PL98222B1 - Sposob wytwarzania przedmiotow o wysokiej twardosci - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 15.03.1980 98222 MKP B24d3/04 C04b 31/16 Int. C1.2 B24D 3/04 C04B 31/16 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Institut Sverkhtverdykh Materialów Akademii Nauk Ukrainskoi SSR, Kijów (Zwiazek Socjali¬ stycznych Rebublik Radzieckich) Sposób wytwarzania przedmiotów o wysokiej twardosci Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania przed¬ miotów o wysokiej twardosci, zwlaszcza na bazie materialu zawierajacego diament lub borazon, ja¬ ko skladnik o wysokiej twardosci, a w charakterze osnowy trudnotopliwe wegliki ze skladnikiem spa¬ jajacym, w szczególnosci weglikiem wolframu i ko¬ baltem, weglikiem chromu i niklem, weglikiem wolframu i niklem.Material taki jest wykorzystywany do wytwa¬ rzania wkladek do róznego rodzaju wiertel i in¬ nych narzedzi narazonych podczas pracy na inten¬ sywne zuzycie przez scieranie. Jest on takze stoso¬ wany do wytwarzania przyrzadów pomiarowych, narzedzi przeznaczonych do obróbki metali oraz innych o podobnych wymaganiach.Znane sa z opisów patentowych Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 2216908, 2712988, 2607676, opi¬ su patentowego RFN — nr 611860 i opisu patento¬ wego Wielkiej Brytanii nr 349732 sposoby dotycza¬ ce wytwarzania przedmiotów z materialów o wy¬ sokiej twardosci przez nagrzewanie ich pod cisnie¬ niem, opartych na metodzie prasowania na goraco.Ze wzrostem temperatury nagrzewania diamenty reaguja aktywnie z otaczajacymi je metalami, two¬ rzac roztwory stale lub wegliki, przy czym aktyw¬ nosc reakcji w duzym stopniu zmienia sie w zalez¬ nosci od temperatury i dlugotrwalosci nagrzewa¬ nia. W temperaturze 1460°C (temperatura spieka¬ nia weglików spiekanych w kobalcie) w ciagu 20 minut moze rozpuscic sie ziarno diamentu o roz- miarach 1—2 mm. Jezeli zachodzi potrzeba wy¬ twarzania materialu zawierajacego mniejsze ziar¬ na, np. 250 mikronów, powierzchnia ziaren przy¬ padajacych na jeden karat jest w tym przypadku o rzad wielkosci wieksza, a wiec ziarna takie zo¬ stana zniszczone w ciagu 2—5 minut. Dopuszczalna wielkosc strat diamentów podczas wytwarzania materialu nie powinna byc wieksza niz l°/o cieza¬ ru, poniewaz tylko w tym przypadku zapewnione jest oczekiwane zwiazanie ziarna diamentu, a co za tym idzie zdolnosc do pracy wytworzonego na¬ rzedzia.Wedlug opisu patentowego Stanów Zjednoczo¬ nych Ameryki nr 2216908 podczas prasowania ma¬ terialu w czasie nagrzewania pradami o wysokiej czestotliwosci nalezy stosowac wygrzewanie, które trwa okolo 10 minut.Wedlug tych znanych sposobów podczas nagrze¬ wania przez przepuszczenie pradu, forma tloczna nagrzewa sie od wytwarzanego przedmiotu, co przy szybkim osiaganiu wymaganych parametrów spie¬ kania powoduje przegrzewanie przedmiotu. Jest to powazna wada tego sposobu wytwarzania.Celem wynalazku jest usuniecie wad powyzej- wspomnianych, poprzez opracowanie takiego spo¬ sobu wytwarzania przedmiotów o wysokiej twar¬ dosci, przy którym zapewnione sa optymalne pa¬ rametry nagrzewania spiekanej mieszaniny wyklu¬ czajace niepozadane reakcje pomiedzy osnowa mie¬ szaniny, czyli skladnikiem o wysokiej twardosci,. 98 22298 222 Mv a ziarnami diamentów oraz usuniecie przegrzania mieszaniny podczas spiekania.Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie spo¬ sobu wytwarzania przedmiotów o wysokiej twar¬ dosci, zawierajacych ziarna diamentów o rozmia¬ rach mniejszych od 1 mm, metoda prasowania na goraco wspomnianych ziaren w grafitowych for¬ mach tlocznych razem z trudnotopliwym wsadem przy temperaturze do 1800°C. Nagrzewanie wsadu prowadzone jest stopniowo, najpierw wsad zostaje nagrzany do temperatury 1200°C z predkoscia 1000—1100°C na minute przez nagrzewanie formy tlocznej pradami o wysokiej czestotliwosci, po czym nastepuje dalsze podgrzewanie wspomnianego wsa¬ du do wymaganej temperatury spiekania z pred¬ koscia 6000—10 000°C na minute przez jednoczesne nagrzewanie formy tlocznej pradami o wysokiej cze- ^sfotliwo^ci oraz wsadu metoda opornosciowa przez "przepuszczanie pradu bezposrednio przez niego.Zgodnie1 z tym sposobem nie nastepuje przegrze¬ wanie* sptekanej masy, co pozwala na otrzymanie "pf'|e*3Jriiotu o wysokiej twardosci i duzej odpor¬ nosci na zuzycie przez scieranie oraz posiadajacego dobre wlasnosci skrawajace.Korzystnie wedlug wynalazku wsad jest wygrze¬ wany do 2 minut w formie tlocznej po osiagnieciu temperatury 1200°C, a nastepnie po osiagnieciu temperatury spiekania wsad jest wygrzewany nie dluzej niz 2—3 sek.Rozwiazanie to pozwala na uzyskanie najbar¬ dziej optymalnych parametrów spiekania miesza¬ niny trudnotopliwej.Nagrzewanie przedmiotu z materialu o wyso¬ kiej twardosci do temperatury 1200°C z predko¬ scia 1000 + 1100°C na minute, korzystnie prowa¬ dzi sie pod cisnieniem 50—100 kG/cm2, a nastepnie wygrzewanie w tych warunkach w czasie okolo 2 minut co ma na celu umozliwienie zajscia fizy¬ ko-chemicznych procesów spiekania materialu osnowy, czyli rozpuszczenie wegla i wolframu w kobalcie.Dalsze nagrzewanie do temperatury spiekania prowadzone jest z predkoscia 6000—10 000DC na minute, po czym nastepuje wygrzewanie, korzyst¬ nie pod cisnieniem 100—200 kG/cm2. Wysoka ja¬ kosc przedmiotów z materialu o wysokiej twardo¬ sci, wynika z faktu, ze powyzej temperatury 1200°C grafityzacja diamentu i reakcje pomiedzy ziarnami diamentu a materialem osnowy prak¬ tycznie nie istnieja, a dalej proces spiekania za¬ chodzi bardzo szybko, tj. w ciagu 12—15 sek., co uniemozliwia juz zajscie powyzszych zjawisk. Na¬ grzewanie grafitowej formy tlocznej, w której znajduje sie spiekana kompozycja o wysokiej twardosci jest prowadzone do osiagniecia tempe¬ ratury 1200°C sposobem indukcyjnym pradami o wysokiej czestotliwosci. Od chwili uzyskania temperatury 1200°C proces przeprowadzany jest intensywniej, tj. jednoczesnie nagrzewajac forme tloczna (sposobem indukcyjnym) i material spie¬ kany (bezposrednie przepuszczanie pradu przez mieszanine).Po procesie prasowania na goraco forma tloczna wraz z materialem spieku jest ochlodzona do tem¬ peratury 750—800°C na prasie pod cisnieniem. Dal¬ sze ochladzanie prowadzone jest powoli w zbior¬ niku z piaskiem (piec niskotemperaturowy).Przyklad. Sposób wykonania wedlug wyna¬ lazku przedmiotu (0 10X10) z materialu o wyso- kiej twardosci, przeznaczonego do wykorzystywa¬ nia jako wkladka do narzedzia. Proszki diamento¬ we o ziarnistosci 630/500 w ilosci 3,5 karata i 9 g proszku mieszaniny trudnotopliwej skladajacej sie z 94% weglika wolframu i 6°/o kobaltu zostaja io dokladnie wymieszane, az do osiagniecia równo¬ miernego rozlozenia czastek o wysokiej twardosci w osnowie, po czym tak przygotowana mieszanina wsypywana jest do grafitowej formy tlocznej z cylindryczna wneka o srednicy 10 mm. Forma !5 odlewnicza zostaje ustawiona na prasie do praso¬ wania na goraco.Cisnienie prasowania wynosi okolo 200 kG/cm2.Mieszanina zostaje nagrzana pradami o wysokiej czestotliwosci z predkoscia 1000—1100°C na minute.Temperature nagrzewania okresla sie w zaleznosci od materialu matrycy.Czas wygrzewania podczas prasowania, polega¬ jacego na dalszym podgrzewaniu wsadu do tem¬ peratury spiekania z predkoscia 6000—10 000°C na minute, przez jednoczesne nagrzewanie formy tlocznej pradami wysokiej czestotliwosci, oraz wsa¬ du metoda opornosciowa z bezposrednim przepu¬ szczaniem pradu przez ten wsad, wynosi 0,5 do 2 min. Nastepnie próbka zostaje ochlodzona do temperatury 750 + 800°C. Dalsze stygniecie próbki prowadzi sie w zbiorniku z piaskiem.Opisany sposób wytwarzania narzedzia z wklad¬ ka diamentowa posiada nastepujace zalety.Zachowane zostaja wlasnosci diamentu w wy- niku skrócenia czasu wytwarzania narzedzia dia¬ mentowego. Istotne znaczenie ma podwyzszenie temperatury spiekania, które pozwala na powiek¬ szenie ilosci metali i ich stopów stosowanych do wytwarzania matryc narzedzi diamentowych oraz 40 na stosowanie materialów o temperaturze topnie¬ nia do 1800°C. Rozwiazanie wedlug wynalazku zmniejsza czas wytwarzania narzedzia, co pozwala powiekszyc wielkosc produkcji.Podany sposób mozna stosowac do wytwarzania 45 innych przedmiotów posiadajacych elementy o wy¬ sokiej twardosci, np. powierzchnie trace. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania przedmiotów o wysokiej 50 twardosci, z wsadu trudnotopliwego, w sklad które¬ go wchodza ziarna diamentu o rozmiarach mniej¬ szych od 1 mm, stanowiacego wypelnienie grafi¬ towych form tlocznych, w których jest prowadzony proces prasowania w temperaturze do 1800°C, zna- 55 mienny tym, ze wsad jest ogrzewany stopniowo, najpierw do temperatury 1200°C z predkoscia 1000 + 1100°C na minute przez nagrzewanie for¬ my tlocznej pradami o wysokiej czestotliwosci, po czym nagrzewanie wsadu do wymaganej tempe- «o ratury spiekania z predkoscia 6000 + 10 000 na mi¬ nute prowadzi sie poprzez jednoczesne nagrzewa¬ nie formy tlocznej pradami o wysokiej czestotli¬ wosci i wsadu metoda opornosciowa, droga prze¬ puszczania pradu bezposrednio przez wspomniany w wsad.98 222 S 6
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze nuty, a po osiagnieciu temperatury spiekania wsad wsad w formie tlocznej po osiagnieciu tempera- jest wygrzewany nie dluzej niz 2 + 3 sek. tury 1200°C jest wygrzewany nie dluzej jak 2 mi- PL