Спосіб виготовлення алмазного інструмента

1. Спосіб виготовлення алмазного інструмента, що включає нагрівання підкладки і поданої на її поверхню порошкової суміші, яка містить зерна алмаза і металеві порошки, та закріплення зерен алмаза в підкладці застиглим розплавом метале 3 43617 включає нагрівання підложки і поданої на її поверхню порошкової суміші, яка містить зерна алмаза і металеві порошки та закріплення зерен алмаза в підложці застиглим розплавом металевої суміші новим є те, що нагрівання підложки і поданої на її поверхню порошкової суміші, яка містить зерна алмаза і металеві порошки здійснюють лазерним випромінюванням протягом 0,2...0,4 секунди тільки в локальній області, яка переміщується по траєкторії, обумовленій геометричними параметрами робочої частини інструмента. Також новим є те, що в якості металевих порошків використовують порошки зносостійких сплавів, температура плавлення яких досягає 1400... 1500°С, а алмазовміщуючі шари підложки при остиганні послідовно формують пластичним деформуванням при температурах не менше (0,5...0,4) від температури плавлення металевої суміші. Заявлений спосіб здійснюється таким чином. На локальну область підложки направляють лазерний промінь та за допомогою струменя повітря або інертного газу з бункера-нагромаджувача подають порошкову суміш, яка містить зерна алмаза і металеві порошки зносостійких сплавів, температура плавлення яких може досягати 1400... 1500°С. Локальна область підложки і металева складова суміші за 0,2...0,4 секунди розплавляються і утворюють розплав певної глибини. При часі нагрівання менше 0,2 секунди металева складова суміші не встигає розплавитися на необхідну глибину, яка повинна бути не менше 2/3 висоти алмазного зерна. При часі нагрівання, який перевищує 0,4 секунди і умові, що температура буде більшою від температури початку окислення алмазів (750°С), зерна алмаза втрачають свою міцність або руйнуються. Розплав обволікає зерна алмаза, кристалізується і швидко охолоджується. Лазерний промінь переміщують відносно підложки або підложку відносно променя по траєкторії, обумовленій геометричними параметрами робочої частини інструмента, внаслідок чого на поверхні державки утворюється шар закристалізованого розплаву. Глибина занурення зерен алмаза у розплав обумовлюється їх геометричними розмірами і глибиною проплавлення матеріалу підложки, що визначається енергетичними параметрами лазерного випромінювання (густиною потужності і часом впливу). Так, при густині потужності 5,104... 106Вт/см2 і часі впливу 0,2...0,4 секунди глибина проплавлення матеріалу заготовки складає 50...1000мкм. При густині потужності менше 5,104...106Вт/см2 і часі впливу менше 0,2 секунди не забезпечується необхідна глибина проплавлення. При збільшенні густини потужності понад Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 4 106Вт/см2 і часу впливу більше 0,4 секунди буде відбуватися окислення або руйнування зерен алмаза та випаровування матеріалу державки, що знижує міцність закріплення зерен алмаза. Під дією лазерного випромінювання за рахунок великих швидкостей охолодження також відбувається одночасне поверхневе загартування або збільшення дисперсності структури матеріалу підложки, що обумовлює збільшення його твердості та зносостійкості. Закріплення зерен алмаза відбувається за рахунок того, що при розплавлюванні металевої складової суміші всі поверхні зерен алмаза обволікає плівка однієї із тих складових, що найкраще їх змочує і контактує з рештою розплаву, тому між ними утворюється металургійний зв'язок, що підвищує міцність закріплення зерен алмаза, які утримуються застиглим розплавом металевої суміші. Оскільки підложка розплавлюється локально на визначену глибину, то зерна алмазів розміщуються на поверхні відносно рівномірно Для забезпечення визначеної висоти виступання зерен алмаза відносно підложки або утворення необхідної форми, алмазовміщуючий шар на етапі остигання послідовно формують пластичним деформуванням при температурах не менше (0,5-0,4) від температури плавлення, що істотно впливає на якість виготовлення інструмента. Постійні відстані розташування зерен алмаза від геометричної осі інструмента забезпечують рівномірне навантаження на інструмент у процесі різання, що позначається на якості оброблюваної поверхні. При виготовленні таких іструментів виключається попередня правка, що дає можливість використовувати їх на потокових і автоматичних лініях, де потрібна висока розмірна точність і зносостійкість. Застосування лазерного випромінювання внаслідок високої швидкості введення енергії в матеріал і локальності процесу, забезпечує високу продуктивність і економічність, оскільки енергія витрачається виключно на створення алмазовміщуючого шару, що обумовлюється енергетичними параметрами лазерного випромінювання. Цьому сприяє також те, що пропонований спосіб не вимагає створення глибокого вакууму та тривалого нагрівання. Інструменти, виготовлені пропонованим способом випробовувались при обробці деревинностружкових плит. Довговічність інструментів, виготовлених із порошків алмазів АСК 400/315 пропонованим способом, яка визначалась по кількості погонних метрів оброблених плит, виявилась в 1,5...2 рази вищою в порівнянні з інструментами, виготовленими відомим способом. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601