RU2106237C1

RU2106237C1 - Diamond tool

Info

Publication number: RU2106237C1
Application number: RU96106280A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Краснов; В.Д. Халилев; А.А. Лисова; И.Р. Дедушева; В.Н. Мартынов; И.Х. Стратиевский; М.Г. Эфрос
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Абразивы и шлифование"
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 1998-03-10

Abstract

FIELD: abrasive tools. SUBSTANCE: invention relates to manufacturing abrasive tools for grinding objects of hard alloys and nonmetallic materials. Tool contains 15.3-90.9% of diamond, 1.1-54.7% abrasive filler, and 8.0-30.0 glass binder. The latter is borate glass including (in wt %): 3.85-9.85 ZnO, 3.77-17.77 CdO, 6.0-20.0 BaO, 2.7- 6.7 CaO, 5.66-11.66 SrO, 24.47-44.47 B₂O₃, 8.1-20.1 Na₃AlF₆, 1.35-3.35 LiO₂, 2.7-6.7 V₂O₅, and 0.1-0.7 WO₃. CaO/V₂O₅, LiO₂/V₂O₅, and Na₃AlF₆/V₂O₅ ratios in binder are 1:1, 1: 2, and 3:1, respectively. EFFECT: improved abrasive property. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству абразивного инструмента, в частности инструмента из алмаза на стеклосвязке, предназначенного для шлифования изделий из твердых сплавов и неметаллических материалов. The invention relates to the production of an abrasive tool, in particular a glass-bonded diamond tool, for grinding products from hard alloys and non-metallic materials.

Для шлифования изделий из неметаллических материалов и твердых сплавов необходим инструмент, который можно легко править для придания ему необходимой формы и который обладает необходимой механической прочностью. For grinding products from non-metallic materials and hard alloys, you need a tool that can be easily edited to give it the necessary shape and which has the necessary mechanical strength.

Известен алмазный инструмент на органических и металлических связках, но этот инструмент практически невозможно править [1]. A diamond tool with organic and metal bonds is known, but this tool is almost impossible to edit [1].

Известен алмазный инструмент на износостойкой стеклокристаллической связки, которая содержит, мол.%: оксид щелочного металла 10 - 30; оксид бора 20 - 60; оксид молибдена 20 - 60 [2]. Но сложные режимы спекания делают невозможным получение алмазного инструмента другого типоразмера, кроме брусков. A known diamond tool on a wear-resistant glass-crystal binder, which contains, mol.%: Alkali metal oxide 10 to 30; boron oxide 20-60; molybdenum oxide 20-60 [2]. But complex sintering modes make it impossible to obtain a diamond tool of a different size, except for the bars.

Наиболее близким к заявляемому является инструмент из алмаза и абразивного наполнителя на стеклосвязке, в состав которой входят, мас.%: SiO₂ 40,2 - 42,0; B₂O₃ 20,8 - 22,5; AL₂O₃ 5,2 - 6,0; Na₂O 10,4 - 12,0; Li₂O 4,5 - 5,5; BaO 6,0 - 6,5; Fe₂O₃ 0,5 - 1,5; K₂O 3,2 - 4,0 [3]. Недостатком этого инструмента является то, что его состав исключает возможность изготовления всех принятых для алмазного инструмента характеристик и типоразмеров. Кроме того, производство известного инструмента предусматривает раздельное изготовление алмазоносного рабочего слоя и корпуса и последующее их склеивание.Closest to the claimed is a tool made of diamond and abrasive filler on a glass bond, which includes, wt.%: SiO ₂ 40.2 - 42.0; B ₂ O ₃ 20.8 - 22.5; AL ₂ O ₃ 5.2 - 6.0; Na ₂ O 10.4-12.0; Li ₂ O 4.5 - 5.5; BaO 6.0-6.5; Fe ₂ O ₃ 0.5-1.5; K ₂ O 3.2 - 4.0 [3]. The disadvantage of this tool is that its composition excludes the possibility of manufacturing all the characteristics and sizes accepted for a diamond tool. In addition, the production of the known tool provides for the separate manufacture of the diamondiferous working layer and the housing and their subsequent gluing.

Предлагаемый инструмент содержит алмаз, абразивный наполнитель и стеклосвязку, представляющую собой боратное стекло состава, мас.%: ZnO 3,85 - 9,85; CdO 3,77 - 17,77; BaO 6,0 - 20,0; CaO 2,7 - 6,7; SrO 5,66 - 11,66; B₂O₃ 24, 77 - 44,47; Na₃AlF₆ 8,1 - 20,1; Li₂O 1,35 - 3,35; V₂O₅ 2,7 - 6,7; WO₃ 0,1 0 0,7, при этом он содержит алмаз, абразивный наполнитель и стеклосвязку при следующем соотношении, мас.%:
Алмаз - 15,3 - 90,9
Абразивный наполнитель - 1,1 - 54,7
Стеклосвязка - 8,0 - 30,0
Соотношения соединений CaO: V₂O₅, Li₂O : V₂O₅ и Na₃AlF₆ : V₂O₅ в стеклосвязке составляют 1:1, 1:2 и 3:1, соответственно.The proposed tool contains a diamond, abrasive filler and fiberglass, which is a borate glass composition, wt.%: ZnO 3,85 - 9,85; CdO 3.77 - 17.77; BaO 6.0-20.0; CaO 2.7-6.7; SrO 5.66 - 11.66; B ₂ O ₃ 24, 77 - 44.47; Na ₃ AlF ₆ 8.1 - 20.1; Li ₂ O 1.35 - 3.35; V ₂ O ₅ 2.7 - 6.7; WO ₃ 0.1 0 0.7, while it contains diamond, abrasive filler and glass fiber in the following ratio, wt.%:
Diamond - 15.3 - 90.9
Abrasive filler - 1.1 - 54.7
Fiberglass - 8.0 - 30.0
The ratios of the compounds CaO: V ₂ O ₅ , Li ₂ O: V ₂ O ₅ and Na ₃ AlF ₆ : V ₂ O ₅ in the glass bond are 1: 1, 1: 2 and 3: 1, respectively.

Инструмент предложенного состава может изготавливаться по технологии, принятой для инструмента на керамической связке, исключающей изготовление рабочего слоя и корпуса и последующее их спекание, не требует сложных режимов обжига, легко подается плавке. Возможно изготовление практически всех типоразмеров с широкой гаммой характеристик (твердость, пористость, концентрация алмаза). The tool of the proposed composition can be manufactured according to the technology adopted for the tool on a ceramic bond, excluding the manufacture of the working layer and body and their subsequent sintering, does not require complex firing modes, it is easily fed to the smelting. It is possible to manufacture almost all sizes with a wide range of characteristics (hardness, porosity, diamond concentration).

Граничные пределы содержания алмаза, абразивного наполнителя и стеклосвязки определены экспериментально, исходя из технологии изготовления инструмента. Boundary limits of the content of diamond, abrasive filler and glass fiber are determined experimentally, based on the manufacturing technology of the tool.

Содержание алмаза выше 90,9% экономически нецелесообразно, а ниже 15,3% не дает эффекта от применения алмаза. The diamond content above 90.9% is not economically feasible, and below 15.3% does not give the effect of the use of diamond.

Содержание абразивного наполнителя определяется концентрацией алмаза и структурой инструмента. The abrasive filler content is determined by the concentration of diamond and the structure of the tool.

Интервалы содержания стеклосвязки определяются твердостью и технологией изготовления. При содержании связки менее 8% резко уменьшается механическая прочность инструмента, а при содержании выше 30% наблюдается деформация изделий. Intervals of glass-fiber content are determined by hardness and manufacturing technology. When the binder content is less than 8%, the mechanical strength of the tool sharply decreases, and when the content is above 30%, deformation of the products is observed.

Выбор боратного стекла в качестве стеклосвязки объясняется его легкоплавкость. Выбор такого состава стекла при указанном соотношении его компонентов определен экспериментально и обеспечивает стабильность свойств инструмента. The choice of borate glass as a glass bond is explained by its fusibility. The choice of such a composition of glass with the specified ratio of its components is determined experimentally and ensures the stability of the properties of the tool.

Содержание компонентов B₂O₃ и ZnO в указанных пределах обеспечивает хорошее стеклообразное состояние связки и способствует снижению коэффициента термического линейного расширения. Увеличение содержания ZnO вызывает кристаллизацию, а уменьшение ZnO увеличивает коэффициент термического линейного расширения связки, Увеличение количества B₂O₃ снижает химическую устойчивость стекла, что приводит к снижению прочности удержания зерна при работе с СОЖ. Уменьшение содержания B₂O₃ повышает коэффициент термического линейного расширения и тугоплавкость связки.The content of the components B ₂ O ₃ and ZnO within the specified limits provides a good glassy state of the binder and helps to reduce the coefficient of thermal linear expansion. An increase in the ZnO content causes crystallization, and a decrease in ZnO increases the coefficient of thermal linear expansion of the binder. An increase in the amount of B ₂ O ₃ reduces the chemical stability of the glass, which leads to a decrease in grain retention strength when working with coolant. Reducing the content of B ₂ O ₃ increases the coefficient of thermal linear expansion and refractoriness of the binder.

Оксиды CdO, CaO, BaO, SrO способствуют повышению кристаллизационной устойчивости стекла. При увеличении содержания этих компонентов снижаются термомеханические свойства, а при уменьшении возрастает вероятность кристаллизации связки. The oxides CdO, CaO, BaO, SrO contribute to an increase in the crystallization stability of glass. With an increase in the content of these components, the thermomechanical properties decrease, and with a decrease, the likelihood of crystallization of the binder increases.

Введение Na₃AlF₆ и Li₂O способствует улучшению варочных свойств, гомогенизации расплава, снижению вязкости стекла. Увеличение их содержания повышает коэффициент термического линейного расширения, а снижение приводит к увеличению вязкости, что вызывает изменение температуры растекания связки.The introduction of Na ₃ AlF ₆ and Li ₂ O contributes to the improvement of cooking properties, homogenization of the melt, and a decrease in the viscosity of glass. An increase in their content increases the coefficient of thermal linear expansion, and a decrease leads to an increase in viscosity, which causes a change in the spreading temperature of the binder.

Введение V₂O₅ и WO₃ способствует снижению поверхностного натяжения, увеличению адгезии связки к алмазу. Увеличение их содержания повышает тугоплавкость, а уменьшение снижает адгезию связки.The introduction of V ₂ O ₅ and WO ₃ helps to reduce surface tension, increase adhesion of the bond to diamond. An increase in their content increases refractoriness, and a decrease reduces the adhesion of the ligament.

При соотношениях компонентов CaO : V₂O₅-1:1, Li₂O : V₂O₅-1:1, Na₃AlF₆ • V₂O₅-3: 1 достигается оптимальное значение вязкости связки, необходимое для получения качественного инструмента при температуре обжига. Если эти соотношения не выдерживаются, то при обжиге наблюдается деформация инструмента и снижается его механическая прочность.With the ratios of the components CaO: V ₂ O ₅ -1: 1, Li ₂ O: V ₂ O ₅ -1: 1, Na ₃ AlF ₆ • V ₂ O ₅ -3: 1, the optimal viscosity of the binder is achieved, which is necessary to obtain high-quality tool at firing temperature. If these ratios are not maintained, then when firing, deformation of the tool is observed and its mechanical strength decreases.

Инструмент в соответствии с изобретение изготавливают известным способом из синтетических или природных алмазов. В качестве абразивного наполнителя используют электрокорунд марки 24A или зеленый карбид кремния марки 63C. The tool in accordance with the invention is made in a known manner from synthetic or natural diamonds. As an abrasive filler, aluminum oxide grade 24A or green silicon carbide grade 63C is used.

Для получения стеклосвязки берут расчетные количества исходных компонентов, измельчают их и смешивают. Из полученной смеси варят стекло при температуре 1000-1200^oC, продолжительность варки при конечной температуре 1,5 ч, выработка стекла в воду. После остывания стекло измельчают до удельной поверхности 5000±500 см²/с. Составы стеклосвязок приведены в табл.1.To obtain a glass bond, take the calculated quantities of the starting components, grind them and mix. From the resulting mixture, glass is boiled at a temperature of 1000-1200 ^o C, the duration of cooking at a final temperature of 1.5 hours, the production of glass in water. After cooling, the glass is crushed to a specific surface of 5000 ± 500 cm ² / s. The compositions of glass-linked are shown in table 1.

Для изготовления алмазного инструмента необходимых форм и размеров берут расчетные количества алмаза и абразивного наполнителя, смешивают их, полученную смесь увлажняют обычно применяемым в абразивной промышленности временным связующим и полученную массу смешивают с необходимым количеством связки до получения однородной смеси, из которой формуют заготовку методом полусухого прессования. Обжиг заготовок при температуре 650-750^oC.To produce a diamond tool of the required shapes and sizes, take the calculated amounts of diamond and abrasive filler, mix them, moisten the resulting mixture with the temporary binder commonly used in the abrasive industry, and mix the resulting mass with the required amount of binder until a homogeneous mixture is obtained from which the preform is formed by semi-dry pressing. Firing blanks at a temperature of 650-750 ^o C.

Были изготовлены алмазные круги разных характеристик и составов в соответствии с изобретением. Конкретные составы и эксплуатационные показатели приведены в табл. 2. Круги по примерам 1, 3, 5 и 7 испытали на операции обработки изделий из термокорунда, по примерами 2,4 и 6 - из твердого сплава ВК8 при следующих режимах: скорость круга 8м/с; скорость продольной подачи 3 м/мин; глубина резания 0,02 мм/дв.ход. Выбор характеристики (соотношение компонентов) определялся требованиями по производительности обработки и стоимостью инструмента. Diamond wheels of various characteristics and compositions were made in accordance with the invention. Specific compositions and performance indicators are given in table. 2. The circles according to examples 1, 3, 5 and 7 were tested for the processing of products made of fused alumina, according to examples 2,4 and 6 - from VK8 hard alloy under the following conditions: circle speed 8 m / s; longitudinal feed speed 3 m / min; cutting depth 0.02 mm / dv.hod. The choice of characteristics (ratio of components) was determined by the requirements for processing productivity and tool cost.

Источники информации:
1. Ю. М.Ковальчук и др. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. М.: Машиностроение, 1984.Sources of information:
1. Yu. M. Kovalchuk and others. Fundamentals of design and manufacturing technology of abrasive and diamond tools. M .: Engineering, 1984.

2. Авторское свидетельство СССР N 1555117, кл. D 24 D 3/14, 1990. 2. USSR author's certificate N 1555117, cl. D 24 D 3/14, 1990.

3. Патент Великобритании N 1177118, кл. C 03 C 3/04, 3/30, 12/00, 1968. 3. British patent N 1177118, CL C 03 C 3/04, 3/30, 12/00, 1968.

Claims

1. Diamond tools, including diamond, abrasive filler and fiberglass, characterized in that as a fiberglass it contains borate glass composition, wt.%: ZnO 3,85 - 9,85; CdO 3.77 - 17.77; BaO 6.0-20.0; CaO 2.7-6.7; SrO 5.66 - 11.66; B ₂ O ₃ 24.47 - 44.47; Na ₃ AlF ₆ 8.1 - 20.1; Li ₂ O 1.35 - 3.35; V ₂ O ₅ 2.7 - 6.7; WO ₃ 0.1 - 0.7, while the diamond, abrasive filler and fiberglass it contains in the following ratio, wt.%:
Diamond - 15.3 - 90.9
Abrasive filler - 1.1 - 54.7
Fiberglass - 8.0 - 30.0
2. The tool according to claim 1, characterized in that the ratios of the compounds Ca, V, Li and Na in a glass bond are CaO: V ₂ O ₅ 1: 1, Li ₂ O: V ₂ O ₅ 1: 2; Na ₃ AlF ₆ : V ₂ O ₅ 3: 1.