Способ изготовления абразивного инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Ы 2 176498 5)5 В 24 0 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У ТОРСКОМУ СВИДЕТЕ Недостатком данного с то, что при введении глице шихту появляется возможн абразивных зерен, что отри на работоспособность инс лируемые зерна, образуя ко рапины на обрабатываемую пособа является иновой смеси в ость коагуляции цательно влияет румента. Коагумки, наносят цаповерхность.(71) Институт сверхтвердых материалов АН УССР(72) Л, Л, Бурман, В. В. Гужов, А. П, Денисенко, Д, Э. Сахновский и А. Н. Фадеев (56) Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента, Под. ред. Бакуля В, НМ,: Машиностроение, 1975, с, 217.Авторское свидетельство СССР М 986770, кл, В 24 Р 17/00, 1981,Изобретение относится к изготовлению абразивного инструмента, в частности из микропорошков абразивного, применяемого в радиоэлектронной, электронной, оборонной промышленностях при обработке деталей из стекла, кварца и др. материалов,Известен способе изготовления абразивного инструмента, при котором готовят абразивную шихту, содержащую медь, олово, абразив, и с целью предотвращения расслаивания компонентов шихты инструмента смешивания производят с добавкой увлажнителя, В качествеувлажнителя применяется 20 фД-ный раствор глицерина в спирте.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА(57) Цель; улучшение качества обрабатываемой поверхности. Сущность изобретения; готовят абразивную шихту, содержащую абразив, медь, олово, ее брикетируют и термообрабатывают в глицерине. Новым является то, что термообработку производят при температуре 217230 С в течение 65100 мин, при этом в шихту вводят временное связующее глицерин в количестве 16 мас.0/р, кроме того, температуру термообработки в процессе нагрева периодически снижают на 20,30 С, 1 з,п, ф-лы. Известен способ р)зготовления алмазных элементов на меднооловяннистой связке, включающий смешивание шихты, прессование заготовок в холодном состоянии и их термообработку в защитной среде - глицерине при температуре выше температуры плавления олова.Однако при термообработке изготовля емого инструмента в защитной среде - гли церине выше температуры плавления олова(232 С) олово приобретает текучесть и вытекает из брикета нарушая предааоитеянно ) рассчитан ное содержание меди, олова для создания прочного композита. При этом проходит частичная закупорка пор жидким оловом. которое перемещаясь по капиллярам брикета вниз, вытесняет глицерин. В результате по всему объему брикета происходит неоднородная структура соединений медь - олово и распределения глицерина в порах, В.тех местах инструмента в результате указанных процессов, где глицеринанедостаточно (он иэ пор вытеснен оловом), олово, нагретое выше температуры плавления (232 С) при недостаточном количестве глицерина, постепенно превращается в Яп 02, что негативно сказывается на адгеэии металлов (Яп - Со) и соответственно на качестве инструмента,Кроме того, при известном способе инструмент изготавливают при незначительной продолжительности времени нагрева ( до 60 мин), что приводит к неполной сегрегации и очищению частиц компонентов шихты, в связи с чем не возникают прочные адгезионные связи между компонентами, и инструмент получается непрочный, неоднородный. Поэтому при обработке таким инструментом происходит уменьшение производительности шлифования и появляются царапины на обработанной поверхности.Цель изобретения - улучшение качества обрабатываемой поверхности за счет повыщения качества инструмента,Это достигается тем, что в способе изготовления абразивного инструмента, заключающемся в том, что готовят абразивную шихту, содержащую абразив, медь, олово, ее брикетируют и термообрабатывают в глицерине, согласно изобретению термообработку производят при температуре 217230 С в течение 65,100 мин, при этом в шихту вводят временное связующее глицерин в количестве 1,6 мас, о , кроме того, температуру термообработки в процессе нагрева периодически снижают на 2030 С.Периодическое снижение температуры термообработки в процессе нагрева на 2030 С снимает внутренние напряжения в инструменте и улучшает структуру слоя,Изготовление качественного абразивного инструмента на связках с металлической основой, обладающего повышенной иэносостойкостью, возможно лищь в случае восстановления окисленных металлических порошков непосредственно в процессе их нагревания при условии предотвращения вторичного окисления восстановленных металлов за счет кислорода воздуха, находящегося в порах брикета, Вследствие нагревания рабочего слоя в среде глицерина до температуры 60230 С происходит диссоциация глицерина, при которой образовывается углерод, способствующий удалению окисной пленки с поверхности частиц компонентов,Порошки, прошедшие сегрегацию и очищенные от окислов, приобретают способность к твердофазному взаимодействию атомов цеди и олова, что приводит к увели 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 чению смачиваемости меди оловом за счет их поверхностной диффузии и образования сильного адгезион ного контакта. При холодном формировании брикетов под действием происходит усадка рабочего слоя инструмента в зависимости от плотности компонентов связки, размеров частиц порошков, величины его удельной поверхности и других факторов. Образующиеся при этом поры заполняются глицерином, который и является одним из компонентов рабочего слоя абразивного инструмента, В результате изготовления рабочего слоя абразивного инструмента путем нагрева сбрикетированной шихты в среде глицерина происходит залечивание пор в брикете материала за счет увеличения смачивающей способности и его поверхности диффузии к другим металлическим порошкам. Происходит изменение физико-механических свойств пористого тела за счет перемещения атомов в решетке и замещение ими вакансий,Способ осуществляют следующим образом, Приготавливают шихту состава при следующем соотношении компонентов, мас,%:Олово 10-30Абразив 28Глицерин 16Металлическийпорошок Остальное Затем изготавливают алмазные таблетки СТб 1,хЗ из алмазов АСН 20/14 - 10% концентрации, брикетируют в пресс-форме с усилием 3 т/см, помещают в специальный сосуд, куда был залит предварительно нагретый глицерин,и нагревают до температуры 217,230 С в течение 65100 мин, Кроме того, температуру термообработки в процессе нагрева периодически снижают на 2030 С, после чего инструмент совместно с глицерином охлаждают до нормальной температуры,Испытания готового инструмента проводили при шлифовании плоских оптических деталей иэ стекла К 8 диаметром 90 мм на стенке мод, ГПЗМ,Режимы обработки;и = 500 мин (число оборотов инструмента);пр = 24 хв. ход/мин (число двойных ходов детали);р =2,0 кг/см (давление прижима инст 2румента на деталь);Т = 30 с, СОЖ - Зо -ный раствор глицерина е воде,Величину сошлифованного слоя измеряли при помощи индикатора с точностью .ф.1,О мкм. Шероховатость обработанной поверхности определяли на профилографе - профилометре мод, 201.Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2 - зависимость работоспособности алмазного инструмента при тонком шлифовании оптических деталей от состава связки технологических параметров процесса; в табл. 3 - сравнительные данные испытаний инструмента, изготавливаемого по изобретению к известному способу.Влияние повышения температуры при нагреве инструмента представлено в табл, 1, 2 (пример 11). Так, при повышении температуры до 240 С,т.е. на 8 С выше температуры плавления олова происходит его плавление и вытекание из брикетов инструмента. Естественно, что оставшегося олова недостаточно для образования компактного рабочего слоя инструмента и он получается пористым неоднородным, а следовательно непрочным, Повышение температуры, например до 232235 С,аналогично эффекту приведенному в примере 11 (табл, 1). Однако, он менее ощутим.Был создан инструмент по известным условиям и заявляемому способу. Количественный микрорентгеноспектральный анализ рабочего слоя инс румента проводили с помощью системы "Линк" с использованием программы ЕАР - 4 на растровом электронном микроскопе КЭМСКАН - 4 ДВ". Исследования показали о неоднородности, химического состава интерметаллидов в инструменте по известному решению, А рабочий слой инструмента, изготовленного по заявляемому изобретению, более рыхлый (пористый), и, соответственно, в работе инструмент не засаливается. В порах инструмента содержится глицерин в количестве 16 мас,ф , при износе абразивного слоя поры вскрываются, глицерин, содержащийся там, растекается по свежевскрытой поверхности пленкой, что позволяет использовать СОЖ с З -ным содержаниемглицерина,Количество глицерина, заполняющего5 поры, определялось по увеличению массыабразивосодержащих элементов после термообработки их в среде глицерина, Для этого рассчитывалась плотность сырыхнетермообработанных брикетов путем оп 10 ределения их геометрического объема иудельного веса исходных компонентов (меди, олова и алмазов). Установленная плотность не учитывала поры рабочего слояинструмента, заполняемые при термообра 15 ботке с глицерином. Поэтому, определивувеличение массы рабочего слоя элементаполе термообработки в глицерине, с учетомплотности глицерина определяли количество глицерина, находящегося в элементе,20 Испытания показали, что именно заявляемые режимы создают условия для образования адгезионного слоя интерметаллидов и однородности его структуры в рабочем слое инструмента,25Формула изобретения 1, Способ изготовления абразивногоинструмента, при котором готовят абразивную шихту, содержащую абразив, медь, оло во, брикетируют и термообрабатывают вглицерине, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью улучшения качества обрабатываемой поверхности, термообработку производят при температуре 217-230 С в течение 65- 35 100 мин, при этом в шихту вводят временноесвязующее - глицерин в количестве 1-6 мас. ф .2, Способ по п,1, отл и ч а ю щи й с ятем, что температуру термообработки в про цессе нагрева периодически снижают на 2030 С,3- Я л Ъ ф Х 1- Х Ц с г О Л а ц О ГХ О 0 Ъ с Ф О. О :Х 2ХХсОаО1 1 1 1 2 Х Х с ф аО: :Х 1 3 1 аО ац 3 -О аоЧ МЧ Меаосо офсофмД м еф 1 е 4 Ч 1 Чл л с л л сООООООО О ефь О13-С 3О 9а 5Хх сЪ 1ХаОО ОМ О 3 1 1 1 1 1 1 1лл1 1 3 1 1 1 1 ОООООО О О О О Ч Л Ч Ч сч Ч еч фОООЬОООеО ьь 0 ь- е О О О а о ц-тсЧ ооаааа 3 ч -О -е 4 Е 4 ЧЕ 4 х СЧС 4 ЧСЧСЧЧ 1 ааааааа ьь 0 ьО О ььО 0 еО ЧО ммммммм О О О ОООО м м е 1 м м м м 1 1 1 1 1х а а 9 1 С: Х 1 Ч Еф.4 а ьоСО а О 1 Щ х 1 е) 1 Хф3-О М 4 ь - Мо.ф аао-е СЧЧСЧЧЧСЧЧ м а а а со а о в о х СЧ СЧ Ч ММММЧ МЧ СВ Л Л В Л Е Л Еь ОООООООООО М а М О СО Ч ь 0 О Л 3. ООаасоОЛ Сф Л ЕЬС С О О О О С 1 О О О О О 1 1х кх 1 Х 1 Х 3 Ц 1 Ц 1 91 е 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ЙЛа 1 а 3 О 1 Э 1 Э Э 1 Ц 1 5 1 5 С 91 З Ха с С 0= С 3 11-3-1 3 1 1 1 1 1 лль ь- ОСО 1 О 1 Ч 1 331 ОО ОООа о1 сЧЧМф 1 1 1 1 1 ООООООО 30 1 1 с О ХООООООО1 3- 3-С 4 ЧЧСЧСЧЧЕ 4 С 1 Х1 аООООООООО 2т 1 00 О е-ВО "0 Ос 0 ООВО1 3 Г 3 з 1 33 1 1 1 меч ч 133 1 Ч е 4 3ь 1 О 31 1 се Ь 1 3"фс 1 ЧООааааааа1 ф ф ОЧ СЧ Ч Ч СЧ СЧ СЧ 1-2 О 3-1-3-СЧСЧСЧЧСЧЧЧ 1а О.Оса а м -т ч О.се и 1 9 СО ьь 0 Л Л(О СО 0 О ЛВОйо 1 С 1 1 31 11 а Ц 1 9 1ь1 5 мо ммммом О ХХ 11 С Х 1 9 .а 1 Х 3 11 а0 ООааа ь - ааО 80М - - -03 М- -М фОс 3 ЬВ е о ф о аф 130 Х 1 Щ ф 11 СС 3 Ч . Е 01 ь.Ф -О Е 4 11 3 3 1 1 1 1 1 1 3 1 1 11 1 1 11 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 19 1 Ц0О 3ф 1гЭООХОХ 3 1 аг1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1О ач, ааООР ООСО асО ЛООО ОО О 0Х Л СС Л 11 1 11 13Ф ЭаХд сХХ1щ оФ М О 3 Щ 1 2 ДС Д Х Э 1 2с 1 Х 2 Э Хс 1 1 1 1 1 1 1 1 9 Х 1 1 с 11 1 1 1 ОООООО О О О О СЧ Л 3 Ч 3 Ч СЧ СЧ 3 ЧООООООО ОО О О 0 11 О 1 3 Ч 1- 11 о о аааа -Ф СС 3 Ч 3 Ч СЧ 3 Ч 3 Ч СЧ 3 Ч 3 Ч 3 Ч СЧо 1 Э С. Ф С о мммммма ООООООО ммммммм 1 1 1 1 1 1 1 1 Ю 11 3 1 Ф 11 О1- 2 с у Х 1 Х Э 10 О 1 о о с а 1 С 1.0 Щ с 1 М 1 31 11 91 Щ11 1 1дс Ф Х1 ЭС сЛД 1 Ф1 (б 9 а1 Д3 Ф О1 11 3о кДЕ 18ХДЭОХС В 1 ОэщоС ФДа 191-- к101 о 1" хаСХОС 13 ЧООХ11 а ОСЭЕ ЮВИ13 1 1 30 Д 3ЩО ОХХСЧХФ д Х Д 3О 1 3 С Д-ЛСХ 9 1 О 1 1 ОС 30 1С ССХ ЕО11 3 1 Х2Х СдФ 1сС О 11011111 Х 1еа С3 ДЭ Э1С 1 СО 1О 11О1 дСЧ11 11 1 11 Х 1111 а1 у1 Ч1 3О1мд 1 Сч11 1Рю 1 1 11 д 1 Д с 1 СДФ1"ДО 1 С1 О 1 9 1 1 Х 1 1 с ха 1о 1 1 Ф 1 1 1 Осс1О 331 3 1 Юа Ф 130 Х1 Ю ЩСО со л вф в м ф во л м а о а 3 чо ао,о осо СЧ 3 Ч ММММММСЧООООООООО о о - о а 3 ч о а ф ф сО ч, а а О 0,0 лЬОООООООО ВЛО О О О О О О ВСОООООООО - СЧ 3 Ч 3 Ч СЧ Сч СЧ СЧ ОООООООООО СО0 О чРО О 0 О о ааааааа СЧ- 3 Ч 3 Ч 3 Ч СЧ С 4 СЧ 3 Ч3 Ч М 3 Ч СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ Э 1 1оХ 1 1 1 11 1аМО ММ ММО 1. М Оааа аао МВм М Сч МО ао лф во1764981 Таблицв 3 Тенпература,"С обрабатываемой детали инструмента 0,24 00 15 12 0,75 Глубокие царапины 232(прототип) 3,0 00 40 0,750,6 0,20 0,22 12 13 3,0 4,5 50 72 Однородная Засаленная 0,25 5 0,5 4 5 40 16 60 фактура однородная Однородная Составитель Л.Бурман Редактор Л.Народная Техред М,Моргентал Корректор А.КозоризЗаказ 3343 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, 101 230 232 (прототип)230Давление прессованият/смз Время йрояо- Т мин ватость 1Ва,мкм Величинаразруюенного слоя,Т, икн Твердость ПорисН 110 инст- тость, румента 2 Производительность О,мм/мин фактура однороднаяНеоднородная,карелины Инструмент разрувает"ся (мнчроаоны разрувения)