DE3718622C2

DE3718622C2 -

Info

Publication number: DE3718622C2
Application number: DE19873718622
Authority: DE
Inventors: Ernst Dmitr'evic Kisikov; Vitalij Ivanovic Melnik; Nikolaj Pavlovic Dubovik; Aleksandr Natanovic Rakita; Valerij Aleksandrovic Murovskij; Oleg Vasil'evic Chimac; Nikolaj Vladimirovic Kiew/Kiev Su Kub'evic
Original assignee: INSTITUT SVERCHTVERDYCH MATERIALOV AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW/KIEV SU
Current assignee: INSTITUT SVERCHTVERDYCH MATERIALOV AKADEMII NAUK UKRAINSKOJ SSR KIEW/KIEV SU
Priority date: 1987-06-03
Filing date: 1987-06-03
Publication date: 1989-06-15
Also published as: DE3718622A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Diamantwerkzeugen, die zum Abrichten von Schleif scheiben verwendet werden, und betrifft insbesondere metal lische Bindungen auf der Basis von Kupfer für die Herstel lung von Diamantwerkzeugen.

Es ist eine metallische Bindung auf der Basis von Kup fer für die Herstellung der Arbeitsschicht von Diamantwerk zeugen bekannt, die aus folgenden Komponenten in Masse % be steht:

Zinn\|8 bis 12
Eisen	8,5 bis 12
Kobalt	13 bis 28
Ein Gemisch aus Titandiborid oder Titan-Chrom-Diborid und Titanhydrid, die in einem Masseverhältnis 1 bis 2 : 1 entsprechend eingesetzt werden	4,5 bis 24
Kupfer	Rest
(SU, A, 9 85 111).

Die auf der Basis der genannten metallischen Bindung hergestellte Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges hat eine niedrige Verschleißfestigkeit (einen hohen spezifischen Diamantverbrauch) beim Abrichten von Schleifscheiben. So beträgt z. B. der spezifische Verbrauch synthetischer Dia manten mit einer Körnung von 400/315 beim Abrichten einer auf der Basis von Elektrokorund hergestellten Schleifscheibe (Scheibendurchmesser 600 mm, Scheibenhöhe 63 mm Kör nung des Elektrokorundes 200 bis 250 µm, die Scheibe hat eine mittlere Härte) bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von 35 m/s, einem Längvorschub der Scheibe von 0,7 m/min und einem Quervorschub der Scheibe von 0,02 mm/Gang mit einem Diamantstift (bei einem Durchmesser des Diamantstiftes von 10 mm) 23 mg/kg Schleifscheibe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine metal lische Bindung auf der Basis von Kupfer mit einer solchen Zusammensetzung zu schaffen, die es gestattet, die Ver schleißfestigkeit der Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges beim Abrichten von Schleifscheiben zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Her stellung der Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges vor geschlagen wird, die Zinn und Titanhydrid enthält, wobei sie erfindungsgemäß zusätzlich Niob bei folgendem Verhältnis zwischen den Komponenten in Masse % enthält:

Zinn\|13 bis 18
Titanhydrid	7 bis 10
Niob	1 bis 5
Kupfer	Rest

Die Einführung von Niob in die erfindungsgemäße me tallische Bindung gestattet es, die Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges mit einer erhöhten Hitzebeständigkeit und Elastizität herzustellen, wodurch ihrerseits die Verschleiß festigkeit dieser Schicht erhöht wird. So liegt z. B. der spezifische Verbrauch synthetischer Diamanten mit einer Körnung von 400/315 beim Abrichten einer auf der Basis von Elektrokorund hergestellten Schleifscheibe (die Kenndaten der Schleifscheibe und die Bedingungen für das Abrichten sind oben angegeben) mit einem Diamantstift (bei einem Durchmesser des Diamantstiftes von 10 mm) unter 7,5 mg/kg Schleifscheibe, d. h., er ist um das 3fache niedriger als der spezifische Verbrauch synthetischer Diamanten beim Abrichten mit einem Diamantstift, dessen Arbeitsschicht auf der Basis der bekannten metallischen Bindung hergestellt worden ist.

Wie es oben dargelegt worden ist, enthält die erfin dungsgemäße metallische Bindung 13 bis 18 Masse % Zinn. Bei einer Senkung des Zinngehaltes in der Bindung unter 13 Masse % nimmt die Porosität der Arbeitsschicht eines Diamantwerk zeuges zu, wodurch die Festigkeit dieser Schicht und folg lich deren Verschleißfestigkeit vermindert werden. Bei einem Zinngehalt der Bindung von über 18 Masse % entstehen bei der Herstellung der Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges brüchige chemische Verbindungen in einer erhöhten Menge, was ebenfalls zu einer Verminderung der Verschleißfestig keit der Arbeitsschicht führt.

Bei einem Titanhydridgehalt in der erfindungsgemäßen metallischen Bindung von unter 7 Masse % vermindert sich die Zurückhaltekraft der Diamantkörner in der Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges, was zu einer Verminderung der Ver schleißfestigkeit der genannten Arbeitsschicht führt. Bei einem Titanhydridgehalt von über 10 Masse % findet eine Schwindung der Arbeitsschicht statt, wobei sich während der Arbeitsschichtherstellung Risse bilden.

Bei einem Niobgehalt in der erfindungsgemäßen metal lischen Bindung von unter 1 Masse % werden die Hitzebe ständigkeit und die Plastizität der Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges, und folglich die Verschleißfestigkeit der genannten Arbeitsschicht nicht erhöht. Bei einer Er höhung des Niobgehaltes in der erfindungsgemäßen metal lischen Bindung über 5 Masse % erhöht sich die Sinterungstem peratur der Bindung bei der Herstellung der Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges, was die Festigkeit der Diamant körner negativ beeinflußt.

Der angegebene Gehalt der erfindungsgemäßen metallischen Bindung an Kupfer gewährleistet die Herstellung der Arbeitsschicht eines Diamantwerkzeuges mit erforderlichen physikalisch-mechanischen Eigenschaften.

Die erfindungsgemäße metallische Bindung auf der Basis von Kupfer wird durch Vermischen der pulverförmigen Komponenten der Bindung in einem Mischer in vorgegebenem Verhältnis zubereitet.

Zur Herstellung der Arbeitsschicht eines Diamantwerk zeuges auf der Basis der gewonnenen Bindung werden der letzteren Diamantkörner zugesetzt. Die Diamantkörner können gleichzeitig mit dem Vermischen der Bindungskomponenten in das Gemisch eingeführt werden. Die Diamantkörner werden in der Regel in einer Menge von 5 bis 40 Masse % der metallischen Bindung genommen. Das gewonnene Gemisch aus der metal lischen Bindung und Diamantkörnern wird nach einer in der Pulvermetallurgie bekannten Technologie bearbeitet, u. z. 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 Diamantwerkzeuges wird abgekühlt, spanend bearbeitet und am Gehäuse eines Werkzeuges befestigt.

Nachstehend werden in der Tabelle 1 verschiedene Zu sammensetzungen der erfindungsgemäßen metallischen Bindung sowie die Zusammensetzung einer bekannten metallischen Bindung (SU, A, 9 85 111) angeführt.

Tabelle 1

Auf der Basis der erfindungsgemäßen metallischen Bin dung (Zusammensetzung I bis V) und auf der Basis der be kannten metallischen Bindung (Zusammensetzung VI) wurden Arbeitsschichten für Diamantstifte ( bei einem Durchmesser der Diamantstifte von 10 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 35 Masse % der metallischen Bindung betrug. Die gewonnenen Gemische wurden in einer Preßform unter einem Druck von 5000 kp/cm² gepreßt, wonach die gepreßten zylinderförmigen Brikette mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Höhe von 7 mm aus der Preßform ausgehoben und in einem Vakuumofen bei einer Temperatur von 980°C innerhalb von 40 Minuten gesintert wurden. Die hergestellten zy linderförmigen Arbeitsschichten wurden abgekühlt, wonach sie einer spanenden Bearbeitung unterzogen und an Stahl haltern befestigt wurden.

Die Diamantstifte wurden beim Abrichten einer auf der Basis von Elektrokorund hergestellten Schleifscheibe (Schei bendurchmesser 600 mm, Scheibenhöhe 63 mm, Körnung des Elektrokorundes 200 bis 250 µm, die Scheibe hatte eine mittlere Härte) unter folgenden Bedingungen des Abrichtens geprüft: Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe 35 m/s, Längs vorschub der Scheibe 0,7 m/min, Quervorschub der Scheibe 0,02 mm/Gang, Abkühlung mit einer 3%igen wäßrigen Nat riumkarbonatlösung. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in der Tabelle 2 angeführt.

Nr. der Zusammensetzung der metallischen Bindung
Spezifischer Diamantverbrauch der Arbeitsschicht, mg/kg Schleifscheibe
I
7,4
II	7,5
III	7,2
IV	7,4
V	7,5
VI (Gemäß SZ, A, 9 85 111)	23,0

Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich, ist der spe zifische Diamantverbrauch der Arbeitsschichten von Diamant stiften, die auf der Basis der erfindungsgemäßen metallischen Bindung (Zusammensetzung I bis V) hergestellt worden sind, um ein 2,9 bis 3,2faches geringer als der spezifische Dia mantverbrauch der Arbeitsschicht, die auf der Basis der be kannten metallischen (Zusammensetzung VI) hergestellt worden ist.

Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße metal lische Bindung die Herstellung einer Arbeitsschicht für Di amantwerkzeuge, die durch eine hohe Verschleißfestigkeit gekennzeichnet ist.

Claims

Metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht von Diamantwerkzeugen, die Zinn und Titanhydrid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß - sie zusätzlich Niob enthält, wobei
- das Verhältnis zwischen den Komponenten in der metallischen Bindung in Masse % wie folgt ist: Zinn|13 bis 18 Titanhydrid 7 bis 10 Niob 1 bis 5 Kupfer Rest