Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

04 35/10, 24 3/14 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Близнец Михаил Михайлович Мельниченко Игорь Михайлович Лазаретов Леонид Иванович Дробышевская Наталья Евгеньевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Масса для изготовления абразивного инструмента, включающая абразивное зерно,глину гончарную, бой строительного стекла, борную кислоту и клеящую добавку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит оксинитрат алюминия и комплекс трехфтористого бора с диацетатом при следующем соотношении компонентов, мас.абразивное зерно 34,0-71,7 глина гончарная 11,0-25,0 бой строительного стекла 8,0-22,0 борная кислота 7,0-9,0 клеящая добавка 0,8-3,0 оксинитрат алюминия 1,0-5,0 комплекс трехфтористого бора с диацетатом 0,5-2,0.(56)665 , 1995.2603 , 1996.2041052 1, 1995.94042292 1, 1997.2049656 1, 1995.1175683 , 1985.1731618 1, 1992. Изобретение относится к производству абразивных инструментов из абразивных зерен на керамической связке, которые могут быть использованы для силового обдирочного шлифования различного вида проката черных металлов и для виброшлифования деталей машин. Известен состав для изготовления абразивных тел для виброобработки деталей машин, содержащий абразив - оксид алюминия (63-81,5 мас. ), а также двухокись кремния(0,5-2,0 мас. ), оксид натрияоксид калия (0,3-0,5 мас. ), фторалюминат натрия (0,512,0 мас. ) 1. Материал, полученный из известного состава, характеризуется недостаточной прочностью на износ, большими остаточными напряжениями в материале, что приводит к короблению абразивных изделий и к появлению трещин в процессе их эксплуатации и хранения. Применение чистых оксидов металлов и чистого оксида кремния для изготовления массы является препятствием для снижения стоимости массы и абразивного инструмента. Известна также масса для изготовления абразивного инструмента, включающая абразив, природные минеральные компоненты и увлажнитель 2. В качестве абразива в известной массе использован карбид кремния (40-50 мас. ), а в качестве природных минеральных компонентов - магнезит (24,4-29,7 мас. ) и молотый перлит (6,2-7,6 мас. ). В качестве добавки, обеспечивающей соединение компонент при обжиге и их соединение при формировании заготовок абразивных изделий, используют водный раствор хлористого магния (19,4-22,7 мас. ). Однако последний в сочетании с выше приведенными компонентами не обеспечивает достаточную водостойкость массы. Указанная масса препятствует улучшению эксплуатационных свойств абразивного инструмента, поскольку материал абразивного инструмента имеет невысокую прочность на изгиб и характеризуется высоким уровнем остаточных напряжений. Кроме этого, известна масса для изготовления абразивного инструмента на керамической связке, содержащая абразивное зерно и глину 3. В качестве абразивного зерна в массе использован белый электрокорунд зернистостью 20-80 мкм (10-30 мас. ), кроме того она содержит керамическую связку (70-90 мас. ), включающую глинозем (55,362,8 мас. ), глину Нижне-Увельского месторождения (25-32,5 мас. ) и доломит (9,717,2 мас. ). Известная масса в качестве глинистого компонента содержит глину НижнеУвельского месторождения, что ограничивает возможность применения известной массы в силу специфичности месторождения и высокой стоимости транспортировки. Кроме того известная масса содержит такие дефицитные природные компоненты как доломит и глинозем, что также ограничивает применение известной массы для изготовления абразивного инструмента. Такое сочетание компонентов связки требует применения высоких температур обжига для обеспечения высоких прочностных характеристик абразивного материала. Однако несмотря на это изготовленный из известной массы абразивный материал характеризуется недостаточной термостойкостью, износостойкостью и высоким уровнем остаточных напряжений, в результате чего ухудшается эксплуатационные свойства абразивного инструмента. Инструмент может разрушиться при малом числе теплосмен, возможно растрескивание и коробление инструмента на стадии хранения. Наиболее близкой к заявляемой является масса для изготовления абразивного инструмента, включающая абразивное зерно, глину гончарную, бой строительного стекла, борную кислоту, клеящую добавку 4. При этом масса имеет следующий состав абразивное зерно 34,0-71,7 мас. , глину гончарную 11,0-25,0 мас. , бой строительного стекла 8,022,0 мас. , борную кислоту 7,0-9,0 мас. , оксид меди 0,5-3,0 мас. , оксид железа 0,73,0 мас. , натрийкобальтонитрат 0,3-1,0 мас.и клеящую добавку 0,8-3,0 мас. . В качестве добавки известная масса содержит натрийкобальтонитрат, который снижает прочность свежесформованных заготовок и уменьшает процент выхода годных изделий. Использование в известной массе химически чистых оксидов металлов (оксид меди,оксид железа) приводит к удорожанию абразивного инструмента, что в ряде случаев делает его применение для шлифования деталей машин экономически нецелесообразным. В процессе сушки в свежесформованных заготовках развиваются значительные по величине внутренние напряжения, которые приводят к короблению заготовок и снижению выхода годных абразивных инструментов. Абразивный материал, изготовленный из известной массы, обладает низкой стойкостью к теплосменам от 400 С до 20 С, что приводит к ло 2 6753 1 кальному разрушению абразивного инструмента при малом числе циклов нагрева его поверхности при шлифовании. Абразивный инструмент, изготовленный из известной массы,обладает низкой скоростью резания и малым коэффициентом шлифования. Предлагаемая масса обеспечивает решение такой задачи, как получение формованных абразивных инструментов на керамической связке. Технический эффект заявляемого технического решения заключается в улучшении эксплуатационных свойств абразивного инструмента за счет повышения стойкости к теплосменам и адгезии абразивной массы к абразивному зерну, снижения остаточных напряжений в изделиях и скорости их износа при шлифовании стали, а также за счет снижения адгезии абразивной массы к стенкам пресс-формы. Указанный технический результат достигается тем, что в массу для изготовления абразивного инструмента, включающую абразивное зерно, гончарную глину, бой строительного стекла, борную кислоту и клеящую добавку, дополнительно вводят оксинитрат алюминия и комплекс трехфтористого бора с диацетатом, при этом масса для изготовления абразивного инструмента содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.абразивное зерно 34,0-71,7 глина гончарная 11,0-25,0 бой строительного стекла 8,0-22,0 борная кислота 7,0-9,0 клеящая добавка 0,8-3,0 оксинитрат алюминия 1,0-5,0 комплекс трехфтористого бора с диацетатом 0,5-2. В качестве связки для абразивного зерна выбрана керамическая связка на основе гончарной глины (ТУ 21-25-203-78) и боя строительного стекла (ГОСТ 111-90), обладающая относительно высокими термостойкостью и прочностными свойствами. При этом в качестве боя стекла был использован бой листового строительного стекла следующего состава, мас.состав- 68,0 2 14,0 2 12,04,02,0 23 состав- 72,6 2 13,7 2 8,03,72,0(2323).качестве гончарной глины были использованы глины следующего состава, мас.состав- 61,05 2 13,74 23 6,37 23 3,293,621,98 (22) 9,95 прочих примесей состав- 49,00 2 24,60 23 2,32 23 1,461,05 2 1,413,913,72 2 0,15 2 0,23 3 7,15 прочих примесей. Введение гончарной глины выше оптимальной концентрации увеличивает температуру обжига абразивных изделий, а ниже оптимальной концентрации - уменьшает их прочность. При введении боя строительного стекла ниже оптимальной концентрации повышается температура обжига изделий, а выше оптимальной концентрации - снижается прочность абразивных изделий. Повышения стойкости абразивных изделий к термоударам (количество теплосмен при 400 С) и снижения в них остаточных напряжений достигали введением в связку борной кислоты (ГОСТ 18704-78), оксинитрата алюминия (ТУ 6-09-4342-77) и комплекса трехфтористого бора с диацетатом (ТУ 6-09-15-252-75). Введение указанных модификаторов в керамическую связку выше оптимальной концентрации уменьшает прочность абразивных изделий, а ниже оптимальной концентрации - повышает уровень остаточных напряжений в материале и уменьшает его стойкость к термоударам. Однако при оптимальном содержании этих наполнителей повышается стойкость абразивного материала и инструмента к термоударам и износу при резании металлов. В качестве абразивного зерна использовали зеленый карбид кремния (ГОСТ 26327-84) и нормальный электрокорунд (ГОСТ 2 мт 71-5-84). Введение абразивного зерна выше оптимальной концентрации приводит к снижению физико-механических свойств абразивного материала, а ниже оптимальной концентрации - уменьшает скорость съема металла инструментом. Для снижения процента брака и повышения прочности свежесформованных заготовок в абразивную массу введена клеящая добавка, в качестве которой были использованы 10 3 6753 1 ный водный раствор карбоксилметилцеллюлозы (ТУ 6-48-781-83), 5 -ный водный раствор поливинилового спирта (ГОСТ 10779-78) и 10 -ный водный раствор меламинформальдегидной смолы (ТУ 6-10-758-74). Введение клеящей добавки выше оптимальной концентрации снижает прочность свежесформованных заготовок, а ниже оптимальной концентрации уменьшает выход годных изделий. В отличие от известных технических решений водные растворы карбоксилметилцеллюлозы, поливинилового спирта и меламинформальдегидной смолы использованы нами для монолитизации абразивных зерен и частиц керамической связки. Глина и борная кислота в указанном в патентной формуле соотношении использованы нами для получения легкоплавкой керамической связки, позволяющей снизить температуру обжига абразивного инструмента. Дальнейшего снижения температуры плавления связки и уменьшения в ней остаточных напряжений предложено достичь введением боя строительного стекла и оксинитрата алюминия. Дополнительное введение в керамическую связку комплекса трехфтористого бора с диацетатом приводит к дальнейшему уменьшению остаточных напряжений в абразивном инструменте, а также к повышению стойкости абразивного материала к термоударам (количество теплосмен при 400 С). Технология получения массы для изготовления абразивного инструмента состоит в следующем. Вначале смешивают дисперсные абразивный порошок, глину, бой строительного стекла, борную кислоту, осинитрат алюминия и комплекс трехфтористого бора с диацетатом. После этого вводят клеящую добавку и смесь тщательно гомогенизируют. Перемешанную смесь помещают в пресс-форму и формируют заготовки при нагрузке прессования 5300 кГс. Отпрессованные образцы извлекают из пресс-формы и помещают в термошкаф, в котором сушат заготовки при температуре 80 С в течение 2 часов. После этого высушенные изделия помещают в электропечь, где их обжигают при температуре 820 С в течение 2 часов. По описанной технологии сформированы заготовки для абразивных брусков размером (2510150) мм, применяемых при шлифовании сталей. Примеры составов масс для изготовления абразивного инструмента и их свойства приведены в таблице. Как видно из таблицы, сочетание выбранных компонентов позволило в сравнении с прототипом повысить стойкость изделий к термоударам при 400 С (количество теплосмен) в 1,61,76 раза и снизить остаточные напряжения в них в 1,87-2,36 раза, уменьшить скорость изнашивания, абразивного материала в 1,7-2,44 раза, увеличить адгезию абразивной массы к абразивному зерну в 1,63-1,78 раза и снизить адгезию абразивной массы к стенкам пресс-формы в 2,3-3,5 раза. Величину остаточных напряжений в изделиях из абразивной массы оценивали консольным методом по ГОСТ 13036-67. Для этого на пластину из нержавеющей стали наносили покрытие из абразивной массы при температуре 820 С путем обжига в течение 2 часов. После охлаждения измеряли стрелу прогиба консоли и по соответствующим формулам рассчитывали величину остаточных напряжений в изделиях из абразивной массы. Стойкость абразивной массы к термоударам оценивали по количеству теплосмен до появления трещин на поверхности изделия путем его периодического нагрева до температуры 400 С и последующего охлаждения до температуры 20 С. Исследование изнашивания изделий из абразивной массы осуществляли при нагрузке 0,5 МПа и скорости резания стали 45, равной 1 м/с, на разработанном для этих целей стенде. Для определения адгезии абразивной массы к абразивному зерну последние клеящей добавкой приклеивали к поверхности свежесформованного образца, а затем с помощью динамометра, присоединенного к щупу-игле, измеряли усилие отрыва абразивных зерен от подложки. Адгезию абразивной массы к стенкам пресс-формы оценивали методом срезания ножом-резцом с поверхности пластины, изготовленной из металла, идентичного металлу прессформы (см. книгу Санисаровский А.Т. Методы определения механических и адгезионных свойств покрытий. ., Наука, 1974. С. 102-105). С этой целью на стальную пластину напрессовывали покрытия из абразивной массы толщиной 3 мм при давление 5300 кГс, которое после сушки при температуре 80 С в течение 2 часов подвергали испытанию. 4 6753 1 Таблица Составы и основные свойства известной 4, разработанной и исследуемых масс для изготовления абразивного инструмента Состав и свойство 1. Составы 1. Абразивное зерно 1.1. Нормативный электрокорунд 15 А М 63 1.2. Карбид кремния марки 64 С М 63 2. Глина гончарная 2.1. Состав 2.2. Состав . 3. Бой строительного стекла 3.1. Состав 3.2. Состав . 4. Борная кислота 5. Оксинитрат алюминия 6. Комплекс трехфтористого бора с диацетатом 7. Клеящая добавка 7.1. 10 -ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы 7.2. 5 -ный водный раствор поливинилового спирта 7.3. 10 -ный водный раствор меланинформальдегидной смолы 8. Оксид меди 9. Оксид железа 10. Натрий кобальтонитрат. Свойства 1. Стойкость абразивной массы к термоударам (количество теплосмен при 400 С) 2. Остаточные напряжения в абразивных изделиях, МПа 3. Скорость износа абразивных изделий при шлифовании стали 45 (1 м/с, р 0,5 МПа),10-4 кг/с 4. Адгезия абразивной массы к абразивному зерну, Н/м 5. Адгезия массы к стенкам стальной прессформы, Н/м Абразивная масса, мас.Извест- Исследуемый Заявляемый Исследуемый ная 4 6753 1 Источники информации 1. А.с. СССР 1175683, МПК 24 3/14. - Опубл. 16.01.1984. 2. А.с. СССР 1731618, МПК 24 3/20. - Опубл. 25.12.1989. 3. Ершова Л.А., Бамбуров В.Г. Абразивные тела на керамической связке // Стекло и керамика. - 1986. -11. - С. 21-22. 4. Заявка РБ 0665, МПК 624 3/14 // Афцыйны бюлетэнь. - 1995. -3 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6

МПК / Метки

МПК: B24D 3/14, C04B 35/10, C09K 3/14

Метки: масса, абразивного, инструмента, изготовления

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/6-6753-massa-dlya-izgotovleniya-abrazivnogo-instrumenta.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Масса для изготовления абразивного инструмента</a>

Похожие патенты