Технология изготовления алмазосодержащих сегментов для шлифовального инструмента

Размещено на http://www.allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Институт экотехнологий и инженеринга

Кафедра ПМиФП

Контрольная работа

на тему: «Технология изготовления алмазосодержащих сегментов для шлифовального инструмента»

Выполнил: магистрант 1 курса группы

МФП-15-1 Маратов А.

Руководитель: к.т.н., доцент Лопатин В.Ю.

Москва 2015

Содержание

Введение

1. Типы шлифовальных инструментов

2. Связки для шлифовальных инструментов

3. Технология изготовления алмазосодержащих сегментов

Список литературы

Введение

Алмазный инструмент давно и громко заявил о себе, и о своих преимуществах перед классическими методами обработки строительного материала. шлифовальный инструмент алмазный сверхтвердый

Инновационной особенностью алмазного инструмента является износостойкость алмазных зерен, закрепленных на поверхности инструмента. Несмотря на разнообразие видов алмазного инструмента, структура их строения идентична: она состоит из несущего корпуса и алмазоносного слоя, непосредственно взаимодействующего с материалом. Основа инструмента - алмазный слой, представляющий собой связку из металлического порошка и синтетических алмазов, превосходящих по прочности природного алмаза. Чем профессиональнее точно подобран состав связки, тем качественнее и эффективнее работа алмазного инструмента в целом. Для каждой связки своя технология изготовления, стандартной рецептуры нет. Поэтому крупные производители алмазного инструмента, разрабатывают собственную формулу алмазоносного слоя под каждый инструмент, обеспечивая тем самым его уникальность.

В современном инструментальном производстве широко используются разнообразные инструменты, изготовленные из естественных и искусственных алмазов. Высокая стоимость алмазных инструментов вполне окупается повышением производительности труда и высоким качеством обработки.[3]

Алмазная резка, то есть резка при помощи алмазного инструмента, относится к самым эффективным и безопасным методам резки железобетона, кирпича и камня. Принципиальная особенность алмазной резки состоит в отсутствии динамических нагрузок на объект, которые создаются альтернативными технологиями разрушения строительных материалов, например, применением перфораторов или отбойных молотков. К преимуществам использования технологии алмазной резки относится, прежде всего, резкое увеличение производительности труда, ведь алмазный инструмент легко “берет” такие металлические включения бетонных или кирпичных стен, как арматура или металлический профиль, с пропилом которых при использовании обычного инструмента нередко возникают сложности. Другое достоинство алмазной резки - сравнительно низкий уровень шума, пыли и, самое главное, вибрации. Это не только делает использование алмазного инструмента более комфортным в работе, но и позволяет гарантировать целостность конструкции здания. В отсутствии динамических ударных нагрузок в бетоне не образуются микротрещины, которые приводят к его последующему разрушению.

1. Типы шлифовальных инструментов

В настоящее время распространены следующие типы шлифовальных инструментов на основе сверхтвердых материалов:

· Шлифовальные круги на керамической и органической связке.

· Шлифовальные бруски.

· Шлифовальные головки.

· Эльборовые круги на керамических связках применяется для обработки высокоточных деталей из сталей и сплавов твердостью HRC>50, износостойких покрытий.

· Эльборовый инструмент на органических связках, в том числе отрезные круги, применяются, главным образом, на операциях заточки инструмента (свёрла, фрезы, резцы и т. д.) из быстрорежущих сталей, вышлифовки стружечных канавок, отрезки и прорезки пазов.

· Алмазный инструмент на органических связках, в том числе отрезные круги, применяются для заточки режущего инструмента из твёрдых сплавов, деталей из композита и керамики. Алмазные отрезные круги применяются для высокоточной резки твёрдого сплава, технической керамики, цветных металлов, кварцевого стекла, ферритов, кварца.

· Алмазный инструмент на керамических и металлических связках применяется при шлифовании твердосплавных деталей (пуансонов, калибров, валков и др.), для шлифования режущих пластин из композитов, деталей из сочетания стали и твёрдого сплава, а также для правки шлифовальных кругов.

· Алмазные отрезные круги на металлических связках используются для обработки и резки стекла, хрусталя, драгоценных и полудрагоценных камней. Бруски из синтетического алмаза на металлической связке используются для чернового и чистового хонингования деталей из чугуна и стали.

· Специальный абразивный инструмент, в том числе высокопористый, применяют в производстве турбин при шлифовании деталей из вязких, высокопластичных сплавов (жаропрочных, титановых), для бесприжогового производительного шлифования зубчатых колес, а также для шлифования цветных сплавов, полимерных покрытий на валах бумагоделательных машин.

2. Связки для шлифовальных инструментов

В основу технологий изготовления алмазного инструмента на металлической связке положены методы порошковой металлургии. Рабочий слой инструмента состоит из порошка алмаза и металлического связующего. Использование в качестве исходных материалов порошков позволяет формовать в пресс-форме заготовки алмазного инструмента точные по форме, что сводит к минимуму объем их механической обработки. Кроме того, отсутствуют многие ограничения, связанные с выбором компонентов сплавов. В отличие от литья методы порошковой металлургии позволяют создавать композиции, включающие не сплавляемые друг с другом материалы, что используется при закреплении алмазных частиц в металлической связке.

При производстве алмазного режущего инструмента в качестве материала, служащего для закрепления алмазов - связки - обычно используются металлы (Co, Fe, Ni, Cu, Sn и др) и их сплавы. Материалы на основе кобальта и его сплавов, получаемые методами порошковой металлургии, широко используются при производстве алмазного инструмента для камнеобработки и стройиндустрии. Это связано с уникальными физическими и механическими свойствами кобальтовых сплавов - высокими значениями прочности, ударной вязкости, твердости, износостойкости и адгезии к алмазу.

Для повышения активности алмазно-металлической связки в ее состав вводят такие элементы, как хром и титан. Для придания связке необходимых дополнительных физико-механических свойств вводятся легирующие компоненты: молибден, серебро, магний. Кроме этого, широко используются добавки неметаллических материалов - карбиды, нитриды, фториды, бориды, окислы и т.п., которые используются в качестве наполнителей. Они не вступают во взаимодействие с металлическими компонентами, но оказывают влияние на физико-механические и эксплуатационные свойства алмазно-металлических композиций.

Практика создания алмазного инструмента показывает, что можно изготовить алмазоносный слой, на металлической связке без уплотнения в горячем состоянии. Это существенно упрощает технологический процесс и применяемую оснастку. Однако при такой технологии сохраняется остаточная пористость в алмазоносном слое, в этом случае снижается прочность закрепления алмазов и как следствие - стойкость инструмента. Для повышения прочности закрепления алмазов в пористом алмазоносном слое необходимо использовать связки, химически взаимодействующие с алмазами во время спекания. Прочность удержания алмазов в матрице обеспечивается не только силами механического закрепления, но и путем химического взаимодействия связки с алмазами. Такие связки называются адгезионно-активными. [1]

Инструменты простой формы можно изготовить методом пропитки расплавами пористого алмазоносного слоя. Для этого алмазы смешивают с металлическими порошками, прессуют из полученной смеси пористый брикет, который пропитывают расплавленным металлом или сплавом, имеющим температуру плавления, более низкую, по сравнению с температурой плавления металла, из которого приготовлена шихта. Несмотря на определенные преимущества описанных методов изготовления инструмента без уплотнения, они не получили широкого применения в промышленности. В настоящее время основным остается способ изготовления инструмента на металлической связке, включающий операцию уплотнения слоя в нагретом состоянии. [2]

Алмазный инструмент на металлической связке изготавливают также методом гальванотехники. Закрепление зерен алмазов на корпусе осуществляют в гальванических ваннах, заполненных электролитом. В гальванические ванны должны быть введены анод и катод, подсоединенные к источнику постоянного тока. Анод обычно изготовляют из никеля, а в качестве катода используют корпус инструмента, на поверхности которого распределены зерна алмазов. При пропускании постоянного электрического тока через электролит, содержащий водные растворы солей [NH4(NiSO4)2]Ч6H2Oпроисходит их диссоциация на анионы и катионы. Ионы никеля перемещаются к катоду и, разряжаясь, осаждаются на поверхности металлического корпуса в виде атомов металла. Образующийся тонкий слой никеля, появившийся на катоде-корпусе, прочно закрепляет частицы алмаза на корпусе инструмента. По закону Фарадея количество металла, осаждающегося на поверхности катода, пропорционально плотности тока и времени осаждения.

Методом электрохимического осаждения получают, как правило, однокомпонентные металлические связки. В большинстве технологических процессов связкой служит никель, который обеспечивает хорошее сцепление металлического слоя с корпусом. Частицы порошка алмаза прочно удерживаются в твердой никелевой связке. В практике алмазного инструмента применяют методы гальваностегии и гальванопластики. [1]

На сегодняшний день наиболее распространенным методом изготовления алмазного инструмента на металлической связке является метод горячего прессования. [4]

3. Технология изготовления

Общая технологическая схема производства алмазосодержащих сегментов представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общая технологическая схема производства алмазосодержащих сегментов

Изготовление алмазного инструмента на металлической связке методом горячего прессования включает в себя следующие основные операции:

1. Подготовка смеси металлических порошков и алмазов. В соответствии с рецептурой сегментов производится подготовка смеси металлических порошков и алмазов. Равномерное распределение компонентов осуществляется в смесителе. В готовый состав добавляются связующие для процесса гранулирования.

2. Гранулирование. Процесс гранулирования производится для равномерного распределения алмазов и дальнейших высокоточных технологических операций. Смесь металлических порошков, алмазов и связки поступает в бункер гранулятора, где происходит дополнительное смешивание и гранулирование. Далее круглые гранулы проходят операцию сушки.

3. Холодное прессование сегментов. Гранулятор засыпается в автоматические холодные пресса. Под давлением из смеси формируется необходимая форма сегмента. Подобные пресса позволяют изготовить многослойные сегменты, что в дальнейшем существенно влияет на производительность инструмента в целом.

4. Горячее прессование сегментов. Горячее прессование является окончательной операцией производства сегментов. Сегменты после процесса холодного прессования укладываются в специальную рамку.Горячий пресс в защитной среде спекает сегменты в соответствии с заданной программой.

Список использованной литературы:

1 delta-grup.ru/bibliot/1/18.htm

2 http://www.almazmarket.ru/techinform/primenenie_sliffbrus.html

3 www.husqvarna.com

4 Зайцев А.А., Курбаткина В.В., Левашов Е.А.// Изв. вузов. Цв.металлургия.2008. No 2. С. 53.

5 Зайцев А.А., Курбаткина В.В., Левашов Е.А.// Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2008. No 2. С. 35.

6 Levashov E.A., Kurbatkina V.V., Zaytsev A.A.// Materials. 2010. No 3. P. 97.

7 Zaitsev A.A., Sidorenko D.A., Levashov E.A.et al. // J. Superhard Mater. 2010. Vol. 6. Р. 42.

8 Сидоренко Д.А., Зайцев А.А., Курбаткина В.В. и др. // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2012. No 1. С. 38.

9 Зайцев А.А., Сидоренко Д.А., Левашов Е.А.и др. // Сверхтвердые материалы. 2012. No 4. С. 75.

10 Токова Л.В., Зайцев А.А., Курбаткина В.В.и др. // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2012. No 3. С. 37.

11 Egan D., Lee, C., Melody, S.// EPMA World Congr. and exhibition «PM 2010». Hard Materials & Synthetic diamond Tools. Florence, Italy: Eur. Powder Metal. Ass., 2010. P. 72.

12 Konstanty J.Powder Metallurgy Diamond Tools. Elsevier. 2005.

13 Химическая энциклопедия. В 5 т. / Гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1992. Т. 3. С. 125.

14 www.al-bt.ru/tehnologiya_proizvodstva_almaznyh_segmentov

15 Жадановский Б.В. «Технология алмазной механической обработки строительных материалов и конструкций» Москва, Стройиздат, 2004г.

Размещено на Allbest.ru