Производство алмазно-абразивного инструмента — процесс сложный и длительный. Особенно много времени занимает механо-термическая обработка тонких алмазосодержащих пластин, из которых затем изготавливают отрезные круги. При традиционном подходе контейнер с заготовками после спекания и отжигов охлаждается вместе с печью или на воздухе, что существенно увеличивает затраты времени на технологический цикл охлаждения суммарно на десятки часов. Ученые НГТУ им. Р.Е. Алексеева нашли способ кардинально сократить затраты времени, не меняя свойства конечного материала.
В чем суть решения
Авторы разработки предложили заменить медленное охлаждение алмазосодержащих пластин на ускоренное — фактически отжиг заменить на закалку. Сразу после завершения изотермической выдержки (как при спекании, так и при промежуточных термообработках) герметичный контейнер с заготовками извлекается из печи и принудительно охлаждается поливом водой до комнатной температуры. Это позволяет совместить спекание с закалкой на пересыщенный твердый раствор, то есть исключить медленное охлаждение.
Полный цикл изготовления пластины толщиной 0,25 мм на медной основе выглядит так: шихту с алмазным наполнителем прокатывают в пористую ленту, нарезают на заготовки, помещают в контейнер с водородом, нагревают до 700°С и спекают в течение 90 минут с последующей закалкой. Далее следуют три цикла холодной пластической деформации с тремя промежуточными закалками (одна при 750°С, две — при 800°С) и заключительное старение при 300°С в течение 180 минут, которое также завершается ускоренным охлаждением.
Технический результат
Эксперимент показал значительный выигрыш во времени. Применение ускоренного охлаждения водой после каждого этапа сократило этот показатель на 43–45%. При этом, как показали механические испытания, свойства готовых пластин не изменились: микротвердость связки и предел прочности у «закаленных» пластин сохраняются на том же уровне, что и у пластин, полученных при медленном охлаждении.
Перспектива
Предложенный способ ориентирован на изготовление листового алмазосодержащего материала для отрезных кругов и другого абразивного инструмента. Замена длительного охлаждения на ускоренное не требует глубокой модернизации термического оборудования и позволяет почти вдвое увеличить производительность участка термообработки без потери эксплуатационных характеристик продукции.
Патент № 2861879 («Способ получения спеченного алмазосодержащего материала») зарегистрирован Федеральной службой по интеллектуальной собственности.
Источник: Минобрнауки России
