CS217643B1 - Způsob výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru práškové metalurgie a lisovací techniky. Řeší způsob výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů na bázi diamantů, kubického nebo wurzitického nitridu Lionu, případně jejích vzájemných kombinací, ve vysokotlakém nástroji s elektrickým ohřevem při tlacích vyšších než 2 GPa a teplotách odpovídajících rovnovážným diagramům zpracovávaných materiálů. Podstatou vynálezu je, že ohřev náplně je proveden přímým průchodem proudu elektricky vodivými součástmi náplně a objímkou se slinovaným práškem.

Description

Vynález se týká způsobu výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů, na bázi diamantů, kubického nebo wurzitického nitridu boru, případně jejich vzájemných kombinací, ve vysokotlakém nástroji s elektrickým ohřevem při tlacích vyšších než 2 GPa a teplotách odpovídajících rovnovážným diagramům zpracovávaných materiálů.

Vstupní surovinou pro tyto kompakty jsou prášky supertvrdých materiálů, případně s dalšími přídavky aktivátorů nebo pojících fází, které se při vhodně zvolených podmínkách (tlak, teplota, čas, uspořádání náplně) seslinou v kompaktní tělesa. Kompakty mají nejrůznější uplatnění: průvlaky pro tažení drátu, řezné materiály, orovnávače brusných kotoučů, vložky do vrtných nástrojů, vysoce otěruvzdorné součásti a jiné. Materiál pro komoru vhodnou jak pro výrobu hrusiv, tak i kompaktů ze supertvrdých materiálů je detailně specifikován v USA patentu číslo 3 030 662. V současné době známá složení a uspořádání vlastní náplně komory pro přípravu kompaktů jsou uvedena v britských patentech č. 1 240 525 a č. 1 466 312 a v NSR patentu čítalo 2 232 225. Spiolefiným- znakem všech těchto známých uspořádání je nepřímý ohřev vlastní náplně, která je od topných-elementů (grafitové trubky a grafitových zátek] odizolována elektricky nevodivým materiálem. Pro názornost popisujeme uspořádání náplně podle britského patentu č. 1 466 312. Teplo vyvinuté v důsledku průchodu elektrického proudu topnou grafitovou trubičkou postupně vyhřívá celou reakční náplň. Účel jednotlivých složek náplně je detailně popsán v citovaném USA patentu č. 3 030 662 a v britském patentu č. 1 466 312. Jiak je z vyobrazení patrné, je vlanitní náplň a její uspořádání v komoře velmi náročné na přípravu mnoha součástí z různých materiálů i jejich vzájemné sestavení. Další nevýhodou je malé prostorové využití komory, protože konečným výrobkem je pouze komponent složený z objímky ze slinutého karbidu, obklopující slinutý kompakt ze supertvrdého materiálu. Toto malé prostorové využití komory je obzvlášť nevýhodné u vysokotlakých nástrojů. Každé zvětšování průměru komory znamená přechod na rozměrnější vysokotlaký nástroj, čímž narůstají problémy se životností materiálově i výrobně velmi nákladného vysokotlakého nástroje a současně se výrazně zvyšují požadavky na celkovou lisovací sílu (například u vysokotlakého nástroje s otvorem matrice 0 25 mm a vnitřním průměrem komory 0 13 mm je pro vyvolání tlaku okolo 5,5 GPa potřebná lisovací síla okolo 5 až 6 MN).

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů na bázi diamantů, kubického nebo wurzitického nitridu boru, případně jejich vzájemných kombinací, ve vysokotlakém nástroji s elektrickým ohřevem při tlacích vyšších než 2 GPa a teplotách odpovídajících rovnovážným diagramům zpracovávaných materiálů podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ohřev náplně se provede přímým průchodem proudu elektricky vodivými součástmi náplně a objímkou se slinovaným práškem.

Podstatnou výhodou navrženého způsobu výroby kompaktů podle vynálezu je, že jednotlivé díly sestavy jsou konstrukčně i výrobně jednoduché, což umožňuje snadné sestavení celé náplně vysokotlakého nástroje. Další výhodou je lepší prostorové využití komory vysokotlakého nástroje.

Na výkresech jsou v obr. 1 a obr. 2 varianty konstrukčního uspořádání nástrojů pro přímý ohřev náplně.

Nástroj s,e skládá z razníků U, matrice 10 a prokládaného těsnění 13. Vlastní náplň prášku ze supertvrdého materiálu 5‘ je obklopena tvrdokovovou pbjímkou 5, případně i izolační trubičkou 9. Na tuto sestavu dosedá kovová fólie 7, topný článek B a kovový váleček 8. Sestava je umístěna v komoře 1 uzavřené kontaktem 4, izolační vložkou 3, kovovým kroužkem 2 a dotekem 12, na který dosedají razníky 11.

Příklad

Vysokotlaký nástroj se skládá z vlastní komory 1 vyrobené z izolačního 'hydrostatického materiálu (například pyrofilitu) s otvorem pro náplň uzavřenou z obou stran tvarovým kovovým kroužkem 2 (například z oceli], izolační vložkou 3 (keramický materiál) a kovovým dotekem 4 (například nikl). Tvar a proporcionalita kroužku zamezuje vzniku nepříznivých deformací, které jsou zvláště škodlivé při skončení slinování a uvolnění v komoře. Do otvoru komory je vložena objímka 5 z kovového, elektricky vodivého materiálu (například ze slinutého karbidu), v jejímž otvoru je umístěn prášek ze supertvrdého materiálu 5‘, ze kterého má být připraven požadovaný výrobek. Obě čelní strany objímky 5 jsou od topného válečku 6 (například z grafitu] odděleny fólií 7 z vysokotavitelného kovu (například Ti, Ta, Mo, Zr). Zbylý prostor v komoře 1 je vyplněn kovovým válečkem 8, sloužícím převážně jako vodič elektrického proudu (například ocel, nikl), současně však rovněž přispívajícím k celkovému prohřátí komory 1. Po slisování komory a zapnutí zdroje elektrického proudu je elektrický proud přiveden razníkem 11 přes dotek 12, kovový kroužek 2, kontakt 4, kovový váleček 8, topný článek 6 a kovovou fólii 7 do objímky 5, ve které je prášek ze supertvrdého materiálu. Stejným způsobem pak prochází proud do druhého razníku. Jiná varianta téhož systému uspořádání, při které je pro snížení nebezpečí poškození konečného výrobku v důsledku kontaktu s materiálem vlastní koimiory 1 objímka 5 odděleina další izolační vložkou 9, která může být vyrobena z kovového i nekovového materiálu. Snížená prac217643 nost při sestavování komory a zvýšené prostorové využití zabezpečuje tento ohřev přímým průchodem elektrického proudu snížením vzniku velkých napětí vlivem tepelných gradientů, majících při ohřevu i chladnutí v nepřímo ohřívané náplni vliv na destrukci slinovaného výrobku.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT

   Způsob výroby kompaktů ze supertvrdých materiálů na bázi diamantů, kubického nebo wurzitického nitridu boru, případně jejich vzájemných kombinací, ve vysokotlakém nástroji s elektrickým ohřevem při tlacích vyšších než
2. 2 GPa a teplotách odpovíVYNÁLEZU dajících rovnovážným diagramům zpracovávaných materiálů, vyznačený tím, že ohřev náplně se provede přímým průchodem proudu elektricky vodivými součástmi náplně a objímkou se slinovaným práškem.