CS206809B1 - Prášková hmota k výrobě brusných nástrojů - Google Patents

Description

i Vynález se týká práškových hmot k výrobě ! brusných nástrojů používaných při broušení výrob-: ^! ků z tvrdých slitin a křehkých nekovových materiálů.

i Nyní je k broušení výrobků z tvrdých slitin a křehkých nekovových materiálů rozšířeno používání vysoce pevných brusných nástrojů vyrobených Z práškové hmoty, která obsahuje jako brusný materiál například diamanty a jako pojidlo kovový prášek.

Brusné nástroje z této hmoty se vyrábějí následovně. Brusný materiál se smíchá s kovovým práškem a směs se vsype do lisovací formy. Potom se směs lisuje, zahřeje a udržuje se při vysoké : teplotě, načež se směs za účelem zabránění vzniku I dutin v brusné vrstvě nástroje ještě jednou lisuje.

Výroba brusných nástrojů podle tohoto technologického schématu je v praxi spojena se značnými těžkostmi, vyvolanými zvýšenou spotřebou energie k zahřátí práškové hmoty na vysoké teploty (700 až 800 °C), které jsou nutné k urychlení procesu difuse mezi částicemi kovového prášku.

Mimoto je k. úplnému proběhnutí difusního procesu zapotřeby značný čas k udržování práškové hmoty při vysoké teplotě.

Vzhledem k nutnosti zahřívání práškové hmoty na vysoké teploty se používají lisovací formy vyrobené ze žáruvzdorných slitin, což zdražuje technologická zařízení.

Další potíž vyplývající z nutnosti zahřívat práškovou hmotu na vysoké teploty spočívá v tom, že sé jako brusný materiál rtiohou používat pouze tepelně stabilní diamanty. Tomuto požadavku odpovídají pouze monokrystalové diamanty, které mají vysokou cenu. Z uvedeného důvodu se k práškové hmotě mohou přidávat levnější, ale tepelně nestálé polykrystalové diamanty.

Byly již dříve prováděny pokusy omezit nutnost zahřívání práškové hmoty na vysoké teploty. Bylo například ke snížení vysoké zahřívací teploty navrženo zvýšení lisovacího tlaku (viz popis vynálezu k patentům č. 2 561 709 uděleného v USA, č. 935 636 uděleného ve Francii, č. 617 741 uděleného v Anglii).

V praxi to však vedlo k předčasnému narušení lisovacích forem a lisovací formy se musely vyrábět se zesílenou tloušťkou stěny. Tyto formy však v důsledku vysoké ceny a neskladnosti nenalezly širšího uplatnění.

Jiná známá cesta ke snížení zahřívací teploty práškové hmoty spočívá ve volbě složení kovového prášku hmoty. Tak umožňuje náhrada zinku cínem v práškové hmotě podle USA patentu č. 2 173 834 snížení slinovací teploty hmoty o 100 až 150 °C.

2068 0·9 ~ v Podobné řešení je popsáno v patentu č. 501 074 uděleného v Anglii, podle kterého se navrhuje přidávat do práškové hmoty místo železa měd, mosaz, bronz a hliník.

Brusné nástroje vyrobené z práškových hmot jmenovaného složení se však rychle opotřebují. >

Ke snížení zahřívací teploty práškové hmoty bylo také navrženo zvlhčovat hmotu vodným roztokem chloridu zinečnatého.

Tento roztok rozrušuje na kovových částicích kysličníkové filmy, které zabraňují vzniku difuse. V autorském osvědčení SSSR č. 354 992 a č. 387 789 bylo navrženo zvlhčovat práškovou hmotu roztoky chloridu cínatého nebo chloridu zinečnatého.

Při zahřívání těchto práškových hmot se však voda vypaří a vznikají póry, které snižují pevnost brusného nástroje.

V tomto směru je účinnější prášková hmota obsahující brusný materiál a kovový prášek, ke , které je k rozrušení kysličníkových filmů na kóýo- ! vých částicích přidána sůl ve formě prášku (viz i patent č. 494 300 udělený v Anglii). Jako taková sůl byl například navržen borax. i

Ale i tato prášková hmota má nevýhody spočívající v následujícím. Protože sůl může rozrušivý účinek na kysličníkové filmy kovových částic vyvíjet pouze v kapalném stavu, projevuje sě její účinek pouze od doby tavení sole.

Tak se při použití boraxu, který má teplotu tání 741 °C, až do dosažení této teploty práškové hmoty, kysličníkové filmy nerozrušují. Naýíc je proces zahřívání práškové hmoty spojen s nárůstem kysličníkových filmů na kovových částicích, i Z tohoto důvodu se k úplné difusi musí doba ] prodlení práškové hmoty při vysoké teplotě zvýšit, ] což vede ke zvýšení časové spotřeby pro výrobu ·

,] brusného nástroje a ke značné spotřebě energie.

Mimoto je viskosita solné taveniny taková, že tavěnina vtéká do mezer lisovací formy a díly lisovací formy zalepuje filmem krystalisované sóle,; čímž se značně ztěžuje demontáž lisovací formy.,^! i Hustota práškové hmoty klesá v důsledku ztrát· j solné taveniny, a tím klesá pevnost* brusného,· ί nástroje z takové hmoty vyrobeného.

I K tomu přistupuje ještě jédna potíž v souvislosti; se selektivním účinkem sole (boraxu) na kysličníkové filmy různých kovů. Tak například rozrušuje účinně kysličníkové filmy jednoho kovu a působí hůře na částice kovu jiného, čímž klesá pevnost brusného nástroje.

I Výše jmenované těžkosti omezují značně používání známých práškových hmot k výrobě brusných nástrojů. Ί í

S ohledem na velkou perspektivu používáňí brusných nástrojů vzniká nutnost zdokonalit složení známých práškových hmot pro uspokojení dnešních, stále rostoucích potřeb. 7 ! Účelem vynálezu je odstranění jmenovaných nevýhod.

Vynález má za úkol vyvinout práškovu hmotu provýrobubrusných nástrojů js takovým složením a takovým poměrem složek, aby byly kysličníkové ] filmy na kovových Částicích účinně rozrušovány, ] a tím aby byl zintensivněn přoces difuse kovů, jakož i umožněno slihóváňí práškové hmoty k 'výrobě hodnotných brusných nástrojů při nižších teplotách a v poměrně (krátké době.

Tento úkol se řeší vyvinutím práškové hmóty k výrobě brusných nástrojů,; která obsahuje brysný materiál, kovový prášek a minerální složku, která je volena ze skupiny solí obsahujících chlor, flour a bor a podle vynálezů obsahuje ještě alespoň jednu minerální složku zvolenou ze jmenované skupiny, která má teplotu tání rozdílnou od teploty, tání první složky a teplota tání vysoko tajjicí složky, volené že skupiny solí, leží v rozmezí jehjož Spodní hranice je teplota tání a horní hranice teplota varu níže tající složky zvolené ze jmenované skupiny solí, přičemž množství složek zvolených ze jmenované skupiny solí činí 1 až 14,5 %,; vztaženo na hmotnost práškové hmoty. ;7|”·

Složky ze jmenované skupiny solí s různou teplotou tání, které jsou obsažené v práškové hmotě, působí účinné rozrušení kysličníkových filmů na kovových částicích při nižší teplotě: zahřívání a v kratší době od začátku zahřívání práškové hmoty. To se děje proto, že nejdříve, podle míry zahřívání, složka zvolená ze jmenované skupiny solí, která má nejnižší teplotu tání, taje arozrušuje kysličníkové filmy na kovovýchčásticích. Tím začíná difuse v práškové hmotÓ pojdlfe, vynálezu tam, kde se lisovací forma nejdříve začíná přehřívat, to znamená značně dříve než v případě použití známých práškových hmot stejného složení.

Používání směsí solí různé teploty tání umožňuje ] značně rozšířit teplotní rozsah jejich účinků, jakož i zesílit vliv na rozrušování kysličníkových filmů ná částicích kovového prášku. ; i

Vysoko tající složky, volené zé jmenované skupiny solí, začínají rovněž dříve rozrušovat kysličníkové filmy na částicích kovových prášků, to jest před začátkem jejich tavení, protože v důsledky rozpouštění v níže tajících solích přecházejí do kapalné faše. Při tom sůl z lisovací formy nevytéká, protože se vysoko tající sole rozpouštějí v solích, které tají níže a zvyšují viskositu solné taveniny.

Odpovídajícím použitím] směsí; různých solí se kysličnícové filmy na částicích různých kovů rych-. leji rozíušují, čímž se umožňuje zlepšení slinová-; telnc'S ti složených práškových i .vícesložkových’ hmot. ; 7] ]? 'í' : 7' 7 ;.

Výsledkem dlouhodobých pokusů a zkoušek je nalezen: potřebného množství složek přidávaných do prášková hmoty, zvolených ze jmenované skupiny solí, které ijnií být vjrozšahu 1 j% až 14,5 % vztaženo na celkovou hmotnost práškoyé hmoty. Množství těchto složek závisí na složeníkovo vého prášku a oxidačním stupni kovových částic. Snížení «minerálních solí pod uvedenou :'o) znemožňuje získání stabilních j o při překročení horní hranice (14,5 hmot. %) se¹ snižuje životnost získaných brusných nástrojů.

Prášková hmota k výrobě brusných, nástrojů může obsahovat sloučeninu boru volenou ze skupiny anhydrid kyseliny borité, kyselina boritá, fluoroboritany, přičemž množství sloučeniny boru činí v celku se složkami zvolenými ze jmenované skupiny solí 1 % až Í4j5 %, vztaženo na hmotnost práškové hmoty.

Sloučeniny boru přidávané k práškové hmotě, například kyselina boritá, anhydrid kyseliny borité, fluoroboritan sodný, umožňují snížení teploty tání pojidla v práškové hmotě a rychlejší rozrušení kysličníkových filmů na částicích kovových prášků.

K vytvoření pokud možno snadno tající sloučeniny se jmenované sloučeniny boru účelně používají současně se složkami volenými ze jmenované skupiny solí. Sloůčeriiny boru jsou velmi aktivní, [ : proto dobře rozrušují kysličníkové filmy na růz- j ných kovech

Prášková hmota může jako složku volenou ze ( ! jmenované skupiny solí obsahovat podvojnou sůl, která obsahuje složku volenou ze skupiny obsahující chlor, flour a bor.

Podvojné sole jsou často v přírodě přítomné minerály a proto jsou,přístupnější. Mimoto se vyznačují sníženou teplotou tání. Další výhoda podvojných solí spočívá v tom, že obsahují různé [kovové iony a kyselinové zbytky a proto jsou při [přidávání těchto podvojných solí k různým kovo[vým práškům získané práškové hmoty dostatečně účinné. : i , . ; ' , ' j Snížení teploty vsazené taveniny solí se! může [ «Osáhnout tím, že se jakó jedna nebó několik i isložek zvolených ze jmenované skupiny solí použijí ' eutektické směsi solí nebo solných směsí, které : obsahují složku zvolenou ze skupiny obsahující i chlor, flour a bor v poměru blízkém poměru [ eutektickému.

Pro bližší vysvětlení vynálezu jsou dále uvedeny ‘ příklady provedení vynálezu.

- Celková technologie výroby brusných nástrojů i i z práškové hmoty spočívá ve smíchání brusného • materiálu, kovového prášku a minerální složky [ zvolené ze skupiny solí obsahujících chlor, fluor a bor. Potom se prášková hmota vsype do lisovací formy a lisuje se při teplotě místnosti tlakem 80 až 100 MPa (lisování za studená). Potom se prášková i hmota spolu s formou Zahřívá, předem určenou' dobu se udržuje při vysoké teplotě, podrobí se druhému lisování (lisování za horka), lisovací forma se ochladí a potom se forma rozebere.

Dále se popisují příklady práškové hmoty podle vynálezu konkrétního složení k výrobě brusných nástrojů.·· _; í Příklad 1 složení hmoty: · [ [ Kovový prášek (směs práškové mědi a práškového cínu v poměru 4 ; 1) 57,5 objemových procent, i : brusný materiál: polykrystalické diamanty o zrnění 630/500 25 objemových procent, zelený (karbid křemíku 12,5 objemových procent, mineí rální složka zvolená ze skupiny solí 5 objemových procent. ' · · -' _ ________________________________ (J206809 í Složení minerální složky: lehce tajíčřentektickX' směs (Načl 12,3 molových procent, SnCl₂ 87,7( molových procent), teplota tání 183 °C, teplota j • varu 652 °C, 20 hmotnostních procent; anhydrid ( kyseliny borité, teplota tání 600 °C, teplota varu ! 1860 °C, 28 hmotnostních procent; fluorid drasel- ( , ný, teplota tání 856 °C, teplota varu 1505 °C, 34 [ hmotnostních procent; flouroboritan draselný, ' teplota tání 530 °C, teplota varu 900 °C, 18 hmotnostních procent.

Zahřívání lisovací formy s práškovou hmotou: bylo prováděno v peci. Protože byla v minerální [ složce obsažena lehce tající eutektická směs solí [ _: (teplota tání 183 °C), bylo možno zahřívací teplotu [ [snížit ze 680 °C na 530 °Ú. Mimoto bylo prodlení i í lisovací formy při této teplotě sníženo ze 30 minut na 15 minut. Lisovací forma byla vyrobena z poměrně levné, nízko legované ocele. Ke srovnání byl za uvedených podmínek (530 °C 15 minut) vyro- i ben brusný nástroj z práškově hmoty, která neob- i sahovala žádné minerální solné složky. Životnost získaného nástrojs klesla tří až čtyřnásobně.

Použití větších polykrystalických diamantů popsaných v příkladu 1! v nástrojích umožnilo ušetřit [ drahé, přírodní diamanty. (

Příklad 2 složení hmoty:

! Kovový prásek, če/stvě redukovaný (směs práškové mědi 4? práškového [cínůve hmotnostním poměru 4 :1) 61,5 objemových procent.

Brusný n íateriál: jpolyki yptalické diamanty 12,5 pbjexnOýýěi ^pceiit,v4^1<;i|ýhi^xS!'křpmíku:'25' objemovýc i procent, mine rpjbí složka 1 objemové procento.

Složení minerálních složek zvolenýchze skupiny solí á podmínky výroby nástroje jsou analogické příkladu 1. Použití čerstvé redukovaného kovového prásku umožnilo snížení množství minerální [ šložky ha 1 %» Při nepodstatném zkrácení život! nosti nástroje (o 20 %), oproti životnosti při [ použití nástroje vyrobeného podle příkladu 1, bylo ( množství diamantů v nástroji sníženo na polovinu, ί čímž byly náklady sníženy o 60 %.

Příklad 3 složení hmoty:

Směs práškového práškového cínu železa, práškového niklu ye hmotnostním poměru 5 : 3 : 2 72 objemových ? procent, diamanty 25 objemových procent, minerální složky 3 objemová procenta. | ·| Lj2

Složení minerální složky: směs boraxu a fluoroboritam sodného (Na₂^'₄O₂ 19 molových procent, Na₂(BF_<)₂ 81 molových _: pro,cent, , teplota tání 270 °C,' teplota (varu 900.?G), 20 římotnostních procent; chlorid^ sodnojdraselný [podvpjná sůl), teplota tání 670 °C, teplota vapu (1417 °C, 80 hinótnó4tmčh'prpčéht-ipÍ|: Μ H [o

Přidáním' njiner^lhí složky byla snížena zahřívací teplota z 80O,rc n,a ,fe0Q ^C, prodlení z 30 minut na 15 minut.

8:1

Příklad 4 složení hmoty:

Kovový prášek (směs práškového železa, práškového kobaltu, práškové mědi, práškového cínu ve hmotnostním poměru 5:2:2:1) 60,5 objemových procent, diamantů 25 objemových procent, minerální složky 14,5 objemových procent. _;

Složení minerální složky: podvojná sůl kamallit¹ (KCl.MgCl₂), teplota tání 265 °C teplota varu

Claims (4)

1. PŘEDMĚT

   1. Prášková hmota k výrobě brusných nástrojů, která obsahuje brusný materiál, kovový prášek a minerální složku zvolenou ze skupiny solí s obsahem chloru, flouru a boru, vyznačená tím, že je v ní obsažena ještě alespoň jedna minerální složka, která je zvolena ze jmenované skupiny solí, mající od první složky rozdílnou teplotu tání, a že teplota tání vysoko tající složky zvolené ze skupiny solí, leží v rozmezí, jehož spodní hranicí je teplota tání a horní hranicí teplota varu níže tající složky zvolené ze jmenované skupiny solí, přičemž množství složky zvolené ze jmenované skupiny solí činí 1 až 14,5 %, vztaženo na hmotnost práškové hmoty.
2. 2. Prášková hmota podle bodu 1, vyznačená

   14Ϊ2 °Č, 10 hmotnostních procent, směs solí (KČL:

   61,4 ipolových procent, MgCl₂ 38,6 molových procent), teplota tání 430 °C, teplota varů ] 1412 °C, 90 hmotnostních procent.

   Zahřívací teplota byla snížena z 800 °C na 650 °C, doba prodlení byla snížena ze 45 na 20 minut. Brusnost nástroje stoupla o 30 %, zatímco obrusivost nepodstatně (o 20 %) klesla.

   VYNÁLEZU tím, že obsahuje sloučeninu boru zvolenou zé skupiny anhydrid kyseliny borité, kyselina boritá a flouroboritany, která v součtu se složkou zvolenou ze jmenované skupiny solí činí 1 až 14,5 % vztaženo na hmotnost práškové hmoty.
3. 3. Prášková hmota podle bodu 1, vyznačená tím, že se jako alespoň jedna ze jmenovaných složek, zvolená ze jmenované skupiny solí, použije podvojná sůl, která obsahuje složku zvolenou zé skupiny obsahující chlor, fluor a bor.
4. 4. Prášková hmota podle bodu 1, vyznačená tím, že se jako alespoň jedna ze jmenovaných složek, zvolená ze jmenované skupiny solí, použije eutektická směs solí, která obsahuje složky zvolené ze skupiny obsahující chlor, fluor a bor.