CH671537A5

CH671537A5 -

Info

Publication number: CH671537A5
Application number: CH208987A
Authority: CH
Inventors: Ernst Dmitrievich Kizikov; Efim Bentsionovich Vernik; Boris Andreevich Oleinikov; Vitaly Ivanovich Melnik; Viktor Adamovich Alexandrov; Alexandr Natanovich Rakita; Valery Alexandrovich Murovsky; Anatoly Alexandrovich Skolota; Jury Vladimirovich Zaichenko; Mikhail Davidovich Levin
Original assignee: Inst Sverkhtverdykh Mat
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1989-09-15
Also published as: DE3719966A1; DE3719966C2; SE8702408L; FR2616447A1; FR2616447B1; SE8702408D0; SE457779B

Description

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PATENTANSPRUCH Metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges, enthaltend Zinn, Kobalt, Titanhydrid, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Lanthanhexaborid bei folgendem Verhältnis zwischen den Komponenten, Masse% enthält:

Zinn

Kobalt

Titanhydrid

Lanthanhexaborid

Kupfer

13 bis 17 2 bis 9,9 7 bis 10 0,01 bis 0,09 Rest

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft metallische Bindungen auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges.

Es ist eine metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges bekannt, die aus folgenden Komponenten, Masse% besteht:

Zinn 8 bis 12

Eisen 8,5 bis 12

Kobalt 13 bis 28

Ein Gemisch aus Titandiborid oder Titan-Chrom-Diborid und Titanhydrid,

die in einem Massenverhältnis von 1 bis 2:1 entsprechend eingesetzt werden 4,5 bis 24 Kupfer Rest

(SU, A, 985 111)

Die auf der Basis der genannten metallischen Bindung hergestellte Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges hat eine niedrige Verschleissfestigkeit beim Einsatz eines hochleistungsfähigen Werkzeuges. So beträgt z.B. die Verschleissfestigkeit der Arbeitsschicht einer Diamantsäge mit einem Durchmesser von 320 mm beim Schneiden von Granit mit einer Vorschubgeschwindigkeit der Säge von 1000 mm/min 7,4 m2 Granit; der spezifische Verbrauch synthetischer Diamanten mit einer Körnung von 400/315 beträgt dabei 3,2 Karat/m2 Granit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine metallische Bindung auf der Basis von Kupfer mit einer solchen Zusammensetzung zu entwickeln, die es gestattet, die Verschleissfestigkeit der Arbeitsschicht eines hochleistungsfähigen Schleifwerkzeuges bei dessen Betrieb zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges vorgeschlagen wird, die Zinn, Kobalt, Titanhydrid enthält, wobei sie erfindungsgemäss zusätzlich Lanthanhexaborid bei folgendem Verhältnis zwischen den Komponenten, Masse% enthält:

Zinn

Kobalt

Titanhydrid

Lanthanhexaborid

Kupfer

13 bis 17 2 bis 9,9 7 bis 10 0,01 bis 0,09 Rest.

Die Einführung von Lanthanhexaborid in die erfin-dungsgemässe metallische Bindung gestattet es, die Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges mit einer feinkörnigen Struktur herzustellen, wodurch ihrerseits die Festigkeitswerte der Arbeitsschicht und folglich die Verschleissfestigkeit dieser Schicht erhöht werden. So beträgt z.B. die Biegefestigkeit der auf der Basis der erfindungsgemässen metallischen Bindung hergestellten Arbeitsschicht 60 kp/mm2 bei 400 ~C s und 47 kp/mm2 bei 500 °C, d.h., sie ist um ein 1,8 bis 2,5faches höher als die Biegefestigkeit der Arbeitsschicht, die auf der Basis der bekannten metallischen Bindung hergestellt worden ist. Dabei beträgt die Verschleissfestigkeit der Arbeitsschicht einer Diamantsäge (bei einem Durchmesser der io Säge von 320 mm), die auf der Basis der erfindungsgemässen metallischen Bindung hergestellt worden ist, beim Schneiden von Granit mit einer Vorschubgeschwindigkeit der Säge von 1000 mm/min 25,1 m2 Granit, d.h., sie übersteigt um das 3fache die Verschleissfestigkeit der Arbeitsschicht einer Dia-15 mantsäge, bei der die Arbeitsschicht auf der Basis der bekannten metallischen Bindung hergestellt worden ist, und der spezifische Verbrauch synthetischer Diamanten mit einer Körnung von 400/315 liegt unter 1,47 Karat/m2.

Wie es oben dargelegt worden ist, enthält die erfindungs-20 gemässe metallische Bindung 13 bis 17 Masse% Zinn. Bei einer Senkung des Zinngehaltes in der metallischen Bindung unter 13 Masse% nimmt die Porosität der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges zu, wodurch die Festigkeit dieser Schicht und folglich deren Verschleissfestigkeit vermindert 25 werden. Bei einem Zinngehalt in der metallischen Bindung von über 17 Masse% entstehen bei der Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges brüchige chemische Verbindungen in einer erhöhten Menge, was ebenfalls zu einer Verminderung der Verschleissfestigkeit der Arbeits-30 schicht führt.

Bei einem Kobaltgehalt in der erfindungsgemässen metallischen Bindung von unter 2 Masse% nimmt die Schwindung der Arbeitsschicht während der Herstellung derselben zu. Bei einer Erhöhung des Kobaltgehaltes auf einen Wert 35 von über 9,9 Masse% erhöht sich die Sinterungstemperatur der metallischen Bindung bei der Herstellung der Arbeits-schicht eines Schleifwerkzeuges, was die Festigkeit der Diamantkörner negativ beeinflusst.

Bei einem Titanhydridgehalt in der erfindungsgemässen 40 metallischen Bindung von unter 7 Masse % vermindert sich die Zurückhaltekraft der Diamantkörner in der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges, was zu einer Verminderung der Verschleissfestigkeit der genannten Arbeitsschicht führt. Bei einem Titanhydridgehalt von über 10 Masse% findet 45 eine Schwindung der Arbeitsschicht statt, wobei sich während der Arbeitsschichtherstellung Risse bilden.

Bei einem Lanthanhexaboridgehalt in der erfindungsgemässen metallischen Bindung von unter 0,01 Masse% und von über 0,09 Masse% kann die Herstellung der Arbeitsso schicht mit einer feinkörnigen Struktur für Schleifwerkzeuge nicht erzielt werden, was zu einer Verminderung der Festigkeitswerte und der Verschleissfestigkeit der Arbeitsschicht führt.

Der Kupfergehalt in der erfindungsgemässen metalli-55 sehen Bindung in den angegebenen Mengen gewährleistet die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges mit erforderlichen physikalisch-mechanischen Eigenschaften.

Die erfindungsgemässe metallische Bindung auf der Ba-60 sis von Kupfer wird durch Vermischen von deren pulverför-migen Komponenten in einem Mischer in vorgegebenem Verhältnis zubereitet.

Zur Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges auf der Basis der gewonnenen metallischen Bindung wer-65 den dieser Körner eines Schleifmittels zugesetzt. Die Schleifmittelkörner können gleichzeitig mit dem Vermischen der Bindungskomponenten in das Gemisch eingeführt werden. Als Schleifmittel können z.B. Diamant, kubisches Bornitrid,

Borkarbid, Wolframkarbid, Titankarbid oder deren Mischungen eingesetzt werden. Das Schleifmittel wird in der Regel in einer Menge von 5 bis 40 Masse% der metallischen Bindung verwendet. Das gewonnene Gemisch aus der metallischen Bindung und dem Schleifmittel wird nach einer in der Pulvermetallurgie bekannten Technologie bearbeitet, d.h., es wird in einer Pressform unter einem Druck von 5000 bis 7000 kp/cm2 gepresst, die gepressten Brikette werden aus der Pressform ausgehoben und bei einer Temperatur von 870 bis 1000 C im Vakuum innerhalb von 30 bis 60 Minuten gesintert. Die hergestellte Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges wird abgekühlt, einer spanenden Bearbeitung unterzogen und am Gehäuse des Schleifwerkzeuges befestigt.

Nachstehend werden in der Tabelle 1 verschiedene Zusammensetzungen der erfindungsgemässen metallischen Bindung sowie die Zusammensetzung einer bekannten metallischen Bindung (SU, A, 985 111) angeführt.

Tabelle 1

Nr. der Zusammen- Gehalt an Komponenten, Masse%

setzung der metallischen Bindung 1

Zinn 2

Kobalt 3

Titanhydrid 4

Lanthanhexaborid 5

I

16,09

9,9

7

0,01

II

13

2,91

10

0,09

III

17

2

8

0,05

IV

8

27

-

SU, A, 985 111

Tabelle 1 (Fortsetzung)

Nr. der Zusammen- Gehalt an Komponenten, Masse%

Setzung der metalli- Kupfer Eisen Ein Gemisch aus Tischen Bindung tandiborid und Titanhydrid (bei einem Masseverhältnis von 1:1)

1 6 7 8

I 67

II 74

III 72,95

IV 40 12 13 SU, A, 985 111

Auf der Basis der erfindungsgemässen metallischen Bindung (Zusammensetzungen I bis III) und auf der Basis der bekannten metallischen Bindung (Zusammensetzung IV) wurden Arbeitsschichten für Diamantsägen (bei einem Durchmesser der Diamantsägen von 320 mm) hergestellt. Zu diesem Zweck wurde jede der genannten Bindungen mit synthetischen Diamanten mit einer Körnung von 400/315 vermischt, wobei die Menge an Diamanten 7,5 Masse% der metallischen Bindung ausmachte. Die gewonnenen Gemische wurden in einer Pressform unter einem Druck von 6000 kp/ cm2 gepresst, wonach die gepressten Brikette in Form von Segmenten mit einer Länge von 40 mm, einer Breite von

4 mm, einer Höhe von 6 mm, einem Halbmesser von 160 mm aus der Pressform ausgehoben und in einem Vakuumofen bei einer Temperatur von 980 °C innerhalb von 40 Minuten gesintert wurden. Die hergestellten Arbeitsschichten in Form von Segmenten wurden abgekühlt, wonach sie

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einer spanenden Bearbeitung unterzogen und an Gehäusen von Stahlsägen befestigt wurden. Der Durchmesser der Sägen betrug 320 mm.

Die Sägen mit den befestigten Arbeitsschichten wurden beim Schneiden von Granit auf einer Fräsmaschine unter folgenden Schneidbedingungen geprüft: Vorschubgeschwindigkeit der Säge — 1000 mm/min, Umfangsgeschwindigkeit der Säge — 20,9 m/s, Schnittiefe in einem Schnittgang — 30 mm; die Abkühlung wurde mit Wasser bei einem Wasserverbrauch von 8 bis 101/min durchgeführt. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in der Tabelle 2 angeführt.

Tabelle 2

Nr. der Zusammen- Verschleissfestig- Spezifischer Diamantsetzung der metalli- keit der Arbeits- verbrauch der Arbeits-

schen Bindung schicht der Säge, schicht, m2 Granit Karat/m2

I 16,1 1,47

II 20,3 1,15

III 25,1 0,94

IV 7,4 3,20

(SU, A, 985 111)

Wie es aus der Tabelle 2 zu ersehen ist, ist die Verschleissfestigkeit der Arbeitsschichten von Sägen, die auf der Basis der erfindungsgemässen metallischen Bindung (Zusammensetzungen I bis III) hergestellt worden sind, um ein 2 bis 3faches höher als die Verschleissfestigkeit der Arbeitsschicht, die auf der Basis der bekannten metallischen Bindung (Zusammensetzung IV) hergestellt worden ist. Der spezifische Diamantverbrauch der Arbeitsschicht, die auf der Basis der erfindungsgemässen metallischen Bindung hergestellt worden ist, ist um ein 2 bis 3faches geringer als der spezifische Diamantverbrauch der Arbeitsschicht, die auf der Basis der bekannten metallischen Bindung hergestellt worden ist.

Die Sägen mit der befestigten Arbeitsschicht, die auf der Basis der erfindungsgemässen metallischen Bindung (Zusammensetzungen I bis III) hergestellt worden war, wurden unter den oben angegebenen Bedingungen, jedoch bei einer Vorschubgeschwindigkeit der Säge von 1250 mm/min geprüft. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in der Tabelle 3 angeführt.

Tabelle 3

schen Bindung schicht der Säge, schicht, m2 Granit Karat/m2

I 13,2 1,76

II 13,0 1,78

III 15,0 1,56

Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemässe metallische Bindung die Herstellung der Arbeitsschicht für Schleifwerkzeuge, die durch eine hohe Verschleissfestigkeit unter den Betriebsbedingungen für hochleistungsfähige Werkzeuge gekennzeichnet ist.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

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