Спосіб отримання абразивного матеріалу

Спосіб отримання абразивного матеріалу з програмованим розташуванням зерен надтвердих 3 помогою вакууму зернами НТМ на його зовнішній поверхні переносять і розташовують напроти основи, потім знімають вакуум. Основу за цим способом виконують з суміші металевих порошків з іншими компонентами, після пошарової засипки якої і пошарового розподілу зерен НТМ на поверхні кожного з шарів основи з пошаровим підпресуванням, здійснюють брикетування і спікання абразивного матеріалу в прес-формі під тиском з наступним охолодженням. Такий спосіб має ряд суттєвих недоліків: поперше, ділянки основи, вільні від зерен НТМ при обробці контактують через тертя з оброблюваним матеріалом, що призводить до небажаного розігріву його, а це, в свою чергу, призводить до виникнення припікань, тріщин, задирок і погіршення якості оброблюваної поверхні в цілому; по-друге, при обробці нержавіючих сталей, чавуну, кольорових, титанових сплавів виникає налипання оброблюваного матеріалу на зерна НТМ, засалювання їх і самої основи інструменту, що призводить до зменшення їх різальної спроможності, а це, в свою чергу, знов таки сприяє різкому підвищенню температури в зоні контакту інструменту з оброблюваним матеріалом, що веде до підвищення зносу, зниження стійкості і робочої придатності інструменту в цілому; по-третє, при спробі застосувати такий абразивний інструмент для обдирних операцій з високим навантаженням і великим зніманням оброблюваного матеріалу при чорновій обробці на інтенсивних режимах різання, різко знижується його різальна спроможність, змінюються профіль і геометричні розміри, що призводить навіть до руйнування його робочого шару. В основу корисної моделі покладено завдання такого вдосконалення способу отримання абразивного матеріалу з програмованим розташуванням зерен НТМ, переважно для виготовлення робочого шару абразивного інструменту, при якому за рахунок того, що ділянки основи абразивного інструменту, вільні від зерен НТМ, заповнюють сформованими брикетами основи з штучними абразивними зернами (електрокорунд, карбід кремнію, карбід бору тощо) або абразивними зернами природної мінеральної сировини (корунд, гранат, наждак, кремінь, кварц, ставроліт, циркон, рутил, ільменіт та інш.), забезпечується виключення тертя основи з оброблюваним матеріалом, внаслідок чого різко зменшується тепловиділення в зоні контакту; оскільки твердість штучних абразивних зерен або абразивних зерен природної мінеральної сировини менша за твердість зерен НТМ, при роботі абразивного інструменту вони сколюються, викришуються, подрібнюються, що веде до утворення "вільного" абразиву в зоні різання, який також приймає участь в обробці, це сприяє розкриттю зерен НТМ, відновлюючи їх різальну спроможність, і зменшенню шорсткості оброблюваної поверхні, як наслідок цього, забезпечується підвищення зносостійкості, робочої придатності, довговічності абразивного інструменту, а також розширюються технологічні можливості при застосуванні його для чорнової обробки на інтенсивних режимах різання з високим навантаженням і вели 64875 4 ким зніманням оброблюваних матеріалів, не схожих за своїми фізичними властивостями. Для цього у способі отримання абразивного інструменту з програмованим розташуванням зерен НТМ, що включає приготування основи з суміші металевих порошків з іншими компонентами, після пошарової засипки якої і пошарового розподілу зерен НТМ по наперед запрограмованій схемі за допомогою шаблона з отворами, меншими за розмір зерен НТМ, на поверхні кожного з шарів визначених ділянок основи з пошаровим підпресуванням, здійснюють брикетування і спікання абразивного матеріалу в прес-формі під тиском з наступним охолодженням, згідно корисної моделі, проміжні ділянки основи, вільні від зерен НТМ, заповнюють сформованими брикетами основи з штучними абразивними зернами або абразивними зернами мінеральної природної сировини. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється і технічними ефектами, які досягаються внаслідок її реалізації, полягає у наступному: по-перше, забезпечується виключення тертя основи абразивного інструменту з оброблюваним матеріалом за рахунок штучних абразивних зерен або абразивних зерен природної мінеральної сировини, які виступають над основою і контактують з оброблюваною поверхнею, внаслідок чого різко зменшується тепловиділення в зоні контакту; по-друге, оскільки твердість штучних абразивних зерен або абразивних зерен природної мінеральної сировини менша за твердість зерен НТМ, при роботі абразивного інструменту вони сколюються, викришуються, подрібнюються, що веде до утворення "вільного" абразиву в зоні різання, який також приймає участь в обробці; це сприяє значному зменшенню налипання оброблюваного матеріалу на зерна НТМ, засалювання їх і самої основи абразивного інструменту, тим самим, знов таки, зменшуючи тепловиділення в зоні контакту інструменту з оброблюваною поверхнею, а це, в свою чергу, призводить до зниження зносу робочого шару, підвищення стійкості, робочої придатності і довговічності абразивного інструменту в цілому; потретє, запропонований спосіб отримання абразивного матеріалу дозволяє значно (до 40-50 відсотків) економити місткість доволі дорогих зерен НТМ, призначених для виготовлення робочого шару (наприклад, кубічного нітриду бору зернистістю 500/400-1000/800), що значно знижує собівартість абразивного інструменту, по-четверте, таке поєднання в робочому шарі абразивного інструменту штучних абразивних зерен або абразивних зерен природної мінеральної сировини з зернами НТМ дає можливість застосовувати його для обдирних операцій з високим навантаженням і великим зніманням матеріалу, тривалий час зберігаючи профіль і геометричні розміри, при чорновій обробці на інтенсивних режимах різання конструкційних, вуглецевих, жаростійких, нержавіючих сталей, чавуну, кольорових, титанових сплавів, шкіри та інших, не схожих за своїми фізико-механічними властивостями матеріалів. Приклад конкретної реалізації запропонованого способу. 5 На фіг., що додається, показаний кільцевий робочий шар абразивного інструменту, де 1 - це сегменти основи з штучними абразивними зернами або абразивними зернами природної мінеральної сировини, 2 - це сегменти основи з зернами НТМ. Отже виготовляли кільцевий шаблон з текстоліту завтовшки 0,5 мм, на якому довільно розмічали сегменти, наприклад, з кутом 40° через кожні 32°. Після цього на кожному сегменті по наперед визначеній програмі свердлили отвори, діаметр яких менше розміру зерен НТМ, призначених для виготовлення робочого шару абразивного інструменту. З зовнішнього боку шаблону (вихід свердла з отвору) виконували зенкерування цих отворів, утворюючи фаски. На кожен сегмент з отворами шаблону з внутрішнього боку наклеювали вакуумні камери, які потім разом з'єднали з вакуумним насосом. Готували суміш металевих порошків з іншими компонентами і абразивними зернами природної мінеральної сировини (був взятий порошок циркону зернистістю 40). В заздалегідь виготовлену прес-форму таких розмірів, як сегмент 1 з кутом 32°, засипали необхідну за розрахунком кількість приготовленої суміші і на пресі під тиском виконали брикетування цього сегменту. Таких брикетів 1 було зроблено 5 шт., які потім були закладені в прес-форму для виготовлення робочого шару абразивного інструменту, згідно рисунку вони утворили 5 пресових камер з кутом у 40°. Готували суміш металевих порошків з іншими компонентами. В кожну пресову камеру з кутом Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 64875 6 40° прес-форми для виготовлення робочого шару 2 абразивного інструменту рівномірно засипали шар дозованої частки цієї суміші, за допомогою виготовленого шаблону з наклеєними на ньому вакуумними камерами, з'єднаними з вакуумним насосом, пошарово на кожному з шарів основи кожної пресової камери викладали зерна НТМ (був взятий порошок кубічного нітриду бору зернистістю 500/400) з наступним підпресуванням на пресі за допомогою стакана (технологічного елемента, призначеного для пошарового підпресування робочого шару). В такий спосіб виконали по черзі засипку шарів основи і шарів зерен НТМ та підпресування необхідного за розрахунком робочого шару абразивного інструменту. Після цього зібрали прес-форму для виготовлення робочого шару абразивного інструменту, встановили її в високотемпературну піч, яка розміщена на пресі, довели тиск пресування до 30МПа, нагрівали до температури 750 °C і спікали під тиском робочий шар абразивного інструменту з наступним охолодженням. Після цього без особливих зусиль розібрали прес-форму і отримали якісний робочий шар достатньо універсального абразивного інструменту, переважно для обдирних операцій з високим навантаженням і великим зніманням матеріалу при чорновій обробці на інтенсивних режимах різання конструкційних, вуглецевих, жаростійких, нержавіючих сталей, чавуну, кольорових, титанових сплавів, шкіри та інших, не схожих за своїми фізико-механічними властивостями матеріалів. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601