Магнитно-абразивный материал в виде гранул и способ его получения

(51) В 241) 3/34 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Производственное республиканское унитарное предприятие Минский автомобильный завод (ВУ)(72) Авторы ЯщериЦь 1 н Петр Иванович Ракомсин Александр Петрович Лесникович Анатолий Иванович Воробьева Светлана Александровна Сидоренко Михаил Иванович Сергеев Леонид Ефимович (ВУ)(73) Патентообладатель Производственное республиканское унитарное предприятие Минский автомобильный завод1. Магнитно-абразивнь 1 й материал в виде гранул, содержащий ферромагнитную и абразивную составляющие, отличающийся тем, что он содержит в качестве ферромагнитной составляющей магнетит, в качестве абразивной составляющей карбид кремния или карбид титана и дополнительно олеиновую кислоту при следующем соотнощении компонентов, мас.магнетит 2,5- 14,0 карбид кремния или титана 60-84 олеиновая кислота остальное.2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит модифицирующий полимер в количестве 5-10 мас. .3. Способ получения магнитно-абразивного материала, включающий синтез гранул из ферромагнитной и абразивной составляющих, отличающийся тем, что готовят коллоидный раствор магнетита в органическом растворителе, добавляют олеиновую кислоту, затем вводят абразивную составляющую и при перемещивании удаляют органический растворитель.4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в коллоидный раствор дополнительно вводят модифицирующий полимер.5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что гранулы полученного магнитно-абразивного материала дополнительно обрабатывают модифицирующим полимером.Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для магнитноабразивной обработки на предприятиях порощковой металлургии при производстве магнитно-абразивнь 1 х порощков, применяемых для щлифования и полирования в мащиностроении.Анализ традиционно применяемых магнитно-абразивных материалов (МАМ) свидетельствует, что использование однородных материалов малоэффективно. Широкие возможности для получения эффективных МАМ открывает синтез композиционных материалов. Однако они имеют ряд недостатков ограниченность подбора абразивных компонентов, непрочность соединения магнитной и абразивной составляющих, ухудшение магнитных свойств в результате абразивных включений в магнитный материал.Известен магнитно-абразивный материал в виде гранул, используемых в качестве рабочих тел в процессе магнитно-абразивной обработки, содержащих ферромагнитную и абразивную составляющие 1.В известном материале ферромагнитный компонент состоит из сплава железо-алюминий-фосфор-углерод и содержит при этом 7597 весовых процентов железа, а абразивный компонент представляет собой оксилы, карбиды, нитриды и фосфиды.Свойства полученных гранул зависят от состава расплава, режима распыления и охлаждения, а также от состава распыляющей среды, что ведет к повышению расходов на изготовление МАМ. Хотя соединения характеризуются прочной химической связью компонентов, но их режущие свойства ниже, чем у электрокорунда. Кроме того, при использовании в материале тугоплавких карбидов, содержащих свободный графит, наблюдается повышение загрязнения рабочей зоны в процессе обработки.Известен способ получения магнитно-абразивных материалов, включающий синтез сплава гранул абразивного материала и железа 2.Синтез составляющих происходит в процессе их спекания и последующего дробления спекшейся массы на отдельные гранулы. Для повышения абразивных свойств материала при формовке частицы магнитного материала покрывают клеящим веществом и обкать 1 вают в порошке из смеси абразивного и магнитного материала, что значительно удорожает стоимость процесса приготовления материала. Кроме того, покрытие абразива клеящим материалом снижает работоспособность МАМ и качество обрабатываемых деталей. Технология получения МАМ, базируемая на плавлении, требует тщательной оптимизации режимов, отличается многоступенчатостью и характеризуется большими затратами электроэнергии. Стойкость же МАМ, полученных таким способом, измеряется в пределах 8-12 мин.Задачей изобретения является повышение эксплуатационных свойств магнитно-абразивного материала при упрощении и удешевлении способа его приготовления.Поставленная задача достигается тем, что в магнитно-абразивном материале в виде гранул, содержащем ферромагнитную и абразивную составляющие, он содержит в качестве ферромагнитной составляющей магнетит, в качестве абразивной составляющей карбид кремния или карбид титана и дополнительно олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.магнетит 2,5- 14,0 карбид кремния или титана 60-84 олеиновая кислота остальноеи дополнительно содержит модифицирующий полимер в количестве 5-10 мас. .В способе получения магнитно-абразивного материала, включающем синтез гранул из ферромагнитной и абразивной составляющих, готовят коллоидный раствор магнетита в органическом растворителе, добавляют олеиновую кислоту, затем вводят абразивную составляющую и при перемешивании удаляют органический растворитель, в коллоидный раствор дополнительно вводят модифицирующий полимер, а гранулы полученного магнитноабразивного материала дополнительно обрабатывают модифицирующим полимером.Использование в качестве абразивной составляющей карбида кремния или титана, а в качестве ферромагнитной составляющей магнетита позволяет значительно удешевить стоимость предложенного МАМ.Введение в магнетит олеиновой кислоты позволяет стабилизировать коллоидный раствор магнетита. При этом модифицирующий полимер препятствует образованию на обра 2бать 1 ваемой детали маслянистой пленки, которая препятствует процессу шлифования. Поскольку обработку предложенным материалом ведут при помощи смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), в которую входят поверхностно-активные вещества, то применение СОЖ обеспечивает эффективность процесса обработки, для которого необходимо сохранение взвешенного состояния гранул МАМ.Введение модифицирующих добавок позволяет регулировать характер и глубину взаимодействия компонентов СОЖ и магнитно-абразивного материала (инструмента обработки) в процессе обработки детали.Предложенное соотношение масс позволяет получить материал с высокими эксплуатационными качествами и наименьшими затратами.Синтез гранул абразивного материала и магнетита, при котором гранулы абразивного материала модифицируют коллоидным раствором магнетита в дисперсной среде, а технология получения МАМ включает осаждение высокодисперсного магнетита и пептизацию его в растворе олеиновой кислоты, а также модификацию полимером, позволяет удешевить способ получения МАМ и обеспечить его высокие эксплуатационные показатели.Перечень полученных образцов магнитно-абразивного материала в виде гранул и результаты их анализа представлены в табл. 1.Способ получения МАМ заключается в модифицировании абразива магнетитом Ре 3 О 4(РеО - Ре 2 О 3). В качестве абразивной составляющей используют карбид кремния различной грануляции дисперсностью 63, 63-100, 100-200, 200-315 мкл. и карбид титана, размер частиц которого составляет 63-100 мкл. Магнетит осаждают аммиаком из водных растворов солей двух- и трехвалентного железа.Способ подтверждается следующими примерамиАбразивный наполнитель вводят в свежеприготовленную суспензию вь 1 сокодисперсного магнетита в легколетучем растворителе (гексане) полученную смесь энергично перемешивают до полного удаления растворителя.Абразивный наполнитель вводят в предварительно приготовленный коллоидный раствор магнетита в дисперсионной среде (хлороформе), технология получения которого включает осаждение высокодисперсного магнетита и пептизацию его в растворе олеиновой кислоты в дисперсной среде (хлороформе) с последующим диспергированием коллоидного концентрата магнетита в требуемом количестве дисперсионной среды.Третий и четвертый примеры модифицирования характеризуются одинаковой совокупностью операций, но различной последовательностью их проведения. В третьем примере магнитно-абразивный инструмент (МАМ) дополнительно модифицируют полимером. Для этого первоначально получают по указанному выше второму примеру магнитноабразивнь 1 й инструмент. Далее его вводят в раствор полимера в органическом растворителе и при энергичном перемешивании последний удаляют. В четвертом примере абразивный наполнитель вводят в предварительно приготовленный коллоидный раствор магнетита, стабилизированный олеиновой кислотой и содержащий дополнительно модифицирующий полимер.Согласно электронно-микроскопическим наблюдениям и данным рентгенографии,средний размер частиц магнетита, находящихся в суспензии и коллоидных растворах в виде неагрегированных изометрических частиц, составляет 11 нм. Результаты микроскопического исследования МАМ (примеры 1, 2) свидетельствуют, что модифицирование индивидуальным магнетитом не позволяет получить равномерного покрытия на поверхности карбида кремния. Наряду с покрытыми частицами абразива наблюдается примесь незакрепленного магнетита, количество которого растет при повышении его концентрации в МАМ свыше 15 мас. . Кроме того, рост толщины покрытия приводит к округле В 11136 С 12105.16.31нию острых граней абразива. При обработке карбида кремния коллоидными растворами,содержащими наряду с магнетитом добавки олеиновой кислоты и полимера (примеры 3,4), примесей незакрепленного магнетита и округления острых граней не наблюдается. Проведенные исследования показали, что при использовании МАМ (примеры 1, 2), модифицированных индивидуальным магнетитом, изменений показателей шероховатости после обработки не происходит, а на поверхности деталей образуется темно-коричневая пленка, удаляемая керосином или органическими растворителями. Результаты рентгенофазового анализа МАМ, обработанного индивидуальным магнетитом, свидетельствуют о том, что при обработке МАМ деталей происходит частичное окисление магнетита(Ре 3 О 4 - Р 62 О 3). Это отрицательно сказывается на магнитных характеристиках МАМ и,следовательно, на его удержании в рабочей зоне. Наибольший массовый съем материала наблюдается при исследовании МАМ, в состав которого, помимо магнетита, входят олеиновая кислота и полимер. Эффективность работы МАМ оценивалась по удельному массовому съему материала.Таблица 1 М) Характеристика образца Соде Жание Рев испе сность Со е Жание образца Носитель р Д р Д р Добавка, мас. носителе, мас. носителя, мкм магнетита 2 4Карбид кремния Карбид титана13 а/бид 1,46 200-315 6,2 Модифицирующий ре НИЯ полимер (2,0 5,0) 14 -- -- -- 6,4 -15 -- -- -- 5,8 -16 -- -- -- 8,1 -17 -- -- -- 14,2 -(2,0 10,0) 18 1,95 63 9,1 Олеиновая кислотац модифиЦируюЩии полимер