RU2586170C1 - Device for application of coats on diamond powders - Google Patents
Device for application of coats on diamond powders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2586170C1 RU2586170C1 RU2014146865/02A RU2014146865A RU2586170C1 RU 2586170 C1 RU2586170 C1 RU 2586170C1 RU 2014146865/02 A RU2014146865/02 A RU 2014146865/02A RU 2014146865 A RU2014146865 A RU 2014146865A RU 2586170 C1 RU2586170 C1 RU 2586170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- drum
- particles
- diamond
- coating
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области нанесения покрытий в вакууме на сыпучие материалы: абразивные зерна, гранулы и микропорошки. Предлагаемое изобретение может быть использовано в инструментальном производстве для металлизации алмазных зерен, применяемых для оснащения буровых коронок, правящих инструментов, инструментов для стройиндустрии и шлифовальных кругов на металлических связках. Оно может быть использовано и для металлизации алмазных микропорошков, предназначенных для изготовления шлифовальных кругов на органической связке.The present invention relates to the field of vacuum coating of bulk materials: abrasive grains, granules and micropowders. The present invention can be used in tool production for metallization of diamond grains used to equip drill bits, straightening tools, tools for the construction industry and grinding wheels on metal bundles. It can also be used for metallization of diamond micropowders intended for the manufacture of grinding wheels on an organic bond.
Известно устройство для нанесения покрытий на порошковые материалы методом напыления в вакууме, в котором для перемешивания частиц порошка используется конусообразный барабан с вертикальной осью вращения (Ройх Н.Л., Новиков Н.Н. Нанесение металлических покрытий на порошки методом напыления в вакууме // Порошковая металлургия, 1975, №8, рис. 2, с. 1…9). Движение частиц в данном устройстве происходит в направлении распространения пара по стенкам конусообразного вертикального барабана под действием центробежных сил. Равномерность покрытия на частицах обеспечивается при достаточно высоком коэффициенте трения между абразивными частицами и поверхностью стенки барабана. Предполагается, что за счет высокого трения частицы в процессе движения перекатываются, а не скользят.A device for coating powder materials by spraying in vacuum, which uses a cone-shaped drum with a vertical axis of rotation to stir the powder particles (Roich N.L., Novikov N.N. Metal coating of powders by spraying in vacuum // Powder metallurgy, 1975, No. 8, Fig. 2, p. 1 ... 9). The movement of particles in this device occurs in the direction of vapor distribution along the walls of a conical vertical drum under the action of centrifugal forces. The uniformity of the coating on the particles is ensured with a sufficiently high coefficient of friction between the abrasive particles and the surface of the drum wall. It is assumed that due to high friction, the particles during the movement roll over rather than slip.
Недостатками данного устройства для металлизации алмазных порошков являются:The disadvantages of this device for metallization of diamond powders are:
- малая эффективность перемешивания частиц алмазного порошка, так как алмаз имеет самый низкий коэффициент трения из всех известных материалов;- low efficiency of mixing particles of diamond powder, since diamond has the lowest coefficient of friction of all known materials;
- невысокий коэффициент использования паров распыляемого металла;- low utilization of vapor sprayed metal;
- сложность системы подачи частиц порошка в зону осаждения покрытия. - the complexity of the system for feeding powder particles into the deposition zone of the coating.
Известно изобретение по патенту RU №2426623, МПК B22F 1/02; В02С 17/20; С23С 14/34. Согласно описанию изобретения, в устройстве для нанесения покрытий на порошковые материалы методом напыления в вакууме процесс перемешивания частиц порошка осуществляется в коническом барабане с наклонной осью вращения.The invention is known according to patent RU No. 2426623, IPC B22F 1/02; B02C 17/20;
Конический барабан собран из дугообразных конических сегментов, частично перекрывающих друг друга в одном направлении с выдержкой между ними зазора, создающего перепады между поверхностями сегментов для интенсификации процесса перемешивания порошка при вращении барабана в одном направлении и обеспечивающего выгрузку металлизированного порошка при изменении направления вращения. Для усиления интенсификации процесса перемешивания частицам порошка сообщается дополнительное движение - периодическое возвратно-поступательное перемещение по поверхностям конических сегментов. Для этой цели, при вращении, производящие прямые линии дугообразных конических сегментов поочередно образуют в нижней части барабана относительно горизонтальной плоскости различные углы: +α; 0; -α; 0.The conical drum is assembled from arcuate conical segments partially overlapping each other in the same direction with a soaking gap between them, creating differences between the surfaces of the segments to intensify the process of mixing the powder during rotation of the drum in one direction and providing unloading of the metallized powder when changing the direction of rotation. To enhance the intensification of the mixing process, an additional movement is reported to the powder particles - periodic reciprocating movement along the surfaces of the conical segments. For this purpose, during rotation, producing straight lines of arched conical segments alternately form different angles in the lower part of the drum relative to the horizontal plane: + α; 0; -α; 0.
Недостатком данного устройства является то, что повышение дисперсности обрабатываемого порошка вызывает разлет определенной массы частиц за пределы широко раскрытого конического барабана, имеющего наклонную ось вращения.The disadvantage of this device is that increasing the dispersion of the processed powder causes the spread of a certain mass of particles beyond the wide open conical drum having an inclined axis of rotation.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для нанесения покрытий на частицы порошка методом осаждения паров расплавленного металла в вакууме, в котором для перемешивания порошкового материала используется вращающийся цилиндрический барабан с горизонтальной осью вращения. (Ройх Н.Л., Новиков Н.Н. Нанесение металлических покрытий на порошки методом напыления в вакууме // Порошковая металлургия, 1975, №8, рис. 1, с. 1…9).Closest to the proposed invention is a device for coating powder particles by vapor deposition of molten metal in a vacuum, in which a rotating cylindrical drum with a horizontal axis of rotation is used to mix the powder material. (Roikh NL, Novikov NN The deposition of metal coatings on powders by spraying in vacuum // Powder Metallurgy, 1975, No. 8, Fig. 1, p. 1 ... 9).
Устройство состоит из вакуумной камеры, средств откачки и испарителя, размещенного внутри цилиндрического барабана. Во вращающемся цилиндрическом барабане процесс перемешивания порошка происходит в нижней части. Для интенсификации процесса перемешивания частиц порошка используют лопатки.The device consists of a vacuum chamber, pumping means and an evaporator located inside a cylindrical drum. In a rotating cylindrical drum, the process of mixing the powder occurs in the lower part. To intensify the process of mixing the powder particles, blades are used.
К недостаткам данного устройства для металлизации алмазных порошков относятся:The disadvantages of this device for the metallization of diamond powders include:
- неравномерность покрытия на зернах порошка, так как плотность осаждаемых паров расплавленного металла от испарителя по разным направлениям различна (особенно вдоль оси барабана);- uneven coating on the powder grains, since the density of the deposited vapor of molten metal from the evaporator in different directions is different (especially along the axis of the drum);
- снижение качества металлизации порошка при повышении дисперсности его частиц, обусловленное агрегацией (слипанием) мелких зерен при формировании металлического покрытия в вакууме;- a decrease in the quality of metallization of the powder with increasing dispersion of its particles, due to the aggregation (sticking) of small grains during the formation of a metal coating in a vacuum;
- отсутствие механизмов для замены обработанной массы порошка в барабане на следующую порцию без разгерметизации вакуумной камеры.- the absence of mechanisms for replacing the treated mass of powder in the drum with the next portion without depressurization of the vacuum chamber.
Металлизация алмазных порошков в вакууме имеет свои особенности. Используемые для покрытия тугоплавкие карбидообразующие металлы активируют фазовые изменения в алмазе при изготовлении инструмента на металлической связке. Поэтому, с одной стороны, их присутствие весьма отрицательно сказывается на термостабильности алмаза в процессе изготовления и эксплуатации инструмента. С другой стороны, их наличие в виде малых присадок способствует повышению надежности закрепления алмазов в матрице инструмента. На основании этого покрытие на всех алмазных зернах должно иметь строго определенную толщину (в пределах допустимого).Metallization of diamond powders in a vacuum has its own characteristics. The refractory carbide-forming metals used for coating activate phase changes in diamond in the manufacture of a tool on a metal bond. Therefore, on the one hand, their presence has a very negative effect on the thermal stability of diamond during the manufacturing and operation of the tool. On the other hand, their presence in the form of small additives helps to increase the reliability of diamond fixing in the tool matrix. Based on this, the coating on all diamond grains should have a strictly defined thickness (within the acceptable range).
В основе обеспечения строгой равномерности покрытия на всех алмазных зернах лежит способ и качество перемешивания порошка. Степень интенсификации процесса перемешивания определяется многими условиями, основными из которых являются:The basis for ensuring uniform coating uniformity on all diamond grains is the method and quality of mixing the powder. The degree of intensification of the mixing process is determined by many conditions, the main of which are:
- физико-механические свойства, масса и форма частиц порошка;- physical and mechanical properties, mass and shape of powder particles;
- конструкционные особенности установки;- design features of the installation;
- параметры вибрации.- vibration parameters.
Алмаз имеет среди сверхтвердых материалов самую высокую твердость и наибольший модуль нормальной упругости (модуль Юнга), поэтому его частицы сильнее реагируют на изменение конструкции вибрационного устройства и параметров вибрации, чем частицы из других порошковых материалов. Кроме того, алмазный порошок, как и другие, состоит из разных фракций, что существенно усиливает разброс его частиц по форме, размеру и массе. Необходимо добавить и то, что частицы (зерна) технических алмазов имеют неправильные геометрические формы. Поэтому, для управления процессом перемешивания и обеспечения равномерности покрытия на частицах предпочтительно ограничить навески алмазного порошка, чтобы оптимизировать (минимизировать) толщину его слоя в зоне нанесения покрытия и обеспечить единообразное состояние частиц в процессе металлизаций. Из-за строгого ограничения навески обрабатываемого алмазного порошка в вакууме целесообразно использование устройства для периодической подачи дозированного алмазного порошка в барабан и обеспечение возможности выгрузки из него обработанного порошка без разгерметизации вакуумной камеры.Among superhard materials, diamond has the highest hardness and the highest normal elastic modulus (Young's modulus), therefore, its particles are more responsive to changes in the design of the vibration device and vibration parameters than particles from other powder materials. In addition, diamond powder, like others, consists of different fractions, which significantly enhances the dispersion of its particles in shape, size and weight. It is necessary to add that the particles (grains) of industrial diamonds have irregular geometric shapes. Therefore, to control the mixing process and ensure uniform coating on the particles, it is preferable to limit the weight of the diamond powder in order to optimize (minimize) the thickness of its layer in the coating zone and to ensure a uniform state of the particles during metallization. Due to the strict restriction of the weight of the processed diamond powder in vacuum, it is advisable to use a device for periodically supplying the dosed diamond powder to the drum and making it possible to discharge the processed powder from it without depressurizing the vacuum chamber.
Задачами изобретения являются:The objectives of the invention are:
- повышение равномерности и однородности строго дозированного покрытия на частицах порошка с целью повышения эксплуатационных характеристик алмазных инструментов;- increasing the uniformity and uniformity of a strictly dosed coating on powder particles in order to improve the operational characteristics of diamond tools;
- исключение агрегации частиц порошка за счет повышения интенсивности перемешивания;- the exclusion of aggregation of powder particles by increasing the intensity of mixing;
- обеспечение загрузки алмазного порошка в барабан и его выгрузки без разгерметизации вакуумной камеры.- ensuring the loading of diamond powder into the drum and its unloading without depressurization of the vacuum chamber.
Повышение равномерности покрытия в предлагаемом устройстве обеспечивается:Improving the uniformity of the coating in the proposed device is provided:
- периодической циркуляцией всех частиц порошка через зоны осаждения паров металла, имеющие различные скорости формирования покрытия из-за неоднородной плотности осаждаемых частиц;- periodic circulation of all powder particles through metal vapor deposition zones having different coating formation rates due to the inhomogeneous density of the deposited particles;
- принудительным вращением частиц порошка за счет их перемещение одновременно по образующей наклонного цилиндра (барабана) и по окружности его вращения.- forced rotation of the powder particles due to their movement simultaneously along the generatrix of the inclined cylinder (drum) and along the circumference of its rotation.
Исключение процесса агрегации частиц достигается сочетанием воздействий двух движений: принудительного вращения и частого периодического соударения их с поверхностью вращающегося барабана, обусловленного наличием перепадов на его поверхности. Многообразие геометрических форм и размеров алмазных зерен (следовательно, и массы) вызывает различные траектории их движения при соударении со сферической поверхностью, так как результирующие силы взаимодействия различны по величине и направлению.An exception to the process of particle aggregation is achieved by a combination of the effects of two movements: forced rotation and their frequent periodic collision with the surface of a rotating drum, due to the presence of drops on its surface. The variety of geometric shapes and sizes of diamond grains (hence, masses) causes different trajectories of their motion upon impact with a spherical surface, since the resulting interaction forces are different in magnitude and direction.
Периодическую дозированную загрузку навесок алмазного порошка в устройство для перемешивания его частиц обеспечивается роторным дозатором с ячейками.Periodic dosed loading of samples of diamond powder into a device for mixing its particles is provided by a rotary batcher with cells.
Устройство (фиг. 1) содержит рабочую камеру 1 с системой откачки.The device (Fig. 1) contains a working chamber 1 with a pumping system.
В камере размещены загрузочный роторный дозатор 2 и магнетронная система распыления материала покрытия. Дозатор выполнен в виде диска с ячейками 3. Основания 4 ячеек подпружинены пластинчатыми пружинами 5, которые открываются, при вращении диска, под воздействием роликов (кулачков) 6 на кронштейне, установленного на позиции выгрузки. Магнетронная система, состоящая из магнетрона 7 с распыляемым материалом 8 и анода 9, размещена внутри барабана 10, выполненного в виде наклонного цилиндра. Магнетрон и анод охлаждаются проточной водой. Барабан 10 собран из дугообразных пластин 11, перекрывающих друг друга в одном направлении (фиг. 2). В местах перекрытия между пластинами созданы зазоры А. Дугообразные пластины изготовлены из материала покрытия. Под барабаном 10 размещен сборник 12.A
Устройство работает следующим образом. В ячейки 3 роторного дозатора 2 загружают строго дозированные навески алмазного порошка и в камере 1 создают вакуум в пределах от 5·10-4 до 10-4 Па. Затем, напуском аргона через игольчатый натекатель, устанавливают рабочий вакуум 0,01 Па и поддерживают его постоянным.The device operates as follows. Strictly metered weights of diamond powder are loaded into the
Наклонный барабан 10 приводится во вращение от электродвигателя постоянного тока 13 через коническую передачу. При малых оборотах барабана 10, ручкой 14 выводят одну из ячеек 3 роторного дозатора 2 на позицию выгрузки. Ролик кронштейна 6, преодолевая усилие пластинчатой пружины 13, открывает основание 4 ячейки 3 и порошок поступает в барабан 10. Устанавливают оптимальную частоту вращения барабана, наблюдая за процессом перемешивания через смотровое окно 15. На магнетрон 7 подают высокое отрицательное напряжение относительно анода 9.The
Процесс перемешивания порошка происходит в нижней части барабана. При вращении наклонного барабана 10 его образующие линии периодически создают различные углы наклона относительно горизонтальной плоскости в пределах от +α до -α. Такое конструктивное решение способствует периодическому возвратно-поступательному перемещению порошка вдоль образующих линии наклонного барабана. Различные участки магнетрона (катода) имеют различную интенсивность распыления материала покрытия. Циркуляция всех частиц порошка через эти зоны способствует формированию на них однородных покрытий. Кроме этого одновременное перемещение многогранных частиц алмаза (имеющие неправильные геометрические формы) по окружности и вдоль образующих линии вращающегося наклонного барабана способствует их перекатыванию по поверхности дугообразных пластин. Это существенно повышает равномерность покрытия на различных гранях частиц и усиливает процесс интенсификации их перемешивания.The process of mixing the powder occurs at the bottom of the drum. When the
Процесс перемешивания интенсифицируется и перепадами между рабочими поверхностями пластин. Совместное действие вращательного движения частиц и частого периодического соударения их со сферической поверхностью вращающегося барабана исключает возможность агрегации.The mixing process is intensified by the differences between the working surfaces of the plates. The combined effect of the rotational movement of the particles and their frequent periodic collision with the spherical surface of the rotating drum excludes the possibility of aggregation.
После завершения процесса металлизации изменяют направление вращения барабана и высыпают порошок через зазоры Δ между дугообразными пластинами в сборник 12.After completion of the metallization process, the direction of rotation of the drum is changed and the powder is poured through the gaps Δ between the arcuate plates into the
Испытание алмазных отрезных кругов, оснащенных металлизированными поликристаллическими алмазами марки АРС-4 зернистостью 250/200 при обработке мрамора показали снижение удельного, расхода алмаза (в каратах) на 1 м2 площади реза на 23,8%, а повышение удельной производительности на 37,4%.Testing of diamond cutting wheels equipped with metallized polycrystalline diamonds of the ARS-4 grade with a grit of 250/200 when processing marble showed a decrease in specific consumption of diamond (in carats) per 1 m 2 of cutting area by 23.8%, and an increase in specific productivity by 37.4 %
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014146865/02A RU2586170C1 (en) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | Device for application of coats on diamond powders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014146865/02A RU2586170C1 (en) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | Device for application of coats on diamond powders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2586170C1 true RU2586170C1 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014146865/02A RU2586170C1 (en) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | Device for application of coats on diamond powders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2586170C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762455C1 (en) * | 2021-04-13 | 2021-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический унивреситет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Method for creating structural gradient powder materials |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3426730A (en) * | 1964-09-28 | 1969-02-11 | Head Wrightson & Co Ltd | Apparatus for coating continuously moving strip material with powders |
US3534787A (en) * | 1968-01-29 | 1970-10-20 | Kempf Gmbh Karl | Device for sprinkling powder on to supports |
SU378290A1 (en) * | 1971-01-04 | 1973-04-18 | В. П. Емель нов, В. В. Бур ков , Рахимов Научно исследовательский ииститут метизной промышленности | DRUM BATCHER |
SU1618777A1 (en) * | 1986-06-18 | 1991-01-07 | Институт Теоретической И Прикладной Механики Со Ан Ссср | Coating apparatus |
-
2014
- 2014-11-20 RU RU2014146865/02A patent/RU2586170C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3426730A (en) * | 1964-09-28 | 1969-02-11 | Head Wrightson & Co Ltd | Apparatus for coating continuously moving strip material with powders |
US3534787A (en) * | 1968-01-29 | 1970-10-20 | Kempf Gmbh Karl | Device for sprinkling powder on to supports |
SU378290A1 (en) * | 1971-01-04 | 1973-04-18 | В. П. Емель нов, В. В. Бур ков , Рахимов Научно исследовательский ииститут метизной промышленности | DRUM BATCHER |
SU1618777A1 (en) * | 1986-06-18 | 1991-01-07 | Институт Теоретической И Прикладной Механики Со Ан Ссср | Coating apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РОЙХ Н.Л. и др. "Нанесение металлических покрытий на порошки методом напыления в вакууме", Порошковая металлургия,1975, N8, с.1-9, рис.1. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2762455C1 (en) * | 2021-04-13 | 2021-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический унивреситет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Method for creating structural gradient powder materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5932845B2 (en) | Electrostatic polishing particle coating apparatus and method | |
CN205323890U (en) | Planet high -energy ball milling machine | |
CN204911652U (en) | Ceramic raw materials's ball mill | |
CN102950046B (en) | Grinding device and method for powder metallurgy | |
RU2586170C1 (en) | Device for application of coats on diamond powders | |
JP4540128B2 (en) | Crushed sand production equipment | |
JP5307363B2 (en) | Crushed sand production equipment | |
CN108930034A (en) | A kind of preparation method, composite material and the device of lightweight metal ingots composite material | |
CN103657774B (en) | Inertial ball mill | |
JP2522278B2 (en) | Electroformed thin blade grindstone | |
RU2426623C1 (en) | Device to apply coats on diamond powders | |
CN103071559B (en) | Pulsation-type swinging conical selective material grinding system | |
CN203108587U (en) | Pulsating swing cone-type selective material grinding system | |
CN112604798B (en) | Machine-made sand screening integrated processing device for building | |
WO2017009117A1 (en) | Microgranulate comprising tin dioxide, particularly for glassmaking | |
RU2627422C1 (en) | Mixer for loose materials | |
CN203556414U (en) | Inertia ball mill | |
CN208977568U (en) | A kind of diamond particle surfaces processing unit | |
CN105214785A (en) | Flour mill is milled paving stock mechanism | |
Yun et al. | Effect of the properties of uniformly patterned micro-diamond pellets on sapphire grinding | |
RU2755328C1 (en) | Method and device for centrifugal-spindle treatment of product surface | |
CN109248737A (en) | A kind of sand making machine transmission twin rollers assembly | |
CN104588177A (en) | Hanging double-frequency energy-saving mill | |
RU172620U1 (en) | Portioned batcher of piston materials for applying thermal spray coatings | |
RU212775U1 (en) | SHREDDER BUBBLE HORIZONTAL |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171121 |