МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА
MASS FOR MANUFACTURE OF ABRASIVE TOOL

Изобретение относится к области производства абразивного инструмента, в частности обдирочного инструмента для обработки шлифовальных кругов.
Известна масса для изготовления абразивного инструмента на керамической связке, содержащая смесь карбидкремниевых зерен не менее двух смежных зернистостей и частиц наполнителя, выполненных из адгезионно-активного материала к керамической связке (см. описание изобретения к патенту RU 2262434 С1, кл. B24D 3/14, 20.10.2005 г. Бюл. №29). Такая масса позволяет создать абразивный инструмент с повышенным качеством по прочности и более высокой производительностью. Эта масса для изготовления абразивного инструмента принята за прототип.
Недостатком прототипа является то, что при использовании карбидкремниевых зерен и частиц наполнителя, классифицированных только по размерам с содержанием основной фракции в пределах 45÷55%, получается неоднородная масса. Это объясняется наличием в массе данного номера зернистости различных фракций зерен по размерам от предельно-крупной до мелкой. При смешивании такой массы мелкие зерна двигаются быстрее, чем крупные зерна. Поэтому появляется вероятность их столкновения и образования конгломерата из двух и более крупных частиц. Это приводит к формированию в объеме инструмента локальных очагов повышенной плотности и неоднородный характер распределения твердости черепка инструмента. Одновременно на рабочей поверхности инструмента будет наблюдаться неравномерное распределение абразивных зерен на единице площади и высокая их разновысотность из-за разницы в их размерах. Все это увеличивает неуравновешенность инструмента, снижает качество шлифовальных поверхностей изделий и производительность процесса обработки. Кроме того, применение частиц наполнителя не прошедших классификацию по форме снижает качество инструмента по прочности, так как дисперсное упрочнение композитного материала, каким является черепок инструмента, более эффективно в случаях использования продольных плоских и игольчатых частиц наполнителя (см. Ф.Мэттьюз, Р.Ролингс. Композитные материалы. Механика и технология. М.: Техносфера, 2004 г.).
Предлагаемым изобретением решается задача устранения указанных недостатков прототипа за счет использования карбидкремниевых зерен изометричной формы, а электрокорундовых частиц наполнителя пластинчатой и игольчатой формы с содержанием их основных фракций по размерам не менее 60%. Применение изометричных зерен с высоким содержанием их основной фракции способствует более равномерному и однородному распределению зерен как в объеме, так и на рабочей поверхности инструмента. Кроме того, изометрическое зерно обладает большей прочностью по сравнению с обычным зерном промежуточной формы, что будет способствовать повышению стойкости и производительности инструмента. Одновременно с использованием частиц наполнителя пластинчатой и игольчатой формы повышается прочность инструмента за счет лучшего армирования мостиков связки и в целом черепка инструмента.
Решение этой задачи позволяет достичь следующий технический результат - повысить качество инструмента и его производительность, механическую прочность черепка и прочность закрепления абразивных зерен в связке, уменьшить разновысотность профиля рабочей поверхности инструмента, неуравновешенность или дисбаланс инструмента.
Поставленная цель достигается тем, что в массе для изготовления абразивного инструмента карбидкремниевые зерна берутся изометричной формы, а частицы наполнителя выполнены пластинчатой и игольчатой формы, при этом содержание основных фракций зерен и частиц по размерам составляет не менее 60%.
Применение абразивных зерен изометричной формы с содержанием основной фракции не менее 60% позволяет получить равномерное перемешивание абразивной массы, обеспечить однородность структуры инструмента при его изготовлении, снизить неуравновешенность или дисбаланс инструмента. Кроме того, использование изометричных зерен с высоким содержанием основной фракции позволяет увеличивать поровое пространство между зернами на рабочей поверхности инструмента во время его правки и в процессе шлифования за счет удаления с рабочей поверхности части зерен, имеющих больший размер, чем у обычного инструмента. При этом увеличивается средневероятное расстояние между зернами и одновременно уменьшается разновысотность профиля рабочей поверхности инструмента, что будет способствовать повышению производительности и качества шлифования. Выбор частиц наполнителя пластинчатой и игольчатой формы с повышенным содержанием основной фракции позволяет усилить степень армирования мостиков связки между абразивными зернами и повысить в целом механическую прочность инструмента и, как следствие, увеличить стойкость и производительность инструмента. Таким образом, предлагаемая масса позволяет создать абразивный инструмент с повышенным качеством по прочности и более высокой производительностью.
Абразивный инструмент из предлагаемой смеси готовится известным способом путем смешивания зерен карбида кремния и частиц электрокорундового наполнителя с последующим введением керамической связки, декстрина и воды. Из готовой массы формируют заготовки абразивного инструмента и проводят их термообработку при 1250°С.
В таблице приведены сравнительные данные испытаний инструментов, изготовленных из абразивной массы по прототипу и предлагаемой массы.
Абразивный инструмент, изготовленный из массы
Прочность «восьмерки» на разрыв, МПа
Коэффициент шлифования
Стойкость в изделиях, шт.
прототипа
6,9
9,2
76
предлагаемой
7,8
12,3
92
Анализ результатов, представленных в таблице, показывает, что абразивный инструмент, изготовленный из предлагаемой массы, имеет прочность «восьмерки» на разрыв в 1,13 раз, коэффициент шлифования в 1,34 раза и стойкость в 1,21 раза выше соответствующих показателей у инструмента прототипа.