связка для изготовления алмазно-абразивного инструмента

Формула изобретения

Связка для изготовления алмазно-абразивного инструмента, содержащая органическое связующее и неорганический наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя связка содержит фосфат натрия или стекло на его основе, при следующих соотношениях компонентов в связке, мас.%:

Органическое связующее 2-40

Фосфат натрия или стекло на его основе 60-98

при этом стекло содержит, по крайней мере, один из оксидов из группы оксид кремния, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа (III), при следующих соотношениях компонентов в стекле, мас.%:

Фосфат натрия 65-99,9

Оксид из группы оксид кремния, оксид бора,

оксид алюминия, оксид железа (III) 0,1-35

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изготовления алмазно-абразивного инструмента и может быть использовано для обработки сверхтвердых материалов и композитов на их основе.

Известна связка для алмазно-абразивного инструмента, состоящая из фенолформальдегидной смолы и карбида бора, при следующих соотношениях компонентов в связке, мас.%:

Смола фенолформальдегидная 50

Карбид бора 50 [1].

Недостатком известной связки является высокий удельный расход алмаза и уменьшение режущей способности при обработке сверхтвердых материалов: нитрида бора, алмаза.

Наиболее близкой к предлагаемой является связка, содержащая органическое связующее (фенолформальдегидную смолу) и неорганические наполнители (тальк, сульфат бария), при следующих соотношениях компонентов в связке, мас.%:

Сульфат бария 46,6

Тальк 18,6

Смола фенолформальдегидная

(пульвербакелит) Остальное [1].

Недостатком данной связки является то, что при шлифовании инструментом на ее основе алмаза, нитрида бора, композитов на их основе формируется грубая неоднородная поверхность с различным по глубине рельефом. На обработанной поверхности наблюдаются сколы, царапины различных размеров и морфологии.

Задачей изобретения является повышение качества обработки поверхности (чистоты поверхности, т.е. равномерной шероховатости) сверхтвердых материалов.

Поставленная задача достигается тем, что в связке, содержащей органическое связующее и неорганический наполнитель, в качестве наполнителя содержится фосфат натрия или стекло на его основе при следующих соотношениях компонентов в связке, мас.%:

Органическое связующее 2-40

Фосфат натрия

или стекло на его основе 60-98,

при этом стекло содержит, по крайней мере, один из оксидов из группы оксид кремния, оксид бора, оксид алюминия, оксид железа (III) при следующих соотношениях компонентов в стекле, мас.%:

Фосфат натрия 65-99,9

Оксид из группы:

оксид кремния, оксид бора,

оксид алюминия, оксид железа (III) 0,1-35

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Фосфат натрия и стекла на его основе смачиваются полиамидными, эпоксидными, фенолформальдегидными полимерами и образуют высокопрочные композиции. Помимо этого, стекла на основе фосфата образуют полимерные структуры, способные взаимодействовать с органическими связующими. Образующиеся композиции обладают высоким алмазоудержанием и одновременно упруги.

В процессе шлифования алмаза, нитрида бора алмазно-абразивным инструментом на основе предлагаемой связки острые кромки алмазных зерен внедряются в обрабатываемую поверхность. Разрушение острой кромки увеличивает площадь контакта, а увеличение давления на зерно приводит к углублению зерна в связку. Оксиды кремния, бора, алюминия, железа (III) при их содержании в стекле 0,1-35 мас.% повышают стойкость стекол на основе фосфатов. В результате формируется однородная морфология обрабатываемой поверхности без глубоких и мелких канавок.

Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в том, что использование алмазно-абразивного инструмента на основе предлагаемой связки позволит повысить качество обработки поверхности (достичь равномерной шероховатости) алмаза и других сверхтвердых материалов по сравнению с известными связками.

Необходимо отметить, что увеличение содержания наполнителя в связке более 98 мас.% приводит к снижению ее прочности и увеличению удельного расхода алмаза. Снижение содержания наполнителя в связке менее 60 мас.%. приводит к ее засаливанию при обработке сверхтвердых материалов. Увеличение содержания оксидов в стекле более 35 мас.% приводит к повышению твердости стекол, что снижает эффект самозатачивания связки при работе с охлаждением. Снижение содержания оксидов в стекле менее 0,1 мас.% приводит к росту удельного расхода алмаза из-за снижения твердости и стойкости связки. В результате этого при шлифовании алмаза, нитрида бора формируется грубая неоднородная поверхность

Пример. Для проверки предлагаемого технического решения были изготовлены 15 связок для алмазно-абразивных кругов.

В 5-ти связках (№1-3, 10-11) использовали органическое связующее СФП-012А, а в качестве наполнителя фосфат натрия.

В 5-ти связках (№4-6, 12-13) - органическое связующее СФП-012А, а в качестве наполнителя стекло (фосфат натрия и оксид бора).

Еще в 5-ти связках (№7-9, 14-15) использовали органическое связующее СФП-012А, а в качестве наполнителя стекло (фосфат натрия, оксид бора и оксид кремния).

Для изготовления кругов диаметром 150 мм, типа 1А1 с алмазным порошком АС-6 80/63 - 100% был использован метод порошковой металлургии: фосфат натрия или стекло мелко дробили и смешивали с органическим связующим СФП-012А, таким образом, получая органическую связку. Затем в полученную связку добавляли алмазный порошок и тщательно размешивали. Полученную смесь засыпали в пресс-форму и подвергали прессованию, затем пресс-форму нагревали до температуры спекания полученной смеси и далее производили допрессовку. Инструмент использовался для шлифования цилиндрических заготовок из природного алмаза.

Шероховатость поверхности алмазных заготовок, шлифование которых производили инструментом на предлагаемых связках сравнивали с шероховатостью поверхности алмазной заготовки, шлифование которой производили инструментом на связке по прототипу.

Шероховатость поверхности представлена в таблице.

Содержание компонентов в связках 1-9 соответствует указанному в предлагаемом техническом решении.

В связках 10-11 соответственно увеличено и уменьшено содержание наполнителя, а в связках 12-15 соответственно уменьшено и увеличено содержание оксидов в наполнителе - стекле.

Из таблицы видно, что наиболее равномерную шероховатость имеют заготовки из природного алмаза, которые шлифовали алмазно-абразивными кругами, изготовленными на связках 1-9 по предлагаемому техническому решению.

Источники информации

1. И.П.Захаренко. Алмазные инструменты и процессы обработки. - Техника, 1980, с.28.