Патент на изобретение №2161659
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(57) Реферат: Изобретение может быть использовано для изготовления режущих инструментов, например скважинного фрезерного инструмента, работающего в условиях динамических нагрузок. Металлокерамическая композиция на основе карбида вольфрама содержит олово, гидрид титана, медь и комплексный флюс, содержащий тетратоборнокислый натрий, борный ангидрид и висмут азотнокислый, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: карбид вольфрама 60 – 68, олово 8 – 12, гидрид титана 1,5 – 1,8, тетратоборнокислый натрий 1,0 – 1,2, борный ангидрид 1,0 – 1,2, висмут азотнокислый 0,2 – 0,3, медь остальное. Технический результат – максимально прочное крепление режущих элементов – частиц карбида вольфрама к корпусу инструмента. Изобретение относится к изготовлению сплавов на основе карбидов вольфрама и может быть использовано для изготовления режущих инструментов, например, фрезера для резки обсадных труб. Известен сплав на основе карбидов вольфрама, содержащий твердые частицы литых карбидов вольфрама и сплав-связку, включающую никель, марганец и медь (а.с. 323947, В 23 К 35/22). Однако известный сплав непригоден для изготовления режущих инструментов. Известен сплав на основе карбидов вольфрама, содержащий твердые частицы литых карбидов вольфрама, флюс на основе борсодержащих компонентов и сплав-связку, включающую углерод, хром, молибден, марганец, магний, медь (патент РФ 2120491, C 22 C 29/08, опубл. 20.10.98 г.). Однако известный сплав направлен на повышение износостойкости деталей, работающих в абразивной и коррозионной средах и также непригоден для изготовления режущих инструментов, работающих в условиях больших динамических нагрузок. Еще одним недостатком известного сплава является использование для приготовления смести и шихты дорогостоящей и энергоемкой индукционной печи. Таким образом, возникла проблема создания сплава на основе карбидов вольфрама, обладающего при относительно невысокой стоимости изготовления высокой механической прочностью и пригодного для изготовления режущего инструмента, например, фрезера, работающего при больших динамических нагрузках. Технический результат – максимально прочное крепление частиц литого карбида вольфрама к корпусу инструмента. Указанный технический результат достигается тем, что известная металлокерамическая композиция на основе карбида вольфрама, содержащая флюс, согласно изобретению дополнительно содержит олово, гидрид титана и медь, а в качестве флюса – комплексный флюс, содержащий тетратоборнокислый натрий, борный ангидрид и висмут азотнокислый при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Карбид вольфрама – 60-68 Олово – 8-12 Гидрид титана – 1,5-1,8 Тетратоборнокистый натрий – 1,0-1,2 Борный ангидрид – 1,0-1,2 Висмут азотнокислый – 0,2-0,3 Медь – Остальное Содержание зерен карбида вольфрама в пределах 60-68% обусловлено оптимальной концентрацией режущих элементов. При повышении содержания карбида вольфрама более 68% режущие элементы будут соприкасаться друг с другом, что снизит прочность их крепления в композиции. Содержание карбида вольфрама менее 60% снижает удельную концентрацию режущих элементов, что приведет к ухудшению работоспособности инструмента. Олово с медью образуют двухфазный сплав, обеспечивающий композиции высокую прочность и температуру плавления 950-960oC. Содержание олова менее 8% повышает температуру приготовления композиции. Увеличение содержания олова свыше 12% снижает пластичность и как следствие прочность композиции в целом. Минимальное и достаточное содержание гидрида титана – 1,5%, что обеспечивает межфазное взаимодействие карбида вольфрама с композицией. Повышение доли гидрида титана более 1,8% снижает механические свойства композиции (в частности, ударную вязкость). Предложенный состав и процентное соотношение флюсующих элементов обеспечивают смачивание карбида вольфрама и корпуса инструмента сплавом. Такой состав имеет температуру плавления на 60-80oC ниже температуры плавления других составляющих композиции, что обеспечивает удаление окислов и прочное сцепление композиции с корпусом инструмента. Содержание комплексного флюса менее 2,2% не обеспечивает полного покрытия защитной пленкой поверхности всех составляющих композиции при нанесении ее на корпус инструмента. Присутствие в композиции флюсующих элементов более 2,7% приводит к их “выпотеванию”, что охрупчивает композицию. Медь обеспечивает оптимальные технологические и эксплуатационные свойства композиции. Содержание меди менее 15,5% снижает ударную вязкость композиции, а ее увеличение свыше 28,3% значительно повышает температуру изготовления композиции и ее нанесение на корпус инструмента. Пример осуществления изобретения. Вначале готовят комплексный флюс в количестве 24 г, затем его измельчают до частиц размером 0,3-0,5 мм. Все остальные ингредиенты композиции, кроме карбида вольфрама, взвешивают и берут в следующих количествах, г: Олово – 98 Гидрид титана – 16,2 Медь – 215 Затем тщательно перемешивают. В термостойкую изложницу помещают литой дробленый карбид вольфрама в количестве 627 г, размер частиц 5-7 мм, сверху засыпают ранее приготовленную смесь вместе с флюсом и помещают в муфельную печь, где нагревают, выдерживают 15 мин и охлаждают. Полученную композицию в виде прутков наносят с помощью газопламенной горелки на корпус инструмента. Технические испытания полученного опытного образца на срез на машине УМ-5 (универсальная испытательная машина) показали, что касательное напряжение сдвига составляет 9,5 кг/мм2, что свидетельствует о достаточно хорошей прочности композиции. Таким образом, предлагаемая композиция может быть использована для вооружения скважинного фрезерного инструмента, работающего в условиях динамических нагрузок. Формула изобретения
Карбид вольфрама – 60 – 68 Олово – 8 – 12 Гидрид титана – 1,5 – 1,8 Тетратоборнокислый натрий – 1,0 – 1,2 Борный ангидрид – 1,0 – 1,2 Висмут азотнокислый – 0,2 – 0,3 Медь – Остальное |
||||||||||||||||||||||||||
