Шихта связки алмазоабразивного инструмента

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ШИХТА СВЯЗКИ АЛМАЗОАБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Кузей Анатолий Михайлович Францкевич Алла Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физикотехнический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Шихта связки алмазоабразивного инструмента, содержащая порошки меди и олова,отличающаяся тем, что дополнительно содержит оксид олова, оксид меди и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.порошок меди 60,0-87,5 порошок олова 12-24 оксид олова 0,1-2,0 оксид меди 0,2-6,0 углерод 0,2-8,0. Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления инструмента, а именно алмазоабразивного, применяемого для обработки твердых сплавов, закаленной стали, инструментальной керамики. Известна шихта связки алмазоабразивного инструмента 1, состоящая из порошков меди и олова при следующем соотношении компонентов (мас. ) порошок меди 80 порошок олова 20. Недостатком известной шихты связки является высокий удельный расход алмаза при обработке закаленной стали, твердых сплавов алмазосодержащим композиционным материалом на ее основе. Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является шихта связки 2,содержащая порошки меди, олова, оксид алюминия при следующем соотношении компонентов (мас. ) 14015 1 2011.02.28 порошок меди 64 порошок олова 16 порошок А 2 О 3 20. Недостатком известной шихты являются низкие эксплуатационные характеристики алмазосодержащего материала на ее основе. Частицы оксида алюминия блокируют частицы олова, подавляя их взаимодействие с медью, что приводит к неполному взаимодействию компонентов, снижению прочностных характеристик связки и алмазосодержащего композиционного материала на ее основе. При шлифовании алмазные зерна выкрашиваются из связки, связка разрушается. Следствием этого является повышенный удельный расход алмаза. Задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик алмазосодержащего композиционного материала. Поставленная задача решается тем, что шихта связки алмазоабразивного инструмента,содержащая порошки меди и олова, дополнительно содержит углерод, оксид олова и оксид меди при следующем соотношении компонентов (мас. ) медь 87,5-60 олово 12-24 оксид олова 0,1-2 оксид меди 0,2-6 углерод 0,2-8. Образование алмазоабразивного композиционного материала происходит в результате взаимодействия компонентов шихты связки на операции спекания. Совместное введение в шихту связки оксида олова, оксида меди и углерода изменяет характер взаимодействия компонентов шихты при спекании. Взаимодействие оксидов с углеродом приводит к их восстановлению, образованию и выделению оксида углерода, что способствует смачиванию поверхности частиц меди оловом и растеканию олова между частицами меди (алмаза) в поровых каналах. Восстановление смеси оксидов с углеродом приводит к образованию устойчивой суспензии из ультрадисперсных частиц углерода и расплава медь-олово. Под действием конвекционных потоков оксида углерода и усадки суспензия разрушается, заполняет поровые каналы и пустоты, взаимодействуя с частицами меди. В результате интенсифицируются процессы взаимодействия между компонентами связки и образуется сплав медь-олово с объемной сеткой из прослоек сплава (медь-олово), содержащих оставшийся углерод и оксиды в форме ультрадисперсных частиц. Эти прослойки выполняют функцию твердой смазки. При шлифовании поверхности деталей алмазосодержащим композиционным материалом на основе шихты связки, благодаря образованию прослоек, содержащих углерод и оксиды, снижаются коэффициент трения и тепловыделение в зоне резания. Это и более высокие прочностные характеристики связки увеличивают алмазоудержание и снижают износ связки. Алмазные зерна изнашиваются полностью, не выкрашиваются из связки,что снижает удельный расход алмаза при шлифовании. Снижение содержания углерода в шихте связки менее 0,2 мас.приводит к недостаточному восстановлению оксидов олова и меди, что снижает прочностные характеристики алмазосодержащего композиционного материала. Повышение его содержания более 8 мас.подавляет контактное взаимодействие между медью и оловом. Увеличение концентрации оксида олова более 2 мас.приводит к образованию прослоек легкоплавкого с низкими прочностными характеристиками сплава, снижающего прочностные характеристики композиционного материала. Снижение концентрации оксида олова менее 0,1 мас.увеличивает коэффициент трения связки алмазосодержащего композиционного материала из-за неполного связывания оксида меди и приводит к ускоренному износу связки. Следствием этого является увеличение удельного расхода алмаза. 14015 1 2011.02.28 Повышение концентрации оксида меди более 6 мас.снижает прочностные характеристики связки и алмазосодержащего композиционного материала. В результате повышается удельный расход алмаза из-за ускоренного износа связки. Уменьшение концентрации оксида меди в шихте менее 0,2 мас.сопровождается повышением износа связки из-за неполного связывания олова в углеродсодержащей суспензии и увеличением удельного расхода алмаза. Увеличение концентрации меди более 87,5 мас.повышает пластичность связки, что снижает прочностные характеристики связки, повышает скорость ее износа при шлифовании, что ведет к росту удельного расхода алмаза. Снижение концентрации меди менее 60 мас.повышает хрупкость связки и композиционного материала, что приводит к росту удельного расхода алмаза. Пример. Из шихты связки был изготовлен инструмент (форма 11, 1505632, -6, 80/63,100 ), которым шлифовали пластину из твердого сплава ВК-15. Эксплуатационные характеристики алмазосодержащих композиционных материалов приведены в таблице. Состав шихты связки, мас.п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Оксид меди Оксид олова 0,2 1,0 6 1 0,1 0,1 0,2 5 7 прототип Использование предлагаемой шихты связки позволяет снизить удельный расход алмаза и тем самым повысить эксплуатационные характеристики алмазосодержащего композиционного материала. Источники информации 1. Кизиков Э.Д., Верник Е.Б., Кошевой И.С. Алмазометаллические композиции. - Киев Техника, 1988. - С. 22. 2. Кизиков Э.Д., Верник Е.Б., Кошевой И.С. Алмазометаллические композиции. - Киев Техника, 1988. - С. 26. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3