RU2286241C1 - Связка для изготовления алмазного инструмента - Google Patents
Связка для изготовления алмазного инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286241C1 RU2286241C1 RU2005135024/02A RU2005135024A RU2286241C1 RU 2286241 C1 RU2286241 C1 RU 2286241C1 RU 2005135024/02 A RU2005135024/02 A RU 2005135024/02A RU 2005135024 A RU2005135024 A RU 2005135024A RU 2286241 C1 RU2286241 C1 RU 2286241C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manufacture
- diamond
- tungsten
- diamond tools
- bond
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в качестве связок при изготовлении алмазного режущего инструмента для стройиндустрии и камнеобработки. Связка содержит железо и легирующую добавку в виде нанопорошка, содержание которой в связке составляет 1-15 мас.%, при этом в качестве легирующей добавки используют карбид вольфрама или вольфрам, или оксид алюминия, или диоксид циркония, или карбид ниобия, или ультрадисперсные алмазы, покрытые серебром или никелем. Технический результат: повышение износостойкости без существенного увеличения температуры спекания, твердости, прочности и ударной вязкости. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, к способам получения изделий из твердосплавных материалов. Изобретение может быть использовано в качестве связок на основе железа при изготовлении алмазного режущего инструмента для стройиндустрии и камнеобработки, включая отрезные сегментные круги (АОСК) различной конструкции и канаты для резки железобетона и асфальта, применяемые при реконструкции шоссейных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, реновации металлургических предприятий, АЭС, мостов и других сооружений; сверла для резки монолитного железобетона; диски и канаты для карьерной добычи натурального камня и крупносерийного производства облицовочных материалов.
Связка оказывает влияние на конструкцию инструмента. В зависимости от связки выбирается материал корпуса, метод соединения алмазоносного слоя с корпусом. Физико-механические свойства связок предопределяют возможную получаемую форму и размеры алмазно-абразивного инструмента.
Известна связка для изготовления алмазного инструмента (RU 2172238 С2, опублик. 20.08.2001, кл. B 24 D 3/06), содержащая основу в виде меди и добавки в виде олова, никеля, алюминия и ультрадисперсного алмаза.
Недостатком известного материала является недостаточная износостойкость, твердость, прочность и ударная вязкость.
Прототипом заявленного изобретения является связка для изготовления абразивного инструмента (SU 1167840 А1, опублик. 10.10.1999), содержащая металл, выбранный из группы железа Периодической системы, карбид титана и соединение металла с металлоидом. С целью повышения прочности связки и надежности закрепления алмазного зерна в связке дополнительно содержится карбид циркония.
Недостатком известной связки также является недостаточная твердость и прочность.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении износостойкости без существенного увеличения температуры спекания, а также твердости, прочности и ударной вязкости.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Связка для изготовления алмазного инструмента содержит железо и легирующую добавку в виде нанопоршка. Содержание в связке легирующей добавки составляет 1-15 мас. %.
При этом в качестве легирующей добавки используют карбид вольфрама или вольфрам или оксид алюминия, или диоксид циркония, или карбид ниобия.
Также в качестве легирующей добавки используют ультрадисперсные алмазы, покрытые серебром или никелем.
За счет наличия железа как основного компонента состава связка удовлетворяет следующим требованиям:
а) обладает хорошей смачиваемостью по отношению к алмазу;
б) прочно удерживает алмазные зерна;
в) обеспечивает самозатачивание, т.е. по мере затупления алмазных зерен изнашивается, способствуя выкрашиванию затупившихся зерен и вскрытию режущих граней новых зерен;
г) обладает достаточной термостойкостью и имеет хорошую теплопроводность;
д) в паре с обрабатываемым материалом имеет минимальный коэффициент трения;
е) имеет коэффициент линейного расширения, приближающийся к коэффициенту линейного расширения алмаза;
ж) не вступает в химическое взаимодействие с обрабатываемым материалом и охлаждающей жидкостью.
Легирующие добавки указанного состава обеспечивают высокую твердость, жаропрочность и термостойкость связок.
Содержания легирующих добавок в количестве ниже минимального значения указанного диапазона (1 мас. %) недостаточно для обеспечения равномерного распределения по всему объему материала, и их влияние на структуру и свойства полученного материала незначительно. При превышении максимального значения диапазона (15 мас. %) содержание легирующего материала - нанокомпонента слишком велико. Так как легирующий материал является более твердым материалом по сравнению с железом, то он выступает в роли концентратора напряжений, что сильно охрупчивает материал и приводит к снижению прочностных характеристик и износостойкости связки.
Связки могут быть получены методом порошковой металлургии: спеканием с последующим прессованием при температуре спекания. Этот метод является высокопроизводительным, так как продолжительность процесса нагрева до температуры спекания, выдержка при температуре спекания, прессование и охлаждение до комнатной температуры не превышает 15 минут. Высокие скорости нагрева и равномерное распределение температур в рабочей камере обеспечиваются за счет пропускания электрического тока через спекальную форму, которая одновременно является и пресс-формой. По окончании выдержки при температуре отжига сразу же проводится прессование для обеспечения необходимых плотности и формы изделий. Конструкция пресс-формы позволяет проводить процесс в инертной или защитной атмосфере, что повышает качество инструмента.
В таблице приведены примеры, показывающие зависимость состава связок и их свойств.
Материалы связок по изобретению обеспечат лучшие экономические показатели по сравнению с аналогами ведущих мировых производителей по критериям цена/ресурс и цена/производительность. Так, например, алмазосодержащие сегменты для резки асфальта работают в сверхтвердой абразивной среде. Традиционное упрочнение матрицы за счет введения карбида вольфрама имеет ограничение по концентрации из-за необходимости повышения температуры спекания (это означает снижение прочности алмазов и дополнительный износ технологической оснастки).
Введение легирующих добавок - наночастиц в связку позволит увеличить ее износостойкость без существенного увеличения температуры спекания. Сегменты для резки гранита вовлечены в массовое производство строительных облицовочных материалов и поэтому сами являются массовым продуктом. Стоимость их изготовления и удельные расходы на эксплуатацию играют важную роль в экономике соответствующего производства. Замена традиционных высококобальтовых связок на связки на основе железа уменьшит соответствующие затраты на сырье. При этом служебные характеристики (износостойкость, твердость, ударная вязкость) таких связок будут сохранены введением в них наночастиц WC, Al2О3 и других.
Материалы, использующиеся в качестве связки для изготовления перлин, пригодные для горячего прессования, во многом подошли к пределу по служебным характеристикам. Дальнейшее развитие идет по пути технологии горячего изостатического прессования (ГИП), что требует очень больших капитальных затрат на оборудование стоимостью в несколько миллионов долларов. С другой стороны, методом горячего прессования за счет введения в связку наночастиц можно изготовить перлины с характеристиками, близкими к перлинам, полученным по ГИП-технологии.
Введение легирующих добавок - нанопорошков карбида вольфрама или вольфрама, или оксида алюминия, или диоксида циркония, или карбида ниобия обеспечивает высокую прочность, теплопроводность и трещиностойкость. Контролируемые малые добавки легирующих элементов дают уникальное сочетание свойств: прочности, твердости, трещиностойкости, коэффициента трения в зоне резания, что позволяет повысить срок службы изделий в особо нагруженных условиях на 10-20% относительно базового варианта при сохранении режущей способности. Замена кобальтовых связок на более дешевые связки на основе железа позволит снизить затраты на производство изделий на 15-20%.
Claims (3)
1. Связка для изготовления алмазного инструмента, содержащая железо и легирующую добавку в виде нанопорошка, при этом содержание в связке легирующей добавки составляет 1-15 мас.%.
2. Связка по п.1, в которой в качестве легирующей добавки используют карбид вольфрама, или вольфрам, или оксид алюминия, или диоксид циркония, или карбид ниобия.
3. Связка по п.1, в которой в качестве легирующей добавки используют ультрадисперсные алмазы, покрытые серебром или никелем.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135024/02A RU2286241C1 (ru) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
| EP06812911.3A EP1971462B1 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-25 | Binder for the fabrication of diamond tools |
| ES06812911T ES2775950T3 (es) | 2005-11-14 | 2006-09-25 | Aglutinante para la fabricación de herramientas de diamante |
| US12/084,923 US9764448B2 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-25 | Binder for the fabrication of diamond tools |
| PCT/RU2006/000491 WO2007055616A1 (en) | 2005-11-14 | 2006-09-25 | Binder for the fabrication of diamond tools |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135024/02A RU2286241C1 (ru) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2286241C1 true RU2286241C1 (ru) | 2006-10-27 |
Family
ID=37438623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005135024/02A RU2286241C1 (ru) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2286241C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011108959A2 (en) | 2010-03-01 | 2011-09-09 | The Federal State Educational Institution Of The Higher Professional Education "National University Of Science And Technology "Misis" | Copper based binder for the fabrication of diamond tools |
| RU2595000C1 (ru) * | 2015-05-18 | 2016-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Композиция для изготовления режущего инструмента для стали и чугуна |
| RU2685917C1 (ru) * | 2018-09-26 | 2019-04-23 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Способ изготовления алмазного инструмента с наномодифицированной режущей частью |
| CN112720280A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-30 | 苏州赛尔科技有限公司 | 一种长寿命树脂基切割刀片及其制备方法 |
-
2005
- 2005-11-14 RU RU2005135024/02A patent/RU2286241C1/ru active IP Right Revival
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011108959A2 (en) | 2010-03-01 | 2011-09-09 | The Federal State Educational Institution Of The Higher Professional Education "National University Of Science And Technology "Misis" | Copper based binder for the fabrication of diamond tools |
| WO2011108959A3 (en) * | 2010-03-01 | 2011-10-20 | The Federal State Educational Institution Of The Higher Professional Education "National University Of Science And Technology "Misis" | Copper based binder for the fabrication of diamond tools |
| CN103038025A (zh) * | 2010-03-01 | 2013-04-10 | 俄罗斯联邦政府预算机构《联邦军事、特殊及双用途智力活动成果权利保护机构》 | 用于金刚石工具制造的铜基粘结剂 |
| US9156137B2 (en) | 2010-03-01 | 2015-10-13 | Federal State Budgetary Institution <Federal Agency for Legal Protection of Military, Special and Dual Use Intellectual Activity Results> | Copper based binder for the fabrication of diamond tools |
| RU2595000C1 (ru) * | 2015-05-18 | 2016-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Композиция для изготовления режущего инструмента для стали и чугуна |
| RU2685917C1 (ru) * | 2018-09-26 | 2019-04-23 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Способ изготовления алмазного инструмента с наномодифицированной режущей частью |
| CN112720280A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-30 | 苏州赛尔科技有限公司 | 一种长寿命树脂基切割刀片及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101426184B1 (ko) | 다이아몬드 공구의 제조를 위한 구리계 바인더 | |
| Konstanty et al. | Wear mechanism of iron-base diamond-impregnated tool composites | |
| Zhao et al. | Effect of Fe-based pre-alloyed powder on the microstructure and holding strength of impregnated diamond bit matrix | |
| Nitkiewicz et al. | Tin influence on diamond–metal matrix hot pressed tools for stone cutting | |
| EP1971462B1 (en) | Binder for the fabrication of diamond tools | |
| Tillmann et al. | Influence of chromium as carbide forming doping element on the diamond retention in diamond tools | |
| RU2286241C1 (ru) | Связка для изготовления алмазного инструмента | |
| CN101543893A (zh) | 使用超硬微观颗粒的刀片 | |
| CN107116490A (zh) | 节块式金刚石刀头的shs制备方法 | |
| RU2286242C1 (ru) | Связка для изготовления алмазного инструмента | |
| Xu et al. | The effects of a Ti coating on the performance of metal-bonded diamond composites containing rare earth | |
| RU2432249C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления алмазного инструмента | |
| RU2432247C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления алмазного инструмента | |
| RU2286243C1 (ru) | Связка для изготовления алмазного инструмента | |
| Chen et al. | Effect of basalt fiber on the microstructure and holding strength of sintered WC-based diamond composite | |
| RU2595000C1 (ru) | Композиция для изготовления режущего инструмента для стали и чугуна | |
| CN105345011A (zh) | 一种高耐磨金刚石锯片的制备方法 | |
| RU2487006C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления режущего инструмента со сверхтвердым материалом | |
| Wu et al. | Wear behavior of metal bond diamond composite with hollow spherical silica particles as pore former | |
| RU2679807C1 (ru) | Алмазный инструмент на теплопроводной металлической связке | |
| KR100874758B1 (ko) | 절삭공구용 절삭팁, 절삭팁의 제조방법 및 절삭공구 | |
| JPH09272060A (ja) | 砥石工具およびその製造方法 | |
| RU2487005C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления режущего инструмента со сверхтвердым материалом | |
| Islak et al. | Wear characteristics of circular cBN/diamond saws produced by hot pressing | |
| RU2579598C2 (ru) | Способ изготовления струеформирующих сопел |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091115 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20111220 |