Способ получения материала для магнитно-абразивной обработки

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ МАГНИТНОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ(71) Заявитель Производственное республиканское унитарное предприятие Минский автомобильный завод(72) Авторы Ящерицын Петр Иванович Ракомсин Александр Петрович Сидоренко Михаил Иванович Нисс Владимир Семенович Алексеев Юрий Геннадьевич Сергеев Леонид Ефимович Миронов Алексей Михайлович Хомич Николай Степанович(73) Патентообладатель Производственное республиканское унитарное предприятие Минский автомобильный завод(57) 1. Способ получения материала для магнитно-абразивной обработки, включающий нагрев исходного продукта на основе железа, выдержку и рассев на фракции, отличающийся тем, что в качестве исходного продукта на основе железа используют мелкодисперсные отходы быстрорежущей стали, которые предварительно сушат при температуре 120-150 и подвергают сухой магнитной сепарации, нагрев осуществляют до температуры 450-600 ,выдержку осуществляют в течение 30-60 мин, и полученный спек дробят. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сушку отходов осуществляют в псевдоожиженном слое с наложением вибраций. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что одновременно с сухой магнитной сепарацией осуществляют вибрацию обрабатываемых отходов. Изобретение относится к области магнитно-абразивной обработки, а именно к способам получения материалов для магнитно-абразивной обработки. Известен способ получения материала для магнитно-абразивной обработки (МАО),включающий подготовку шихты, состоящую из 70-80 порошка железа и 20-30 порошка ферромарганца, помещение ее в печь, нагрев до температуры на 100 С ниже температуры плавления одного из компонентов, проведение кратковременной выдержки при этой температуре, охлаждение и измельчение полученных спеков 1. Недостатком данного способа получения материала для МАО является невысокая механическая прочность полученного соединения и его низкие магнитные свойства. 8085 1 2006.06.30 Известен способ получения материала для МАО, заключающийся в том, что исходной абразивной составляющей, например абразивному порошку - электрокорунду белому,придают магнитные свойства за счет химической металлизации поверхностей отдельных зерен ферромагнитным материалом. Полученный металлизированный абразивный порошок механически смешивают с порошком технического железа 2. Недостатком способа является низкая механическая прочность полученного ферроабразивного порошка (ФАП). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения материала для МАО, включающий выплавку сплава на железной основе с добавлением титана при температуре 1620-1650 С, распыление струи расплава водой, охлаждение в воде, после 2-х часовой выдержки сушку продукта в электрической печи и рассев на фракции. Гранулы материала для МАО содержат составляющие в следующих количествах, мас.ферромагнитная составляющая 90,0-95,0 3 абразивная составляющая 5,0-10,0. Недостатком способа является неравномерное распределение абразивной составляющей по всему объему гранулы ферроабразивного порошка, что влечет за собой низкий срок службы ФАП, и низкий выход готового продукта (до 40 ). Недостатком является также сложность и многоступенчатость способа, требующего специализированного оборудования, а также высокая стоимость используемых компонентов, что значительно удорожает процесс получения материала для МАО. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение срока службы, увеличение выхода готового продукта, упрощение и удешевление способа. Технический результат, который может быть достигнут при реализации изобретения,заключается в повышении стойкости материала для МАО и повышении его режущей способности. Поставленная задача решается следующим образом. В способе получения материала для магнитно-абразивной обработки, включающем нагрев исходного продукта на основе железа, выдержку и рассев на фракции, в качестве исходного продукта на основе железа используют мелкодисперсные отходы быстрорежущей стали, которые предварительно сушат при температуре 120-150 С и подвергают сухой магнитной сепарации, нагрев осуществляют до температуры 450-600 С, выдержку осуществляют в течение 30-60 мин, и полученный спек дробят. Сушку отходов осуществляют в псевдоожиженном слое с наложением вибраций, а одновременно с сухой магнитной сепарацией осуществляют вибрацию обрабатываемых отходов. Способ получения материала для МАО осуществляют следующим образом. Мелкодисперсные отходы быстрорежущих сталей инструментального и металлообрабатывающего производств имеют следующий состав ( ) металлическая микростружка - до 50,неметаллические включения - до 30, остаток смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) - до 20. Из-за высокой дисперсности металлической фазы, большого количества этих включений и высокой влажности данные отходы не утилизируются. Мелкодисперсные отходы быстрорежущих сталей инструментального и металлообрабатывающего производств подвергают сушке при температуре 120-150 С для удаления остатков СОТС. Удаление СОТС идет эффективнее в псевдоожиженном слое при дополнительном перемешивании отходов с наложением вибраций. После этого производят сухую магнитную сепарацию отходов импульсным магнитным полем с одновременной вибрацией обрабатываемой смеси для удаления неметаллических включений, присутствующих в отходах. После этого отсепарированный продукт нагревают до температуры 450-600 С и выдерживают при этой температуре в течение 30-60 мин для образования спеков. Далее производят механическое дробление спеков и рассев на требуемые фракции. 2 8085 1 2006.06.30 Было выполнено три приведенных в табл. 1 опыта осуществления заявляемого способа, отличающихся температурой сушки и нагрева и временем выдержки отсепарированного продукта. В табл. 1 также приведены физико-механические характеристики полученного продукта. Таблица 1 Исходные данные заявляемого способа и физико-механические характеристики полученного материала для МАОТемпе- Темпеопы- ратура ратура тов сушки, нагрева,С С Выдержка Физико-механические показатели материала для отсепариМАО рованного Насыпная ТекуМикро- Удельная Пикнометпродукта,плотчесть,тверпов-ть, рическая мин ность сек дость,м 2/кг плотность,МПа кг/м 3103 кг/м 3103 45 2,3 20,5 5500 2,55 5,05 60 2,3 21,0 7650 2,5 5,1 30 2,2 21,5 5800 2,5 5,1 Выход готового продукта в опыте 1 составил 95 от общей массы исходного продукта, в опыте 2-90 , в опыте 3-93 . Полученный заявляемым способом материал для МАО представляет собой микростружку, обладающую ярко выраженным зубчатым микрорельефом в виде острых граней,многочисленных зазубрин и субмикронеровностей поверхности. Их форма изогнутая около 50 , вытянутая - около 30 и осколочная - 20 . Толщина частиц колеблется в пределах 2-20 мкм, длина - 5 -130 мкм. Полученный материал для МАО был испытан для магнитно-абразивной обработки металлов и цветных сплавов. Испытания проводились на установке для магнитноабразивной обработки деталей типа тел вращения СФТ.2.150.00.00.000 при следующих технологических параметрах и режимах величина магнитной индукции, В 1,2 Тл скорость резания,рез.1,0-2,0 м/сек скорость осцилляции,0,2 м/сек амплитуда осцилляции, А 1,0 мм величина рабочего зазора,1,0 мм коэффициент заполнения рабочего зазора, Кз 1,0 время обработки,60,0 сек. Исходная шероховатость взятых для обработки образцов - 11,6-2,2 мкм. Процесс МАО осуществлялся для финишной обработки как черных, так и цветных металлов. Образцы для обработки черных металлов - втулки размером 363032 мм. Образцы для обработки цветных металлов представляют собой цилиндрические заготовки, изготовленные из пруткового материала меди, бронзы, латуни и алюминия размером 4060 мм. В качестве СОТС использовался 3 водный раствор поверхностно-активных веществ(ПАВ) на основе синтетических жирных кислот (СЖК) фракций С 7-С 13. Как базовый ФАП применялся ферроабразивный порошок марки Ж 15 КТ, имеющий состав железо - 75 , абразив - 15 . Результаты сравнительных исследований материалов для МАО при финишной обработке стали ШХ 15 приведены в табл. 2. 8085 1 2006.06.30 Таблица 2 Результаты финишной обработки стали ШХ 15 с использованием различных материалов для МАО Вид материала для МАО Размер частиц материала для МАО, мм Микротвердость Удельный мас- Достигнутая шероматериала для совый съем ста- ховатость поверхМАО, МПа ли, мг/см 2 мин ности, 2, мкм Заявляемый 0,16-0,2 5500-7650 7,9 0,09-0,12 материал ФАП марки 0,16-0,2 12000-13000 12,1 0,11-0,14 Ж 15 КТ Результаты сравнительных исследований материалов для МАО при финишной обработке цветных металлов приведены в табл. 3. Таблица 3 Результаты финишной обработки цветных металлов с использованием различных материалов для МАО Достигнутая Размер час- Вид обраба- Удельный шероховаВид материала тиц матетываемого массовый тость поверхдля МАО риала для цветного месъем,ности, 2,МАО, мм талла мг/см 2 мин мкм Заявляемый 0,16-0,2 Медь МЗ 9,4 0,1-0,2 Бронза БрАЖ 9-4 8,5 0,1-0,15 Латунь 12,5 0,08-0,12 Л 63 Алюминий 7,1 0,3-0,4 Д 16 Ферроабразивный 0,16-0,2 Медь МЗ 15,9 0,4-0,5 порошок марки Бронза Ж 15 КТ БрАЖ 9-4 10,7 0,3-0,5 Латунь Л 63 16,1 0,4-0,6 Алюминий Д 16 8,8 0,6-0,7 Вид поверхности после обработки Блестящий Блестящий Блестящий Блестящий Темный Матовый Матовый Светлый Таким образом, материал для МАО по заявляемому способу, являясь однокомпонентной системой, имеет низкую себестоимость изготовления, обладает достаточно высокими режущими свойствами и обеспечивает требуемую стойкость, а следовательно увеличение срока службы. Источники информации 1. А.с. СССР 500975, МПК В 24 3/34. - Опубл. 30.01.1976 // Бюл.4. 2. А.с. СССР 476970, МПК В 24 3/34. - Опубл. 15.07.1975 // Бюл.26. 3. А.с. СССР 1763151, МПК В 24 3/34. - Опубл. 23.09.1992 // Бюл.35. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4