Масса для изготовления абразивного инструмента

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Судник Лариса Владимировна Виолентий Светлана Борисовна Жук Елена Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Масса для изготовления абразивного инструмента для суперфинишной обработки камня, стекла, керамики, содержащая сверхтвердый материал, абразивный наполнитель и стеклокерамическую связку, отличающаяся тем, что в качестве сверхтвердого материала содержит алмазные зерна при следующем соотношении компонентов, мас.алмазные зерна 20-65 абразивный наполнитель 25-60 стеклокерамическая связка 10-20,при этом связка содержит бой стекла, ультрадисперсный диоксид кремния и окись натрия при следующем их соотношении, мас.бой стекла 90-92 ультрадисперсный диоксид кремния 3-8 окись натрия 2-5. Изобретение относится к производству абразивного инструмента, в частности алмазосодержащего, на стеклокерамической связке. Известна металлокерамическая связка, содержащая медь, олово и шлам оптического стекла. Однако такая связка имеет малую адгезию к абразивным зернам, не обеспечивает требуемый коэффициент шлифования, имеет повышенную температуру в зоне с обрабатываемым материалом, а также малую износостойкость рабочей поверхности инструмента 1. Известна также масса для инструмента, содержащая абразив и стеклокерамическую связку на основе глины и измельченного стекла 2. Процесс изготовления инструмента из этой массы характеризуется низким выходом годных изделий из-за высокой адгезии массы к металлической пресс-форме, а также высокой температурой спекания, что приводит к повышенным энергозатратам. 10643 1 2008.06.30 Наиболее близкой по составу к заявляемой массе является масса для изготовления инструмента из сверхтвердых материалов 4, содержащая кубический нитрид бора 1865 мас. , абразивный наполнитель 24-62 мас. , а в качестве стеклосвязки свинцовосиликатное стекло 5-20 мас. , содержащее, мас.2 42,98-47 РО 42,98-47 2 2,04,68 К 2 О 2,0-4,68 2 2,0-4,68, при содержании оксидов в соотношениях 211 и 222111, однако данная шихта не решает проблему быстрого выхода пресс-форм из-за налипания шихты на стенки пресс-формы, а также низкой трещиностойкости инструмента, изготовленного из известной массы и повышенного расхода алмаза при абразивной обработки. Можно отметить также низкую конкурентоспособность известной массы для изготовления абразивного инструмента из-за повышенной стоимости инструмента, причина чего в необходимости дополнительных трудоемких операций варки стекла и дробления. Задача, решаемая предполагаемым изобретением, заключается в повышении трещиностойкости, снижении времени подготовки шихты, снижении расхода алмаза при абразивной обработке инструментом из шихты, увеличении стойкости пресс-форм, применяемых для изготовления инструмента. Техническая задача достигается тем, что состав массы для получения алмазного абразивного инструмента, содержащая сверхтвердый материал, абразивный наполнитель и стеклокерамическую связку, в качестве сверхтвердого материала содержит алмазные зерна при следующем соотношении компонентов, мас.алмазные зерна 20-65 абразивный наполнитель 25-60 стеклокерамическая связка 10-20 при этом связка содержит, мас.бой стекла 90-92 ультрадисперсный диоксид кремния 3-8 окись натрия 2-5. Увеличение количества алмазных зерен свыше 65 и снижение абразивного наполнителя ниже 25 нецелесообразно с точки зрения возрастания стоимости инструмента без значительного улучшения работоспособности 3. Уменьшение содержания алмазных зерен ниже 20 мас.и увеличение содержания абразивного наполнителя свыше 60 мас.приводит к потере режущих свойств и эффекта самозатачиваемости рабочей поверхности инструмента из предлагаемой массы. Содержание стеклокерамической связки в интервале 10,0-20,0 мас.обусловлено необходимостью обеспечения требуемого уровня адгезионного взаимодействия с алмазными зернами, снижения такового со стенками пресс-формы для обеспечения эффекта самозатачивания рабочего слоя абразивного инструмента, а также для снижения расхода алмазных зерен. Увеличение содержания ультрадисперсного диоксида кремния приводит к увеличению твердости стеклокерамической связки и температуры спекания инструмента из предлагаемой массы. Снижение содержания ультрадисперсного порошка 2 не позволяет повысить трещиностойкость стеклокерамической связки. Повышение содержания окиси натрия выше заявляемой величины приводит к повышению температурного коэффициента линейного расширения, развитию трещин и падению прочности стеклокерамической связки, а снижение содержания 2 не позволяет реализовать диссипационные свойства стеклосвязки и повысить трещиностойкость. Примеры исполнения. Пример 1. Приготовление массы состава 1 для шлифовального круга типа 1 А 1-1-635205 осуществляют следующим образом. Навеску алмазного порошка 20 мас.и абразивного наполнителя 60 мас.смешивают, увлажняют полиэтиленгликолем, затем смешивают с 20 мас.стеклокерамической связки, которая содержит мас.бой стекла 90,0 ультра 2 10643 1 2008.06.30 дисперсный 2 - 8,0 2 - 2,0. Спекание отформованной заготовки производят при 820 С. Примеры 2-6. Последовательность операций по примеру 1, соотношение компонентов представлены в табл. 1, результаты испытаний - в табл. 2. Эксплуатационные испытания проведены на операции шлифования твердого сплава Т 15 К 6 совместно со сталью 45 при окружной скорости ок 20 м/с, с продольной подачей 2 м/мин, поперечной - 0,02 мм/дв.ход Таблица 1 Компоненты, мас.Состав стеклокерамической связкиприалмазные Абразивный Ультрадисперсный Окись мера стеклосвязка Бой стекла зерна наполнитель 2 натрия 1 20,0 60,0 20,0 90,0 8,0 2,0 2 25,0 65,0 10,0 92,0 3,0 5,0 3 18,0 60,0 22,0 90,5 5,0 4,5 4 25,0 65,0 10,0 93,0 3,5 3,5 5 30,0 64,0 6,0 90,0 8,0 2,0 Таблица 2 Коэффициент Коэффи- Стойкость прессУдельный Прочность Температрещиноциент формы, кол-во расходпримера на изгиб,тура спестойкости, шлифова- циклов до выхоалмазов,МПа кания, С МПам ния да из строя м 2/г 1 53 4,0 310 105 820-830 0,39 2 58 4,3 290 820-830 0,4 100 3 52 4,0 240 95 820-830 0,39 4 43 2,8 240 80 820-830 0,66 5 28 2,3 210 80 900 0,69 6 48 240 80 1000 0,6 2,5(прототип) Анализ результатов испытаний показывает, что масса, применяемая для изготовления инструмента, обеспечивает увеличение трещиностойкости абразивного материала в 1,7 раза, прочности на изгиб в 1,2 раза. Для инструмента достигнуто увеличение коэффициента шлифования в 1,3 раза, снижение температуры спекания на 180 С и расхода алмазов в 1,4-1,5 раза по сравнению с инструментом, изготовленным из известной массы. Прямой и побочный эффекты при использовании предлагаемой массы улучшение работоспособности инструмента (повышение коэффициента шлифования), повышение прочностных характеристик (прочности на изгиб, трещиностойкости), улучшение технологических свойств (снижение температуры спекания, увеличение стойкости прессформы), снижение удельного расхода алмазов, достигаются за счет введения в состав массы для изготовления абразивного инструмента, включающей алмазные зерна, и стеклокерамическую связку, дополнительно ультрадисперсного диоксида кремния с окисью натрия, которые способствуют созданию диссипационноспособной структуры материала абразивного инструмента, повышая трещиностойкость и прочность на изгиб повышая адгезию связки к абразивным зернам и наполнителю, что приводит к повышению прочности связи на изгиб снижая адгезию к металлу, что связано со стойкостью пресс-формы снижая энергию, затраченную на спекания за счет увеличения удельной поверхности частиц оксидов кремния и натрия. Снижение температуры спекания, увеличение стойкости пресс-формы обеспечивают энергосберегающий эффект, а увеличение адгезии связки к 3 10643 1 2008.06.30 алмазным зернам обеспечивает экономическую эффективность, т.к. снижается расход импортируемых дорогостоящих алмазных абразивных порошков. Источники информации 1. А.с. 1477532 МПК 4 В 24 Д 3/34, С 22 С 9/02, 1989. 2. А.с. 278061 МПК 4 В 24 Д 3/20, В 24 Д 3/544, С 04 В 3510, 1970. 3. Попов С.А., Малевский Н.П., Терещенко Л.М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. - М. Машиностроение, 1977. - С. 51-55. 4. А.с. 17078706, МПК В 24 3/14, 1995 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4