КЕРАМИЧЕСКАЯ СВЯЗКА
CERAMIC BINDER

Область техники
Изобретение относится к керамической связке для изготовления корундового шлифовального инструмента, состав которой дает возможность понижения температуры обжига шлифовального инструмента из искусственных корундов, карбида кремния или нитрида бора.
Существующее до сих пор состояние техники
В настоящее время используются керамические связки для изготовления шлифовального инструмента с температурой обжига свыше 1200°C. Минусы используемого до сих пор обжига при высоких температурах состоят в том, что такие связки нельзя использовать для изготовления шлифовального инструмента на базе кубического нитрида бора, так как нитрид бора при высоких температурах переходит из кубической модификации в гексагональную. К минусам также следует отнести увеличение производственных расходов в виду высокой энергетической ресурсоемкости.
Ближайшим аналогом (прототипом) может служить изобретение по патенту РФ №1390004 «Масса для изготовления абразивного инструмента», относящееся к производству абразивного инструмента, в частности шлифовальных кругов на керамической связке. Цель изобретения - снижение температуры термообработки, увеличение механической прочности инструмента и устранение вспучиваемости массы. Масса в качестве связующего содержит хромхлорфосфатное связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: абразив 75-80 хромхлорфосфатное связующее 5-20; вода, остальное.
Суть изобретения
Указанные выше минусы устраняет керамическая связка для изготовления корундового или карбидного шлифовального инструмента, сутью которой согласно изобретению является то, что она содержит в вес.% следующие вещества:
двуокись кремния
от 40,00 до 70,00
окись алюминия
от 16,00 до 30,00
окись кальция
от 0,40 до 3,00
окись магния
от 0,10 до 3,00
окись калия
от 0,30 до 7,00
окись натрия
от 1,00 до 12,00
окись бора
от 4,00 до 15,00
окись железа
от 0,10 до 1,00
двуокись титана
от 0,05 до 2,00
окись лития
от 0,20 до 5,00
и, по меньшей мере, одну добавку из группы, включающей:
окись цинка
от 0,01 до 15,00
окись бария
от 0,05 до 15,00
двуокись циркония
от 0,05 до 6,00
окись хрома
от 0,01 до 3,00
двуокись олова
от 0,20 до 2,00
щелочной гексафтороалюминат
от 0,20 до 10
В соответствии с изобретением у керамической связки, приведенной выше, химический состав включает от 10 до 90% от массы буросиликатного стекла и до 30% от массы пластического керамического сырья. Такой состав связки обеспечивает понижение температуры обжига шлифовальных кругов на базе корундов до свыше 900°C. Оптимальная вязкость стеклянной фазы, которая реагирует в крайнем слое корунда без его повышенного растворения, обеспечивает оптимальное воздействие связки. Таким способом обеспечивается качественное соединение шлифовального зерна и керамической связки при обжиге шлифовальных кругов. Их подготовка состоит в размельчении стеклянных фритт и остального керамического сырья до размера 60 µм. Сырье и фритты смешивают в соотношениях, при которых их химический состав находится в предлагаемом диапазоне. После гомогенизации размельченной связки со шлифовальным зерном масса готова для прессования. По окончании сушки, пресс-изделия разных размеров обжигают при температуре свыше 900°C. Коренным преимуществом изготовленных таким образом шлифовальных кругов на основе заявленной связки является их более высокая эффективность шлифования и более высокая относительная абразия G по сравнению с кругами, полученными обжигом при температуре свыше 1200°C.
Примеры выполнения
Пример 1
Изготовили керамическую связку плавкой и фриттованием стекла со следующим составом в мас.%:
двуокись кремния
57,03
окись алюминия
18,56
окись железа
0,34
двуокись титана
0,27
окись кальция
1,83
окись магния
1,25
окись калия
1,89
окись натрия
6,36
окись бора
12,03
окись лития
0,22
окись цинка
0,02
двуокись циркония
0,05
окись бария
0,15
Керамическая связка и шлифовальные зерна корунда с размером зерна №60 были смешаны в весовом соотношении 12:88. Смесь увлажнили раствором декстрина в количестве 3,5 мас.% и тщательно гомогенизировали. Из подготовленной таким образом массы спрессовали круги. После сушки при температуре от 100 до 120°C выполняли обжиг в электрической или газовой печи при нарастании температуры с шагом 55°C/час до температуры свыше 960°C и выдержкой в течении 9 часов. Круги обработали до конечного размера после охлаждения до температуры 50°C. Параметры соответствовали технологическим предписаниям.
Пример 2
Изготовили керамическую связку плавкой и фриттованием стекла со следующим составом в мас.%:
двуокись кремния
63,36
окись алюминия
20,17
окись железа
0,28
двуокись титана
0,11
окись кальция
0,60
окись магния
0,12
окись калия
5,18
окись натрия
2,15
окись бора
7,18
окись лития
0,2
окись цинка
0,07
двуокись циркония
0,08
окись бария
0,50
Стеклянную фритту размельчили до требуемой тонкости и смешали со шлифовальными зернами карбида кремния с размером зерна №54 в весовом соотношении 16:84. Смесь увлажнили раствором декстрина в количестве 3,5 мас.% и тщательно гомогенизировали. Из подготовленной таким образом массы спрессовали круги. После сушки при температуре от 100 до 120°C выполнили обжиг в электрической или газовой печи при нарастании температуры с шагом 55°C/час до температуры свыше 960°C и выдержкой в течение 9 часов. Круги обработали до конечного размера после охлаждения до температуры 50°C. Параметры соответствовали технологическим предписаниям.
Промышленная применимость
Шлифовальный инструмент, изготовленный из связки согласно изобретению, при шлифовании наружных цилиндрических поверхностей из стали по ГОСТ 801 SchCH15 (ШХ15), достигает твердости от 60 до 62 HRC и относительная абразия G на 24% более в сравнении с похожими кругами, обожженными до температуры 1200°C.