Opis patentowy opublikowano: 15.09.1978 97760 MKP B24d3/06 C04b 31/16 Int. CL2 B24D 3/06 C04B 31/16 Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: Institut Sverktverdykh Materialov Akademii Nauk Ukrainskoi SSR, Kijów, (Zwiazek Socjali¬ stycznych Republik Radzieckich) Sposób wytwarzania wyrobów o wysokiej twardosci Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania wy¬ robów o wysokiej twardosci zawierajacych jako skladnik o bardzo wysokiej twardosci diament lub borazon w osnowie z metali spiekanych.Znane sa sposoby wytwarzania wyrobów z ma¬ terialów o wysokiej twardosci, zawierajacych dia¬ ment, metoda prasowania w wysokiej temperatu¬ rze (na przyklad opisy patentowe USA nr 216 908, 2 712 988). Sposoby te wymagaja uzycia form gra¬ fitowych, jak wiadomo jednorazowego zastosowa¬ nia, specjalnie przygotowywanych. Otrzymane ty¬ mi sposobami wyroby sa pokryte grafitem, co wy¬ maga obróbki wykanczajacej. Powazna wada zna¬ nych sposobów jest niedopuszczalne w pewnych przypadkach nasycenie wytworzonych wyrobów weglem.Oprócz powyzej podanych sposobów znany jest równiez sposób swobodnego spiekania metali, po¬ zbawiony opisanych wad, nie wymagajacy uzycia form grafitowych oraz pozwalajacy na otrzyma¬ nie wyrobów, których stan powierzchni nie wy¬ maga dodatkowych zabiegów przed zastosowaniem.Sposób swobodnego spiekania materialów za¬ wierajacych diament nie znalazl jednak szerszego zastosowania w zwiazku z wystepowaniem pekniec otrzymywanych spieków. Przyczyna tych pekniec jest kurczenie sie proszkowej osnowy wokól nie¬ scisliwych ziaren diamentu.Spiekaniem swobodnym okreslamy proces kur¬ czenia sie proszków metali zachodzacy w wyniku nagrzania uformowanego z proszków wyrobu.Sprasowany wyrób znajduje sie na ognioodpor¬ nym podlozu lub w zasypce, np. tlenku aluminium AI2O3. W trakcie spiekania swobodnego wyrób nie podlega wiec dzialaniu sil zewnetrznych, co ma miejsce w przypadku goracego prasowania nie- swobodnego poprzez nacisk na stempel formy.Celem wynalazku jest usuniecie opisanych wy¬ zej niedogodnosci przez opracowanie sposobu wy- twarzania wyrobów 6 bardzo wysokiej twardosci nie powodujacego niepozadanej grafityzacji dia¬ mentu, droga swobodnego spiekania bez wysta¬ pienia jakichkolwiek nierównomiernosci kurcze¬ nia sie spiekanej masy i pekania wyrobu po za- konczeniu procesu.Dla osiagniecia tego celu postawiono zadanie wynalezienia takiego sposobu wytwarzania ele¬ mentów o bardzo wysokiej twardosci, w którym spiekane skladniki sa w czasie procesu spiekania 50 tak rozmieszczone wzgledem siebie, aby wyklu¬ czyc wystepowanie nierównomiernego skurczu i w nastepstwie tego pekniec.Rozwiazanie zadania osiagnieto przez opraco¬ wanie sposobu wytwarzania wyrobów o bardzo wysokiej twardosci z mieszaniny mialkiego wsadu trudnotopliwej osnowy z ziarnami diamentu, po¬ legajacego na spiekaniu brykietu wspomnianego wsadu w stanie swobodnym charakterystycznego tym, ze wspomniany brykiet trudnotopliwej os- nowy z równomiernie rozmieszczonymi w niej ziar- 97 76097760 3 4 nami diamentu zostaje umieszczony w zewnetrz¬ nej otoczce z trudnotopliwego wsadu, której gru¬ bosc w kazdym miejscu przewyzsza co najmniej trzy do czterech razy najwieksza odleglosc mie¬ dzy dwoma sasiednimi ziarnami diamentu, naste¬ pnie przeprowadza sie swobodne spiekanie bry¬ kietu w otoczce, przy czym otoczka ta posiada stosunkowo wysoki wspólczynnik skurczu, co po¬ woduje sprasowanie znajdujacej sie w nim mie¬ szaniny.Powyzszy sposób zapobiega nierównomiernemu kurczeniu sie spiekanej masy podanej w czasie spiekania sciskaniu przez otoczke.Zgodnie z powyzszym sposób wedlug wynalaz¬ ku charakterystyczny jest tym, ze opisana otoczka wykonana jest z takiego samego materialu co i trudnotopliwa osnowa wchodzaca w sklad spieka¬ nej mieszaniny.'Podany przyklad wykonania jest - najprostszym i najbardziej ekonomicznym sposobem pozwalaja¬ cym na osiagniecie najlepszych wyników.Ponadto sposób wytwarzania wyrobów o wyso¬ kiej twardosci wedlug wynalazku charakterystycz¬ ny jest tym, ze najpierw formuje sie tulejke z opi¬ sanej trudnotopliwej otoczki, nastepnie wsypuje sie w nia trudnotopliwa osnowe zawierajaca ziar¬ na diamentu, zakrywa sie tulejke warstwa czo¬ lowa, po czym spieka sie mieszanine w tulejce w stanie swobodnym.Podany sposób wedlug wynalazku pozwala na optymalne przeprowadzenie swobodnego spieka¬ nia masy w trudnotopliwej otoczce.Ponizej podano szczególowy opis przykladu wy¬ konania wynalazku na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia metalowa forme ze znajduja¬ cym sie w niej trudnotopliwym wsadem, z któ¬ rego tworzona jest otoczka, fig. 2 — wytlaczanie przy uzyciu stempla tru¬ dnotopliwej otoczki, fig. 3 — wypelnianie otoczki wsadem zawieraja¬ cym ziarna diamentu, fig. 4 — prasowanie wyrobu po wsypaniu war¬ stwy czolowej z trudnotopliwego wsadu, a fig. 5 ^— przekrój uksztaltowanego wyrobu przed procesem spiekania, w którym wewnatrz otoczki z trudnotopliwego wsadu znajduje sie brykiet z takiego samego trudnotopliwego wsadu wzraz z ziarnami diamentu.Ponizej podano opis wykonania wedlug wy¬ nalazku wkladki do narzedzia o srednicy 10 mm i wysokosci 10 mm. Jako wsad zastosowano tru¬ dnotopliwa mieszanine WC—Co (np. twardy stop zawierajacy 84% weglika wrolframu i 6°/o kobaltu).Ksztaltowanie wstawki wykonano w metalowej formie wielokrotnego uzycia. Najpierw na dno for¬ my skladajacej sie z plyty 1 (fig. 1) dolnego stem¬ pla 2 i podpórki 3, wysypano trudnotopliwa mie¬ szanine 4 w ilosci wystarczajacej do uformowania trudnotopliwej otoczki 5 (fig. 2).Nastepnie ksztaltuje sie otoczke 5 przy uzyciu górnego stempla 6 (fig. 3). Przygotowuje sie wsad 7 (fig. 3) bedacy mieszanina zawierajaca czesci bardzo twardego materialu, na przyklad miesza¬ nine proszku powyzej podanego stopu z ziarnami diamentu w stosunku 4:1.Po wyjeciu stempla 6 z formy wsypuje sie w otoczke 5 wsad 7 (stop z diamentem). Na górna powierzchnie wsadu wsypuje sie warstwe czolowa 8 (fig. 4) zakrywajaca utworzona tulejke, po czym calosc prasuje sie stemplem 6. Nastepnie poddaje sie wkladke opisanemu wyzej procesowi swobod¬ nego spiekania. W tym celu uksztaltowany bry¬ kiet w trudnotopliwej otoczce 5 umieszcza sie swobodnie w sproszkowanym tlenku aluminium znajdujacym sie w specjalnym pojemniku gra¬ fitowym uzywanym do spiekania wyrobów trud- notopliwych. Podgrzewanie prowadzi sie w pie¬ cu przemieszczajac pojemnik przez jego strefe ro¬ bocza. Spiekanie nastepuje przy temperaturze 1400—1600°C.Otoczka 5 ma wyzszy wskaznik skurczu niz zawierajacy ziarna diamentu wsad 7, co powodu¬ je sprasowanie brykietu zapobiegajace pózniej¬ szemu pekaniu.Nalezy podkreslic, ze najlepsze wyniki uzysku¬ jemy w przypadku zastosowania tego samego skla¬ du osnowy brykietu i trudnotopliwej otoczki 5.Pod pojeciem spiekania rozumiemy osiagniecie stanu bezporowatego.Na fig. 5 pokazano uksztaltowana wkladke przed spiekaniem. Wewnatrz trudnotopliwej otoczki 5 nie zawierajacej diamentu znajduje sie brykiet trud¬ notopliwej osnowy wsadu 7 z równomiernie roz¬ mieszczonymi w niej ziarnami diamentu 9.Osnowa wsadu 7 i otoczka 5 posiadaja jednako¬ wy sklad, przy czym grubosc otoczki 5 jest w kazdym miejscu 3—4 razy wieksza od maksymal¬ nej odleglosci miedzy dwoma sasiednimi ziarna¬ mi diamentu 9. Po zakonczeniu spiekania wyrób posiada czysta powierzchnie. W razie koniecznosci warstwa robocza wkladki moze zostac odslonieta, jednak w wiekszosci przypadków wykorzystuje sie tego typu wyroby wraz z otoczka. PL