PL104064B1 - Material o duzej twardosci - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest material o duzej twardosci stosowany w przemysle narzedziowym do wytwarzania pretów spiekanych dla obróbki skrawaniem, tarcz, rolek, koronek wiertniczych i dlut, a zwlaszcza twardy material zlozony z osno¬ wy z weglików spiekanych uzbrojonej ziarnami diamentowymi i przeznaczony glównie do wytwa¬ rzania przyrzadów pracujacych w warunkach du¬ zego zuzywania przez scieranie.

Znane materialy o bardzo duzej twardosci za¬ wierajace diamenty uzyskuje sie poprzez spiekanie twardej, osnowy, utworzonej z proszków weglika wolframu i materialów wiazacych — kobaltu lub niklu z diamentami.

Na przyklad z opisu patentowego Republiki Fe¬ deralnej Niemiec Nr 919669 znany jest material, zawierajacy ziarna diamentu o rozmiarach do 1 mm.

Zachowujac taki rozmiar ziaren diamentowych lecz nie stawiajac surowych ograniczen dla innych parametrów materialu (sposób rozmieszczenia zia¬ ren w osnowie, ich zawartosc objetosciowa i inne), nie mozna zagwarantowac uzyskania materialu o wysokiej odpornosci na scieranie, porównywalnej z odpornoscia na scieranie duzych naturalnych dia¬ mentów.

W angielskim opisie patentowym Nr 901835 w ogóle nie zostaly omówione wlasciwosci glównej skladowej diamentów; jedynie wskazano wykorzy¬ stanie proszku diamentowego. 2 Nawet znany z francuskiego opisu patentowego Nr 1317508 material o bardzo duzej twardosci, dla którego okreslono rozmiary ziaren diamentu' (1/8 karata) i twardosc osnowy (powyzej 85 HRA) nie wykazuje wysokiej przydatnosci w pracy ze wzgle¬ du na to, ze zastosowanie duzych ziaren wiaze sie, przy ich scieraniu, z powstawaniem na wierzchol¬ kach duzych plaszczyzn stepienia, a w wyniku tego obniza sie przydatnosc narzedzia tnacego i silniej niszcza sie same ziarna diamentowe.

Próba praktycznej realizacji znanych, na przyklad z opisów patentowych, rozwiazan technicznych bezwarunkowo wymaga przeprowadzenia szeregu badan zmierzajacych do ustalenia wzajemnych za¬ leznosci takich parametrów materialu, jak twar¬ dosc spiekanego weglika, rozmiary ziaren diamen¬ towych, stezenie diamentów w materiale, warunki wytwarzania i inne.

Przeprowadzone badania wykazaly, ze osnowa z weglików spiekanych ma zasadnicze znaczenie dla przydatnosci roboczej ziaren diamentowych, a w zwiazku z tym i samego przyrzadu. Prócz tego, nalezy pamietac, ze przy pojawieniu sie na duzych diamentach naturalnych plaszczyzn w stre¬ fie niszczenia materialu sciernego wytwarza sie wysoka temperatura, prowadzaca do szybkiego scie¬ rania diamentów.

Celem wynalazku jest usuniecie wspomnianych wad przez opracowanie nowego, twardego mate¬ rialu którego odpornosc na scieranie nie ustepuje 104 064104 064 3 naturalnym diamentom, a jego otrzymanie nie wy¬ maga dokladnego okreslenia parametrów sklado¬ wych, nie prowadzi do powiekszenia strat ma¬ terialu,- ani nie wymaga stosowania nowej praco¬ chlonnej technologii.

Material wedlug wynalazku, zawiera osnowe z weglików spiekanych, uzbrojona ziarnami dia- ¦¦ mentowymi i charakteryzuje sie tym, ze ziarna diamentowe maja rozmiary mniejsze niz 0,8 mm i wystepuja w ilosci nie mniejszej niz 25 procent objetosci materialu oraz sa równomiernie rozlozone w osnowie, której twardosc przewyzsza HRA 85.

Zachowanie tych podstawowych warunków umoz¬ liwia uzyskanie twardego materialu o zadanych charakterystykach wysokiej odpornosci na scie¬ ranie.

Material o duzej twardosci wedlug wynalazku uzyskiwany w znany sposób, na przyklad przez prasowanie na goraco trudno topliwej mieszaniny osnowy z ziarnami diamentowymi charakteryzuje sie tym, ze stosunek wagi wspomnianych ziaren wyjsciowych, zuzytych przy wytwarzaniu ma¬ terialu i tych ziaren diamentowych, które mozna uzyskac w drodze rekuperacji jest taki, ze straty diamentów przy wytwarzaniu materialu nie prze¬ kraczaja wagowo 1 procenta wyjsciowych diamen¬ tów.

Diament i spiekane wegliki sa materialami o ostro rózniacej sie naturze. Na przyklad, wegliki spiekane spiekaja sie w temperaturze 1460°C, zas diamenty poczynajac od 800°C zamieniaja sie w grafit i aktywnie reaguja z otaczajacymi metalami, w szczególnosci z kobaltem.

Przydatnosc materialu wedlug wynalazku do pracy jest odpowiednia tylko przy spelnianiu wa¬ runku, by powstajaca w czasie wytwarzania ma¬ terialu strefa (jej grubosc) zniszczenia diamentów na powierzchni nie zmieniala w sposób istotny wlasciwosci fizyko-mechanicznych osnowy z wegli¬ ków spiekanych. Warunek ten najlatwiej mozna wyrazic ilosciowo poprzez wagowa strate diamen- tówi która jak wspomniano, nie powinna przekra¬ czac 1 procenta.

W ten sposób istota wynalazku polega na tym by dokola diamentów o srednicy ponizej 0,8 mm utworzyc lozysko o twardosci HRA 85 i wiekszej, przy czym rozmiar zniszczenia diamentów w trak¬ cie wytwarzania jest ograniczony do 1 procenta wagowo. Przy tym, jak wspomniano, zawartosc diamentów w materiale powinna byc nie mniejsza od 25 procent objetosci, Zespól wspomnianych parametrów w porównaniu ze znanymi materialami zawierajacymi diamenty prowadzi 4o jakosciowych zmian, zapewniajac, ze material wedlug wynalazku jest odgórny na scie¬ ranie, niemal tak samo jak duze naturajne dia¬ menty.

Przyrzad wyposazqny we wstawki z materialu wedlug wynalazku ma bardzo dobre wlasciwosci eksploatacyjne i nie ustepujac w wiekszosci przy¬ padków przyrzadowi wyposazonemu w duze dia¬ menty naturalne, przewyzsza go pod wzgledem mozliwosci tnacych.

Przygotowanie elementu roboczego o srednicy mm i wysokosci 10 mm, sluzacego do uzbro¬ jenia preta spiekanego do obróbki skrawaniem mozna wyjasnic na podstawie nastepujacego przy¬ kladu.

Nalezy wziac trudnotopliwa mieszanine (WC =• = 94 proc. i Co = 6 proc.) i proszki diamentowe o ziarnistosci 500/400 w stosunku wagowym 12 : 1, odpowiednio. Po dokladnym wymieszaniu, 9,5 grama wspomnianej mieszaniny wsypuje sie do grafitowej matrycy o dzialaniu dwustronnym, której walcowa io wneka formy ma srednice 10 mm.

Matryce umieszcza sie w prasie do prasowania na goraco. Ogrzewanie do temperatury 1420°C uzyskuje sie przepuszczajac prad elektryczny przez spiekana mieszanine. Ostateczne cisnienie praso- wania na goraco równe 200 kg/cm2 zapewnia uzy¬ skanie materialu o zerowej porowatosci. Po ochlo¬ dzeniu, spieczony wyrób wyjety z matrycy, oczysz¬ czony z grafitu jest juz gotowy, na przyklad do osadzenia w uchwycie preta spiekanego do obróbki skrawaniem.

Nalezy podkreslic, ze wspomniane warunki ko¬ nieczne dla zapewnienia sposobu prasowania na goraco i wlasciwie sposób laczenia diamentów i spiekanych weglików sa, same w sobie znane i stanowia material dla wynalazku. Specjalista korzystajac ze znanych wiadomosci z dziedziny' metalurgii proszków moze uzyskac material uzbro¬ jony diamentami. Jednakze przy spelnieniu tylko czesci ustalonych przez nas warunków, nie uzyska sie wlasciwych charakterystyk roboczych materia¬ lów. Na przyklad jesli ziarna o rozmiarach 500/400 umiesci sie w osnowie o twardosci HRA 81, nie zapewni ona calosci diamentów w ciagu calego mozliwego okresu ich eksploatacji, to znaczy do calkowitego starcia. Jesli diamenty o srednicy 1,5 mm znajda sie w osnowie o twardosci HRA 90, wówczas diamenty utrzymywane przez twarde loze nie popekaja. Jednakze po pojawieniu sie na wierzcholkach plaszczyzn ziarna, jak wspomniano 40 powyzej, beda podlegaly intensywnemu scieraniu.

Prócz tego nie zostanie zapewniona stala wysoka zdolnosc tnaca przyrzadu. W przypadku zastoso¬ wania osnowy o wymaganej twardosci i ziaren o dopuszczalnej srednicy, lecz gdy material zawiera 45 za malo diamentów w swej objetosci, (ponizej procent), wówczas na powierzchni roboczej ma¬ terialu beda powstawaly strefy lokalnego wytarcia, to znaczy nierównomiernosci. Tylko przy zacho¬ waniu wymienionych wyzej wymagan odnosnie 50 zaleznosci twardosci osnowy, rozmiarów ziaren, zawartosci diamentów, a takze dopuszczalnej wiel¬ kosci ich zniszczenia uzyskuje sie wysokojakoscio¬ wy twardy material, którego charakterystyki ro¬ bocze nie ustepuja duzym diamentom naturalnym. 55

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Material o duzej twardosci zawierajacy osno¬ we z weglików spiekanych, uzbrojona ziarnami diamentowymi, znamienny tym, ze diamentowe ziarna maja rozmiary mniejsze od 0,8 mm i wy¬ stepuja w ilosci nie mniejszej niz 25 procent obje¬ tosciowych materialu i sa równomiernie rozlozone w osnowie, której twardosc przewyzsza HRA 85.

2. Material wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w mieszaninie osnowy z wyjsciowymi ziarnami5 104 064 6 diamentowymi stosunek wagi wyjsciowych ziaren, \vz:.a'y:.h do produkcji materialu i tych ziaren diamentowych, które mozna uzyskac droga reku- peracji z gotowego materialu jest taki, ze straty diamentów przy produkcji materialu nie przekra¬ czaja 1 procenta wagowo wyjsciowych diamentów.