Способ изготовления абразивных изделий

(72) Авторы изобретения В.И. Оробинский, Ю.Н. Полянчиков и Н.В. Талантов Волгоградский ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЯБРАЗИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ го 1Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента.По основному авт. св. Ю 673446 известен способ. изготовления абразивных изделий, при котором приготавливают шихту иэ керамйческих порошковыхматериалов и производят формообразование из шихты иэделий взрывной ударной волной с последующей термической обработкой. В качестве шихты берут смесь порошков электрокорунда при соотношении основной фракции (500- 1000 мкм) и дополнительной (менее 500 до 180 мкм) от 60 до 401 и вводят в смесь порошок порообразователя в количестве 10-403 от объема дополнительной фракции электрокорунда 13. Формообразование взрывной ударной волной смеси порошков из электрокорунда, получаемого промышленным методом и имеющего значительное количество микротрещин и дефектов кристаллической решетки, приводит к большой дробимости зерен электрокорунда,часть из которых вообще теряет своюрежущую способность ввиду малости,отчего качество абразивных изделийрезко ухудшается. Цель изобретения - повышение абразивной способности изделий.Поставленная цель достигается тем, что в шихту из керамических порошковых материалов дополнительно вводят порошок меди дисперсностью 1,0-.10,0 мкм в количестве 10-25 по отношению к объему шихты, после чего производят отжиг смеси при 800-950 С в течение 2-4 ч с последующим введением порообразователя известными приемами.Равномерное распределение меди по объему шихты позволяет в процессе отжига при 800-950 ОС в течение 2-4 ч осуществить прочное схватывание(сварку) по контактным поверхностям медиокружить зерна электрокорунда тонкой медной оболочкой, цто при последующем прессовании ударной волной уменьшает в значительной степени дробимость зерен электрокорунда, удерживая мелкие частицы зерен при своем пластическом деформировании, При отжиге при 800-950 С в течение 2-4 ч в зернах электрокорунда, получаемого промышленным методом и поэтому содержащем значительное количество микротрещин, знакопеременных внутренних напряжений, что приводит при прессовании ударной волной к значительному дроблению .зерен и появлению зерен, не обладающих режущей способностью вследствие их малости, происходит снятие внутренних напряжений и "залечивание" микротрещин, приводящее к увеличению пластических свойств у зерен электрокорунда, и, как следствие, к уменьшению степени дробления при прессовании ударной волной, отчего качество абразивных изделий, изготовленных предлагаемым способом, улучшается. Кроме того, введение в состав шихты порошка меди позволяет сделать готовое абразивное изделие токопроводным и его можно применять для электрохимицеского шлифования, проводя процесс обработки без дополнительных катодных устройств.Выбор объемного соотношения шихты и порошка меди 10-254 обусловлен наличием оптимальной контактной поверхности, по которой происходит сварка зерен электрокорунда и меди при отжиге.Размеры зерен порошка меди выбраны с целью получения прочного соединения между медью и зернами электрокорунда по микронеровностям контактных поверхностей в процессе отжига,а также для того, чтобы при последующем спекании получить однородное пористое токопроводное тело. Предлагаемый способ изготовления абразивных изделий заключается в сле дующем.Приготавливают шихту из керамических порошковых материалов, в состав которой входят зерна электрокорунда основной фракции (500- 1000 мкм) и дополнительной (500 180 мкм) при соотношении основной фракции к дополнительной 60-404. В шихту вводится порошок меди, смесь 30 55 45 50 55 тщательно перемешивается и производится отжиг.Затем в смесь вводится порообразователь и осуществляется прессование всей смеси по ампульной схеме ударной волной, возникающей при взрыве заряда толщиной 70-110 мм взрывчатого вещества-аммонита, которым обкладывают ампулу со смесью и который обеспечивает давление 600-900 кбар. Термическая обработка - спекание (1300- 1800 ОС) в течение 2-8 ч обеспечивает образование пор оптимального размера и количества путем возгонки порообразователя.Испытания абразивного изделия, полученного предлагаемым способом, проводились при обработке стали 38 ХИОА методом электрохимического шлифования. При обработке использовался электролит следующего состава, Ф:Азотнокислый натрий 15 Азотистокислыйнатрий 0,2. Вода Остальное Электрохимическое шлифование осуществлялось при технологическом токеплотностью 100-150 А/см , напряжении6-12 В, продольной подаче 2,0 м/мин,поперечной подаче 0,002-0,005 мм/на1 ход, при скорости вращения круга30 м/с, скорости вращения детали7,5 м/мин, расход электролита составил 5 л/мин.П р и м е р 1, Для изготовленияабразивного изделия в шихту из зерен электрокорунда добавляют порошокчистой меди зернистостью 1,0 мкм вколичестве 103 от объема шихты, производят отжиг при 800 С в течение2,0 ч, затем добавляют порообразователь и осуществляют прессование ударной волной, образующейся при взрывезаряда взрывчатого вещества, которымобкладывают ампулу с входящими в неезернами электрокорунда, медью и порообразователем, Полученное абразивноеизделие подвергают спеканию, Количество зерен, не участвующих в резании (размером 1 мкм и менее), достигает 8 к объему изделия, количество микротрещин на шлифе зерна(в г к общей площади зерна, попавшей в сечение шлифа) равно 15/, прочность сварки меди и электрокорундапосле отжига 12 кгс/мм , абразивноеизделие обладает электропроводностьюпо всему объему равномерно,975379 Исходная Проч- ность Коли- чество Длительность ТемпеКоличество Количество зерен, неучаствующих в резании из-за ратура отжига,Примечание сварки меди и электрокорунда приотжиге,кгс/мм микротрещин на шлифе зерна (в 4 к общей площади зерна) отжига чмеди, об. ф зернистость ,меди, мкм малости (1 мкм и менее), Ф 420 50 Электропроводен отдельны. ми участками Электропроводен весь объем равно- мерно 0,5 12 800 2,0 10 1,0 П р и м е р 2, Для изготовления абразивного изделия в шихту из зерен электрокорунда добавляют порошок чистой меди зернистостью 10 мкм в количество 254 от объема шихты, производят отжиг при 950 С в течение ч ч, затем добавляют порообразователь и осуществляют прессование ударной волной, образующейся при взрыве заряда взрывчатого вещества, которым обкла дывают ампулу с входящими в нее зернами электрокорунда, медью и порообразователем. Полученное абразивное изделие подвергают спеканию. Количество зерен, не участвующих в реза нии(размером 1 мкм и менее), достигает 2,0 к объему иэделия, количество микротрещин на шлифе зерна (в 4 к общей площади зерна, попавшей в сечение шлифа) равно ч,0/, 20 прочность сварки меди и электрокорунда после отжига достигает 17 кгс/мм , абразивное иэделие обладает электропроводностью равномер" но по всему объему. 2Аналогично описанным примерам были проведены эксперименты с различной исходной фракцией и соотношением меди и зерен электрокорунда на различных режимах отжига. 30 3Результаты экспериментов изложены в таблице.Как следует из таблицы, оптимальным количеством порошка меди к объему зерен электрокорундаявляется 10-25/, а его размеры 1,0- 10 мкм. Кроме того, оптимальными режимами отжига являются 800-950 С с длительностью 2-Й ч. Количество зерен, не участвующих в резании из-за малости (1 мкм и .менее), достигает 2-8, количество микротрещин на шлифе зерна (в 4 к общей площади зерна, попавшей в сечение шлифа) равно ч,прочность сварки меди и электрокорунда составляет 12- 17 кгс/мм , изделие электропроводно по всему объему равномерно,Как следует из таблицы, размерыпорошка меди до 1,0 мкм, количествоего менее 10/ по отношению к объемузерен электрокорунда, отжиг смесипри температуре до 800 С при длительности менее 2,0 ч не приводят к улучвению качества абразивного изделия,так как велико количество зерен, неучаствующих в резании (размером1 мкм и менее), не происходит "залецивание микротрещин в зернахэлектрокорунда, получаемого промышленным способом, имеем малую прочность сварки меди и электрокорунда,весь объем абразивного изделия электропроводен участками, неравномернопо объему. С увеличением зернистости порошка меди более 10 мкм и его количестве более 251 по отношению к объему зерен электрокорунда при отжиге при 1000 С в течение ч,5 ч качество абразивного изделия ухудшается, так как температура отжига становится очень близка к температуре плавления меди, и она, начиная очень сильно размягчаться и даже частично плавиться, перестает быть равномерно распределенной по объему, скапливаясь у одной стороны прессовки (внизу), прочность соединения меди с электрокорундом уменьшается.Технико-экономическая эффективность изобретения выражается в повышении производительности обработки.975379 Продолжение таблицыее Е Е 4 в ав е е а е ЮКолиИсходТемпература отжигдуфС Длительностьотжига,ч Количествозерен,неучаствующих в резании из заалостит е Ф ае Ф 4,0 15 20 10 14 То же 6,0 710 15 4,0 17 4,0 10 10,0 25 30 2 11,0 Электропроводен отдельны" ми участками формула изобретения 1,0- 10 мкм в количестве 1 ОФ пообьему аихты, после чего производятотжиг смеси при 800-950 С в течение2"4 ч. Способ изготовления абразивных изделий по авт. св. И 673446, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения абразивной способности изделий, в шихту дополнительно вводят порошок меди дисперсностью Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 673446, кл, В 24 О 17/00, 1977Составитель В, ВоробьевРедактор В. Лазаренко Техред М,Надь Корректор С. Шекмар Тираж 886 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, М, Раушская наб д. 4/5Заказ 8892/22 вфилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,850 2,5 900 3,0 950 4,0 1000 4,5 Количество микротрещин на шлифе зер; на (в Ф к общей площади зерна) Прочностьсваркимеди иэлектрокорундапри отжиге,кгс/мм