Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов

Work is devoted research and working out of technology of reception алмазосодержащих materials on the basis of adgezionno-active sheaves of type Cu–Sn–Ti with use of processes инфильтрации powder шихты «diamond-sheaf»

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Ильющенко, А.Ф., Осипов, В.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2010
Назва видання:	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Теми:	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/23473
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов / А.Ф. Ильющенко, В.А. Осипов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 450-455. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-23473
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-234732011-07-11T19:20:37Z Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов Ильющенко, А.Ф. Осипов, В.А. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Work is devoted research and working out of technology of reception алмазосодержащих materials on the basis of adgezionno-active sheaves of type Cu–Sn–Ti with use of processes инфильтрации powder шихты «diamond-sheaf» 2010 Article Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов / А.Ф. Ильющенко, В.А. Осипов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 450-455. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. XXXX-0065 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/23473 621.762:546:69 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
spellingShingle	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Ильющенко, А.Ф. Осипов, В.А. Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description	Work is devoted research and working out of technology of reception алмазосодержащих materials on the basis of adgezionno-active sheaves of type Cu–Sn–Ti with use of processes инфильтрации powder шихты «diamond-sheaf»
format	Article
author	Ильющенко, А.Ф. Осипов, В.А.
author_facet	Ильющенко, А.Ф. Осипов, В.А.
author_sort	Ильющенко, А.Ф.
title	Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов
title_short	Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов
title_full	Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов
title_fullStr	Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов
title_full_unstemmed	Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов
title_sort	алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/23473
citation_txt	Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов / А.Ф. Ильющенко, В.А. Осипов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 450-455. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv	AT ilʹûŝenkoaf almaznyjinstrumentnaadgezionnoaktivnyhsvâzkahdlâsverleniâbetonaipravkiabrazivnyhkrugov AT osipovva almaznyjinstrumentnaadgezionnoaktivnyhsvâzkahdlâsverleniâbetonaipravkiabrazivnyhkrugov
first_indexed	2025-07-03T01:20:27Z
last_indexed	2025-07-03T01:20:27Z
_version_	1836586764793282560
fulltext	Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 450 нием в процессе старения стали мелкодисперсных интерметаллидных фаз размерами 6–42 нм (рис. 2, б), но и выделением высокопрочных труднорастворимых карбоборидных фаз. В ре- зультате старения уменьшились размеры карбоборидов как пластинчатой формы типы Ме7(С,В)3 (средняя длина – 215 , толщина – 47 нм), так и круглой формы типа Ме23(С,В)6 до 115 нм. При этом объемная доля карбоборидов типа Ме23(С,В)6 существенно увеличилась (рис. 2, в). Эвтектика в структуре такой стали стала более развитой и замкнутой при сохра- нении такого же химического состава, как и после отливки. Описанные структурные изменения, по-видимому, и обеспечивают существенное по- вышение термической стабильности и износостойкости металла упрочненного боридами. Таким образом, введение боридов в мартенситно-стареющую сталь Н13Х4М5ФСТЮ наряду со значительным повышением твердости после старения тормозит разупрочнение металла, затрудняет диффузионный обмен, рекристаллизацию и коагуляцию дисперсных частиц и тем самым повышает его термическую стабильность и износостойкость. Выявлен- ные эксплуатационные свойства такого металла позволяют рекомендовать его для изготов- ления металлообрабатывающего инструмента в заготовительных производствах, а также на машиностроительных предприятиях. Литература 1. Соколов Г. Н., Лысак В. И. Наплавка износостойких сплавов на прессовые штампы и инструмент для горячего деформирования сталей.– Волгоград : Изд-во ВолгГТУ, 2005. – 284 с. 2. Кальянов В. Н., Багров В. А. Мартенситно-стареющие стали для наплавки штампов // Сварочное производство. – 2003. – № 2. – С. 35–37. 3. Еремин Е. Н., Филиппов Ю. О., Еремин А. Е. Электрошлаковое кокильное литье из- делий из жаропрочных сплавов. // Литейщик России. – 2007. – № 10. – С. 18–21. 4. Continuous dynamic recrystallization in an Al - Li - Mg - Sc alloy during equal-channel angular extrusion / R. Kaibyshev, K. Shipilova, E. Musin, Y. Motohashi // Mater. Sci. Eng. – 2005. – V. 396. – P. 341–351. 5. Кипелова А. Ю., Беляков А. Н., Скоробогатых В. Н. Структурные изменения при от- пуске в стали 10Х9КЗВ1М1ФБР и их влияние на механические свойства. // Материа- ловедение и термическая обработка материалов. – 2010. – № 3. – С. 14–25. 6. Перкас М. Д., Кардонский В. М. Высокопрочные мартенситно-стареющие стал. – М.: Металлургия, 1971. – 224 с. Поступила 03.06.10 УДК 621.762:546:69 А. Ф. Ильющенко, член-корр. НАН Беларуси; В. А. Осипов АЛМАЗНЫЙ ИНСТРУМЕНТ НА АДГЕЗИОННО-АКТИВНЫХ СВЯЗКАХ ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ БЕТОНА И ПРАВКИ АБРАЗИВНЫХ КРУГОВ Государственное научное учреждение «Институт порошковой металлургии», г. Минск, Республика Беларусь Work is devoted research and working out of technology of reception алмазосодержащих materials on the basis of adgezionno-active sheaves of type Cu–Sn–Ti with use of processes инфильтрации powder шихты «diamond-sheaf» Настоящая работа посвящена исследованию и разработке технологии получения ал- мазосодержащих материалов на основе адгезионно-активных связок с использованием ин- фильтрации порошковой шихты «алмаз–связка» на стадии формирования композита и закре- пления его на стальном корпусе инструмента. РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 451 Адгезионно-активными называются связки на металлической основе, вступающие в химическое взаимодействие с поверхностью алмазных частиц, находящихся в этой основе, что обеспечивает высокую прочность их закрепления в композиционном алмазном материа- ле. Такие связки хорошо известны [1], однако по разным причинам не получили широкого применения. Одной из таких причин является сложность их получения в составе композита «алмаз–связка». Кроме того, неизвестны области применения алмазного инструмента на ос- нове таких связок и его преимущества. Цель настоящей работы состояла в изучении условий получения адгезионно-активных связок на основе Ti, Cr, в том числе влияние состава связки на смачиваемость углеродного материала и стальной подложки. При пропитке алмазосодержащего композита очень важно обеспечить хорошую смачиваемость медью в вакууме шихты «алмаз–связка». Для исследования влияния состава связки на смачивание графита (имитация алмазной фазы) и стальной подложки изготовили следующие экспериментальные составы: Cu; Cu + 5 % Sn; Cu + 10 % Sn; Cu + 10 % Sn + 10%Ti; Cu + 20 % Sn + 10 % Ti; Cu + 4% Cr. Результаты исследования показали, что с введением титана в медно-оловянистые сплавы повышается смачиваемость расплавом как стальной подложки, так и графита. При этом смачиваемость связки существенно зависит от содержания титана. Так, при содержании Ti до 10 % краевой угол смачивания графита уменьшается до 0–5 (рис. 1). Рис. 1. Смачиваемость экспериментальными составами связок графита в зависимости от содержания титана: а – Cu + 10 % Sn; б – Cu +10 % Sn; в- – Cu +10 % Sn + 5% Ti; г – Cu +10 % Sn + 10 % Ti. Аналогично на смачиваемость графита влияет введенный в медь хром. Так, при со- держании в связке 4 % хрома краевой угол смачивания графита уменьшается до 40–45. Оптимальный состав связки (Cu +10 % Sn + 10% Ti) и режимы пропитки позволили обеспечить высокую смачиваемость графита, порошков алмаза и стальной подложки (рис. 2). Рис. 2. Смачиваемость графита (а) и алмазного порошка АС 50 зернистостью 630/500 (б) связкой Cu+10 % Sn +10 % Ti на стальной подложке Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 452 Результаты изучение условий пропитки шихты из алмазов АС50 зернистостью 630/500, адгезионно-активной связки и твердосплавной смеси ВК15 (наличие твердосплав- ной смеси в каркасе связки является необходимым условием для использования этой связки в инструменте для камнеобработки) показали, что разработанные составы хорошо смачива- ют алмазосодержащие шихты. Плотность полученных композитов составила 100 %. На гра- нице раздела алмаз – адгезионно-активная связка Cu–Sn–Ti заметны следы проникновения связки в алмаз по трещинам и дефектным зонам (рис. 3, б). а б Рис. 3. Структура границы раздела алмаз – связка Cu - Sn – Ti- ВК, × 500: а – связка Cu +10 % Sn ; б – связка Cu +10 % Sn + 10 % Ti С введением в медь титана также повышается микротвердость связки с 1200 МПа у чистой меди до 3000 МПа у связки состава Cu +10 % Sn + 10 % Ti. В результате применения разработанной технологии изготовления алмазных сверел на основе адгезионно-активной связки Cu +10 % Sn + 10 % Ti с последующей пропиткой медью получили образцы алмазных коронок высокого качества. Твердость инструмента составила 85–90 HRB. При испытании коронок изучали зависимость эксплуатационных показателей коронок (осевого износа Н, производительности сверления , удельного расхода алмазов qh) от состава и физико-механических свойств связки при заданных режимах сверления. Ре- зультаты испытаний показаны на рис. 4–6. Рис. 4. Влияние состава связки на осе- вой износ алмазной коронки при сверле- нии бетона М400: 1 – Cu ; 2 – Cu – 10 % – Sn – 10 % Ti; 3 - Cu – 4 % Cr Рис. 5. Влияние состава связки коронок на удельный расход алмазов при сверлении бетона М 400: 1 – Cu ; 2 – Cu – 10 % – Sn – 10 % Ti; 3 – Cu – 4 % Cr РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 453 Рис. 6. Влияние состава связки, концентрации и размера алмазов на произво- дительность обработки бетона М400: 1 – связка Cu – 10 % Sn – 10 % Ti , алмазы 800/630; 2 – связка Cu – 10 % Sn – 10 % Ti, алмазы 630/500; 3 – связка Cu , алмазы 800/630; 4 – связка Cu, алмазы 630/500 Как видим, что износ коронок на связке Cu – 4 % Cr превышает износ коронок на связке Cu – 10 % – Sn – 10 % Ti, что обусловлено более высокой твердостью последней. Так, микротвердость связки Cu – 10 % – Sn – 10 % Ti составляет 300 кг/мм 2 , Cu – 4 % Cr – 240 кг/мм 2 , а также наблюдается более высокая прочность зерноудержания алмазных частиц в связке. Однако вследствие сильного алмазоудержания алмазные зерна, затупившиеся в про- цессе работы, своевременно не выпадают из связки, и это приводит к снижению производи- тельности сверления. Удельный расход алмазов при этом повышается, но остается сущест- венно более низким, чем у традиционных связок на Cu-основе. В процессе испытаний установили, что с повышением концентрации алмазов произ- водительность сверления коронок, изготовленных на адгезионно-активной связке Cu – 10 % Sn – 10 % Ti, возрастает, а удельный расход алмазов снижается. Однако превышение концен- трации алмазов 100 % негативно влияет на износостойкость сверел вследствие снижения прочности зерноудержания частиц алмаза в основе из-за уменьшения расстояния между ни- ми. При этом износ коронок на связке Cu – 4 % Cr превышает износ коронок на связке Cu – 10 % – Sn – 10 % Ti вследствие того, что адгезионные свойства медно-титановых связок вы- ше, чем медно-хромовых, а значит алмазоудержание у связки Cu - 10 % - Sn - 10 % Ti более высокое. Результаты металлографических исследований показали, что применение адгезионно- активной связки Cu + 10 % Sn + 10 % Ti обеспечивает микротвердость 200–280 кг/мм 2 , а в центре между алмазами – 140–180 кг/мм 2 . На рис. 7 четко видны более темные участки во- круг алмаза повышенной микротвердости. Рис. 7. Микроструктура композиционного алмазосодержащего материала на основе связки Cu – 10 % – Sn – 10 % Ti, изготовленного с применением алмазных частиц, закатанных в твердосплавную оболочку, ×500 Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 454 Разработанный композиционный материал обеспечивает высокое сопротивление ал- мазного зерна воздействию ударных нагрузок благодаря податливости твердосплавной гра- нулы с алмазным зерном в более мягкой матрице, а также существенное алмазоудержание благодаря хорошей смачиваемости алмазной частицы такой связкой и, как следствие, благо- приятные условия резания не только бетона, но и стальной арматуры. В результате испытаний образцов алмазных коронок установили, что производитель- ность сверления железобетонных конструкций составляет в среднем 2,5 см/мин и соответст- вует производительности лучших аналогов. При этом удельный расход алмазов снижается в 1,6 раза, а ресурс работы составляет 19–22 м. Рассматривая вопросы изготовления алмазных правящих роликов (АПР) с использо- ванием адгезионно-активных связках, следует, прежде всего отметить, что условия работы такого инструмента, формирующего профиль шлифовального круга при рабочей скорости 30–60 м/с и более, очень тяжелые. Противостоять интенсивному износу в сложных условиях способен инструмент, изготовленный из износостойких композиционных материалов на ос- нове высококачественных кристаллов СТМ (алмазов, нитрида бора). Определяющим факто- ром при этом является их зернистость. У природных алмазов зернистость не превышает 2000 мкм, у синтетических – 600 мкм. На практике удельный расход алмазов у инструмента, изготовленного из синтетиче- ских алмазов, в 1,5–2 раза превышает удельный расход природных алмазов, а срок их служ- бы короче, чем природных алмазов такой же зернистости и прочности. Это обусловлено на- личием примесей (металлов-катализаторов) в синтетических алмазах и, как следствие, их пониженной термостойкостью. В настоящей работе в качестве сверхтвердых износостойких материалов для изготов- ления АПР использованы синтетические алмазы АС100–АС160 зернистостью 600–800 мкм. Это обусловлено тем, что синтетические алмазы дешевле природных в 1,2–1,5 раза и более доступны на белорусском рынке. Однако для жестких условий работы правящего инструмента такие связки недоста- точно твердые. В данной работе твердость и износостойкость адгезионно-активной связки Cu – 10 % Sn – 10 % Ti повышали путем ее модифицирования методом механического леги- рования тонкодисперсными включениями B4C и WC. Дисперсность таких соединений со- ставляла 1–2 мкм. По такой технологии получили сплавы Cu – 10 % Sn –10 % Ti + 1 % B4C и Cu – 10 % Sn – 10 % Ti + 1 % WC. В резульатте исследований установлено, что легирование связки добавками WC и B4C приводит к ее измельчению (рис. 8). При этом в структуре же сплава Cu – 10 % Sn – 10 % Ti + 1 % B4C (рис. 8, б) имеется повышенная пористость, что может быть связано с недостаточ- ной смачиваемостью карбида бора медно-оловянным расплавом. а б Рис. 8. Микроструктура модифицированных сплавов Cu – 10% Sn – 10% Ti, × 500: а – Cu – 10% Sn – 10% Ti + 1% (WC + Cо); б – Cu – 10% Sn – 10% Ti + 1% B4C РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 455 Результаты дюрометрического анализа связок показали, что связки, полученные спе- канием в вакууме, имеют неоднородную структуру. Так, микротвердость основы в сплавах Cu+10 % Ti+10 % Sn составляет 140,4– 57,0 кгс/мм 2 , сплава Cu + 10 % Ti + 10 % Sn + 1 % WC – 150,0–175,0 кгс/мм 2 , эвтектики – 340,6–357,7 кг/мм 2 , сплава Cu + 10 % Ti+10 % Sn+1 % В4С – от 132,0-150,0 до 390,9–396,1 кгс/мм 2 . Полученный сплав Cu + 10 % Ti + 10 % Sn + 1 % WC использовали для изготовления опытных образцов АПР прямого профиля, которые испытывали на ОАО «Минский мотор- ный завод» при черновой обработке коренных и шатунных шеек коленчатых валов автомо- бильных и тракторных двигателей методом врезного шлифования. Алмазосодержащий слой правящего ролика имел следующие характеристики: марка алмазов – АС 100, зернистость алмазов – 800/630 мкм, масса алмазов в одном ролике – 59 карат, относительная концентрация алмазов – 100 % , твердость рабочего слоя – 95 НRВ, плотность композиционного материала – 100 %. Результаті испытания опытных роликов показали, что производительность правки шлифовальных кругов разработанным на адгезионно-активных связках инструментом в 3–4 раза превышает производительность правки однокристальным инструментом. Точность правки алмазными роликами, следовательно, и точность обработки деталей составила 0,8- 1,25 мкм. Расчетная стойкость алмазных роликов исходя из полученных показаний по расхо- ду алмазов на 1000 правок может составлять до сотен тысяч деталей. Промышленные испытания подтвердили, что разработанная модифицированная адге- зионно-активная связка Cu – 10 % Sn – 10 % Ti на синтетических алмазах соответствует тре- бованиям абразивной обработки шлифовальных кругов в процессе их правки. Литература 1. Найдич Ю. В., Колесниченко Г. А. Взаимодействие металлических расплавов с по- верхностью алмаза и графита. – К.: Наук. думка, 1967. – 82 с. 2. Найдич Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах. – К.: Наук. думка, 1982. – 196 с. 3. Черкашин Ю. А., Насыбулин А. Г. Алмазный инструмент в камнеобработке. – Таш- кент: Мехнат, 1987. – 160 с. 4. Новиков Н. В. Синтетические сверхтвердые материалы: В 3 ч. Ч. 3. Применение син- тетических сверхтвердых материалов. – К.: Наук. думка, 1986. – 264 с. 5. Коломиец В. В., Полупан Б. И., Химач О. В. Алмазный инструмент фасонного профи- ля. – К.: Наук. думка, 1992. – 176 с. 6. Кизиков Э. Д., Верник Е. Б., Кошевой Н. С. Алмазно-металлические композиции. – К.: Тэхника, 1988. – 160 с. 7. Получение, свойства и применение алмазов и кубического нитрида бора / П. А. Ви- тязь, В. Б. Шипило, Е. В. Звонарев, А. М. Кузей. – Минск: Бел. навука, 2003. – 336 с. Поступила 06.07.10

Алмазный инструмент на адгезионно-активных связках для сверления бетона и правки абразивных кругов

Репозитарії

Схожі ресурси