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: SE8702408L; FR2616447A1; DE3719966C2; SE8702408D0; FR2616447B1; SE457779B; DE3719966A1

Description

671 537 671 537

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: PATENT CLAIM Metallic bond based on copper for the production of the working layer of an abrasive tool containing tin, cobalt, titanium hydride, characterized in that it additionally contains lanthanum hexaboride with the following ratio between the components, mass%:

Zinn tin

Kobalt cobalt

Titanhydrid Titanium hydride

Lanthanhexaborid Lanthanum hexaboride

Kupfer copper

13 bis 17 2 bis 9,9 7 bis 10 0,01 bis 0,09 Rest 13 to 17 2 to 9.9 7 to 10 0.01 to 0.09 remainder

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft metallische Bindungen auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges. The invention relates to metallic bonds based on copper for the production of the working layer of an abrasive tool.

Es ist eine metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges bekannt, die aus folgenden Komponenten, Masse% besteht: A metallic bond based on copper for the production of the working layer of a grinding tool is known, which consists of the following components, mass%:

Zinn 8 bis 12 Tin 8 to 12

Eisen 8,5 bis 12 Iron 8.5 to 12

Kobalt 13 bis 28 Cobalt 13 to 28

Ein Gemisch aus Titandiborid oder Titan-Chrom-Diborid und Titanhydrid, A mixture of titanium diboride or titanium chrome diboride and titanium hydride,

die in einem Massenverhältnis von 1 bis 2:1 entsprechend eingesetzt werden 4,5 bis 24 Kupfer Rest which are used in a mass ratio of 1 to 2: 1 accordingly 4.5 to 24 copper rest

(SU, A, 985 111) (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. The working layer of a grinding tool made on the basis of the metallic bond mentioned has a low wear resistance when using a high-performance tool. For example, the wear resistance of the working layer of a diamond saw with a diameter of 320 mm when cutting granite with a feed speed of the saw of 1000 mm / min 7.4 m2 granite; the specific consumption of synthetic diamonds with a grain size of 400/315 is 3.2 carats / m2 granite.

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. The invention has for its object to develop a metallic bond based on copper with such a composition that allows to increase the wear resistance of the working layer of a high-performance grinding tool during its operation.

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: The object is achieved in that a metallic bond on the basis of copper is proposed for the production of the working layer of an abrasive tool, which contains tin, cobalt, titanium hydride, according to the invention additionally containing lanthanum hexaboride with the following ratio between the components, mass%:

Zinn tin

Kobalt cobalt

Titanhydrid Titanium hydride

Lanthanhexaborid Lanthanum hexaboride

Kupfer copper

13 bis 17 2 bis 9,9 7 bis 10 0,01 bis 0,09 Rest. 13 to 17 2 to 9.9 7 to 10 0.01 to 0.09 remainder.

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. The introduction of lanthanum hexaboride into the metallic bond according to the invention makes it possible to produce the working layer of a grinding tool with a fine-grained structure, which in turn increases the strength values of the working layer and consequently the wear resistance of this layer. For example, the bending strength of the working layer produced on the basis of the metallic bond according to the invention 60 kp / mm 2 at 400 ~ C s and 47 kp / mm 2 at 500 ° C, ie it is 1.8 to 2.5 times higher than the bending strength of the working layer , which has been produced on the basis of the known metallic bond. The wear resistance of the working layer of a diamond saw (with a diameter of the saw of 320 mm), which was produced on the basis of the metallic bond according to the invention, when cutting granite with a feed speed of the saw of 1000 mm / min is 25.1 m2 Granite, i.e. it is three times the wear resistance of the working layer of a diamond saw, in which the working layer was produced on the basis of the known metallic bond, and the specific consumption of synthetic diamonds with a grain size of 400/315 is less than 1 , 47 carats / 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. As has been explained above, the metallic bond according to the invention contains 13 to 17% by mass of tin. If the tin content in the metallic bond drops below 13% by mass, the porosity of the working layer of an abrasive tool increases, which reduces the strength of this layer and consequently its wear resistance. With a tin content in the metallic bond of more than 17% by mass, brittle chemical compounds are produced in an increased amount during the production of the working layer of an abrasive tool, which likewise leads to a reduction in the wear resistance of the working layer.

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. With a cobalt content in the metallic bond according to the invention of less than 2% by mass, the shrinkage of the working layer increases during the production thereof. If the cobalt content is increased to a value 35 of more than 9.9% by mass, the sintering temperature of the metallic bond increases during the production of the working layer of an abrasive tool, which has a negative effect on the strength of the diamond grains.

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. With a titanium hydride content in the metallic bond according to the invention of less than 7% by mass, the retention force of the diamond grains in the working layer of an abrasive tool is reduced, which leads to a reduction in the wear resistance of the mentioned working layer. With a titanium hydride content of over 10% by mass, the working layer shrinks and cracks form during the production of the working layer.

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. With a lanthanum hexaboride content in the metallic bond according to the invention of less than 0.01% by mass and more than 0.09% by mass, the production of the working layer with a fine-grained structure for grinding tools cannot be achieved, which leads to a reduction in the strength values and the wear resistance of the working layer leads.

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. The copper content in the metallic bond according to the invention in the specified amounts ensures the production of the working layer of an abrasive tool with the necessary physical-mechanical properties.

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. The metallic bond according to the invention based on copper is prepared by mixing their powdery components in a mixer in a predetermined ratio.

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, To produce the working layer of an abrasive tool on the basis of the metallic bond obtained, these grains of an abrasive are added. The abrasive grains can be introduced into the mixture simultaneously with the mixing of the bond components. As abrasives e.g. Diamond, cubic boron nitride,

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. Boron carbide, tungsten carbide, titanium carbide or mixtures thereof. The abrasive is usually used in an amount of 5 to 40% by mass of the metallic bond. The resulting mixture of the metallic bond and the abrasive is processed according to a technology known in powder metallurgy, i.e. it is pressed in a press mold under a pressure of 5000 to 7000 kp / cm2, the pressed briquettes are lifted out of the press mold and at a Temperature sintered from 870 to 1000 C in vacuum within 30 to 60 minutes. The working layer of a grinding tool is cooled, subjected to machining and fastened to the housing of the grinding tool.

Nachstehend werden in der Tabelle 1 verschiedene Zusammensetzungen der erfindungsgemässen metallischen Bindung sowie die Zusammensetzung einer bekannten metallischen Bindung (SU, A, 985 111) angeführt. Various compositions of the metallic bond according to the invention and the composition of a known metallic bond (SU, A, 985 111) are listed below in Table 1.

Tabelle 1 Table 1

Nr. der Zusammen- Gehalt an Komponenten, Masse% No. the total content of components, mass%

setzung der metallischen Bindung 1 Setting the metallic bond 1

Zinn 2 Tin 2

Kobalt 3 Cobalt 3

Titanhydrid 4 Titanium hydride 4

Lanthanhexaborid 5 Lanthanum hexaboride 5

I I.

16,09 16.09

9,9 9.9

7 7

0,01 0.01

II II

13 13

2,91 2.91

10 10th

0,09 0.09

III III

17 17th

2 2nd

8 8th

0,05 0.05

IV IV

8 8th

27 27th

- -

SU, A, 985 111 SU, A, 985 111

Tabelle 1 (Fortsetzung) Table 1 (continued)

Setzung der metalli- Kupfer Eisen Ein Gemisch aus Tischen Bindung tandiborid und Titanhydrid (bei einem Masseverhältnis von 1:1) Settling of the metallic copper iron A mixture of tables binding tandiboride and titanium hydride (with a mass ratio of 1: 1)

1 6 7 8 1 6 7 8

I 67 I 67

II 74 II 74

III 72,95 III 72.95

IV 40 12 13 SU, A, 985 111 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 Working layers for diamond saws (with a diameter of 320 mm) were produced on the basis of the metallic bond according to the invention (compositions I to III) and on the basis of the known metallic bond (composition IV). For this purpose, each of the bonds mentioned was mixed with synthetic diamonds with a grain size of 400/315, the amount of diamonds accounting for 7.5% by mass of the metallic bond. The mixtures obtained were pressed in a press mold under a pressure of 6000 kp / cm 2, after which the pressed briquettes in the form of segments with a length of 40 mm and a width of

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 4 mm, a height of 6 mm, a radius of 160 mm were lifted out of the mold and sintered in a vacuum oven at a temperature of 980 ° C. within 40 minutes. The manufactured working layers in the form of segments were cooled, after which they

671 537 671 537

einer spanenden Bearbeitung unterzogen und an Gehäusen von Stahlsägen befestigt wurden. Der Durchmesser der Sägen betrug 320 mm. have been machined and attached to steel saw housings. The saw diameter was 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. The saws with the attached working layers were tested when cutting granite on a milling machine under the following cutting conditions: feed speed of the saw - 1000 mm / min, peripheral speed of the saw - 20.9 m / s, depth of cut in one cut - 30 mm; the cooling was carried out with water at a water consumption of 8 to 101 / min. The results of the tests are shown in Table 2.

Tabelle 2 Table 2

Nr. der Zusammen- Verschleissfestig- Spezifischer Diamantsetzung der metalli- keit der Arbeits- verbrauch der Arbeits- No. of the wear resistance - specific diamond setting of the metal the labor consumption of the labor

schen Bindung schicht der Säge, schicht, m2 Granit Karat/m2 The binding layer of the saw, layer, m2 of granite carat / m2

I 16,1 1,47 I 16.1 1.47

II 20,3 1,15 II 20.3 1.15

III 25,1 0,94 III 25.1 0.94

IV 7,4 3,20 IV 7.4 3.20

(SU, A, 985 111) (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. As can be seen from Table 2, the wear resistance of the working layers of saws, which were produced on the basis of the metallic bond according to the invention (compositions I to III), is 2 to 3 times higher than the wear resistance of the working layer the basis of the known metallic bond (composition IV) has been produced. The specific diamond consumption of the working layer which has been produced on the basis of the metallic bond according to the invention is 2 to 3 times lower than the specific diamond consumption of the working layer which has been produced on the basis of the known metallic bond.

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. The saws with the fixed working layer, which had been produced on the basis of the metallic bond according to the invention (compositions I to III), were tested under the conditions specified above, but at a saw feed speed of 1250 mm / min. The results of the tests are shown in Table 3.

Tabelle 3 Table 3

I 13,2 1,76 I 13.2 1.76

II 13,0 1,78 II 13.0 1.78

III 15,0 1,56 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. In this way, the metallic bond according to the invention enables the production of the working layer for grinding tools, which is characterized by a high wear resistance under the operating conditions for high-performance tools.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65