CS197130B1

CS197130B1 - Grinding material for the cutting instrument

Info

Publication number: CS197130B1
Application number: CS475478A
Authority: CS
Inventors: Galina N Tjatenko; Michail V Pikunov; Svetlana T Rogova; Galina Z Obuchova; Vitalij P Fedulajev; Anatolij A Ovcinnikov; Nadezda P Alexejeva
Original assignee: Galina N Tjatenko; Michail V Pikunov; Svetlana T Rogova; Galina Z Obuchova; Vitalij P Fedulajev; Anatolij A Ovcinnikov; Nadezda P Alexejeva
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1980-04-30

Description

Vynález se týká výroby řezných nástrojů,konkrétně brusných hmot pro řezné nástroje.The invention relates to the manufacture of cutting tools, in particular abrasives for cutting tools.

Vynález může být účelně použit pro výrobu brusných kotoučů s kovovým pojivém.Kromě toho vynález může být použit k výrobě obtahovacích brousků,brusných hlav a dalších druhů řezných nástrojů.The invention may conveniently be used for the manufacture of metal-bonded abrasive disks. In addition, the invention may be used to manufacture grinding wheels, grinding heads and other kinds of cutting tools.

Je známa brusná hmota pro řezný nástroj na bázi kovového pojivá,podle sovět.autorského osvědčení č. 189 727,které obsahuje slitinu mědi a cínu,s 80 % hmot.mědi.Known is an abrasive mass for a cutting tool based on a metal binder, according to Soviet Authentic Certificate No. 189 727, which contains a copper-tin alloy, with 80 wt% copper.

Technologický postup výroby brusných řezných nástrojů ze známé brusné hmoty sestává ze slinování hmoty při teplotě 680 °C a lisování při této teplotě tlakem 147,1 MPa.The process for manufacturing abrasive cutting tools from known abrasive mass consists of sintering the mass at a temperature of 680 ° C and pressing at this temperature at a pressure of 147.1 MPa.

Brusný nástroj vyrobený z této brusné hmoty má sice vysokou pevnost,měrné opotřebení diamantů při broušení tvrdých slitin činí 0,2 až 0,5 mg/g,avšak jeho řezné vlastnosti jsou nedosta tečné.Při broušení tvrdé slitiny diamantovým kotoučem,vyrobeným ze známé brusné hmoty,hloubka záběru na jeden zbrus nepřesahuje 0,04 mm a produktivita činí 360 mmV®i^a·Although the abrasive tool made of this abrasive material has a high strength, the specific wear of diamonds when grinding hard alloys is 0.2-0.5 mg / g, but its cutting properties are inadequate. When grinding a hard alloy with a diamond wheel made of known abrasive mass, depth of cut per brand does not exceed 0.04 mm and productivity is 360 mmV®i ^and ·

Při broušení řezné vlastnosti nástroje ryohle klesají,řezný nástroj se tzv.znečišťuje a vyžaduje časté obtahování.When grinding, the cutting properties of the tool fall rapidly, the cutting tool becomes soiled and requires frequent drawing.

K podstatným nedostatkům známé brusné hmoty patří složitá technologie výroby řezného náatro je a této hmoty,vyplývající z nutnosti použití vysokých teplot a tlaků,oož vede ke značným tepelným deformacím a k rychlému opotřebení lisovacích forem a snižuje přesnost výroby řezného nástroje a rovněž způsobuje malé řezné schopnosti vyrobeného řezného nástroje.Substantial deficiencies of the known abrasive mass include the complex technology of the production of the cutting tool and this mass, resulting from the need to use high temperatures and pressures, which leads to considerable thermal deformations and rapid wear of the molds and reduces the accuracy of the cutting tool manufacturing. cutting tool.

197 130197 130

Vysoká teplota tepelného zpracování a lisování za horka při výrobš řeznýoh nástrojů ze známé brusné hmoty Je poámínena složením a teplotou slinování slitiny na bázi médi,která je ve známá brusné hmotě pojivém.Nízké řezná schopnosti brusných néstrojů,vyrobených ze známé brusné hmoty,jsou rovněž dány fyzikální mechanickými vlastnostmi kovového pojivá.High temperature of heat treatment and hot pressing in the production of cutting tools made of known abrasive material It is defined by the composition and sintering temperature of a medium based alloy, which is known in the known abrasive material.Low cutting capabilities of abrasive tools made from known abrasive material are also given physical mechanical properties of the metal binder.

Tuhý roztok na bázi mšdi,tj.ot-fázt,obsažený ve známém pojivu,má vysokou tvárnost,ale jeho křehkost je nepostačující k zajištění práce řezného nástroje při tzv.ssmoostřoní,kdy otupená brusná zrna se vydrolují a obnažují se nová.V důsledku toho řezné nástroje jsou málo výkonná a rychle se znečišťují.The solid copper-based solution, i.e. the o-phase contained in the known binder, has a high ductility, but its brittleness is insufficient to ensure the operation of the cutting tool in the so-called high seas, when blunted abrasive grains are crumbled and exposed. cutting tools are poorly performing and become soiled quickly.

Cílem vynálezu je oáetranšní tšchto nedostatků.Podstatným úkolem vynálezu jo vytvořit brusnou hmotu pro řezný náetroj a takovým kovovým pojivém,které zajistí jednodušší a hospodárnější technologii výroby řezných nástrojů e kovovým pojivém oproti známé technologii výroby a současné zajistí zlepšení řezných vlastností řezných nástrojů.It is an object of the present invention to provide an abrasive material for a cutting tool and a metal binder which provides a simpler and more economical technology for the production of cutting tools with a metal binder, while at the same time providing improved cutting properties of the cutting tools.

Tento úkol řeší brusná hmota pro řezný nástroj e kovovým pojivém podle vynálezu,jehoš podstata spočívá v tom,že jako kovové pojivo obsahuje galium a rovněž jednotlivě nebo vo vzájemné kombinaci další kovy a to mši,nikl,chrom a kobalt,jednotlivě nebo ve vzájemné kombinaci s kovy snižujícími teplotu tavení galia.This object is achieved by the abrasive material for the cutting tool with a metal binder according to the invention, which consists in that as metal binder it contains gallium and also individually or in combination with other metals, namely mass, nickel, chromium and cobalt, individually or in combination with metals lowering the melting point of gallium.

Je známa schopnost galia,kterou je,že snadno vstupuje do chemické součinnosti s takovými prvky periodické soustavy J.I.Mendšlejeve,jako jsou kovy 2.podskupiny,!.skupiny,tj.mši,stříbro, zlato,kovy VIII.skupiny,jako je železo,kobalt,nikl,ruthenium,rhodium,paladium,osmium,iridium a platina a s dalšími kovy,napřiklad s chromém.The ability of gallium is known to readily enter into chemical interaction with such elements of the JIMendsheyev periodic system, such as Group 2 metals, Group 1 metals, i.e. mass, silver, gold, Group VIII metals such as iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum and with other metals such as chromium.

Při míšení tekutého galia s jemně rozptýlenými prášky tšchto kovů vznik mezikovovýoh spojení začíná při teplotě blízké teplotě tavení galia,tj.29,75 °C.Použije-li se místo galia jeho snadno tavitelné slitiny s cínem či indiem,může být připravena reakční emše za teploty místnosti.V důeleaku vzniku mezikovových spojení na základě galia probíhá tvrdnutí reakční smšsi,jehož rychlost závisí na rozptýleni prášku kovu přivěšeného áo směsi.When mixing the liquid gallium with finely dispersed powders of these metals, the formation of the intermediate bonding begins at a temperature close to the melting point of the gallium, i.e., 29.75 ° C. If a readily fusible alloy with tin or indium is used instead of gallium, In order to form the interlayer connections on the basis of gallium, the reaction mixture hardens, the rate of which depends on the dispersion of the metal powder to be suspended and of the mixture.

Rychlost pochoáu může být znatelně zvýšena tepelným zpracováním hmoty při teplotě 50 až 200 °C.The speed of the process can be noticeably increased by heat treatment of the mass at 50 to 200 ° C.

Schopnost galia vytvářet mezikovová spojení při nízkýoh teplotách byla využita při řešení stanovaného úkolu.The ability of gallium to form interconnections at low temperatures was utilized in solving a given task.

Z vyjmenovaného počtu kovů jako plniv při výrobš kovového pojivá na bázi galia nebo jeho slitin s cínem a indiem byly vybrány kovy nejpřístupnšjši a současně s vysokou reakční schopností ve vztah» ko galiu,a to mši,nikl,chrom a kobalt.Smšs galia se železem je nevýrobnl,jak ukázaly zkoušky a použití takových deficitních kovů,jako jo stříbro,zlato,paladium,platina, rothenium,rhodium,osmium a iridium,jako plniv je neúčelné.From the listed number of metals as fillers in the production of metal binder based on gallium or its alloys with tin and indium, metals were selected most readily and at the same time with high reactivity in relation to gallium, namely mass, nickel, chromium and cobalt. It is unproductive, as shown by tests and use of such deficient metals as silver, gold, palladium, platinum, rothenium, rhodium, osmium and iridium as fillers is ineffective.

Přítomností galia ve složení kovového pojivá a ve spojení s mšáí,niklem,chromém a kobaltem ee dosáhne jednak podstatného jzednodušenl a zlevnění technologie výroby brusného nástroje s kovovým pojivém v důsledku snížení teploty tepelného zpracování,jednak rychle vzrůstá řezná vlastnost nástroje vzhledem k přítomnosti křehkých mezikovovýoh spojení galia s mšáí,niklem, chromém a kobaltem vo složení kovového pojivá.By the presence of gallium in the metal binder composition and in conjunction with mass, nickel, chromium and cobalt, ee achieves both a significant simplification and cheaper production technology of the metal-bonded abrasive tool due to the lower heat treatment temperature. gallium with mass, nickel, chromium and cobalt in metal binder composition.

Výzkumem bylo shledáno,že teplota slinování při výrobš řezného nástroje se snižuje z 680 °C na 200 °Cj přitom vyrobený brusný nástroj má vysoké praoovní vlastnosti,například hloubka hrou197 130 šení tvrdé slitiny může být světSena z 0,04 mm na jeden úběr na 1,0 mm na jeden úběr a produktivita z 360 mmV»in. na 2 000 mmV®ⁱⁿ·Research has found that the sintering temperature in manufacturing a cutting tool decreases from 680 ° C to 200 ° C, while the abrasive tool produced has high roasting properties, for example, the depth of play 197 130 sewing hard alloy can be increased from 0.04 mm 0 mm per removal and productivity from 360 mmV »in. to 2000 mmV® ⁱⁿ ·

Bylo stanoveno,žo brusná hmota s kovovým pojivém obsahujícím galium,musí obsahovat:It has been established that an abrasive compound with a metallic binder containing gallium must contain:

až 95 % hmotnostních kovového pojivá až 30 Ά hmotnostních brusivá.up to 95% by weight of metallic binder up to 30% by weight of abrasive.

Tři obsahu pod 5 Ά hmotnostních brusivá v brusné hmotě se vyrobí řezný nástroj s nízkými řeznými vlastnostmi a zvýšení obsahu brusivá v brusné hmotě nad 30 Ά hmotnostních snižuje odolnost řezného nástroje proti opotřebení.Nejvýhodnější je používat brusnou hmotu,která obsahuje 15 % hmotnostních brusivá,oež odpovídá 25% objemové koncentraci brusných zrn v řezné vrstvě nástroje.Three contents below 5 Ά by weight of abrasive in the abrasive mass produce a cutting tool with low cutting properties and increasing the abrasive content of the abrasive by more than 30 Ά weight reduces the wear resistance of the cutting tool. It is best to use an abrasive containing 15% abrasive, corresponds to a 25% volume concentration of abrasive grains in the cutting layer of the tool.

Složení kovového pojivá může být voleno v těchto vzájemných poměrech:The metal binder composition can be selected in the following proportions:

až 75 % hmot. - galium až 66 % hmot. - kovy: měi,nikl,chrom,kobalt a to jednotlivě nebo ve vzájemné kombinaci do 20 % hmot. - cín,indium,a to jednotlivě nebo ve vzájemné kombinaci% to 75 wt. - gallium up to 66 wt. - metals: copper, nickel, chromium, cobalt, individually or in combination, up to 20% by weight - tin, indium, individually or in combination

Uvedené rozmázl obsahu galia ve složení kovového pojivá,tj.32 až 75 % hmot.,je stanoveno proto,že v těchto rozmezích řezný nástroj,vyrobený z brusné hmoty podle vynálezu,se vyznačuje výhodnými pevnostními vlastnostmi.Said range of gallium content in the metal binder composition, i.e. 32-75% by weight, is determined because in these ranges the cutting tool made of the abrasive mass according to the invention has advantageous strength properties.

Porušení tohoto rozmezí složení a to jak snížením tak i zvýšením obsahu galia způsobuje pokles pevnosti a současně i odolnosti proti opotřebení řezného nástroje.Breaking this range of compositions by both reducing and increasing the gallium content results in a decrease in strength and at the same time wear resistance of the cutting tool.

Z technologicky nejvýhodnějších složení brusné hmoty lze uvést toto složení:The most technologically advantageous abrasive compositions are:

% hmot.galia % hmot.niklu 10 % hmot.cínu.10% w / w tin.

Dále je brusná hmota podle vynálezu vysvětlena podrobným popisem jejího konkrétního příklad ného provedení.Further, the abrasive mass of the present invention is explained by a detailed description of a particular exemplary embodiment thereof.

Brusná hmota pro řezný nástroj obsahuje brusivo a jako kovové pojivo obsahuje galium a kovy ze skupiny: měl,nikl,chrom a kobalt a to jednotlivě nebo v kombinaci s cínem a indiem.The abrasive material for the cutting tool contains abrasives and as the metal binder it contains gallium and metals of the group: had, nickel, chromium and cobalt, individually or in combination with tin and indium.

Přítomnost snadno tavitelného a vysoce chemicky aktivního vzácného kovu galia v kombinaci s mědí,niklem,chromém,kobaltem ve složení kovového pojivá usnadňuje a zlevňuje technologii výroby řezných nástrojů a současně zlepšuje řeznou vlastnost nástrojů.The presence of an easily fusible and highly chemically active noble gallium metal in combination with copper, nickel, chromium, cobalt in a metallic binder composition makes cutting technology for cutting tools easier and cheaper while improving the cutting performance of tools.

197 130197 130

Tab.lTab.l

Složení pokusných vzorků brusné hmotyComposition of experimental samples of abrasive material

.pokusného vzorku .the experimental sample Obsah brusivá hmot.% Abrasive mass% Obsah složek v kovovém pojívu hmot.% Content of components in metallic binder by weight galium· Kovy ze skupiny: mim, kobalt, nikl, chrom · Metals from the group: mime, cobalt, nickel, chrome Cín,indium Tin, indium 1 1 20 20 May 65 65 1 nikl - 25 1 nickel - 25 oín - 10 oin - 10 2 2 15 15 Dec 40 40 nikl - 60 nickel - 60 m m 3 3 15 15 Dec 34 34 měň - 66 currency - 66 - - 4 4 3© 3 © 60 60 měň - 3· currency - 3 · oín - 10 oin - 10 5 5 5 5 50 50 kobalt - 35 cobalt - 35 indium - 15 Indium - 15 6 6 5 5 50 50 ohrom - 40 ohrom - 40 oín - 10 oin - 10 7 7 30 30 70 70 měň - 30 currency - 30 - - 8 8 15 15 Dec 57 57 nikl - 33 nickel - 33 cín - 10 Tin - 10 9 9 10 10 45 45 nikl - 25> H⁵ kobalt-20jnickel - 25> H ⁵ cobalt-20j oín - 5 i í¹⁰ indium-5 JOIN - I I 5 ¹⁰ 5 J indium 10 10 10 10 55 55 nikl - 25-) V 45 chrom- 20J nickel - 25-) V 45 chrom- 20J - -

Výhody hruené hmoty podle vynálezu oproti známým brusným hmotám jsou,jak vzhledem ke způsobům výroby řezných nástrojů tak vzhledem k jejich vlastnostem,zkušební prokázány.The advantages of the composite material according to the invention over the known abrasive materials have been proven both with respect to the methods of manufacture of the cutting tools and to their properties.

Byly zhotoveny zkušební vzorky bruené hmoty poále vynálezu,jejichž složení je uvedeno v tab.l.Test samples of the composite material according to the invention were made, the composition of which is shown in Table 1.

Jako brusivo byl použit prášek umělých diamantů s rozměrem zrn 80 až 100 {tun.The abrasive used was an artificial diamond powder having a grain size of 80 to 100 .mu.m.

Jako kovové pojivo byla použita směs galia - vzorky 2.2, 3, 7, 10,směs slitiny galia s cínem obsahující 11 + hmot.cínu - vzorky č.l, 4, 6, 8,směs slitiny galia s indiem obsahující 24,8 + hmot.india - vzorek 8.5 a směs potrojné slitiny,obsahující 67,0 Ά hmot.galia a 20,5 1· hmot.india a 12,5 hmot.cínu - vzorek č.9,s prášky mědi,niklu,kobaltu,ohromu a rovněž ee emisemi prášků niklu a kobaltu - vzorek 2.9 a niklu a ohromu - vzorek S.lQ.Hruboet zrna všech použitých prášků byla pod 40jum.The metal binder used was a mixture of gallium - samples 2.2, 3, 7, 10, a mixture of gallium alloy with tin containing 11 + tin - samples No. 1, 4, 6, 8, a mixture of gallium alloy with indium containing 24.8 + Indium - sample 8.5 and a triple alloy mixture containing 67.0 Ά g.Gallium and 20.5 l · Indium and 12.5 tin - Sample 9, with copper, nickel, cobalt, and tin powders as well as the emission of nickel and cobalt powders - sample 2.9 and nickel and astonishment - sample S.I. The grain thickness of all powders used was below 40 µm.

Zkoušené vzorky byly vyrobeny lisováním brusné hmoty pod tlakem 147,1 MTa * byly slinovány při teplotě 200 °C.The test specimens were made by squeezing the abrasive mass at a pressure of 147.1 MTa * and sintered at 200 ° C.

Bylo zjištěno,že řezný nástroj z bruené hmoty podle vynálezu je nejvhodnější pro opracování slinutých karbidů postupem hloubkového broušení.It has been found that the grinding cutting tool of the present invention is most suitable for machining sintered carbides by deep grinding.

Byly provedeny zkoušky pokusných vzorků,zhotovených z brusné hmoty podle vynálezu,při hrou šení slinutého karbidu na bázi karbidu wolframu a hloubkou řezání v rozmezí od 0,1 do 1,00 mm na jeden úběr.Tests of test specimens made of the abrasive according to the invention were tested at a sintered tungsten carbide sintered carbide and a cutting depth in the range of 0.1 to 1.00 mm per removal.

V průběhu zkouěek byl použit 3^ vodný roztok hydrogen uhličitanu sodného jako mazací chladicí kapalina.During the tests, a 3% aqueous sodium hydrogen carbonate solution was used as a lubricating cooling liquid.

Kvůli obměňování rychlosti podélného posuvu a šířky broušené desky ze slinutého karbiduTo vary the longitudinal feed rate and the width of the ground carbide plate

197 130 měnila ae produktivita broušení při zkouákáoh v rozmezí 6ΘΟ až 2 000 mmVmin.197 130 varied that the grinding productivity in the testing range was 6ΘΟ to 2000 mmVmin.

Ukazatelem odolnosti pro opotřebení zkoušených pokusných vzorků je měrné opotřebení brusivá. Výsledky zkouěek pokusných vzorků jsou uvedeny v tab.2.The abrasion resistance is the indicator of wear resistance of the test specimens. The results of tests of experimental samples are given in Table 2.

Tab. 2Tab. 2

Charakteristika řezných vlastností pokusných vzorků při hloubkovém brouěení slinutého karbidu na bázi karbidu wolframu.Characteristics of cutting properties of deep-grinding tungsten carbide sintered specimens.

&.pokusného Hloubka řezání Produktivita brouěení Průměrné opotřebení vzorku mm/úbér ma^/min. brusivá mg/gCutting depth Grinding productivity Average sample wear mm / recess m ^ / min. abrasives mg / g

1 1 1.0 1.0 960 960 0,2 0.2 2 2 1,0 1.0 1 200 1 200 0,4 0.4 3 3 0,6 0.6 800 800 0,5 0.5 4 4 0,4 0.4 2 000 2 000 0,5 0.5 5 5 0,1 0.1 600 600 0,3 0.3 6 6 0,1 0.1 600 600 .0,3 .0,3 7 7 1,0 1.0 1 360 1 360 0,3 0.3 8 8 0,4 0.4 2 000 2 000 0,5 0.5 9 9 1,0 1.0 1 400 1 400 0,25 0.25 10 10 1,0 1.0 1 240 1 240 0,15 0.15

Použije-li se v brusné hmotě podle vynálezu jako brusivo prášek nitridu boru a rovněž jiné tvrdé a velmi tvrdé materály,získají se výsledky,které jsou analogické výsledkům uvedeným v tab.2.When boron nitride powder as well as other hard and very hard materials are used as abrasive in the abrasive compound according to the invention, results are obtained which are analogous to those shown in Table 2.

Použitím brusné hmoty podle vynálezu teplota slinování a lisování za tepla při výrobě řezného nástroje je snížena 3,4krát,oož podstatně zlevňuje a zjednodušuje postup výroby řezného nástroje.By using the abrasive according to the invention, the sintering and hot pressing temperature in the production of the cutting tool is reduced 3.4 times, which substantially reduces and simplifies the cutting tool manufacturing process.

Jakost vyrobeného řezného nástroje se zvyšuje,mezní hloubka řezání narůstá 25krát a produktivita broušeni vzrůstá 5,5krát a přitom odolnost proti opotřebení řezného nástroje zůstává ve stejném rozmezí, 0,2 až 0,5 mg/g, které vyznačuje řezný nástroj vyrobená ze známé brusné hmoty.The quality of the produced cutting tool increases, the cutting depth increases 25 times, and the grinding productivity increases 5.5 times, while the wear resistance of the cutting tool remains within the same range of 0.2 to 0.5 mg / g, characterized by a cutting tool made from the known abrasive. mass.

Claims

1. An abrasive material for a cutting tool with a metal binder, characterized in that it contains gallium as a metal binder and also, individually or in combination, other metals, namely mass, nickel, chromium and cobalt, individually combined with metals reducing the melting point of gallium .

2. The abrasive material of claim 1 wherein the metal used to lower the melting point of the gallium is tin or indium, individually or in combination.

3. The abrasive composition of claim 1 comprising 70 to 95% by weight of a metallic binder and 5 to 30% by weight of a abrasive.

4. The abrasive material of claim 3 wherein said abrasive is a diamond powder.

5. The abrasive material of claim 3 wherein the metal binder comprises 32 to 75% by weight of gallium, 25 to 68% by weight of copper, nickel, nickel, cobalt, singly or in combination, and up to 20% by weight. tin or indium individually or in combination with each other.

6. The abrasive material of claim 5, wherein the metal binder comprises 57 wt% gallium, 33 wt% nickel and 10 wt% tin.