CS204384B1 - Břitová destička a způsob její výroby - Google Patents

Description

Vynález se týká břitové destičky pro třískové obrábění zhotovené z polykrystálického korundu vhodné pro obrábění kovů a dalších materiálů například soustružením nebo vrtáním.

Břitové destičky, určené zejména k třískovému obrábění kiovů, se již z polykrystalického korundu zhotovovaly, avšak rozsáhlejší praktická použití vesměs ztroskotala na malé mechanické pevnosti tehdejších materiálů. Teprve pokrok v keramické technologii, zejména v jejím úseku slinování materiálů a v řízení mikrostruktury, umožnil připravit břitové destičky z polykrystálického korundu, které se ve velkém rozsahu používají zejména k rychloobrábění kovů. Takové destičky sé připravují zpravidla lisováním práškových směsí dobře umletého oxidu hlinitého s malým množstvím přísad a slinováním takto připravených výlisků při teplotě kolem 1500 až 1650 °C. Takovým postupem se získají korundové břitové destičky, jejichž mikrostruktura se vyznačuje střední velikostí korundových krystalů kolem 1 až 10 mikrometrů. Nejlepší druhy takto zhotovených břitových destiček umožňují použít řezných rychlostí při obrábění temperované litiny nebo oceli až kolem 300 až 500 m/min. Ještě jemnějších struktur s velikostí krystalů do 5 mikrometrů se dociluje lisováním práškového oxidu hlinitého v grafitových formách za teplot 1300 až 1500 °C, ale tento postup je velmi nákladný a přes zlepšení mikrostruktumích charakteristik břitových destiček nedochází již k významnějšímu zlepšení funkčních vlastností.

Soudilo se, že další zlepšení funkčních vlastností by mohla přinést břitová destička, sestávající z materiálu, majícího značně súbmikronovou velikost krystalů korundu, ale dosavadní stav techniky v oboru neumožňoval přípravu takových materiálů a destiček. Původci tohoto vynálezu zjistili, že intenzivním, dostatečně dlouho trvajícím hnětením dobře umletých práškových jemnozmných oxidů hlinitých za přítomnosti vhodných pomocných látek organického původu je sice možno získat plastickou hmotu vhodnou k protlačování, tažení, která je s to po vhodně uskutečněném slinování poskytnout slinutý materiál se značně submikronovými krystaly, avšak extremně jemnozmný plastifikovaný prášek vykazoval po vytvarování protlačováním a v dalších operacích tak velká vnitřní pnutí, že nebylo možno z něj zhotovit břitové destičky dosavadní konstrukce.

Zlepšení popsaného stavu přináší destička z polykrystálického korundového materiálu pro třískové obrábění kovů a organických materiálů podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že sestává z rov204384 neměnných krystalů alfa-oxidu hlinitého, majících. střední velikost nejvýše 1,3 μΐη, přičemž nejvýše 1 % krystalů přesahuje rozměr 3 μη, obsahuje nejvýše 0,8 % přísad nebo příměsí, zejména kysličník sodný, kysličník křemičitý, kysličník vápenatý, kysličník hořečnatý, kysličník železitý, kysličník chromitý, kysličník titaničitý, kysličník ytritý, kysličník scanditý nebo/a kysličník lanťhanitý, je prosta komunikující porózity a je v geometrickém středu základové dosedací plochy opatřena otvorem o průřezu pravidelného n-úhelníka, kde n je alespoň 4, s výhodou 6 nebo 8, procházejícím kolmo na zmíněnou základovou doSedací plochu.

Podstata způsobu výroby břitové destičky podle vynálezu spočívá v tom, že jemně rozemletý práškový oxid hlinitý o měrném povrchu alespoň 2 m²/g, obsahující nejvýše 0,8 % přísad neibo příměsí a opatřený povlakem organické látky a nebo směsi organických látek vybraných ze skupiny, zahrnující z mastné kyseliny s alespoň 10 atomy uhlíku v molekule a jejich solí nebo estery, přičemž hmotnostní množství těchto látek je alespoň takové, že odpovídá vytvoření molekulární vrstvy na povrchu práškového oxidu hlinitého a nejvýše 8 %, se intenzivně hněte s kapalným organickým rozpouštědlem, 'majícím průměrný počet 8 až 22 uhlíkových atomů v molekule, po dobu alespoň 5 minut a vzniklá těstovitá hmota se odvzdušní a protlačuje ústím, v jehož geometrické ose je umístěn tm tvarující středový otvor polotovaru a z takto vytvarovaného polotovaru se ohřátím odstrání alespoň 50 % kapalných rozpouštědel a dále se polotovar řezáním rozdělí na břitové destičky a vypálí při teplotě 1300 až 1500 °C.

Výhody břitových destiček podle vynálezu spočívají především ve fyzikálně mechanických vlastnostech použitého materiálu a v technologii vytváření polotovaru, která jediná současně zajišťuje požadované užitné parametry, vysokou produktivitu práce, nízké investiční náklady.

Používáním korundových břitových destiček podle vynálezu dojde ve strojírenství v řadě operací třískového obrábění k několikanásobnému zvýšení produktivity práce oproti současnému stavu a k výraznému snížení dalších nákladových položek a dík rychlé realizovatelnosti, vysoké produktivitě výroby a výhodným cenovým relacím, dojde též k podstatně širšímu využívání této progresivní technologie obrábění.

Příklad 1

Práškový alfa-oxid hlinitý, obsahující 0,04 % kysličníku sodného, 0,02 kysličníku křemičitého, 0,05 % kysličníku hořečnatého, 0,01 kysličníku chromitého. a další příměsi v koncentraci 10^-3 % a méně, o měrném povrchu 8 m²/g se mele s přísadou 2 % kyseliny olejové a 1 % stearanu hořečhatého v kulovém mlýnku za sucha po dobu 48 hodin. Semletá směs se hněte v hnětači dvoukřídlového typu se směsí, obsahující 80% petroleje a 20 % dibutylftalátu, po dobu 40 minut. Při hnětení je přítomno 8,5 dílů této směsi na 100 dílů umletého prášku. Vytvořená těstovitá hmota je následně na vakuovém šnekovém lisu protlačována ústím, majícím průřez čtverce se zaoblenými rohy, o straně 15 mm a ve středu ústí.je tvarovací tm o průřezu pravidelného osmiúhelníku, o úhlopříčce

4.5 mm. Protlačované pásmo hmoty má čtvercový průřez s osmiúhelníkovým otvorem uprostřed. Rovnoměrným ohřevem do teploty 200 °C se z hmoty odstraní největší část organických látek a dále je polotovar rozřezáván ve směru kolmém na osu tak, že vznikají destičky o tlouštce 9,5 mm. Destičky se následně vypalují v elektrické odporové peci tak, že teplota se zvyšuje do 600 °C rychlostí 100 °C za hodinu a dále se ohřev urychluje tak, že konečné teploty 1420 °C se docílí za další dvě hodiny a tato teplota se udržuje po dobu 90 minut. Po zchlazení a vyjmutí z pece, se konečný rozměr destiček upraví broušením. Materiál destičky sestává z izometriokých rovnoměrných krystalů alfa- oxidu hlinitého o střední velikosti 0,64 μτη, má objemovou hmotnost 3,92 g/ml, je zcela prost komunikující, otevřené porozity a jeho pevnost v ohybu činí 608 MPa a mikrotvrdost podle Vickerse 210.

Při sledování opotřebení břitu při obrábění ušlechtilé konstrukční oceli 12 050.1 došlo k opotřebení břitu při rychlosti 500 m/min po 28 minutách nepřetržitého soustružení, zatím co nejkvalitnější dosud známá porovnávací destička vykazovala stejné opotřebení po 7 minutách za jinak zcela shodných podmínek. Příklád 2

Práškový alfa- oxid hlinitý, obsahující 0,06 % kysličníku sodného, 0,04 % kysličníku křemičitého, 0-,06 kysličníku horečnatého, 0,01 kysličníku vápenatého-, 0,02 kysličníku titaničitého -a dále další komponenty v koncentracích řádu 10³ % a méně a mající měrný povrch 4,2 m²/g byl semlet za sucha po dobu 40 hodin. Semletá surovina byla opatřena povlakem 1,5 kyseliny olejové a 1,5 % kyseliny stearové tak, že obě tyto látky byly společně rozpouštěny v trichlorethylenu a ve formě roztoku byly přidány k umletému prášku, až se vytvořila kašovitá hmota, která byla za míchání při zvýšené teplotě vysušena, rozdrobena a homogenizována. Takto upravená byla dále 'hnětena v hnětači se směsí rozpouštědel, obsahující 4 % amylacetátu, 80 % uhlovodíkového 'rozpouštědla a 16 % petroleje. K vytvoření těstovité hmoty bylo zapotřebí použít

8.6 dílů rozpouštědlové směsi na 100 dílů práškové hmoty. Hnětení se provádělo po dobu 30 minut a dále sě uskutečnilo protlačování shodně s příkladem 1. Podstatná část pojiv se odstranila ohřevem polotovarů do 200 °C. Dále byla část polotovarů rozřezána na břitové destičky stejně jako v příkladu 1. Jiná část byla rozřezána po přežehnutí polotovarů při teplotě 500 °C a ještě další část se rozřezala diamantovými kotouči po konečném výpalu, který byl u všech vzorků uskutečněn společně při konečné teplotě 1440 °C s výdrží 1 hodiny. Konečný rozměr destiček byl upraven obroušením diamantovým kotoučem. Materiál destiček sestával z rovnoměrných izometrických krystalů alfa- oxidu hlinitého o střední velikosti 0,73 μΐη, měl objemovou hmotnost 3,94 g/cm³, byl prost komunikující porozity a jeho pevnost v ohybu činila 520 MPa, přičemž vlastnosti destiček řezaných po vysušení, po přežahu či po výpalu se znatelně nelišily. Opotřebení břitu za stejných podmínek jako v příkladu 1 se projevilo po 12 minutách.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Břitová destička z polykrystalického korundového materiálu, určená k třískovému obrábění zejména kovů a anorganických materiálů, vyznačená tím, že sestává z rovnoměrných krystalů alfa- oxidu hlinitého, majících střední velikost nejvýše 1,3 ,«m, přičemž nejvýše 1 % krystalů přesahuje rozměr 3 um, obsahuje nejvýše 0,8 % přísad nebo příměsí, zejména kysličník sodný, kysličník křemičitý, kysličník vápenatý, kysličník hořečnatý, kysličník železitý, kysličník chromitý, kysličník tltaničitý, kysličník ytritý, kysličník. skanditý nebo/a kysličník lanthanitý, je prosta komunikující porozity a je v geometrickém středu základové dosedací plochy opatřena otvorem o průřezu pravidelného n-úhelníka, kde n je alespoň 4, s výhodou 6 nebo 8, procházejícím kolmo na zmíněnou základovou dosedací plochu.
2. 2. Způsob výroby břitové destičky podle bodu 1, vyznačený tím, že jemně rozemletý práškový oxid hlinitý o měrném povrchu alespoň 2 m²/g, obsahující nejvýše 0,8 % přísad nebo příměsí a opatřený povlakem organické látky a nebo směsi organických látek vyhraných ze. skupiny, zahrnující z mastné kyseliny s alespoň 10 atomy uhlíku v molekule a jejich solí nebo esterů, přičemž hmotnostní množství těchto látek je alespoň takové, že odpovídá vytvoření molekulární vrstvy na povrchu práškového oxidu hlinitého a nejvýše 8 %, se intenzivně hněte s kapalným organickým rozpouštědlem, majícím průměrný počet 8 až 22 uhlíkových atomů v molekule, po dobu alespoň 5 minut a vzniklá, těstovitá hmota se odvzdušní a protlačuje ústím, v jehož geometrickém středu je umístěn trn tvarující středový otvor polotovaru a z takto vytvarovaného polotovaru se ohřátím odstraní alespoň 50 % kapalných rozpouštědel a dále se polotovar řezáním rozdělí na břitové destičky a vypálí při teplotě 1300 až 1500°C.