NL7903661A

NL7903661A - Gereedschap voor het verspanend bewerken van materiaal.

Info

Publication number: NL7903661A
Application number: NL7903661A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1979-05-10
Publication date: 1980-11-12
Also published as: JPS55158171A; EP0019335A1

Description

Η

V

-ψ N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN te EINDHOVEN PHN 9^55 1 : G-ereedschap voor het verspanend bewerken van materiaal . De uitvinding heeft betrekking op gereedschap voor het verspanend bewerken van materiaal, in het bijzonder beitelmateriaal voor het verspanend bewerken van metalen. , 5 Uit het handboek "Ceramics in Machining Processes" van A.G·. King en W.M. Wheildon, Academic Press 1966,

New York - London, biz. XIII-XXI en 1-28 is dicht, poly-kristallijn aluminium met korund-structuur als materiaal voor verspanend gereedschap bekend. Het materiaal bevat 10 toevoegingen, die dienen als korrelverfijner en/of sintermiddel, zoals MgO, TiO, NiO enzovoorts.

De voordelen van dit materiaal in vergelijking tot materiaal voor gereedschap uit snelstaal spruiten voort uit een grotere hardheid, een grotere druksterkte 15 en een hogere werktemperatuur. Een nadeel is echter de lagere transversale breeksterkte en de niet zo grote standtijd.

Doel van de uitvinding was een uit keramisch materiaal bestaand verspanend gereedschap, dat onder behoud 20 van de bovengenoemde voordelen een grotere standtijd bezit.

Nu is uit een artikel van Nils Claussen c.s. getiteld: "Effect of induced microcracking on the fracture thoughness of ceramics" in Ceramics Bulletin j)6, 559-562 (1977) keramisch materiaal bekend van grote hardheid en 7903061 /jr è ' ' PHN 9^55 2 kerfslagvastheid, welk materiaal bestaat uit gesinterd Al^O^ met daarin gedispergeerd niet-gestabiliseerd ZrO^. Deze laatste stof bestaat in twee kristalmodificaties, te weten een monokliene met lage dichtheid (5*56) tot 5 circa 1000°C en eën tetragonale met hoge dichtheid (6.10) boven die temperatuur. Wanneer boven die temperatuur isostatisch heet geperst materiaal wordt afgekoeld tracht de tetragonale fase met hoge dichtheid zich om te zetten in de monokliene met lage dichtheid. Doordat dit maar ten 10 dele mogelijk is ontstaan er inwendige drukspanningen, waardoor de breeksterkte aanzienlijk vergroot wordt.

Volgens de uitvinding werd nu gevonden, dat de eigenschappen die nodig zijn voor toepassing van het materiaal als verspanend gereedschap, op eenvoudige wijze, 15 dat wil zeggen door sinteren bij atmosferische druk, verkregen worden wanneer aan het uitgangsmateriaal NiO en/of CoO wordt toegevoegd in een hoeveelheid tussen ongeveer 0,02 en 0,2 gew. en/of een of meer van de oxiden Cr^O^ La^O^ en Y^Q^vin eën hoeveelheid tussen 0,05 en 20 1 gew.$, waarbij het totaal van alle oxiden buiten AlgO^

en ZrO^ niet hoger is dan 1 gew.$. X

Deze verbindingen, die als korrelgroeiremmers dienst doen, zijn essentieel voor het verkrijgen van de vereiste eigenschappen.

25 Het verspanend gereedschap op basis van alüminium- oxide volgens de uitvinding is daardpor gekenmerkt, dat het fijn gedispergeerd zirconiumoxide in een hoeveelheid tussen 10 en 25 gew.fo en nikkeloxide en/of cobalt-oxide in een totale hoeveelheid tussen 0,02 en 0,2 gew.^ 30 en/of een of meer van de oxiden van chroom (lil) , lant'haan en yttrium in een totale hoeveelheid tussen 0,05 en 1 gew.°/o bevat, waarbij het totaal van alle oxiden buiten Al^O^ en ZrQ>niet hoger dan 1 gew.$ is, een gemiddelde kristal-lietgrootte tussen 2 en 5 yum en een porositeit beneden 35 1 vol .</>) bezit.

Ter vervaardiging van dit materiaal gaat men * bij voorkeur uit van een mengsel van drooggemalen alumi-niumoxide met een kristallietgrootte van gemiddeld ongeveer 7903661 PHN 9455

V

4 3 V- i 0,3 yu™ en zircoonoxide met een deeltjesgrootte waarvan tenminste 70$ ligt tussen 1 en 3 yum en tenminste een van de oxiden van nikkel, cobalt, chroom, lanthaan en yttrium welk mengsel na vormgeving en verdichting op een dichtheid

O

5 boven 2,2 g/cmJ wordt gesinterd op een temperatuur tussen 1450 en 1650°C.

Bij wijze van voorbeeld volgt thans de beschrijving van de vervaardiging van een verspanend gereedschap volgens de uitvinding. De enige figuur vertoont een belang-10 rijke toepassing, namelijk als beitel in een draaibank.

De eigenlijke beitel (l) -is in een houder (2) ingeklemd.

In een kogelmolen waarvan de wanden met rubber bekleed zijn, wordt 25 kg aluminiumoxide poeder met een kristallietgrootte van gemiddeld 0,3 ^um bereid door cal-15 cineren van ammonium-aluminiumaluin NH^Al (S0^)2.12^0 tezamen met 200 kg aluminiumoxide-kogels met een diameter van 3»6 cm gedurende 8 uur tot agglomeraten verdicht. Zirkoonoxide wordt na toevoeging van nikkelacetaat en maal-liclaamen bestaande uit beitelmateriaal volgens de uitvin-20 ding gedurende \ uur nat gemalen in een trümolen, waarna het ZrOg een deeltjesgrootte heeft, waarvan ongeveer 75$ tussen 1 en 3 yum ligt. Een maalcharge heeft de volgende samenstelling: 353 S zircoonoxide 25 3 >33 S nikkelacetaat 800 g gedeioniseerd water

Aan de moleninhoud worden na \ uur malen de volgende componenten toegevoegd: 2000 g drooggemalen aluminiumoxide 30 1350 gedeioniseerd water 38 g van een polymethylmethacrylaatemulsie als bindmiddel. ~ Na 30 minuten malen wordt de suspensie over een 36yum zeef gezeefd en vervolgens door sproeidrogen gegranuleerd.

Het verkregen granulaat heeft een stort-dichtheid van 1,10-35 1 ,20 g /cm^ .

Het granulaat wordt met een persdruk van 2 3000 kg/cm tot een uitgangsvorm voor een inzetstuk van een beitel gevormd, waarbij het granulaat direkt vóór het 7903561 PHN 9^55 >r k persen met 3 gew.^£ gedeioniseerd water bevochtigd wordt.

O

De persdichtheid bedraagt 2,50-2,60 g/cmJ. De perspro-dukten wordt vervolgens in een doorschuifpijpoven in lucht gesinterd op een/Êéliperatuur van 1550-1600°C 5 gedurende 1 h. 2 uur.

De krimp gedurende deze sinterbewerking O - bedraagt 16 è. 17^ en de dichtheid d=4,26 g/cm , waaruit men kan berekenen, dat de porositeit circa 0,5 vol.56 bedraagt. De gemiddelde kristallietgrootte bedraagt 10 3,0-3,5 /tan.

Na sinteren wordt het produkt op maat geslepen volgens de hiervoor geldende normen.

De aldus verkregen beitel wordt beproefd door op een draaibank een aantal werkstukken van verschil-I5 lende vorm en verschillend materiaal af te draaien in vergelijking tot een beitel met identieke vorm, doch bestaande uit gesinterd aluminiumoxide van dezelfde kwaliteit als boven, doch zonder toevoeging van zirkoonoxide.

Het materiaal, dat gebruikt wordt, is gietijzer en onge-20 legeerd koolstofstaal. De werkstukken bestaan uit staven met een of meer groeven in de lengte-as in het buitenoppervlak, waardoor de beitel aan een zware belasting blootstaat.

Er werden met de beitel volgens de uitvinding 25 standtijden bereikt, die 3 tot 5 maal zo hoog zijn als met de aluminiumoxidebeitel.

Vergelijkbare resultaten worden verkregen met beitelmateriaal, dat in plaats van nikkeloxide een van de andere bovengenoemde oxiden bevat.

30 7903661 35

Claims

1. Verspanend gereedschap op basis van alumi-niumoxide gekenmerkt door de aanwezigheid van fijn gedis-pergeerd zirconiumoxide in een hoeveelheid tussen 10 en 25 ge-w.’/o en van nikkeloxide en/of cobaltoxide in een to-5 tale hoeveelheid tussen 0,02 en 0,2 gew.$ e^f een.nf meer van de oxiden van chroom(lll), 1anthaan en yttrium in een totale hoeveelheid tussen 0,05 en 1 gew.fo, waarbij'het totaal van alle oxiden buiten en Zr02 niet hoger dan 1 ge-w.°/o is en dat het gereedschap een porositeit beneden 1 vol.jó 10 bezit.

2. Werkwijze voor de vervaardiging van materiaal voor gereedschap volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een mengsel van drooggemalen aluminiumoxide met een gemiddelde kristallietgrootte van ongeveer 0,3 yum en zircoon- 15 oxide met een deeltjesgrootte waarvan tenminste 75$ ligt tussen 1 en 3 yum en tenminste een van de oxiden van nikkel, cobalt, chroom(lll), lanthaan en yttrium na vormgeving O en verdichting tot een dichtheid boven 2,2 g/cnr wordt gesinterd op een temperatuur tussen 1450 en 1650°C. 7903561 20