способ изготовления правящего алмазного инструмента

Формула изобретения

1. Способ изготовления правящего алмазного инструмента, включающий приготовление твердосплавной смеси, ее пластифицирование, укладку алмазов, прессование и спекание изделий, отличающийся тем, что в качестве твердосплавной смеси используют композицию порошков WC-Co-Cu, в нее при смешивании добавляют спиртовой раствор ортофосфорной кислоты, полученную смесь формуют и прессуют с образованием отверстий, в которые укладывают алмазные иглы, полученные изделия подвергают жидкофазному спеканию, при этом твердосплавная смесь содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %:

Сu - 10-40

Н₃РO₄ - 0,6-6

WC-Co - Остальное

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при укладке в отверстия алмазные иглы ориентируют по плоскости спайности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, преимущественно может использоваться при изготовлении правящего алмазного инструмента.

Уровень техники заявленного инструмента известен из способа, включающего приготовление смеси из твердых сплавов ВК6 и ВК8, ее пластифицировании, послойную укладку алмазов в приготовленную шихту, ее спекание с пропиткой медью в среде водорода. При этом медь нарезают мелкими пластинами и укладывают на наружный слой полученной смеси. При спекании заготовок изделий необходимо, чтобы температура плавления матрицы была значительно выше температуры плавления пропитывающего слоя, который к тому же должен хорошо смачивать частицы матрицы.

Спекание осуществляют в герметичных печах в среде водорода, сначала медленным нагревом до температуры 800^oС, затем быстрым, в течение 10 мин, до температуры 1100-1150^oС с последующим охлаждением до комнатной температуры [1] . Известный способ изготовления инструмента представляет сложный технологический процесс, требующий специального оборудования, например графитовых пресс-форм разового использования. Кроме этого, инструмент, изготовленный известным способом, обладает низкими прочностными и износостойкими свойствами, так как в процессе спекания при соблюдении указанных требований, происходит графитизация алмазных зерен, а пластинки меди, расположенные на наружном слое смеси, расплавляясь, не обеспечивают равномерной пропитки всего объема смеси. В результате алмазные зерна плохо схватываются с твердыми частицами матрицы, что приводит к их преждевременному выкрашиванию из матрицы при работе инструмента.

Заявленный способ отличается от известного тем, что с целью повышения прочностных и износостойких свойств инструмента, смесь изготавливается из порошков меди и карбидовольфрамо-кобальтовой связки с добавлением ортофосфорной кислоты в спиртовом растворе, при содержании компонентов в соотношении: Сu 10-40 вес.%; Н₃РO₄ 0,6-6 вес.%; WC-Со остальное. Приготовленную таким образом смесь пластифицируют раствором каучука в бензине, укладывают в пресс-формы и в полученной заготовке формируют отверстия. В отверстия укладывают алмазные иглы, ориентированные по плоскости спайности, и подвергают спеканию в вакуумных печах.

Использование WC-Co связки обеспечивает повышение износостойкости и прочности инструмента, добавление меди в виде порошка в исходную смесь обеспечивает ее равномерное распределение по всему объему исходной смеси, а добавка фосфора в виде ортофосфорной кислоты позволяет снизить температуру спекания изделия, что полностью устраняет явление графитизации алмазных игл. Кроме того, в процессе спекания, гранулы меди и раствор ортофосфорной кислоты равномерно распределены по всему объему исходной смеси и при нагревании образуют легкоплавкие эвтектики СоР и СuР, которые активизируют процессы усадки при спекании композиции при более низких температурах. В ходе усадки порошковой композиции происходит "выпотевание" меди в отверстия с алмазными иглами. В результате чего медь обволакивает поверхность алмазных игл, обеспечивая их прочное схватывание с частицами твердосплавной матрицей.

Пример реализации способа.

Приготавливают смесь из порошков WC-Co-Cu. В полученную смесь добавляют спиртовой раствор ортофосфорной кислоты и производят механическое перемешивание. Исходные компоненты берут, например, в следующих соотношениях: WC-Co - основа; Сu - 30 вес.%; Н₃РO₄ - 1 вес.%. Полученную смесь пластифицируют раствором каучука в бензине, затем просушивают. Просушенную смесь укладывают в пресс-формы и прессуют пуансоном, на поверхности которого выполнены выступы, позволяющие в ходе прессования формировать в порошковой смеси ориентированные отверстия. В сформированные отверстия укладывают алмазные иглы, ориентированные по плоскости спайности. Полученные заготовки подвергают жидкофазному спеканию в вакуумных печах.

Использованный источник

1. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. / Под редакцией В.Н. Бакуля. - М.: Машиностроение, 1975 г., с.268-272.