СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к области изготовления ручного абразивного инструмента, в частности напильников и надфилей.

Известен аналогичный способ изготовления напильников [1], который включает в себя закрепление режущих элементов на основании. В качестве режущих элементов используют стерженьки, изготовленные из инструментальной стали, например марки У13 или ШХ15 или другого материала, стойкого в щелочной среде. Затем закрепленные на основании стержни погружают в твердеющую среду, извлекают из нее, выдерживают и освобождают кончики стержней от затвердевшей среды. Недостатком вышеописанного способа является трудоемкость и длительность процесса изготовления абразивного инструмента.

Известен аналогичный способ изготовления рабочего слоя абразивного инструмента [2], при котором шихту связки и абразива перемешивают в магнитном поле, после чего осуществляют прессование, спекание и горячее прессование полученной абразивной массы. В качестве абразива берут синтетические алмазы, а компоненты связки перед перемешиванием намагничивают до величины магнитной восприимчивости, в 3-10 раз большей величины магнитной восприимчивости алмазов. Недостатком данного способа является трудоемкость и длительность процесса изготовления инструмента.

В качестве прототипа выбран способ получения абразивного алмазного инструмента, при котором на поверхность подложки наносят алмазные частицы и композиционный припой [3]. Последний содержит легкоплавкую матрицу, тугоплавкий наполнитель и связующее вещество. Нагревают подложку с нанесенными на нее алмазными частицами и композиционным припоем выше температуры плавления легкоплавкой матрицы и выдерживают при этой температуре. Затем отжигают в вакууме или в защитной атмосфере при температуре испарения компонентов легкоплавкой матрицы. В результате образуется алмазосодержащая связка с многофазной структурой псевдосплава, обеспечивающая высокую износостойкость связки, прочность удержания алмазных частиц и теплопроводность. Недостатком способа-прототипа является трудоемкость и длительность процесса изготовления инструмента.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении производительности изготовления абразивного инструмента.

Технический результат достигается тем, что на металлическую заготовку наносят абразивное покрытие с требуемой шероховатостью, при этом путем детонационного напыления наносят твердосплавное абразивное покрытие с требуемой шероховатостью, которую получают выбором толщины напыленного слоя и дисперсностью напыляемых частиц.

Поставленная задача решается за счет детонационного напыления на металлическую заготовку твердого покрытия, например, твердого сплава с шероховатостью, обеспечивающей необходимое абразивное действие поверхности. Шероховатостью твердого покрытия можно управлять с помощью дисперсности порошка и толщины напыленного слоя. Чем толще наносимый слой и крупнее частицы напыляемого материала, тем достигается более высокая шероховатость. Скорость детонационного напыления с помощью современных установок позволяет наносить до 3-х килограмм покрытия в час, а твердость твердосплавного покрытия (до 15000 МПа) до 2-х раз выше, чем у закаленных сталей. Это позволяет получать абразивный инструмент с высокой производительностью. Кроме того, твердосплавное покрытие в качестве абразивного материала обладает более высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью и краскостойкостью, чем стальные напильники, и более высокой термостойкостью, чем алмазные напильники. Для формирования покрытия можно использовать порошки карбидвольфрамовых твердых сплавов с содержанием кобальтовой связки от 4 до 20% (например, порошки марок ВК-12, ВК-10, ВК-4 и др.), а также смеси вышеуказанных порошков с порошками других твердых материалов, например корунда (Al₂O₃). Для обработки мягких металлов, полимеров и древесины можно использовать порошки легированных сталей (ПР-Х11Г4СР, ПР-Н9Г4СР и др.), формирующих покрытие с твердостью, характерной для стандартных напильников (58...62 HRC). Рекомендуемые режимы нанесения покрытия с помощью автоматизированных детонационных установок: частота выстрелов 4 Гц, детонирующая газовая смесь - ацетилен (50%), кислород (50%); коэффициент заполнения ствола детонирующей газовой смесью - 50-70%; дисперсность порошка 30…50 мкм; дистанция напыления 150…200 мм. При данных режимах напыления для порошка твердого сплава ВК-12 значения шероховатости покрытия R_max (мкм) в зависимости от толщины h (мкм) и дисперсности d (мкм) частиц приведены в таблице.

Заявляемый способ реализуется следующим образом. Делают металлическую заготовку для абразивного инструмента необходимой формы и размеров. Наносят на металлическую заготовку абразивное покрытие с требуемой шероховатостью.

Пример. Изготавливали надфиль для обработки детали из стали 40Х после закалки и отпуска (HV 350). Для возможности обработки данной стали твердость рабочей поверхности надфиля должна быть в три раза выше твердости обрабатываемого материала, т.е. 1050 HV. Для обеспечения такой твердости выбрали в качестве материала для напыления порошок твердого сплава ВК-12, обеспечивающий твердость покрытия 1100…1400 HV. В качестве основы для надфиля брали заготовку из стали 40 с твердостью 220 кгс/мм² и площадью рабочей поверхности 12 см². Эксперименты показали, что заметное абразивное действие начинает проявляться при шероховатости покрытия R_max≥15 мкм, поэтому для создания абразивного покрытия использовали порошок дисперсностью 40 мкм и формировали слой покрытия толщиной 40…50 мкм. Длительность обработки составила 3…4 секунды. Твердость покрытия составила 1340 кгс/мм². Испытания надфиля показали его работоспособность при опиливании выбранной детали. Описанный пример указывает на то, что заявленный способ позволяет получить заявленный результат.

Литература

1. Патент РФ №2120842. Способ изготовления напильников / Головач В.А. Опубл. 27.10.1998.

2. А.с. SU 1187971. Способ изготовления рабочего слоя абразивного инструмента / Бурман Л.Л., Уман СМ., Филатов Ю.Д., Невструев Г.Ф. Опубл. 30.10.1985, бюл. №40.

3. Патент РФ №2362666. Способ получения абразивного алмазного инструмента / Соколов Е.Г., Соколов Г.Я., Грознов Р.И. Опубл. 27.07.2009, бюл. №21.