзяты в количестве 2/3 от общей массы 30 каратов и составляют 20 каратов, для гранул большего диаметра - 1/3 - 10 каратов.Масса шихты для гранулирования на К = 200 равна 0,102 г/карат х 20 карат = 2,04 г; масса гранул малого диаметра равна 6,22 г.Масса шихты для гранулирования оставшейся части алмазов равна 4,8 г/карат х 10 = 48,0 г; масса гранул большего диаметра - 51,28 г.Всего масса гранул составляет 57,5 г (6,22+ 51,28 г).П р и м е р 6. Алмазы для получения гранул малого диаметра с высокой концентрацией (200 о ) взяты в количестве 1/2 отобщей массы 30 каратов и составляет 15 каратов, для получения гранул большего диаметра с низкой концентрацией берут также 15 каратов.Масса шихты для гранулирования алмазов на К = 200 оравна 0,102 г/карат х 15 карат = 1,53 г; масса гранул малого диаметра -4,66 г.Масса шихты для гранулирования остальных 15 каратов равна 3,23 г/карат х 15 карат = 48,47; масса гранул большего диаметра - 52,84 г.Всего масса гранул составляет 4,66 г + 52,84 г = 57,5 г.Для сравнительных испытаний изготовлены сверлы типа С 1-1 (серийные сверла,базовый вариант) и сверла полученные по предлагаемому способу. Для изготовления сверл использованы природные алмазы марки АЗ зернистостью 800/630, Содержание алмазов в опытном сверле при концентрации 50 осоставляет 30 каратов, в серийном при концентрации 75 окаратов. Серийное сверло, изготовлено с концентрацией алмазов 75%, так как приконцентрации 50% гранулы имели бы весьма толстые оболочки, снятие которых при вскрытии привело бы к потере диаметров вплоть до 1 мм, В обоих случаях использована связка на твердосплавной основе(ВК 6) с пропиткой медью, температура пропитки 1100 С. Испытания сверл проводили на специальном станке для алмазного сверления ИЭ, Сверла охлаждали водой от водопроводной сети под давлением 1,5-2,0 атм, Скорость вращения сверл 700 об/мин, обрабатываемый материал - железобетон прочностью на сжатие 400 кгс/см,Результаты испытаний приведены втаблице.51015 20 25 30 35 40 45 50 55 Благодаря тому, что опытное сверло работает в режиме самоэатачивания с самого начала испытаний, а серийное сверло после проходки нескольких отверстий теряет скорость и подвергается затачиванию на абразиве, что способствует износу алмазоносного слоя, стойкость опытного сверла на 20 выше серийного,При прочих равных условиях эксплуатации опытное сверло работает без затухания скорости при удельной нагрузке в 1,6 раза меньше серийного сверла.В процессе сверления серийное сверло имеет износ по диаметрам порядка 0,3 - 0,4 мм, опытное сверло работает беэ потери диаметров благодаря защите их гранулами с высокой концентрацией алмазов,Благодаря рациональному размещению алмазов и снижению их концентрации удельный расход алмазов у опытных сверл ниже в 1,8 раза, а производительность в 1,9 раза выше,Изготовлено также известное сверло, Графитовая форма разделена специальными перегородками на четыре сектора, в которые в шахматном порядке засыпаны гранулы меньшего диаметра, т.е, с тонкой оболочкой, и гранулы большего диаметра, т.е. с толстой оболочкой. Испытание такого сверла дало резко отрицательный результат. Поскольку гранулы меньшего диаметра были все сосредоточены в двух секторах, то получилось пересыщение этих секторов алмазами, т,е, половины торца алмазоносного слоя, В связи с этим резко возросла нагрузка при сверлении как на торец, так и на диаметры сверла, алмазам в мелкоразмерных гранулах пришлось выполнять двойную работу, а алмазы в крупноразмерных гранулах не могли вступить в работу, так как имели толстую оболочку из связки, и требовали дополнительного вскрытия. Все это привело к повышенному износу как по диаметрам сверл, так и по торцу.Формула изобретения Способ изготовления алмазного инструмента, при котором берут алмазные зерна и связку, которую накатывают на зеона до образования гранул меньшего и большего размеров, после чего гранулы помещают в форму и пропитывают жидким материалом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик инструмента путем улучшения условий самозатачиваемости и обеспечения требуемого наружного и внутреннего диаметров, а также устранения необходимости вскрытия алмазов на рабочей поверхности, для образования гранул меньшего размера берут алмазные зерна в количестве 1/2 - 2/31726225 часть алмазных зерен и накатывают на них материал связки в количестве 2,9 - 4,8 г/карат, причем перед помещением гранул в форму их смешивают,г от общего их числа и накатывают на них материал связки в количестве 0,102 - 0,44 г/карат, а для получения гранул большего размера берут оставшуюся Нагрузкана сверло,кгс/смз Тип сверла Эксплуатационные показатели Примечание Проход"ка, ч Производительностьсммин 3,8 С 1 "1(серийное) 140 Периодические за"точки ЙО 8 5,б 2,0 20 30 35 40 50 50 Составитель Т. НиконоровэРедактор М. Петрова Техред М.Моргентал Корректор Л. Патай Заказ 1235 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Диаметрсверла,мм Уд.расходалмазов,кар/и