RU2725485C1 - Связка для изготовления алмазного инструмента - Google Patents
Связка для изготовления алмазного инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725485C1 RU2725485C1 RU2019128289A RU2019128289A RU2725485C1 RU 2725485 C1 RU2725485 C1 RU 2725485C1 RU 2019128289 A RU2019128289 A RU 2019128289A RU 2019128289 A RU2019128289 A RU 2019128289A RU 2725485 C1 RU2725485 C1 RU 2725485C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- binder
- diamond
- tin
- copper
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
- B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
- B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
- B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
- B24D3/10—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for porous or cellular structure, e.g. for use with diamonds as abrasives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
Изобретение относится к инструментальному производству и может быть использовано для изготовления алмазных инструментов с металлическими связками, преимущественно методом порошковой металлургии. Связка содержит кобальт, медь, олово и твердые наполнители. В качестве последних используют вольфрам с размером частиц 2-70 мкм и наночастицы вольфрама. Соотношение компонентов в связке следующее, мас. %: кобальт 25,0-70,0; медь 10,0-48,0; олово 1,0-20,0; вольфрам с размером частиц 2-70 мкм - 5,0-23,0; наночастицы вольфрама 1,0-7,0. В результате повышаются прочность удержания алмазов в связке, режущая способность и стойкость алмазного инструмента. 1 табл.
Description
Изобретение относится к инструментальному производству и может быть использовано для изготовления алмазных инструментов с металлическими связками преимущественно методом порошковой металлургии.
Известна связка для изготовления алмазного инструмента по авторскому свидетельству SU 1021586 A, содержащая кобальт, медь, олово и карбид хрома. Карбид хрома вводят в качестве твердого наполнителя, повышающего стойкость связки к абразивному износу. Недостатками известной связки являются недостаточные износостойкость и прочность удержания алмазов.
Известна связка для изготовления алмазных инструментов по патенту RU 2286242 C1, содержащая кобальт и легирующую добавку в виде нанопорошка. В качестве легирующей добавки используют нанопорошки материалов более твердых, чем кобальт, таких как карбид вольфрама, вольфрам, оксид алюминия, диоксид циркония, карбид ниобия или ультрадисперсные алмазы, покрытые серебром или никелем. Введение в связку нанодисперсного твердого наполнителя приводит к увеличению общей твердости связки, а также к ее дисперсионному упрочнению, в результате повышаются прочность и износостойкость связки. Известно, что вольфрам имеет более высокое химическое сродство к углероду, чем кобальт. Поэтому добавка нанопорошка вольфрама способствует повышению адгезионной активности связки к алмазу. Недостатком известной связки, состоящей из тугоплавких компонентов, является высокая температура спекания, приводящая к деструкции алмазов и ухудшению их режущих свойств. При обработке некоторых керамических и минеральных материалов связка имеет недостаточную износостойкость.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является связка для изготовления алмазных инструментов по патенту RU 2432250 С2, содержащая кобальт, медь, олово и твердые наполнители. В качестве твердых наполнителей связка содержит карбид вольфрама с размером частиц 40-50 мкм и нанодисперсные частицы материала, выбранного из группы: карбид вольфрама, оксид алюминия и оксид циркония. Медь и олово вводят для снижения температуры спекания алмазного инструмента, что предотвращает деструкцию алмазов. Введение карбида вольфрама и нанодисперсных частиц позволяет существенно повысить твердость и износостойкость связки.
Недостатком известной связки является недостаточная прочность удержания алмазов, обусловленная тем, что компоненты связки имеют невысокое химическое сродство к углероду и не образуют химических соединений с алмазом при спекании инструмента. Этот недостаток приводит к тому, что при большой силе резания и динамических нагрузках алмазы выкрашиваются из связки, в результате снижаются режущая способность и стойкость алмазного инструмента.
Задачей изобретения является повышение режущей способности и стойкости алмазных инструментов.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности удержания алмазов в связке. Указанный результат достигается тем, что связка для изготовления алмазного инструмента, содержащая кобальт, медь, олово и твердые наполнители, в качестве твердых наполнителей содержит вольфрам с размером частиц 2-70 мкм и наночастицы вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас. %:
кобальт | 25,0-70,0 |
медь | 10,0-48,0 |
олово | 1,0-20,0 |
вольфрам с размером | |
частиц 2-70 мкм | 5,0-23,0 |
наночастицы вольфрама | 1,0-7,0 |
Содержание кобальта 25,0-70,0 мас. % обеспечивает прочность, ударную вязкость связки, способствует повышению адгезии связки к алмазам и прочности удержания алмазов.
Содержание меди и олова обеспечивает спекание связки при сравнительно низкой температуре 780-820°С, что исключает деструкцию алмазов. При взаимодействии меди и олова образуются твердые интерметаллидные фазы, повышающие общую твердость и износостойкость связки.
Вольфрам, являющийся карбидообразующим элементом, при спекании алмазного инструмента образует химические соединения с алмазом, что способствует прочному закреплению алмазов в связке. Содержание частиц вольфрама с размером 2-70 мкм, имеющих высокую твердость, повышает общую твердость связки и ее стойкость к абразивному износу. Однако увеличение содержания вольфрама свыше 23 мас. % не целесообразно, так как приводит к охрупчиванию связки и повышению ее стоимости.
Для повышения прочности удержания алмазов в связку вводят наночастицы вольфрама с предпочтительным размером 1-100 нм в количестве 1-7 мас. %. Известно, что наночастицы обладают повышенной химической активностью и значительно влияют на межфазное взаимодействие в композиционных материалах. В связи с этим, содержание в связке равномерно распределенных наноразмерных частиц вольфрама значительно повышает адгезионную активность связки к алмазу и прочность закрепления алмазов. Кроме того, наночастицы вольфрама обеспечивают дисперсионное упрочнение связки и тем самым повышают ее твердость и износостойкость. Содержание наночастиц вольфрама более 7 мас. % не целесообразно, так как приводит к хрупкости связки и значительному увеличению ее стоимости.
Свойства металлической связки должны соответствовать абразивным, механическим и другим свойствам обрабатываемого материала. В связи с этим, количество всех компонентов связки выбирают таким образом, чтобы получить требуемые характеристики алмазного инструмента.
Ниже приведены примеры осуществления изобретения.
Изготавливают алмазные круги для шлифования архитектурных деталей из природного камня и «искусственного гранита». Состав связки выбирают из таблицы.
№ связки | Содержание компонентов, мас. % | ||||
кобальт | медь | олово | вольфрам с размером частиц 2-70 мкм | наночастицы вольфрама | |
1 | 25 | 48 | 20 | 5 | 2 |
2 | 48 | 20 | 8 | 23 | 1 |
3 | 70 | 10 | 1 | 12 | 7 |
К порошковым компонентам связки добавляют алмазы марки АС 160 зернистостью 400/315 мкм (ГОСТ 9206-80) в количестве 25% от объема металлических порошков. Смесь металлических порошков и алмазов уплотняют в пресс-форме и спекают при температуре 780-820°С.
Связка №1 содержит частицы вольфрама с размером 2-5 мкм. После спекания при 780°С связка имеет твердость 97-98 HRB. Связка предназначена для алмазных инструментов, обрабатывающих гранит с невысокими абразивными свойствами. Связка №1 имеет наименьшую себестоимость из трех, приведенных в таблице, за счет минимального содержания кобальта и вольфрама.
В связке №2 размер частиц вольфрама составляет 30-70 мкм. После спекания при температуре 800°С связка имеет твердость 102-104 HRB. Связка предназначена для алмазных инструментов, обрабатывающих «искусственный гранит» и природный гранит с повышенным содержанием кварца. За счет твердости 102-104 HRB связка №2 имеет высокую стойкость к абразивному износу.
Связка №3 содержит частицы вольфрама с размером 8-20 мкм. После спекания при 820°С связка имеет твердость 99-101 HRB. Связка предназначена для обработки материалов при большой силе резания и динамических нагрузках. Благодаря максимальному содержанию кобальта связка является наиболее прочной и наименее хрупкой из трех, представленных в таблице. Содержание 7 мас.% наночастиц вольфрама обеспечивает прочное закрепление алмазов в связке.
Были проведены сравнительные испытания алмазных кругов с предлагаемой связкой и со связкой по прототипу. Шлифовали фасонные кромки на архитектурных деталях из гранита. Режущую способность кругов оценивали по отношению массы снятого обрабатываемого материала к длительности процесса обработки. Стойкость оценивали по суммарному времени работы до потери заданных размеров и формы круга. Сравнительные испытания показали, что за счет повышения прочности удержания алмазов у кругов с предлагаемой связкой в 1,3-1,5 раза выше режущая способность и в 1,2-1,3 раза выше стойкость по сравнению с кругами на связке по прототипу.
Claims (2)
- Связка для изготовления алмазного инструмента, содержащая кобальт, медь, олово и твердые наполнители, отличающаяся тем, что в качестве твердых наполнителей она содержит вольфрам с размером частиц 2-70 мкм и наночастицы вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
кобальт 25,0-70,0 медь 10,0-48,0 олово 1,0-20,0 вольфрам с размером частиц 2-70 мкм 5,0-23,0 наночастицы вольфрама 1,0-7,0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019128289A RU2725485C1 (ru) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019128289A RU2725485C1 (ru) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725485C1 true RU2725485C1 (ru) | 2020-07-02 |
Family
ID=71510363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019128289A RU2725485C1 (ru) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | Связка для изготовления алмазного инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725485C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813253C1 (ru) * | 2023-07-17 | 2024-02-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения мелкозернистой структуры в спеченных материалах |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4362535A (en) * | 1979-10-09 | 1982-12-07 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Sintered metal bonded diamond abrasive articles |
RU2432247C1 (ru) * | 2010-03-01 | 2011-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Связка на основе меди для изготовления алмазного инструмента |
RU2432250C2 (ru) * | 2009-12-18 | 2011-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Связка для изготовления алмазного инструмента |
-
2019
- 2019-09-09 RU RU2019128289A patent/RU2725485C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4362535A (en) * | 1979-10-09 | 1982-12-07 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Sintered metal bonded diamond abrasive articles |
RU2432250C2 (ru) * | 2009-12-18 | 2011-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Связка для изготовления алмазного инструмента |
RU2432247C1 (ru) * | 2010-03-01 | 2011-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Связка на основе меди для изготовления алмазного инструмента |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813253C1 (ru) * | 2023-07-17 | 2024-02-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения мелкозернистой структуры в спеченных материалах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101386763B1 (ko) | 복합 소결체 | |
JP5087748B2 (ja) | 切削工具インサート | |
KR102441723B1 (ko) | 서멧, 절삭 공구, 및 서멧의 제조 방법 | |
JP5568827B2 (ja) | 立方晶窒化硼素焼結体、及び立方晶窒化硼素焼結体工具 | |
TW201211222A (en) | Bonded abrasive article and method of forming | |
JP5447844B2 (ja) | 高靭性立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料と切削工具 | |
KR20190127809A (ko) | 소결된 다결정성 입방정 질화붕소 물질 | |
JP6032409B2 (ja) | 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体を工具基体とする切削工具、表面被覆切削工具 | |
US20180009716A1 (en) | Friable ceramic-bonded diamond composite particles and methods to produce same | |
ES2775950T3 (es) | Aglutinante para la fabricación de herramientas de diamante | |
JP5076044B2 (ja) | 複合耐摩耗部材及びその製造方法 | |
JP4297987B2 (ja) | 高強度微粒ダイヤモンド焼結体およびそれを用いた工具 | |
JP2002066928A (ja) | ハイブリッド砥石及びその製造方法 | |
WO2015166730A1 (ja) | 複合焼結体 | |
RU2725485C1 (ru) | Связка для изготовления алмазного инструмента | |
JP4229750B2 (ja) | 立方晶窒化硼素焼結体 | |
JP6968341B2 (ja) | 微細構造組織を有する立方晶窒化ほう素基焼結体および切削工具 | |
JP2006037160A (ja) | 焼結体 | |
JP5804448B2 (ja) | 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体およびこれを工具基体とする切削工具、表面被覆切削工具 | |
RU2679807C1 (ru) | Алмазный инструмент на теплопроводной металлической связке | |
JP5008789B2 (ja) | 超硬質焼結体 | |
RU2487006C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления режущего инструмента со сверхтвердым материалом | |
JP2815686B2 (ja) | 耐チッピング性にすぐれた複合焼結切削工具材およびその製造法 | |
KR20120062724A (ko) | 붕소 아산화물 복합 재료 | |
RU2487005C1 (ru) | Связка на основе меди для изготовления режущего инструмента со сверхтвердым материалом |