RU2203772C2

RU2203772C2 - Method of manufacture of diamond straightening tools

Info

Publication number: RU2203772C2
Application number: RU2001117778/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.Л. Чигрин; В.В. Васин; А.В. Конаков; О.В. Довгаль
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Дальневосточная технология"
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: manufacturing industry; applicable, mainly, in manufacture of diamond STRAIGHTENING tools. SUBSTANCE: hard alloy mixture used in said method of manufacture of diamond straightening tools includes composition of WC-Co-Cu powders and alcohol solution of orthophosphoric acid added in mixing, with the following ratio of components, wt.%: Cu, 10-40; H₃PO₄, 0.6-6; WC-Co, the balance. Obtained mixture is molded, pressed with formation of holes for installation of diamond needles oriented by cleavage plane. Produced articles are subjected to liquid phase sintering. EFFECT: higher strength and wear resistance of manufactured tools. 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, преимущественно может использоваться при изготовлении правящего алмазного инструмента. The invention relates to the engineering industry, mainly can be used in the manufacture of the ruling diamond tool.

Уровень техники заявленного инструмента известен из способа, включающего приготовление смеси из твердых сплавов ВК6 и ВК8, ее пластифицировании, послойную укладку алмазов в приготовленную шихту, ее спекание с пропиткой медью в среде водорода. При этом медь нарезают мелкими пластинами и укладывают на наружный слой полученной смеси. При спекании заготовок изделий необходимо, чтобы температура плавления матрицы была значительно выше температуры плавления пропитывающего слоя, который к тому же должен хорошо смачивать частицы матрицы. The prior art of the claimed tool is known from a method involving the preparation of a mixture of hard alloys VK6 and VK8, its plasticization, layer-by-layer laying of diamonds in the prepared charge, its sintering with copper impregnation in a hydrogen medium. In this case, copper is cut into small plates and laid on the outer layer of the resulting mixture. When sintering product blanks, it is necessary that the melting temperature of the matrix is significantly higher than the melting temperature of the impregnating layer, which should also wet the matrix particles well.

Спекание осуществляют в герметичных печах в среде водорода, сначала медленным нагревом до температуры 800^oС, затем быстрым, в течение 10 мин, до температуры 1100-1150^oС с последующим охлаждением до комнатной температуры [1] . Известный способ изготовления инструмента представляет сложный технологический процесс, требующий специального оборудования, например графитовых пресс-форм разового использования. Кроме этого, инструмент, изготовленный известным способом, обладает низкими прочностными и износостойкими свойствами, так как в процессе спекания при соблюдении указанных требований, происходит графитизация алмазных зерен, а пластинки меди, расположенные на наружном слое смеси, расплавляясь, не обеспечивают равномерной пропитки всего объема смеси. В результате алмазные зерна плохо схватываются с твердыми частицами матрицы, что приводит к их преждевременному выкрашиванию из матрицы при работе инструмента.Sintering is carried out in sealed furnaces in a hydrogen medium, first by slowly heating to a temperature of 800 ^o C, then fast, for 10 min, to a temperature of 1100-1150 ^o C, followed by cooling to room temperature [1]. A known method of manufacturing a tool is a complex process that requires special equipment, such as disposable graphite molds. In addition, a tool made in a known manner has low strength and wear-resistant properties, since in the process of sintering, subject to the indicated requirements, the diamond grains are graphitized, and the copper plates located on the outer layer of the mixture, being melted, do not provide uniform impregnation of the entire volume of the mixture . As a result, diamond grains do not adhere well to the solid particles of the matrix, which leads to their premature chipping from the matrix during tool operation.

Заявленный способ отличается от известного тем, что с целью повышения прочностных и износостойких свойств инструмента, смесь изготавливается из порошков меди и карбидовольфрамо-кобальтовой связки с добавлением ортофосфорной кислоты в спиртовом растворе, при содержании компонентов в соотношении: Сu 10-40 вес.%; Н₃РO₄ 0,6-6 вес.%; WC-Со остальное. Приготовленную таким образом смесь пластифицируют раствором каучука в бензине, укладывают в пресс-формы и в полученной заготовке формируют отверстия. В отверстия укладывают алмазные иглы, ориентированные по плоскости спайности, и подвергают спеканию в вакуумных печах.The claimed method differs from the known one in that in order to increase the strength and wear-resistant properties of the tool, the mixture is made of copper powders and tungsten-cobalt binder with the addition of orthophosphoric acid in an alcohol solution, with the content of components in the ratio: Cu 10-40 wt.%; H ₃ PO ₄ 0.6-6 wt.%; WC-So the rest. The mixture thus prepared is plasticized with a solution of rubber in gasoline, laid in molds, and holes are formed in the resulting preform. Diamond needles oriented along the cleavage plane are laid in the holes and sintered in vacuum furnaces.

Использование WC-Co связки обеспечивает повышение износостойкости и прочности инструмента, добавление меди в виде порошка в исходную смесь обеспечивает ее равномерное распределение по всему объему исходной смеси, а добавка фосфора в виде ортофосфорной кислоты позволяет снизить температуру спекания изделия, что полностью устраняет явление графитизации алмазных игл. Кроме того, в процессе спекания, гранулы меди и раствор ортофосфорной кислоты равномерно распределены по всему объему исходной смеси и при нагревании образуют легкоплавкие эвтектики СоР и СuР, которые активизируют процессы усадки при спекании композиции при более низких температурах. В ходе усадки порошковой композиции происходит "выпотевание" меди в отверстия с алмазными иглами. В результате чего медь обволакивает поверхность алмазных игл, обеспечивая их прочное схватывание с частицами твердосплавной матрицей. The use of WC-Co binder provides increased wear resistance and strength of the tool, the addition of copper in the form of powder in the initial mixture ensures its uniform distribution over the entire volume of the initial mixture, and the addition of phosphorus in the form of phosphoric acid reduces the sintering temperature of the product, which completely eliminates the phenomenon of graphitization of diamond needles . In addition, during sintering, copper granules and phosphoric acid solution are uniformly distributed over the entire volume of the initial mixture and, when heated, form fusible CoP and CuP eutectics, which activate shrinkage processes during sintering of the composition at lower temperatures. During shrinkage of the powder composition, copper “sweats” into the holes with diamond needles. As a result, copper envelops the surface of diamond needles, ensuring their strong adhesion to particles with a carbide matrix.

Пример реализации способа. An example implementation of the method.

Приготавливают смесь из порошков WC-Co-Cu. В полученную смесь добавляют спиртовой раствор ортофосфорной кислоты и производят механическое перемешивание. Исходные компоненты берут, например, в следующих соотношениях: WC-Co - основа; Сu - 30 вес.%; Н₃РO₄ - 1 вес.%. Полученную смесь пластифицируют раствором каучука в бензине, затем просушивают. Просушенную смесь укладывают в пресс-формы и прессуют пуансоном, на поверхности которого выполнены выступы, позволяющие в ходе прессования формировать в порошковой смеси ориентированные отверстия. В сформированные отверстия укладывают алмазные иглы, ориентированные по плоскости спайности. Полученные заготовки подвергают жидкофазному спеканию в вакуумных печах.A mixture of WC-Co-Cu powders is prepared. An alcoholic solution of phosphoric acid is added to the resulting mixture and mechanical stirring is performed. The starting components are taken, for example, in the following proportions: WC-Co - base; Cu - 30 wt.%; H ₃ PO ₄ - 1 wt.%. The resulting mixture is plasticized with a solution of rubber in gasoline, then dried. The dried mixture is placed in the molds and pressed with a punch, on the surface of which protrusions are made, which allow oriented holes to be formed in the powder mixture during pressing. Diamond needles oriented along the cleavage plane are laid in the formed holes. The resulting blanks are subjected to liquid phase sintering in vacuum furnaces.

Использованный источник
1. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. / Под редакцией В.Н. Бакуля. - М.: Машиностроение, 1975 г., с.268-272.Source used
1. Basics of design and manufacturing technology of abrasive and diamond tools. / Edited by V.N. Bakul. - M.: Mechanical Engineering, 1975, p.268-272.

Claims

1. A method of manufacturing a straightening diamond tool, including preparing a carbide mixture, plasticizing it, laying diamonds, pressing and sintering products, characterized in that a WC-Co-Cu powder composition is used as a carbide mixture, an alcohol solution of orthophosphoric acid is added to it when mixing , the resulting mixture is molded and pressed to form holes in which diamond needles are laid, the obtained products are subjected to liquid phase sintering, while the carbide mixture contains components in the following ratio, weight. %:
Cu - 10-40
H ₃ PO ₄ - 0.6-6
WC-Co - Else
2. The method according to p. 1, characterized in that when laying in the holes, the diamond needles are oriented along the cleavage plane.