SE516786C2 - PCD- eller PcBN-verktyg för träindustrin - Google Patents

Description

25 30 35 I I I I u I . o o n oo 516 786 2 n o ' I ' 0 fl n a e n. identifierats vid den destruktiva destillationen av trä. Bear- betning av träfiberplattor och spànskivor producerar ännu mer sönderfallsprodukter. Dessa produkter inneháller även ett bin- demedel sásom urea, formaldehyd, vax och fyllmedel, hartser och andra lim och möjligen kemikalier tillsatta som flamdämpare.

Sönderfallsprodukterna som bildas är höggradigt korroderande och angriper koboltfasen som fyller mellanrummen mellan de härda partiklarna. När sá händer, lossnar diamantkornen frán platserna med diamant-diamant kontakt pá grund av de höga meka- niska spänningarna och skäreggen förlorar sin skärpa och skär- förmága.

När temperaturen stiger över 500 °C, föràngas sönderfalls- produkterna och avlägsnas, men nedbrytning av skäreggen fort- sätter genom oxidation av koboltfasen i luft. Oxiderna som bil- das avlägsnas lätt mekaniskt, vilket resulterar i en snabb nedbrytning av skärpan hos skäreggen.

Föreliggande uppfinning avser nya typer av PCD med utomor- dentliga egenskaper beträffande korrosions- och oxidationsmot- stand speciellt anpassade till kraven inom träindustrin.

Motstånd mot korrosion och oxidation har àstadkommits genom att legera kobolt och/eller nickel med krom och fördela detta inom PCD-skelettet.

Materialet enligt uppfinningen omfattar 3 till 20 vol-% Co och/eller Ni med tillsats av nitrider och/eller karbonitrider Ti, Cr, skall vara mindre än 50 volym-%, företrädesvis 5 till 40 %, av av Zr, Ta och/eller V. Mängden av sagda tillsatser bindefasen. Medelkornstorleken skall vara mindre än 5 um, före- trädesvis 0,3 till 4 pm med en jämn fördelning i strukturen.

I en utföringsform när skarpa eggar är önskvärda t. ex. för finbearbetning av hàrt trä som hickory eller teak för fin yt- finhet skall medelkornstorleken av sagda diamanter vara <5 pm, företrädesvis <2 pm, helst <1.5 pm. Halten av bindefasen skall vara 5 till 20 volym-%, företrädesvis 6 till 11 volym-%.

I en alternativ utföringsform när förslitningsegenskaperna skall vara optimerade t.ex. för bearbetning av fiberplattor och spànplattor skall medelkornstorleken av sagda diamanter vara mellan 5 och 20 pm, företrädesvis 5 och 8 pm. Halten av binde- 10 15 20 25 30 35 p nu un. 516 3786 medlet skall vara 3 till 12 volym-%, företrädesvis 4 till 8 volym-%.

I bàda utföringsformerna kan diamantens kornstorleksfördel- ning vara unimodal, bimodal, trimodal o s V.

~Bindefasen omfattar i lösning, i vikt-%, Co max 95, Ni max 95 och Cr 5-45 och, dessutom, W max 30, Mo max 15, Al max 2, Mn max 10, Si max 2, Cu max 10, Fe max 20, Ag max 5 och Au max 10.

I en föredragen utföringsform är bindefasen nickelbaserad och omfattar i lösning, i vikt-%, Co max 30 och Mo 1-6. I en annan föredragen utföringsform omfattar bindefasen i lösning, i vikt- %, Co max 30-70 och Mo 1-6.

Materialen enligt uppfinningen tillverkas med pulvermetal- lurgiska metoder kända i sig nämligen blandning, pressning och sintring i det diamantstabila omradet.

Materialet enligt uppfinningen är speciellt användbart för bearbetning av spànskivor, träfiberskivor, hard board och torrt trä. För att bearbeta spànskivor, härd board och träfiberskivor skall bindefasinnehàllet vara 3 till 12 volym-% och för bear- betning av solitt trä skall bindefasinnehállet vara 5 till 20 volym-%.

Exempel 1 PCD-verktyg enligt uppfinningen tillverkades med en dia- mantsammansättning av: 4 volym-% diamantkornstorlek mellan 1 och 3 pm, 18 volym-% av diamantkornstorlek 4-7 pm, 71 volym-% av diamantkornstorlek 8-12 pm. TiN tillsattes i en mängd av 1 volym-% av den totala blandningen. Bindemedelsinnehállet var 6 volym-% med en sammansättning av 66% Co, 25% Ni, 9% Cr. Pulver- blandningen blandades i en kulkvarn med etanol och hárdmetall- malkroppar under fyra timmar. Det malda pulvret torkades i en roterande behàllare och granulerades i en 200 mesh sikt. För- kompakteringen av pulvret utfördes pá ett ämne av en WC-Co- hárdmetallsort (6% Co). Sintringen ägde rum under sádana be- tingelser beträffande temperatur och tryck att diamanterna var stabila. PCD-plattorna skars ut med laserskärning till en kon- ventionell rektangulär skärform med en skärvinkel av 650 och slipades till slutlig form. 10 15 20 25 30 516 786 ïfšfffš 4 Exempel 2 Ett PCD-verktyg enligt känd teknik testades tillsammans ett PCD-skär enligt uppfinningen, exempel 1. Provet utfördes som ett svarvprov pà träfiberskivor av mediumtäthet.

I 550 varv/min 0,13 mm Spán- och släppningsvinklarna var 15 och 10 grader, respek- Rotatíonshastighet Skärdjup tive.

Tre prov av vardera verktygsmaterialet provades.

Eggradien för alla verktyg var 2 um.

Eggförslitningen och ytfinheten hos träfiberplattan mättes efter varje provsekvens, en av totalt femton: 19 mm skivor med en total skärlängd av ungefär 6883 m. Följande resultat uppnád- des uttryckt som parallella, Fp, och normala, Fn, verktygs- kraftkomponenter, i Newton, som en funktion av bearbetade prov i antal skivor.

Antal skivor 0 5 10 15 Enligt uppfinningen Fn (i Newton) 46,7 51,2 53,4 55,6 Fp 89,0 95,6 100,1 104,5 Enligt känd teknik Fn 47,6 57,8 62,3 71,2 Fp 93,4 97,9 106,8 113,4 Verktyget av materialet enligt uppfinningen gav en bättre ytjämnhet jämfört med verktyget enligt känd teknik.

Uppfinningen har beskrivits med hänvisning till PCD verktyg men det är uppenbart att den kan tillämpas även pà verktyg med PCBN.

Claims (9)

10 15 20 25 30 III! I coin-n OOIQIO a 516 786 5 Krav

1. l. Verktyg för träbearbetning omfattande polykristallin diamant eller polykristallin kubisk bornitrid i 3 till 20 vol-% bindefas baserad på Ni och/eller Co k ä n n e t e c k n a t av att sagda bindefas innehåller, i vikt-%, Co max 95, Ni max 95, Cr 5-45 och tillsatser av nitrider och/eller karbonitrider av Zr, Ti, Cr, Ta och/eller V i en mängd av 5 till 40 % av bindefasen med en medelkornstorlek hos tillsatserna «mellan 0.3 till 4 pm med en jämn fördelning i strukturen.

2. Verktyg enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att i vikt-%, W max 30, Mo max 15.

3. Verktyg enligt något av föregående krav sagda bindefas innehåller, k ä n n e t e c k n a t av att sagda bindefas innehåller, i vikt-%, Co max 30 och Mo 1-6.

4. Verktyg enligt något av kraven 1 och 2 k ä n n e t e c k n a t av att sagda bindefas innehåller, i Co 30-70 och Mo 1-6.

5. Verktyg enligt något av föregående krav Vikt-%, k ä n n e t e c k n a t av att sagda bindfas dessutom innehåller, i vikt-%, Al max 2, Mn max 10, Si max 2, Cu max 10, Fe max 20, Ag max 5 och Au max 10.

6. Verktyg enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att medelkornstorleken för diamanten eller bornitriden är <5 pm, företrädesvis <2 pm.

7. Verktyg enligt något av kraven 1 till 5 k ä n n e t e c k n a t av att medelkornstorleken för diamanten eller bornitriden är mellan 5 och 20 pm, företrädesvis 5 och 8 pm.

8. Användning av verktyget enligt något av kraven 1-6 med ett bindefasinnehåll av 5-20 volym-% för bearbetning av solitt torkat trä. _

9. Användning av verktyget enligt något av kraven 1-5 eller 7 med ett bindefasinnehåll av 3-12 vol-% för bearbetning av spànskivor och träfiberskivor.