SU1194661A1

SU1194661A1 - Compound for manufacturing abrasive tool

Info

Publication number: SU1194661A1
Application number: SU843795805A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Ефимович Шило; Евгений Александрович Пащенко; Юрий Яковлевич Савченко; Валерий Иванович Лавриненко; Виталий Аксентьевич Кащук
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материлов Ан Усср; Предприятие П/Я Ж-1287
Priority date: 1984-10-01
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1985-11-30

Abstract

МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, содержаща абразив и керамическое св зующее, отличающа с тем, что, с целью повьшени производительности инструмента путем обеспечени однородной структуры св зун цего, В качестве последнего масса содержит пирогенный кремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.%: Пирогенный кремнезем10-90 Абразив10-90MASS FOR THE MANUFACTURE OF ABRASIVE TOOL, containing abrasive and ceramic binder, characterized in that, in order to increase the tool performance by providing a uniform bond structure, As the latter, the mass contains pyrogenic silica in the following ratio, wt.%: Pyrogenic silica 10 -90 Abraziv10-90

Description

со with

О5 О)O5 O)

I I

Изобретение относитс к массам дл изготовлени абразивного инструмента напримерS из алмазов или кубического нитрида бора, которьй может быт1 использован при шлифовании инструментальных и других материалов .The invention relates to masses for making abrasive tools, for example, S from diamonds or cubic boron nitride, which can be used in grinding tool and other materials.

Цель изобретени - повышение производительности работы инструмента и качества обрабатываемой поверхности оThe purpose of the invention is to increase the productivity of the tool and the quality of the treated surface.

В наибольших количествах пирогенный кремнезем получают как побочный продукт при производстве сплавов, содержащих кремний, в частности ферросилици . Он образуетс в результате испарени и последующей конденсаци оксида кремни и некоторых других оксидов с образованием химически однородного материала. Посколку процесс происходит в восстановительной среде, на поверхности образующихс частиц возникает дефицит ионов кислорода. Он обусловливает наличие нескомпенсированных химических св зей. В результате повьппенной поверхностной активности становитс возможным спекание данного ма.териала при температуре намного ниже его температуры плавлени .Pyrogenic silica is obtained in the largest amounts as a by-product in the production of alloys containing silicon, in particular ferrosilicon. It is formed by the evaporation and subsequent condensation of silicon oxide and some other oxides to form a chemically homogeneous material. Since the process takes place in a reducing environment, there is a shortage of oxygen ions on the surface of the particles formed. It causes uncompensated chemical bonds. As a result of higher surface activity, it becomes possible to sinter this material at a temperature much lower than its melting point.

Пирогенный кремнезем представл е собой аморфный порошок с размером частиц, как правило от 0,01 до 10 мкм. Коэффициент термического расширени спеченного пирогенного кремнезема близок к коэффициенту термического расширени алмаза и кубического нитрида бора. Установлено также, что пирогенньй кремнезем, полученный в качестве побочного продукта при производстве ферросилици , имеет следунвдий химический состав, мас.%: SiO 88-91 MgO 2,93 ,2- (R-Na, К) 1,5-3,3; CaO 0,40 ,6; FegOj 0,3-0,5; AljOj 0,1-0,3, SO-3 0,1-0,9.Pyrogenic silica is an amorphous powder with a particle size, usually from 0.01 to 10 microns. The coefficient of thermal expansion of sintered pyrogenic silica is close to the coefficient of thermal expansion of diamond and cubic boron nitride. It was also established that pyrogenic silica, obtained as a by-product in the production of ferrosilicon, has the following chemical composition, wt%: SiO 88-91 MgO 2.93, 2- (R-Na, K) 1.5-3.3 ; CaO 0.40, 6; FegOj 0.3-0.5; AljOj 0.1-0.3, SO-3 0.1-0.9.

В предлагаемом техническом решении предлагаетс использовать способность пирогенного кремнезема к самосто тельному спеканию с образованием прочного каркаса при 400ЮОО С .In the proposed technical solution, it is proposed to use the ability of pyrogenic silica to self-sinter with the formation of a strong frame at 400 ° C.

Использование пирогенного кремнезема в качестве св зующего позвол ет получить каркас, отличающийс высокой однородностью, пронизанный сетью взаимопроникающих равномерных по диаметру пор. Така структураThe use of pyrogenic silica as a binder allows to obtain a framework that is characterized by high uniformity, penetrated by a network of interpenetrating pores of uniform diameter. Structure

4661246612

инструмента обеспечивает эффектив ный отвод тепла от обрабатываемой поверхности, что позвол ет избежать прижогов, вторичной закалки и других дефектов, вызванных перегревом в зоне резани .The tool provides effective heat removal from the surface to be processed, thus avoiding burns, secondary hardening and other defects caused by overheating in the cutting zone.

Высока однородность структуры обусловливает равномерный износ инструмента, создава oпtимaпьныeThe high uniformity of the structure causes uniform wear of the tool, creating optimum

10 услови дл размещени образующейс стружки и предотвраща засаливание рабочей поверхности шлифовального круга. Дл за вл емого инструмента характерна высока способность к10 conditions for placing the formed chips and preventing clogging of the working surface of the grinding wheel. For the instrument being claimed, a high ability to

15 самозатачиванию. Это его свойство в сочетании с низким тепловыделением в зоне резани позвол ет вести шлифование, в частности, труднообрабатываемых быстрорежущих сталей с15 self-sharpening. This property, in combination with low heat generation in the cutting zone, allows grinding, in particular, difficult-to-machine high-speed steels with

20 высокой производительностью без прижогов.20 high performance without burns.

Важным дополнительным преимуществом пирогенного кремнезема как св зующего дл абразивного инструмента вл етс его Низка адгези к компонентам, вход щим в состав обрабатываемых сталей. Термодинамические расчеты подтверждают, что оксид кремни не взаимодействуетAn important additional advantage of pyrogenic silica as a binder for an abrasive tool is its low adhesion to the components that make up the treated steel. Thermodynamic calculations confirm that silicon oxide does not interact.

30 с железом, никелем, ванадием, вольфрамом по реакции типа mSiO + + пМе - mSi + Men до температуры rJ , а это намного превышает температуру в зоне шлифовани за вл емого инструмента. В результате исключаетс прилипание стружки к поверхности шлифовального круга.30 with iron, nickel, vanadium, tungsten by the reaction of the type mSiO + + pMe - mSi + Men to rJ, and this is much higher than the temperature in the grinding zone of the tool. As a result, chip sticking to the surface of the grinding wheel is avoided.

Таким образом, инструмент из сверхтвердого материала с пирогенным кремнеземом в качестве св зующего позвол ет вести шлифование, в частности, трудообрабатываемых быстрорежущих сталей, на режимах недоступных дл примен емых кругов ,на известных св зках с высоким качеством обрабатываемой поверхности.Thus, a tool made of superhard material with pyrogenic silica as a binder allows grinding, in particular, workable high-speed steels, in modes unavailable for the wheels used, on well-known ties with high surface quality.

Помимо повышени эксплуатационных свойств инструмента и качества обрабатываемой поверхности применение пирогенного кремнезема в качестве св зующего позвол ет существенно упростить технологию изготовлени инструмента. Твердофазный характер спекани пирогенного кремнезема обусловливает практическое отсутствие усадки при обжиге. Это обеспечивает точность формы инструмента, а также позвол ет BecAi термообработку пу ,тем нагрева только что отформованного издели до заданной температуры . Следовательно, отпадает необходимость в соблюдении сложных многоступенчатых режимов обжига с длительными вьцхержками на каждой ступе ни, характерными дл известных керамических св зок. Обжиг издели проводитс вне пресс-формы. Прессование осуществл етс , на прессе без подогрева, выдержка под давлением при этом не требуетс . Таким образом , экономитс электроэнерги и по вышаетс оборачиваемость прессформ , что- дает возможность изготовить большее количество изделий в единицу времени. Изобретение по сн етс следующим конкретным примером изготовлени абразивного инструмента. Смешивают компоненты, причем кубический нитрид бора марки КР (зернистость 100/80 мкм) берут в количе стве 48% по массе, а пирогенный кремнезем - 52%. Шихту увлажн ют водой (10 МП воды на 100 г пшхты).In addition to improving the performance properties of the tool and the quality of the surface being treated, the use of pyrogenic silica as a binder can significantly simplify the manufacturing technology of the tool. The solid-phase nature of the sintering of pyrogenic silica causes the practical absence of shrinkage during firing. This ensures the accuracy of the tool shape, and also allows BecAi to heat the poo, thereby heating the newly formed product to a predetermined temperature. Consequently, there is no need for observance of complex multi-stage firing regimes with long creeps at each step, characteristic of the known ceramic binder. The product is calcined outside the mold. Pressing is carried out on a press without preheating; pressure holding is not required. Thus, energy is saved and the molds turn around increases, which makes it possible to produce more products per unit of time. The invention is illustrated by the following specific example of making an abrasive tool. The components are mixed, with cubic boron nitride of the KR brand (grain size 100/80 µm) taking in the amount of 48% by weight, and pyrogenic silica - 52%. The mixture is moistened with water (10 MP of water per 100 g of powder).

Вли ние соотношени компонентов абразивного инструмента на производительность шлифовани и качество обработки быстрорежущей стали Р6М5 (круги 12А2-45, 15р-10-3-32, КР 100/80, скорость круга 15 м/с, продольна подача 1-2 м/мин, поперечна подача 0,05 мм/да.ход) 14 Производ т засыпку шихты в прессформу и прессуют при давлении 70 МПа. Заготовку извлекают из прессформы и помещают в печь. Обжигают изделие, поднима температуру в печи до 800с по достижении этой температуры дают, вьщержку в течение 50 мин (в таблице пример 3). Испытани кругов 12А2-45-150 х10 3 32 - КР ТОО/80 - 100%, изготовленных по описанной технологии показали (см.таблицу), что производительность обработки быстрорежущей стали РбМ5 Составила 750 мм/мин без прижогов. Примеры работоспособности инструмента , содержаще:го различные соотношени абразива и св зующего, приведены в таблице. Худша по сравнению с оптимальным составом работоспособность кругов по примеру 1 обусловлена ухудшением самозатачивани абразивного инструмента из-за недостаточного количества абразивных зерен.The effect of the ratio of the components of the abrasive tool on grinding performance and processing quality of high-speed steel R6M5 (circles 12A2-45, 15p-10-3-32, КР 100/80, speed of a circle 15 m / s, longitudinal feed 1-2 m / min, cross feed of 0.05 mm / da. feed) 14 The charge is filled into the mold and pressed at a pressure of 70 MPa. The billet is removed from the mold and placed in an oven. They burn the product, raise the temperature in the furnace to 800 s after reaching this temperature, give a lead for 50 minutes (example 3 in the table). Tests of circles 12A2-45-150 x10 3 32 - KR TOO / 80 - 100%, manufactured according to the described technology showed (see table) that the processing performance of high-speed steel RbM5 was 750 mm / min without burns. Examples of the tool operability, containing various ratios of abrasive and binder, are given in the table. The worst performance compared to the optimal composition of the wheels of example 1 is due to the deterioration of the self-sharpening abrasive tool due to the lack of abrasive grains.

Claims

MASS FOR MAKING AN ABRASIVE TOOL, containing abrasive and ceramic binder, characterized in that, in order to increase the productivity of the tool by ensuring a uniform binder structure, the mass contains pyrogenic silica as the last in the following ratio of components, wt.%:

Pyrogenic silica 10-90

Abrasive 10-90