DE3719966A1

DE3719966A1 - Metallische bindung auf der basis von kupfer fuer die herstellung der arbeitsschicht eines schleifwerkzeuges

Info

Publication number: DE3719966A1
Application number: DE19873719966
Authority: DE
Inventors: Ernst Dmitrievic Kizikov; Efim Bencionovic Vernik; Boris Andreevic Oleinikov; Vitalij Ivanovic Melnik; Viktor Adamovic Aleksandrov; Aleksandr Natanovic Rakita; Valerij Aleksandrovi Murovskij; Anatolij Aleksandrovic Skolota; Jurij Vladimirovic Zaicenko; Michail Davidovic Levin
Original assignee: Institut Sverkhtverdykh Materialov
Current assignee: Institut Sverkhtverdykh Materialov
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1988-12-29
Also published as: CH671537A5; SE8702408D0; FR2616447A1; FR2616447B1; SE8702408L; DE3719966C2; SE457779B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Schleif werzeugen, die zur Bearbeitung von natürlichen Baumateria lien und anderen schwerbearbeitbaren nichtmetallischen Mate rialien verwendet werden und insbesondere metallische Bindun gen auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeits schicht eines Schleifwerkzeuges.

Es ist eine metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges bekannt, die aus folgenden Komponenten in Masse-% besteht:

Zinn 8 bis 12 Eisen 8,5 bis 12 Kobalt13 bis 28 Gemisch aus Titandiborid oder Titan- Chrom-Diborid und Titanhydrid in ei nem
Massenverhältnis von 1 bis 2 : 1 4,5 bis 24 KupferRest (SU-PS 985 111).

Die auf der Basis der genannten metallischen Bindung herge stellte Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges besitzt eine geringe Verschleißfestigkeit beim Einsatz eines Hochlei stungswerkzeuges. So beträgt z. B. die Verschleißfestigkeit der Arbeitsschicht einer Diamantsäge mit einem Durchmesser von 320 mm beim Schneiden von Granit mit einer Vorschubge schwindigkeit der Säge von 1000 mm/min 7,4 m² Granit; der spezifische Verbrauch an synthetischen Diamanten mit einer Körnung von 400/315 beträgt dabei 3,2 Karat/m² Granit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine metallische Bindung auf der Basis von Kupfer mit einer solchen Zusammen setzung zu entwickeln, die die Verschleißfestigkeit der Ar beitsschicht eines Hochleistungsschleifwerkzeuges bei des sen Betrieb erhöht.

Die gestellte Aufgabe wird wie aus dem vorstehenden Anspruch ersichtlich gelöst, wobei eine metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges vorgeschlagen wird, die Zinn, Kobalt und Titanhydrid enthält, wobei sie erfindungsgemäß zusätzlich Lanthanhexaborid bei folgendem Verhältnis der Komponenten in Masse-% enthält:

Zinn13 bis 17 Kobalt 2 bis 9,9 Titanhydrid 7 bis 10 Lanthanhexaborid 0,01 bis 0,09 KupferRest.

Der Zusatz von Lanthanhexaborid zur erfindungsgemäßen metal lischen Bindung erlaubt die Herstellung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges mit einer feinkörnigen Struktur, wo durch die Festigkeitswerte der Arbeitsschicht und folglich die Verschleißfestigkeit dieser Schicht erhöht werden. So be trägt z. B. die Biegefestigkeit der auf der Basis der erfin dungsgemäßen metallischen Bindung hergestellten Arbeits schicht 60 kp/mm² bei 400°C und 47 kp/mm² bei 500°C, d. h. sie ist um das 1,8-2,5fache höher als die Biegefestigkeit der Arbeitsschicht, die auf der Basis der bekannten metallischen Bindung hergestellt worden ist. Dabei beträgt die Verschleiß festigkeit der Arbeitsschicht einer Diamantsäge (Durchmesser der Säge=320 mm), die auf der Basis der erfindungsgemäßen metallischen Bindung hergestellt worden ist, beim Schneiden von Granit mit einer Vorschubgeschwindigkeit der Säge von 1000 mm/min 25,1 m² Granit, d. h. sie übersteigt die Ver schleißfestigkeit der Arbeitsschicht einer Diamantsäge, bei der die Arbeitsschicht auf der Basis der bekannten metalli schen Bindung hergestellt worden ist, um das 3-fache, und der spezifische Verbrauch synthetischer Diamanten mit einer Kör nung von 400/315 liegt unter 1,47 Karat/m² Granit.

Wie oben beschrieben enthält die erfindungsgemäße metallische Bindung 13 bis 17 Masse-% Zinn. Bei einer Senkung des Zinnge haltes in der metallischen Bindung unter 13 Masse-% nimmt die Porosität der Arbeitsschicht des Schleifwerkzeuges zu, wo durch die Festigkeit dieser Schicht und folglich deren Ver schleißfestigkeit vermindert werden. Bei einem Zinngehalt in der metallischen Bindung von über 17 Masse-% entstehen bei der Her stellung der Arbeitsschicht des Schleifwerkzeuges spröde chemische Ver bindungen in einer erhöhten Menge, was ebenfalls zu einer Ver minderung der Verschleißfestigkeit der Arbeitsschicht führt.

Bei einem Kobaltgehalt in der erfindungsgemäßen metallischen Bindung von unter 2 Masse-% nimmt der Schwund der Arbeits schicht während der Herstellung derselben zu. Bei einer Erhö hung des Kobaltgehaltes auf über 9,9 Masse-% erhöht sich die Sinterungstemperatur der metallischen Bindung bei der Her stellung der Arbeitsschicht des Schleifwerkzeuges, was die Festigkeit der Diamantkörner negativ beeinflußt.

Bei einem Titanhydridgehalt in der erfindungsgemäßen metalli schen Bindung von unter 7 Masse-% vermindert sich die Haft festigkeit der Diamantkörner in der Arbeitsschicht des Schleifwerkzeuges, was zu einer Verminderung der Verschleiß festigkeit der genannten Arbeitsschicht führt. Bei einem Ti tanhydridgehalt über 10 Masse-% tritt ein Schwund der Ar beitsschicht auf, wobei sich während der Herstellung der Ar beitsschicht Risse bilden.

Bei einem Lanthanhexaboridgehalt in der erfindungsgemäßen metallischen Bindung von unter 0,01 Masse-% und von über 0,09 Masse-% kann keine feinkörnige Struktur bei der Her stellung der Arbeitsschicht für Schleifwerkzeuge erzielt wer den, was zu einer Verminderung der Festigkeitseigenschaften und der Verschleißfestigkeit der Arbeitsschicht führt.

Der Kupfergehalt in der erfindungsgemäßen metallischen Bin dung in den angegebenen Mengen gewährleistet die Herstellung der Arbeitsschicht des Schleifwerkzeuges mit den erforderli chen physikalisch-mechanischen Eigenschaften.

Die erfindungsgemäße metallische Bindung auf der Basis von Kupfer wird durch Vermischen der pulverförmigen Komponenten in einem Mischer im vorgegebenen Verhältnis hergestellt.

Zur Herstellung der Arbeitsschicht des Schleifwerkzeuges auf der Basis der erhaltenen metallischen Bindung werden dieser Körner eines Schleifmittels zugesetzt. Die Schleifmittelkör ner können beim Vermischen der Bindungskomponenten in das Ge misch eingebracht werden. Als Schleifmittel können z. B. Dia mant, kubisches Bornitrid, Borkarbid, Wolframkarbid, Titan karbid oder deren Mischungen verwendet werden. Das Schleif mittel wird in der Regel in einer Menge von 5 bis 40% der Masse der metallischen Bindung verwendet. Das erhaltene Ge misch der metallischen Bindung mit dem Schleifmittel wird nach einer in der Pulvermetallurgie bekannten Technologie bearbeitet, d. h. es wird in einer Preßform bei einem Druck von 5000 bis 7000 kp/cm² gepreßt, die gepreßten Brikette werden aus der Preßform herausgelöst und bei einer Tempera tur von 870 bis 1000°C im Vakuum 30 bis 60 Minuten lang ge sintert. Die hergestellte Arbeitsschicht des Schleifwerkzeu ges wird abgekühlt, einer mechanischen Bearbeitung unterzo gen und am Gehäuse des Schleifwerkzeuges befestigt.

Nachstehend werden in Tabelle 1 verschiedene Zusammensetzun gen der erfindungsgemäßen metallischen Bindung sowie die Zu sammensetzung einer bekannten metallischen Bindung (SU-PS 985 111) aufgeführt.

Tabelle 1

Auf der Basis der erfindungsgemäßen metallischen Bindung (Zusammensetzungen I-III) und auf der Basis der bekannten me tallischen Bindung (Zusammensetzung IV) wurden Arbeitsschich ten für Diamantsägen (Durchmesser=320 mm) hergestellt. Zu diesem Zweck wurde jede der genannten Bindungen mit synthe tischen Diamanten mit einer Körnung von 400/315 vermischt, wobei die Menge an Diamanten 7,5% der Masse der metallischen Bindung betrug. Die erhaltenen Gemische wurden in einer Preß form unter einem Druck von 6000 kp/cm² gepreßt, wonach die gepreßten Brikette in Form von Segmenten mit einer Länge von 40 mm, einer Breite von 4 mm, einer Höhe von 6 mm, einem Ra dius von 160 mm aus der Preßform herausgelöst und in einem Vakuumofen bei einer Temperatur von 980°C 40 Minuten lang ge sintert wurden. Die hergestellten Arbeitsschichten in Form von Segmenten wurden abgekühlt, danach einer mechanischen Bearbeitung unterzogen und an den Gehäusen der Stahlsägen befestigt. Der Durchmesser der Sägen betrug 320 mm.

Die Sägen mit den befestigten Arbeitsschichten wurden beim Schneiden von Granit auf einer Fräsmaschine unter folgenden Schneidbedingungen geprüft: Vorschubgeschwindigkeit der Sä ge - 1000 mm/min, Umfangsgeschwindigkeit der Säge - 20,9 m/s, Schnittiefe in einem Schnittgang - 30 mm. Die Abkühlung er folgte mit Wasser, der Wasserverbrauch betrug 8 bis 10 l/min. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, ist die Verschleißfestig keit der Arbeitsschichten von Sägen, die auf der Basis der erfindungsgemäßen metallischen Bindung (Zusammensetzungen I-III) hergestellt wurden, um das 2-3fache höher als die Ver schleißfestigkeit der Arbeitsschicht, die auf der Basis der bekannten metallischen Bindung (Zusammensetzung IV) herge stellt wurde. Der spezifische Diamantverbrauch der Arbeits schicht, die auf der Basis der erfindungsgemäßen metalli schen Bindung hergestellt wurde, ist um das 2-3fache gerin ger als der spezifische Diamantverbrauch der Arbeitsschicht, die auf der Basis der bekannten metallischen Bindung herge stellt wurde.

Die Sägen mit der befestigten Arbeitsschicht, die auf der Basis der erfindungsgemäßen metallischen Bindung (Zusammen setzungen I-III) hergestellt wurde, wurden unter den oben angegebenen Bedingungen, jedoch bei einer Vorschubgeschwin digkeit der Säge von 1250 mm/min geprüft. Die Ergebnisse der Prüfungen sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3

Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße metallische Bindung die Herstellung der Arbeitsschicht für Schleifwerk zeuge, die durch eine hohe Verschleißfestigkeit unter Be triebsbedingungen für Hochleistungswerkzeuge gekennzeichnet ist.

Claims

Metallische Bindung auf der Basis von Kupfer für die Herstel lung der Arbeitsschicht eines Schleifwerkzeuges, die Zinn, Ko balt und Titanhydrid enthält, dadurch gekenn zeichnet, daß sie zusätzlich Lanthanhexaborid enthält, wobei die Komponen ten in folgendem Verhältnis in Masse-% verwendet werden: Zinn13 bis 17 Kobalt 2 bis 9,9 Titanhydrid 7 bis 10 Lanthanhexaborid 0,01 bis 0,09 KupferRest.