Масса для изготовления абразивного инструмента

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кв. В 24 0 3/14 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(53) УДК 621. 922. .079(088.8) Опубликовано 071280, Бюллетень йо 45 Дата опубликования описания 10. 12. 80.(54) МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА 15 "605-45 5-25 1Изобретение относится к составам абразивных масс для изготовления пре имущественно шлифовального и хонинговального инструмента, предназначенного для обработки высокопрочных сплавов, например на титановой основе.Йзвестна абразивная масса (1 содержащая связующее на основе эпоксидного олигомера, отвердитель, твердую смазку, коррозионно-активное вещест во, комплексное соединение трехфтористого бора с амином или с гидро- окисью алюминия в следующем соотношении, об. В:Абразив 6-65 15Эпоксйаный олигомерОтвердительТвердая смазкаКоррозионно-активное 20вещество 3-15Комплексное соединениетрехфтористого бора самином или гидроокисьюалюминия О, 5-5 25Эпоксидный олигомер, отвердитель, коррозионно-активное вещество и комплексное соединение трехфтористого бора с амином или гидроокисью алюминия, .,взятым в порошковом состоянии. 30 Недостатком известной массы является: низкая износостойкость инструмента, возможность применения его только для чистовой обработки материалов, большая трудоемкость его изготовления, а также токсичность массы.Низкая износостойкость инструмента объясняется тем, что в качестве полимерного связующего применяется порошкообразный эпоксидный олигомер, который при изготовлении инструмента не обеспечивает прочной адгезионной связи с абразивом, что снижает алмазо- удержание, так как совмещение компонентов абразивной массы происходит только при нагревании путем смачиванияабр.зива и наполнителей расплавом эпоксидного олигомера.Известно, что абразивные массы на основе порошкообразных эпоксидных олигомеров,при высоких температурах отверждения 160+55 С обладают малой жиз неспособностью,так как после расплавления эпоксидного олигомера начинается интенсивный процесс сшивки,который сопровождается быстрым повышением вязкости абразивной массы,поэтому изготовление инструмента возможно лишь при высоких давлениях прессования 300-25 кгс/см.Время,в течении ко-.В качестве эпоксидного олигомера могут быть использованы эпоксидные смолы как с низким молекулярным ве- сом 350-600/, так и с высоким 1000- 5000 и более/. В композиции более предпочтительно применять эпоксидные олигомеры с низким молекулярным весом, обладающие малой вязкостью, хорошей пропитывающей способностью, адгеэионной прочностью и высокой реакционностью;,В качестве винильного мономера рационально применять эфиры акриловой и метакриловой кислот, в которых хорошо растворяются эпоксидные олигомеры в любых соотношениях с получением низковязких растворов. Применяемый винильный мономер вначале выполняет роль активного растворителя эпоксидного олигомера и спо" собствует снижению вязкости связую щего и повышению смачивающей способности,а затем в присутствии инициирующей снстемы полимеризуется без выделения каких-либо газбобразных продуктов.Раствором эпоксидного олигоме ра осуществляется смачивание порошкообразных компонентов абразивной массы при механическом перемешивании, формование инструмента производится Путем свободного заполнения формы,Мторого расплав эпоксидного олигомеранаходится в жидком состоянии, мало,что не обеспечивает хорошей смачивающей способности высоконаполненной абразивной массы, снижает адгезионную прочность, уменьшает алмазоудержание, что приводит к потери износостойкости инструмента. Такой инструмент не может применяться для черновой и чистовой обработки высокопрочных материалов.Целью изобретения является повышение износостойкости инструмента, предназначенного для обработки высокопрочных материалов на титановой основе, снижение трудоемкости его изготовления.Поставленная цель достигается тем, что в абразивную массу, содержащую по меньшей мере один сверхтвердый абразив, связующее на основе эпоксидного олигомера, отвердитель, твердую смазку, согласно изобретению, масса дополнительно содержит винильный мономер, флексибилизатор и инициирующую систему, включающую инициатор и восстановитель при следующем соотношении компонентов, об.:Абразив 4-68Наполнитель 2-30Твердая смазка 2-30Отвердитель 4-20Эпоксидный олигомерВинильный мономерфлексибилизаторИнициаторВосстановитель 5 1 О 1 20 аз ЗО 35 40 4 50 55 60 б 5 приготовленной абразивной массой споследующим отверждением при комнатной температуре. Отверждение абразивной массы не сопровождается выделением газообразных продуктов.Раствор эпоксидного олигомера ввинильном мономере имеет значительно меньшую вязкость, чем расплавпорошкообразного эпоксидного олигомера, применяемого в абразивной массе прототипа, начальная вязкостьраствора эпоксидного олигомера составляет 12-14 сек, поВЗи незначительно повышается через 45-60 мин,Это время является вполне достаточным для совмещения всех компонентовабразивнЬй массы и заполнения формы,Его можно увеличить до 2-4 час,изменяя соотношение компонентов раствора эпоксидного олигомера.Раствор эпсксидного олигомерахарактеризуется высокой пропитывающей и смачивающей способностью поотношению к абразиву, хорошо совмещается со всеми компонентами, обеспечивает прочную адгезионную связьс абразивом, что приводит к повышению износостойкости и повышает алмазоудержание,В качестве флексибилизатора рационально применять низковязкий ненасыщенный олигомер типа олигоэфиракрилатов, ненасыщенных полиэфирныхсмол, содержащих ненасыщенные связии взаимодействующие с винильным мономером в присутствии инициирующейсистемы с образованием сополимера.флексибилизатор также улучшает смачивающую способность, адгезионнуюпрочность, кроме того, приводит кполучению гибкой, пластичной структуры отвержденной композиции.В качестве инициирующей системырационально выбирать окислительновосстановительные системы, способствующие процессу полимеризации прикомнатной температуре.В качестве инициаторов применяются перекись водорода, перекись бензоила, гидроперекиси бутила и изопропилбензола.и азо- и диазосоединенияс динитрилазодиизамасляной кислоты,диазоаминобензол. Как ускоритель распада инициаторов применяютсятретиные амины или их производные, сульфиты, Действие окислительно-восстановительной системы состоит в том,что реакция между различными окислителями и восстановителями органического и неорганического характерапротекают непосредственно через стадию свободных радикалов или через про"межуточные неустойчивые продукты диссоциирующие на свободные радикалы принизких температурах.В заявляемой абразивной массе предпочтительно применять окислительновосстановительную систему, состоящуюиз перекиси бензоила и диметилпаратоС-0-С Р 0 0 2Ю 00 Полученные свободные радикалы прираспаде перекиси присоединяют молекулу мономера с образованием новыхрадикалов; и т, д,к- Сн= Сцк в- Сц, - СнВВ- Сц-Сц+СИ 2=СНКВВ - Сн - Сг-СИ 2-йгНСвободные макрорадикалы могуттакже заполнять имеющиеся на алмазеи наполнителях (карбиды переходныхметаллов)нескомпенсированные свяэи,т. е, возможно образование прочнойхимической связи между алмазами,карбидами металлов и сополимером винильного мономера, флексибилизатороми эпоксидного олигомера.Таким образом, только благодарявведению в массу раствора эпоксидногоолигомера в винильном мономере совместно с флексибилизатором, содержащим ненасыщенные связи,. возможнареализация нескомпенсированных связей на алмазе и карбидах переходныхметаллов, с образованием прочныххимических связей, что существенноповышает износостойкость инструмента.При использовании других смол иличистого эпоксидного олигомера в качестве связующего существующие наалмазе и карбидах металлов нескомпенсированные связи остаются нереализованными. В качестве отвердителя в заявляемой композиции, целесообразно применять цианэтилированные полиамины и амиэфиры, такие.как моно-и дицианэтилдиэтилентриамин,дицианэтилтриэтилентетрамин с вязкостью 100-200 се который обеспечивает достаточную жизнеспособность композиции, способствует повышению смачиэаемости порошкообразных компонентов, увеличению адгезионной прочности, алмазоудержанию и износостойкости благодаря наличию нитрильных групп, Отверждение эпоксидного олигомера происходит благодаря эпоксидными гидрО- ксильным группам, способным реагиролуидина, который из всех алеинов, применяемых в качестве восстановителей в таких системах, является един- ственным не канцерогенным веществом.Реакция полимеризации идет по схеме: вать с функциональными группами отвердителей.Возможность изменять соотношениеэпоксидный олигомер: винильный мономер флексибилизатор в широких преде 5 лах позволяет получать полимерноесвязующее с заданной жесткой илигибкой структурой отвержденной композиции, что позволяет изготавливатьинструмент с заранее заданными свойствами для обработки высокопрочныхсплавов.Кроме того отверждение абразивноймассы при комнатной температуре бездополнительного подогрева извне происходит в мягком температурном режиме5 (температура разогрева реакции отверждения не превышает 40-50 оС)и поэтомуне сопровождается возникновениемвнутренних напряжений в готовом инструменте. Это обуславливает образо вание прочной адгезионной связи сабразивом и получение материала состабильными прочностными свойствами.В качестве абразива более рационально применять сверхтвердый абразив. Сверхтвердые материалы, например алмазимеют на своей поверхностинескомпенсированные связи. С уменьшением зернистости число таких связейна единицу поверхности возрастает.Часть этих связей заполняется кислородом с образованием связи -С-О,карбоксильными группами С - СООН; гидроксильными - С-ОН и др. Наличие такихгрупп способствует образованию прочной химической связи между алмазом,винильным мономером и флексибилиза, тором, которые сополимериэуются вприсутствии инициирующей системычерез стадию свободных радикалов.В качестве твердой смазки целе сообразно применять такие материалы,как дисульфид вольфрама, дисселецидвольфрама, Фторопласт, дисульфидмолибдена, нитрид бора и др.Наиболее оптимальными материалами, 45 исключающим схватывание рабочей поверхности инструмента с обрабатываемым материалом, а также значительно снижающим коэффициент трениясвязки по обрабатываемому материалу,является дисульфид иделеселецидвольфрама в смеси с фторопластом,Кроме этого, указанные смазки, выполняя функции разделительных веществ, способствуют улучшению извлечения изделий из Формы яа основе к,5 эпоксидной массы (так как смола отличается высокой адгезией не толькок компонентам композиции, но и кметаллической поверхности формы.В качестве наполнителей рационально выбирать восстановленныеили плавленные карбиды переходныхметаллов, например карбиды титана,циркония, ниобия, ванадия, молибдена, хрома, вольфрама. Карбидыэтих д металлов являются тепло и электро785025 8 Формула изобретения Составитель В. ВоробьевРедактор,И. Квачадзе ТехредА.Щепанская Корректор М, ларошиЗаказ 8719/11 Тираж 943 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 проводными, что способствует отводутепла от алмазных зерен и тем самымтакже повышает износостойкость ин" - "струмента. Кроме того, карбиды переходных металлов представляют собойабразив, который способствует съемуобрабатываемого материала. С другойстороны, являясь более хрупкими материалами, чем алмаз и кубическийнитрид бора, они интенсивнее выкрашиваются, чем способствуют повышению режущей способности инструмента. 10Кроме того, карбиды переходных материалов имеют сильно развитую поверхность, на которой также возможноналичие нескомпенсированных связей,Эти связи могут взаимодействоватьс активными микрорадикалами винильного мономера или флексибилизаторас образованием прочных химическихсвязей. Таким образом, карбиды переХодных металлов являются активныминаполнителями по отношению к раствору эпоксидного олигомера в винильном мономере совместно с флексибилизатором.Трудоемкость изготовления инструмента резко снижается благодаря25хорошим технологическим свойствамабразивной массы/малая вязкость раствора эпоксидного олигомера, большаяжизнеспособность, хорошая смачивающая способность и низкотемпературное отверждение/, в результате чегостановится возможным получение абразивного инструмента Методом свободного заполнения простейших форм абразивной массой, отверждающейся без 35подогрева идайления, Таким обраЗом,по сравнению с прототипом, при получении инструмента исключается применение гидравлических прессов, а также дорогостоящих и трудоемких в изготовлении стальных пресс-Форм.Применение инициирующей системыв предлагаемой абразивной массе позволяет исключить из абразивной массытоксичные соединения, содержащиетрехфтористый бор. Протекание процесса отверждения абразивной массыбеэ выделения каких-либо газообразных продуктов приводит также к снижению токсичности массы,Технология изготовления абразивного инструмента для всех указанных-вариантов рецептуры практически одинакова и включает следующиеоперации; дозирование указанныхпо 15 Ьшкообразных компонентов и смеши-55 ванне в барабане типа НИАС - 14 порежиму: коэффициент заполнения 0,3,скорость вращения барабана 30 об/мин,время - 15 мин, приготовление раствора эпоксидного олигомера путемсмешения всех жидких компонентов,затем смесь порошкообразных компонентов вводят в раствор эпоксидногоолигомера, перемешивают до полученияоднородной массы и заполняют формы. 1, Масса для изготовленияабра-,зивногоинструмента, содержащая поменьшей мере один сверхтвердыйабразив, эпоксидный олигомер отвердитель, твердую смазку и наполнитель,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения износостойкостиинструмента при обработке высокопрочных материалов на титановой основе, снижения трудоемкости его изготовления, она дополнительно содержит винильный мономер, флексибилизатор, инициатор и восстановитель приследующем соотношении компонентовоб.:Абразив 4-6Наполнитель 2-30Твердая смазка 2-30. Отвердитель 4-20Эпоксидныйолигомер 12-65Винильный мономер 5-30Флексибилизатор 4-30Инициатор 0,3-1,5Восстановитель 0,03-0,152, Абразивная масса по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, онасодержит в качестве отвердителя монодицианэтил-диэтилентриамин, в качестве винильного мономера - эфирына основе акриловой кислоты, в ка-честве флексибилизатора - низковяэкие ненасыщенные полиэфирныесмолы и в качестве флексибилизаторанизковязкие ненасыщенные полиэфирныесмолы и в качестве инициатора ивосстановителя - соответственно,перекись бензоила и диметилпаратолу"идин,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 536953, кл. В 24 Д 3/34, 1975.