АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ

АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Изобретение относится к машиностроению, а точнее к изготовлению абразивных инструментов для обработки металлов, камня и других материалов.
Для обработки различного рода материалов в последние годы широко используется абразивный инструмент, оснаш;енный алмазными элементами (вставками). Алмазные элементы различной конфигурации устанавливают в корпусе инструмента на органической, металлической и керамической связках. В качестве органической связки используют различные полимеры, чаще фенольные смолы. Абразивная стойкость таких кругов - невысокая. Большей абразивной стойкостью обладают сплавы металлов, чаще медные сплавы, которые также используют для закрепления алмазных элементов. В этом случае инструмент, оснащенный такими элементами, может быть использован в более тяжелых условиях эксплуатации.
Разработаны и в ряде случаев используются керамические связки для алмазных элементов, которые представляют собой легкоплавкие оксидные системы, чаще аналоги стекол.
В качестве наиболее близкого технического решения авторы выбрали Ас СССР .№1570890клВ24В5/00, 1978 , в котором описан шлифовальный инструмент, состоящий из корпуса и закрепленных в нем абразивных элементов. Элементы закреплены в корпусе с помощью пайки. Недостатком инструмента является относительно низкая износостойкость, связанная с использованием алмазных элементов с металлической связкой, а также относительно большая масса инструмента, корпус которого выполнен из стали.
МКл В24О5/00
в патентах России №2147508 и 2147509 описаны новые сверхтвердые материалы, состоящие из алмаза, карбида кремния и кремния. Исследования показали, что эти материалы обладают высокой абразивной способностью и низким износом в условиях абразивного воздействия. Материал может изготавливаться в виде деталей требуемых и довольно сложных форм. Однако при изготовлении инструмента, в частности абразивных кругов, оснащенных элементами из материала по патентам РФ №2147508 и 2147509 с применением пайки, возникают сложности, связанные с плохой .адгезией припоев к поверхности композита.
Задачей изобретения является создание легкого абразивного инструмента,преимущественнохфуга,оснащенного
высокоизносостойкими абразивными элементами, изготовленными из сверхтвердого композиционного материала алмаз-карбид кремниякремний.
Технический результат достигается за счет того, что в абразивном инструменте, содержащем корпус и абразивные элементы из композиционного материала алмаз-карбид кремния-кремний, корпус инструмента выполнен из алюминия или его сплавов, а элементы жестко закреплены в круге механически за счет термической усадки алюминия. Абразивные элементы выполнены из материала, содержащего: алмаз 2080%об, карбид кремния 5-50%об, кремний 2-30 %об. Содержание компонентов вне указанных пределов не обеспечивает требуемый уровень абразивных свойств или затрудняет изготовление инструмента.
Одним из примеров может являться торцевой абразивный инструмент, изображенный на Фиг. 1-3. Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлен разрез торцевого абразивного инструмента, на Фиг.2 - его общий вид, а на Фиг.З - местный разрез инструмента (1 - корпус, 2 - вставка, 3 - зона сжатия вставки алюминием). . Сущность изобретения состоит в следующем. Абразивный инструмент состоит из корпуса 1 и абразивных элементов 2. Размеры и форма инструмента может быть различными, также как и размеры и форма абразивных элементов. Особенностью инструмента является то, что абразивные элементы содержат в себе алмазные зерна, связанные матрицей из карбида кремния и кремния. Сочетание в одном материале нескольких твердых фаз придает ему высокую износостойкость и абразивную способность. Корпус инструмента выполнен из алюминия или алюминиевого сплава. При этом элементы закреплены в алюминиевом корпусе механически. Такое соединение выполняют непосредственно при изготовлении инструмента, которое осуществляют, например, следующим образом. В металлическую форму для литья металлов (кокиль) устанавливают элементы из композиционного материала алмаз-карбид кремния-кремний и фиксируют их в необходимых положениях. После этого форму заливают алюминиевым сплавом и проводят его кристаллизацию в форме. При кристаллизации сплава и в ходе его остывания происходит значительная усадка сплава. Усадка во много раз больще, чем изменение размеров, используемых абразивных элементов за счет изменения температуры (ТКЛР алюминиевых сплавов  К  а абразивных элементов   К ). Вследствие этого происходит жесткая фиксация элементов в необходимых местах инструмента. Отдельно проведенными экспериментами показано, -что усилие закрепления превыщает 3 кП на 1 см поверхности раздела элемент/алюминиевый сплав и является вполне достаточным для обеспечения работоспособности инструмента. Следует заметить, что в условиях изготовления инструмента не происходит адгезионного взаимодействия алюминиевых сплавов с элементами из композита, а, следовательно, не протекают нежелательные химические процессы разупрочнения материала. Заметим, что явление контактного химического
взаимодействия с припоями негативно влияет на многие виды алмазного и твердосплавного инструмента при использовании для пайки высокотемпературных припоев.
Важно обратить внимание, что предложенная конструкция инструмента позволяет существенного интенсифицировать и упростить процесс его изготовления. В этом случае процесс формирования корпуса круга и закрепления элементов в нем реализуются в одной операции, а сам процесс - процесс литья - относится к высокопроизводительным. Низкая плотность алюминия (2,7 г/см) и используемых элементов (3,3 г/см) делают абразивный инструмент легким, что важно для таких применений как ручной инструмент или инструмент для использования при больших окружных скоростях.