Металева зв’язка для виготовлення абразивного інструменту

Изобретение относится к области изготовления инструмента из сверхтвердых материалов и касается металлических связок для изготовления рабочего слоя абразивного инструмента, применяемого для резания труднообрабатываемых строительных материалов. Известна также наиболее близкая по технической сути к заявляемой металлическая связка для изготовления абразивного инструмента, содержащая, вес. %: медь 30-50, железо 30-50, олово 3-6, вольфрам 1-8, цинк 3-8, окись магний 1-10 [1]. Известная связка имеет, довольно высокий коэффициент трения и недостаточную прочность удержания алмазов, что приводит к повышенному износу алмазоносного слоя и снижению режущи х свойств при применении известной связки для алмазного инструмента, применяющегося для резания природных строительных материалов. В основу изобретения поставлена задача такого изменения состава металлической связки для изготовления абразивного инструмента, при котором за счет введения молибдена и изменения количества известных компонентов обеспечивается уменьшение коэффициента трения связки, повышение прочности удержания абразива и, как следствие, повышение режущей способности инструмента, а также снижение усадки абразивосодержащего слоя в процессе его свободного спекания, что исключит необходимость в дополнительной механической обработке слоя, а значит позволит снизить технологические потери абразива, трудоемкость изготовления инструмента, т.е. приведет к улучшению технологичности связки в целом. Для решения этой задачи известная металлическая связка для изготовления рабочего слоя абразивного инструмента, содержащая железо, медь и олово согласно изобретению дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 10-15, олово 5-7, молибден 2-4, железо - остальное. Введение молибдена позволило уменьшить усадку абразивосодержащего слоя при его спекании в свободном состоянии в 3-4 раза, за счет увеличения интенсивности диффузионных процессов при спекании в твердой фазе, т.к. наличие на поверхности порошка молибдена его окисла позволяет повысить диффузионное взаимодействие между компонентами благодаря переносу молибдена через газовую фазу вследствие летучести триокиси молибдена. Интенсификация молибденом процессов диффузии позволяет проводить спекание при более низких температурах (до 920°С), что положительно влияет на сохранение прочностных свойств алмазов. Молибден образует с железом в процессе спекания неустойчивые интерметаллические соединения, что не приводит впоследствии к каким-либо особым объемным эффектам, т.е. наблюдается минимальная усадка связки, а это, в свою очередь позволило исключить дополнительную механическую обработку абразивосодержащего слоя и, следовательно, снизить технологические потери абразива и трудоемкость изготовления инструмента. Кроме этого за счет образования на поверхности порошка молибдена трехокиси молибдена, заметно снизился коэффициент трения связки, а также за счет снижения усадки и снижения температуры спекания повысилась прочность удержания абразива, в частности алмазов. Примеры реализации предлагаемого состава металлической связки. Изготовление алмазосодержащих смесей для алмазных сегментов, применяемых в инструменте, проводилось методом порошковой металлургии путем смешивания в смесителе в течение 3 часов следующи х компонентов, мас.%: меди - 15, олова - 6, молибдена - 3, железа - 76 (см. пример 2, оптимальный состав). Кроме того изготавливались смеси приграничных и при выходе за граничные значения заявляемых компонентов (примеры 1-9), а также состав по прототипу (пример 10), см. прилагаемую таблицу. Каждая смесь прессовалась в пресс-форме при давлении 100 кг/мм, затем спекалась в свободном состоянии в термической печи при температуре 900 ± 10°С в течение 40-50 мин, после чего охлаждалась вместе с печью. В качестве абразивных материалов для изготовления инструмента на предложенной связке могут применяться следующие материалы или их смеси: алмаз, кубический нитрид бора, карбид бора, карбид вольфрама, карбид титана. Содержание абразивных порошков может составлять от 50 до 200 условных процентов. Для испытаний изготавливались алмазные сегменты с размерами 40x3,3x7xR 250 из высокопрочных алмазов АС100 400/315. Изготовленные сегменты напаивались на дисковые полотна 0500 мм, которые испытывались при окантовке изделий из габро в условиях камнеобрабатывающего цеха завода "Гранит", г.Киев. Испытания проводились на режимах: глубина резания - 60 мм, окружная скорость -26 м/сек, скорость продольной подачи-1,3 м/мин. Испытания проводились на станке модели СМР-015, охлаждение - проточная вода. Результаты испытаний приведены в таблице, данные физико-механических свойств и работоспособности инструмента показаны в сравнении с составом по прототипу. Как видно из таблицы, связка на основе заявленного состава (№ 1,2,3) по сравнению с прототипом обеспечивает снижение удельного расхода алмазов в 2,5 раза, снижение усадки при спекании в 2,5-3,0 раза. При выходе за предложенные пределы содержания компонентов состава (№ 4-9) повышается удельный расход алмазов и усадка, по сравнению с оптимальными интервалами содержания компонентов связки.