RU2486048C1 - Method of producing abrasive elements - Google Patents
Method of producing abrasive elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486048C1 RU2486048C1 RU2012106361/02A RU2012106361A RU2486048C1 RU 2486048 C1 RU2486048 C1 RU 2486048C1 RU 2012106361/02 A RU2012106361/02 A RU 2012106361/02A RU 2012106361 A RU2012106361 A RU 2012106361A RU 2486048 C1 RU2486048 C1 RU 2486048C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- mold
- elements
- boron nitride
- temperature
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении металлических и алмазосодержащих элементов для различного рода инструментов, например буровых коронок, элементов для камнеобработки, резцов и других подобных изделий. В настоящее время существует несколько способов изготовления абразивных алмазосодержащих элементов в зависимости от качества алмазного сырья (термостойкость), сложности геометрии элементов и температуры, необходимой для спекания связки. В большинстве этих способов используют графитовые детали для сохранения геометрии абразивных элементов при высоких температурах и создание высоких температур при пропускании через графитовые детали электрического тока. При воздействии на графитовые детали высоких температур в воздушной среде их поверхность подвергается окислению, что приводит к изменению их геометрических размеров и, как следствие, к ухудшению качества изготовляемых изделий, в частности абразивных элементов.The invention relates to powder metallurgy and can be used in the manufacture of metal and diamond-containing elements for various kinds of tools, such as drill bits, elements for stone processing, cutters and other similar products. Currently, there are several methods for manufacturing abrasive diamond-containing elements, depending on the quality of diamond raw materials (heat resistance), the complexity of the geometry of the elements and the temperature necessary for sintering the binder. Most of these methods use graphite parts to maintain the geometry of the abrasive elements at high temperatures and create high temperatures when electric current is passed through the graphite parts. When graphite parts are exposed to high temperatures in air, their surface undergoes oxidation, which leads to a change in their geometric dimensions and, as a result, to a deterioration in the quality of manufactured products, in particular, abrasive elements.
Известен способ изготовления алмазного инструмента (авт. свид. СССР №1016076 с приоритетом от 21.01.80 г., МПК E22F 7/06), согласно которому изготавливают преимущественно вставки бурового инструмента. Для этого засыпают порошковый твердосплавный материал ВК6-1 матрицы в пресс-форму, прессуют под давлением 50 кг/см2, затем извлекают из пресс-формы и запрессовывают элементы алмаза под давлением 40 кг/см2 и осуществляют горячее прессование при температуре 1400°С. В качестве материала пресс-формы используют графит.A known method of manufacturing a diamond tool (ed. Certificate of the USSR No. 1016076 with a priority of 01.21.80, IPC E22F 7/06), according to which mainly inserts of drilling tools are made. For this, powdered carbide material VK6-1 of the matrix is poured into the mold, pressed at a pressure of 50 kg / cm 2 , then removed from the mold and pressed into the diamond elements at a pressure of 40 kg / cm 2 and hot pressed at a temperature of 1400 ° C . As the material of the mold using graphite.
Недостатком этого способа является низкая стойкость используемых для получения элементов деталей устройств, в частности графитовой пресс-формы.The disadvantage of this method is the low resistance used to obtain the elements of the parts of devices, in particular a graphite mold.
Известен способ изготовления абразивного инструмента (патент РФ №1403508, приоритет 07.07.1986 г., МПК В24D 17/00), согласно которому абразивные стержни заготовки помещают в металлическую оболочку, между оболочкой и заготовками располагают промежуточный элемент, выполненный из графита, после чего производят экструдирование, а затем оболочку удаляют. Абразивную заготовку предварительно подвергают холодному прессованию, а затем их обертывают алюминиевой фольгой, вставляют в гнезда графитового корпуса и подвергают воздействию температуры 750-800°С в течение 30 минут и экструдируют с различными степенями сжатия. Недостатком является изготовление инструмента при относительно невысоких температурах, при которых изолирующая алюминиевая фольга (т.пл. 660°С) не плавится, но при более высоких температурах алюминий будет плавиться и проникать в графитовую оболочку и алмазоносную массу, что снижает качество изготовляемого абразивного инструмента и качество используемых деталей при изготовлении, стойкость используемых для получения элементов деталей устройства, в частности графитовой пресс-формы.A known method of manufacturing an abrasive tool (RF patent No. 1403508, priority 07.07.1986, IPC B24D 17/00), according to which the abrasive workpiece rods are placed in a metal shell, an intermediate element made of graphite is placed between the shell and the workpieces, and then produced extrusion and then the shell is removed. The abrasive blank is preliminarily subjected to cold pressing, and then they are wrapped with aluminum foil, inserted into the nests of the graphite body and exposed to a temperature of 750-800 ° C for 30 minutes and extruded with various compression ratios. The disadvantage is the manufacture of the tool at relatively low temperatures, at which the insulating aluminum foil (mp. 660 ° C) does not melt, but at higher temperatures, the aluminum will melt and penetrate into the graphite shell and diamondiferous mass, which reduces the quality of the manufactured abrasive tool and the quality of the parts used in the manufacture, the resistance used to obtain the elements of the parts of the device, in particular a graphite mold.
Известен способ изготовления алмазного породоразрушающего инструмента (патент РФ №2156186, приоритет от 30.12.1998 г., МПК В24D 3/34, B22F 3/26, С22С 26/00), включающий размещение в графитовой пресс-форме алмазных зерен и материала матрицы, введение активатора, прессование и пропитку связующим металлом, причем в состав материала матрицы вводят алюминий в количестве 2,5-3,5% от веса материала матрицы, а в качестве активатора используют насыщенный спиртово-водный раствор двухлорного олова в количестве 2,0-3,0% от веса материала матрицы. Способ позволяет повысить стойкость алмазного породоразрушающего инструмента. Недостатком способа является невысокая стойкость графитовой пресс-формы.A known method of manufacturing a diamond rock cutting tool (RF patent No. 2156186, priority from 12.30.1998, IPC B24D 3/34, B22F 3/26, C22C 26/00), comprising placing diamond grains and matrix material in a graphite mold, the introduction of the activator, pressing and impregnation with a binder metal, moreover, aluminum is introduced into the composition of the matrix material in an amount of 2.5-3.5% by weight of the matrix material, and a saturated alcohol-aqueous solution of two-chlorine tin in an amount of 2.0-3 is used as an activator , 0% of the weight of the matrix material. The method improves the resistance of diamond rock cutting tools. The disadvantage of this method is the low resistance of the graphite mold.
Известен способ изготовления алмазного инструмента (патент РФ №2175590, приоритет 26.11.1999 г., МПК B22F 3/26), включающий прессование графито-пластиковой формы, покрытие внутренней поверхности формы пленкой металлического материала, формирование, прессование корпусом инструмента алмазоносной матрицы с последующей пропиткой связующим. В качестве металлического материала используют двойной сплав, один металл которого активно реагирует при пропитке с алмазом и связующим, а другой металл является интенсификатором этого процесса. Используют двойные сплавы, например никель-олово.A known method of manufacturing a diamond tool (RF patent No. 2175590, priority November 26, 1999, IPC B22F 3/26), comprising pressing a graphite-plastic mold, coating the inner surface of the mold with a film of metallic material, forming, pressing the tool body with a diamond matrix followed by impregnation binder. A double alloy is used as a metal material, one metal of which actively reacts when impregnated with diamond and a binder, and the other metal is an intensifier of this process. Double alloys, for example nickel-tin, are used.
Предлагаемый способ позволяет повысить стойкость изготовляемого инструмента, но не решает вопрос о повышении стойкости используемых деталей при прессовании, таких как пресс-форма.The proposed method allows to increase the durability of the manufactured tool, but does not solve the issue of increasing the durability of the used parts during pressing, such as a mold.
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления абразивно-режущего элемента (патент РФ №1380109, приоритет от 19.08.1985 г., МПК В24D 3/10), включающий воздействие высокого давления и температуры на послойно расположенные слои порошка сверхтвердого материала, металлического связующего и металлокерамической подложки, причем между металлокерамической подложкой и сверхтвердым материалом размещают слои из сплава переходных металлов с температурой плавления 1000-1300°С и процесс ведут при плавлении 20-35 кбар и температуре 1000-1300°С. В качестве сверхтвердого материала используют порошок кубического нитрида бора или порошок алмаза с карбидо-, боридо- или нитридооб-разующими добавками, взятыми в количестве 1-30% от объема сверхтвердого материала. Для прессования использовали графитовый нагреватель, стенки которого от загружаемых компонентов изолированы слоем слюды, а от дна изолировали слоем нитрида бора.The closest technical solution is a method of manufacturing an abrasive cutting element (RF patent No. 1380109, priority from 08.19.1985, IPC B24D 3/10), including the effect of high pressure and temperature on layer-by-layer layers of powder of superhard material, metal binder and cermet substrates, moreover, layers of a transition metal alloy with a melting point of 1000–1300 ° C are placed between the ceramic-metal substrate and the superhard material and the process is carried out with melting of 20–35 kbar and a temperature of 1000–1300 ° C. As a superhard material, cubic boron nitride powder or diamond powder with carbide, boride, or nitride forming additives is used, taken in an amount of 1-30% of the volume of superhard material. For pressing, a graphite heater was used, the walls of which were isolated from the loaded components by a layer of mica, and from the bottom they were isolated by a layer of boron nitride.
Недостатком способа является использование высоких давлений и температур, что резко увеличивает себестоимость изготовления элементов.The disadvantage of this method is the use of high pressures and temperatures, which dramatically increases the cost of manufacturing elements.
Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных выше недостатков и увеличение стойкости используемых графитовых деталей, в частности графитовых пресс-форм, используемых при изготовлении алмазосодержащих элементов для абразивных инструментов.The objective of the proposed technical solution is to eliminate the above disadvantages and increase the durability of the used graphite parts, in particular graphite molds used in the manufacture of diamond-containing elements for abrasive tools.
Поставленная задача достигается тем, что воздействуют давлением и температурой на композицию исходных холоднопрессованных заготовок, помещенных в графитовую пресс-форму. Исходные предварительно прессованные заготовки помещают в пресс-форму, детали которой покрывают тонким слоем водной или спиртовой суспензии графитоподобного нитрида бора. Затем на пресс-форму с исходными компонентами воздействуют давлением до 300 бар и температурой до 1000°С, выдерживают в течение 10 минут. Причем нанесение тонкого слоя водной или спиртовой суспензии графитоподобного нитрида бора на графитовые детали пресс-формы повторяют через каждые 2-5 циклов спекания. Содержание графитоподобного нитрида бора в водной или спиртовой суспензии составляет 2-10%. В качестве исходных компонентов для изготовления абразивных элементов используют порошок алмаза, металл из группы железа и металлокерамический материал, например бориды, карбиды. Использование водной или спиртовой суспензии графитоподобного нитрида бора позволяет изолировать графитовую поверхность пресс-формы при нагреве от окружающей среды, в том числе от кислорода в воздухе, и предотвратить окисление и выгорание графитовых поверхностей, что повышает стойкость пресс-формы, а также позволяет сохранить ее геометрические размеры и качество изготовляемых абразивных элементов.The problem is achieved by the fact that they affect the composition of the original cold-pressed workpieces placed in a graphite mold by pressure and temperature. The initial pre-pressed blanks are placed in a mold, the details of which are coated with a thin layer of an aqueous or alcohol suspension of graphite-like boron nitride. Then, the mold with the starting components is subjected to a pressure of up to 300 bar and a temperature of up to 1000 ° C, which is held for 10 minutes. Moreover, the application of a thin layer of an aqueous or alcohol suspension of graphite-like boron nitride on the graphite parts of the mold is repeated every 2-5 sintering cycles. The content of graphite-like boron nitride in an aqueous or alcoholic suspension is 2-10%. As initial components for the manufacture of abrasive elements, diamond powder, a metal from the iron group and cermet material, for example borides, carbides, are used. The use of an aqueous or alcoholic suspension of graphite-like boron nitride allows isolating the graphite surface of the mold when heated from the environment, including oxygen in air, and prevents the oxidation and burning out of graphite surfaces, which increases the durability of the mold, and also allows you to save its geometric sizes and quality of manufactured abrasive elements.
Оптимальный количественный состав используемой суспензии определен экспериментально. Использование с более высоким содержанием графитоподобного нитрида бора ухудшает поверхность спеченных изделий, а использование более низкого содержания уменьшает защиту графитовой поверхности от кислорода при нагреве и требует более частого повторения покрытия поверхности суспензией.The optimal quantitative composition of the suspension used is determined experimentally. The use of a higher content of graphite-like boron nitride worsens the surface of sintered products, and the use of a lower content reduces the protection of the graphite surface from oxygen during heating and requires a more frequent repetition of the surface coating with a suspension.
Используемые параметры: давление - до 300 бар, температура - до 1000°С и время выдержки - до 10 минут определены в процессе экспериментальных исследований и являются оптимальными для изготовления абразивных элементов с высокой стойкостью на высокотемпературных связках и сохраняют стойкость используемой графитовой пресс-формы.The parameters used: pressure - up to 300 bar, temperature - up to 1000 ° C and holding time - up to 10 minutes are determined during experimental studies and are optimal for the manufacture of abrasive elements with high resistance to high-temperature bonds and retain the durability of the graphite mold used.
Сущность заявляемого технического решения поясняется следующим примерами:The essence of the proposed technical solution is illustrated by the following examples:
Пример №1Example No. 1
Готовят водную суспензию из расчета 97 грамм воды и 3 грамма графитоподобного нитрида бора при непрерывном перемешивании в течение 5 минут и затем суспензию наносят тонким слоем на графитовые детали пресс-формы, высушивают и размещают в ней предварительно спрессованные заготовки из зерен алмаза, связки, на основе металла и металлокерамических материалов (никель, диборид титана). Заготовки в пресс-форме подвергают давлению 300 бар и температуре 900°С, выдерживают 10 минут, охлаждают и снимают давление и извлекают пресс-форму и элементы из нее. Нанесенный тонкий слой водной суспензии графитоподобного нитрида бора предохраняет поверхность графитовых деталей пресс-формы от окисления воздухом. Обработанную предлагаемым способом пресс-форму использовали 5 раз без видимых изменений на обработанных поверхностях графитовой пресс-формы, тогда как контрольные необработанные детали графита были покрыты сажей, кромки закруглены, произошло изменение геометрии.An aqueous suspension is prepared at the rate of 97 grams of water and 3 grams of graphite-like boron nitride with continuous stirring for 5 minutes and then the suspension is applied in a thin layer on the graphite parts of the mold, dried and placed into it pre-pressed blanks from diamond grains, binder, based metal and cermet materials (nickel, titanium diboride). The blanks in the mold are subjected to a pressure of 300 bar and a temperature of 900 ° C, held for 10 minutes, cooled and relieved of pressure, and the mold and elements were removed from it. The applied thin layer of an aqueous suspension of graphite-like boron nitride protects the surface of graphite mold parts from oxidation by air. The mold processed by the proposed method was used 5 times without visible changes on the machined surfaces of the graphite mold, while the control untreated graphite parts were coated with soot, the edges were rounded, and a change in geometry occurred.
Пример №2Example No. 2
Все как в примере №1, только готовят спиртовую суспензию графитоподобного нитрида бора из расчета 90 грамм спирта и 10 грамм графитоподобного нитрида бора. Подвергают воздействию давления 250 бар и температуры 800°С на алмазосодержащие элементы в пресс-форме и с временем выдержки 7 минут.Everything is as in example No. 1, only they prepare an alcohol suspension of graphite-like boron nitride at the rate of 90 grams of alcohol and 10 grams of graphite-like boron nitride. They are exposed to a pressure of 250 bar and a temperature of 800 ° C on diamond-containing elements in the mold and with a holding time of 7 minutes.
Графитовые элементы пресс-формы, покрытые тонким слоем суспензии, использовали 3 раза без видимых изменений на их поверхности.Graphite mold elements coated with a thin layer of suspension were used 3 times without visible changes on their surface.
Пример №3Example No. 3
Все как в примере №1, только использовали водную суспензию графитоподобного нитрида бора из расчета 93 грамма воды и 7 граммов нитрида бора, которой покрывали тонким слоем графитовые детали пресс-формы, собирали пресс-форму с прессованными абразивными элементами для спекания, подвергали давлению 300 бар и температуре 1000°С и время выдержки 5 минут. Пресс-форму использовали 5 раз без видимых изменений на покрытых графитовых поверхностях. Контрольные непокрытые графитовые детали подверглись окислению и коррозии поверхности.Everything is as in example No. 1, only we used an aqueous suspension of graphite-like boron nitride at the rate of 93 grams of water and 7 grams of boron nitride, which covered a thin layer of graphite mold parts, assembled a mold with pressed abrasive sintering elements, subjected to a pressure of 300 bar and a temperature of 1000 ° C and a holding time of 5 minutes. The mold was used 5 times without visible changes on coated graphite surfaces. Control uncoated graphite parts were oxidized and corroded.
Предлагаемый способ изготовления абразивных элементов для использования их в различного рода инструмента путем покрытия деталей графитовой пресс-формы изолирующим графитоподобным материалом позволяет увеличить стойкость используемых графитовых деталей, улучшить качество изготовляемых абразивных элементов и удешевить процесс изготовления этих элементов.The proposed method of manufacturing abrasive elements for use in various kinds of tools by coating parts of a graphite mold with an insulating graphite-like material can increase the durability of the used graphite parts, improve the quality of the manufactured abrasive elements and reduce the cost of the manufacturing process of these elements.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106361/02A RU2486048C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Method of producing abrasive elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106361/02A RU2486048C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Method of producing abrasive elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2486048C1 true RU2486048C1 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012106361/02A RU2486048C1 (en) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Method of producing abrasive elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2486048C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0198627A1 (en) * | 1985-04-02 | 1986-10-22 | Reed Tool Company Limited | Improvements in or relating to the manufacture of rotary drill bits |
| SU1444138A1 (en) * | 1986-12-05 | 1988-12-15 | Отделение экспериментальных исследований Центрального научно-исследовательского геологоразведочного института цветных и благородных металлов | Method and apparatus for manufacturing diamond tools |
| SU1380109A1 (en) * | 1985-08-19 | 1994-10-30 | Институт физики высоких давлений им.Л.Ф.Верещагина АН СССР | Method for production of abrasive cutting member |
| RU2071913C1 (en) * | 1993-03-16 | 1997-01-20 | Тульское государственное научно-исследовательское геологическое предприятие | Method for manufacture of tools |
| RU2156186C2 (en) * | 1998-12-30 | 2000-09-20 | Тульское государственное научно-исследовательское геологическое предприятие | Method of manufacture of diamond rock-cutting tool |
-
2012
- 2012-02-21 RU RU2012106361/02A patent/RU2486048C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0198627A1 (en) * | 1985-04-02 | 1986-10-22 | Reed Tool Company Limited | Improvements in or relating to the manufacture of rotary drill bits |
| SU1380109A1 (en) * | 1985-08-19 | 1994-10-30 | Институт физики высоких давлений им.Л.Ф.Верещагина АН СССР | Method for production of abrasive cutting member |
| SU1444138A1 (en) * | 1986-12-05 | 1988-12-15 | Отделение экспериментальных исследований Центрального научно-исследовательского геологоразведочного института цветных и благородных металлов | Method and apparatus for manufacturing diamond tools |
| RU2071913C1 (en) * | 1993-03-16 | 1997-01-20 | Тульское государственное научно-исследовательское геологическое предприятие | Method for manufacture of tools |
| RU2156186C2 (en) * | 1998-12-30 | 2000-09-20 | Тульское государственное научно-исследовательское геологическое предприятие | Method of manufacture of diamond rock-cutting tool |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6494513B2 (en) | Method of forming a metal or ceramic article having a novel composition of functionally graded material and article containing the same | |
| CN108439983B (en) | Forming method of graphite ceramic composite pipe | |
| CN103231064B (en) | Manufacturing method for novel nickel base solder brazing monolayer diamond grinding wheel | |
| CN108838404B (en) | Low-cost near-net forming method for titanium alloy | |
| Stolin et al. | SHS extrusion: an overview | |
| CN104493167A (en) | Method for forming powder high-temperature alloy annular member | |
| US9427806B2 (en) | Method and apparatus for forming a gold metal matrix composite | |
| US20230201923A1 (en) | Metallic compounds and metallic matrix composites made using compression activated synthesis | |
| CN108754272B (en) | Preparation method of fine-grain tungsten-copper bar with large length-diameter ratio | |
| CN106424741B (en) | SiC particulate enhances intermetallic compound base laminar composite Ti/Al3The preparation method of Ti | |
| JP2001510236A (en) | How to mold dense and complex molded products | |
| CN107217168A (en) | A kind of infiltration method zirconium oxide copper composite metal ceramics and preparation method thereof | |
| CN111778436B (en) | Method for preparing WC-Y2O3 binderless hard alloy by cold pressing-hot pressing sintering | |
| RU2486048C1 (en) | Method of producing abrasive elements | |
| CN104878244B (en) | A kind of titanium almag target and preparation method thereof | |
| Mishra et al. | In-situ synthesis of Ti-Si-C fine grained composite with different amount of TiC: Microstructure and mechanical properties | |
| CN107746280A (en) | A kind of high-compactness TiB2The preparation method of ceramic target | |
| CN105112697A (en) | (Ti@A13Ti)p/Al-based in-situ composite material powder thixo-forming method | |
| WO2005056238A1 (en) | Manufacture method of super-hard grinding tool containing metallic or ceramic binder | |
| CN109834279A (en) | A method of magnesium metal throuth hole porous material is prepared by molten, solution-off salt port-creating method | |
| CN103879085A (en) | Pure aluminum coated SiC particle reinforced magnesium matrix composite, as well as preparation and application thereof | |
| Merzhanov et al. | SHS extrusion of long sized articles from metalloceramic materials | |
| CN114835496A (en) | Cr (chromium) 3 C 2 Method for preparing block material | |
| RU2607393C1 (en) | Method of producing composite diamond-containing matrix with increased diamond holding based on hard-alloy powder mixes | |
| RU2529141C1 (en) | Method to produce super-hard composite material based on cubic boron nitride or synthetic diamond for cutting tools |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180222 |