CS267415B1

CS267415B1 - High Pressure Chamber Chamber Component Assembly

Info

Publication number: CS267415B1
Application number: CS884031A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Csc Kupcik; Miroslav Ing Lakomy; Marcela Blahosova; Libor Tegl
Original assignee: Frantisek Ing Csc Kupcik; Miroslav Ing Lakomy; Marcela Blahosova; Libor Tegl
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS403188A1

Abstract

Podstatou řešení je, že v lisovnici je uložena válcová komora z elektricky nevodivého materiálu s nejméně jednou elektricky vodivou tvarovou vložkou, v níž je uložen výlisek, jehož čela jsou opatřena ochrannou fólií a obvod ochranným svítkem, a takto vytvořená sestava je uzavřena elektricky vodivými vložkami.The essence of the solution is that the die contains a cylindrical chamber made of electrically non-conductive material with at least one electrically conductive shaped insert, in which a molding is placed, the ends of which are provided with a protective foil and the circumference with a protective coil, and the assembly thus created is closed with electrically conductive inserts.

Description

Vynález se týká sestavy komponent komory vysokotlakého nástroje pro slinování velmi tvrdých materiálů do tvaru n-úhelníkových polotovarů, n = 3, tvořené z lisovnlce, elektricky vodivých i nevodivých vložek a ochranných prvků.The invention relates to an assembly of components of a high-pressure tool chamber for sintering very hard materials in the form of n-angled blanks, n = 3, consisting of a die, electrically conductive and non-conductive inserts and protective elements.

Současný způsob výroby tvarových destiček ze supertvrdých materiálů je charakterizován tím, že ve vysokotlakých nástrojích v oblasti termodynamické stability a za vysokých teplot se slinuje prášek diamantu a kubického nitridu borltého se slinovacím! přísadami na polykrystalleká tělíska výhradně kruhového tvaru. Z nich se řezáním na laseru, elektrojiskrovým způsobem na ultrazvukových řezačkách či diamantovými pilkami řežou tělíska požadovaných tvarů jako trojúhelník, čtverec, kruhové výseče a podobně a dobrušují se diamantovými kotouči na konečný rozměr a tvar řezné destičky.The current method for the production of shaped inserts from superhard materials is characterized in that diamond powder and cubic boron nitride with sintering are sintered in high-pressure tools in the area of thermodynamic stability and at high temperatures. additives for polycrystalline bodies of exclusively circular shape. From them, bodies of desired shapes, such as triangles, squares, circular sections and the like, are cut by laser cutting, electrospark cutting on ultrasonic cutters or diamond saws, and ground with diamond wheels to the final size and shape of the cutting insert.

Výše uvedený způsob vychází z kruhového průřezu vysokotlakových nástrojů, v nichž se kruhová destička vyrábí nejvýhodněji.The above method is based on the circular cross-section of high-pressure tools, in which the circular insert is most preferably produced.

Nedostatkem popsaného způsobu jsou ztráty drahé suroviny diamantu a kubického nitridu borltého, k nimž při výrobě kruhových polotovarů destiček supertvrdých materiálů dochází, neboť ořezané zbytky z kruhového polotovaru jsou již dále nepoužitelné.A disadvantage of the described method is the losses of the expensive raw material diamond and cubic boron nitride, which occur in the production of circular semi-finished plates of superhard materials, since the cut residues from the circular semi-finished product are no longer usable.

Uvedené nevýhody odstraňuje sestava komponent komory vysokotlakého nástroje pro slinování velmi tvrdých materiálů do tvaru n-úhelníkových polotovarů, n = 3, tvořená z lisovnlce, eletricky vodivých 1 nevodivých vložek a ochranných prvků, vyznačená tím, že v lisovnicl je uložena válcová komora z elektricky nevodivého materiálu s nejméně jednou elektricky vodivou tvarovou vložkou, v níž je uložen výlisek, jehož čela jsou opatřena ochrannou fólií a obvod ochranným svitkem, a takto vytvořená sestava je uzavřena elektricky vodivými vložkami.These disadvantages are eliminated by the assembly of components of the chamber of a high-pressure tool for sintering very hard materials in the form of n-angled blanks, n = 3, consisting of a die, electrically conductive 1 non-conductive inserts and protective elements, characterized in that a cylindrical chamber of electrically non-conductive a material with at least one electrically conductive shaped insert, in which a molding is housed, the faces of which are provided with a protective foil and the circumference with a protective coil, and the assembly thus formed is closed by electrically conductive inserts.

Podstatnou výhodou této sestavy je, že umožňuje přímou výrobu destiček ve vysokotlakých nástrojích ve tvaru n-násobného mnohoúhelníku, například trojúhelník, čtverec, šestiúhelník, ale také samozřejmě i kruh a to vše bez dodatkového řezání.A significant advantage of this assembly is that it allows the direct production of inserts in high-pressure tools in the shape of an n-multiple polygon, such as a triangle, square, hexagon, but also, of course, a circle, all without additional cutting.

Použití této sestavy náplně umožňuje reprodukovatelné slinování. Odstraňuje nevhodné tvarování během tlakování vysokotlakého nástroje a tím i vznik kritických míst, která při slinování či odtlakování vysokotlakého nástroje způsobují praskání vyráběných destiček.The use of this cartridge assembly allows reproducible sintering. It eliminates inappropriate shaping during the pressurization of the high-pressure tool and thus the formation of critical points that cause cracking of the produced inserts during sintering or depressurization of the high-pressure tool.

Z hlediska ekonomického má tento způsob výroby tvarových destiček polykrystalických supertvrdých materiálů následující výhody. Pří výrobě jednoho kusu destičky se ušetří zhruba 10 až 30 hmot, výchozího prášku supertvrdého materiálu, například kubického nitridu boru a podobně. Odstraněním operace řezání na požadovaný tvar se ušetří strojní kapacita na drahých dovozových zařízeních, například laser a zároveň nedochází k narušení materiálu destlčky.From an economic point of view, this method of producing shaped plates of polycrystalline superhard materials has the following advantages. In the production of a single piece of plate, about 10 to 30% by weight of a starting powder of a superhard material, for example cubic boron nitride and the like, is saved. Eliminating the cutting operation to the desired shape saves machine capacity on expensive import equipment, such as a laser, and at the same time does not disturb the insert material.

Na výkrese je konstrukční provedení sestavy komponent komoryThe drawing shows the design of the assembly of chamber components

CS 267415 Bl vysokotlakého nástroje v obr. 1 v podélném řezu a v obr. 2 v příčném řezu.CS 267415 B1 of the high-pressure tool in FIG. 1 in longitudinal section and in FIG. 2 in cross section.

Komponenty jsou sestaveny následovně; ve válcové komoře 1 je uložena elektricky vodivá tvarová vložka 2, ve kterém je uložen výlisek 3. Výlisek 3 je chráněn ochranným svitkem 4 a ochrannou fólií 6 a ve válcové komoře 1 uzavřen elektricky vodivými vložkami 5.The components are assembled as follows; an electrically conductive shaped insert 2 is accommodated in the cylindrical chamber 1, in which a molding 3 is accommodated. The molding 3 is protected by a protective roll 4 and a protective foil 6 and closed in the cylindrical chamber 1 by electrically conductive inserts 5.

Do pyrofylitové válcové komory 1 vysokotlakého nástroje se vloží elektricky vodivá tvarová vložka 2, například z materiálu jako je grafit. molybden, cermety na bázi grafitu a molybdenu a podobně. Elektricky vodivá tvarová vložka 2 je buď celistvá nebo se skládá ze dvou či více segmentů pro zjednodušení jejich hromadné výroby. Kompletaci jednotlivých segmentů do elektricky vodivé tvarové vložky 2 lze pro zjednodušení manipulace a vkládání do vysokotlaké komory provést lepením. Do tvarové dutiny elektricky vodivé tvarové vložky 2 se vloží čtvercový, trojúhelníkový nebo jinak tvarovaný výlisek 5 z prášku diamantu nebo kubického nitridu boru buď přímo nebo oddělený od topného elementu, kterým v našem případě je elektricky vodivá tvarová vložka 2, ochranným svitkem 4 zabraňujícím znečištění slinovaného tělíska materiálem topného článku. S výhodou lze užít tenkostenných kelímků z vysokotavltelných kovů či grafitu se skelnou strukturou. Cela výlisku 3 slinovaného materiálu se chrání před znečištěním ochrannou fólií 6, například grafitovou. Sestava se uzavře elektricky vodivými vložkami 5, zhotovenými obvykle z grafitu. Podle výšky vysokotlakého nástroje lze volit jednovrstvé případně dvou či vícevrstvé uspořádání.An electrically conductive shaped insert 2, for example made of a material such as graphite, is inserted into the pyrophyllite cylindrical chamber 1 of the high-pressure tool. molybdenum, cermets based on graphite and molybdenum and the like. The electrically conductive shaped insert 2 is either integral or consists of two or more segments to simplify their mass production. The assembly of the individual segments into the electrically conductive shaped insert 2 can be carried out by gluing in order to simplify handling and insertion into the high-pressure chamber. A square, triangular or otherwise shaped molding 5 of diamond powder or cubic boron nitride is inserted into the shaped cavity of the electrically conductive shaped insert 2 either directly or separated from the heating element, which in our case is an electrically conductive shaped insert 2, by a protective coil 4 preventing contamination of the sintered bodies with heating element material. Advantageously, thin-walled crucibles made of high-melting metals or graphite with a glass structure can be used. The whole of the compact 3 of sintered material is protected against contamination by a protective foil 6, for example graphite. The assembly is closed by electrically conductive inserts 5, usually made of graphite. Depending on the height of the high-pressure tool, a single-layer or two-layer or multi-layer arrangement can be selected.

Příklad 1Example 1

Sestava dle obr. 1 se použije pro slinutí čtvercové destičky o délce strany 12,7 mm z polykrystalického kubického nitridu borltého. Prášek kubického nitridu boru se slinovací přísadou se předlisuje na čtvercový výlisek a vloží do tvarové čtvercové dutiny. Celková sestava se vloží do vysokotlakého nástroje typu Belt a po dosažení tlaku 5 až 6 GPa se slinuje při teplotě 1500 až 1600 °C po dobu 10 min. Výsledkem slinování je čtvercový polotovar destičky PKNB, který se opracuje broušením přímo na čtvercovou destičku. Ve srovnání s výrobou destičky o straně 12,7 mm z kruhového polotovaru se dosáhne úspory 30 až 35 % výchozí suroviny kubického nitridu boru.The assembly according to Fig. 1 is used for sintering a square plate with a side length of 12.7 mm from polycrystalline cubic boron nitride. The cubic boron nitride powder with a sintering additive is pre-pressed into a square molding and inserted into a shaped square cavity. The whole assembly is placed in a belt-type high-pressure tool and, after reaching a pressure of 5 to 6 GPa, it is sintered at a temperature of 1500 to 1600 ° C for 10 minutes. The result of sintering is a square blank of a PKNB insert, which is machined by grinding directly onto a square insert. Compared to the production of a 12.7 mm plate from a circular blank, a saving of 30 to 35% of the cubic boron nitride starting material is achieved.

Příklad 2Example 2

Čtvercová vrstevnatá destička s vrstvičkou polykrystalického kubického nitridu boru na podložce ze slinutého karbidu byla připravena v sestavě dle obr. 1. Na čtvercovou podložku ze slinutého karbidu umístěnou ve čtvercové dutině sestavy se vloží výlisek z prášku kubického nitridu boru a slinovací přísady. Slinováno za tlaku 5 až 6 GPa a při teplotě 1500 až 1600 °C po dobu 15 min. Získá se čtvercový polotovar vrstevnaté destičky s vrstvou polykrystalického kubického nitridu boru pevně přitisknutou k podložce ze slinutého karbidu, vyžadující minimální úpravy při broušení.A square layered plate with a layer of polycrystalline cubic boron nitride on a sintered carbide substrate was prepared in the assembly of Fig. 1. A molding of cubic boron nitride powder and sintering additive was placed on a square sintered carbide substrate placed in a square cavity of the assembly. Sintered at a pressure of 5 to 6 GPa and at a temperature of 1500 to 1600 ° C for 15 min. A square blank of laminated insert with a layer of polycrystalline cubic boron nitride firmly pressed against a sintered carbide substrate is obtained, requiring minimal grinding modifications.

Claims

Assembly of components of a high-pressure tool chamber for sintering very hard materials in the shape of n-angled semi-finished products, n = 3 consisting of a press, electrically conductive and non-conductive inserts and protective elements, characterized in that a cylindrical chamber C1) of electrically non-conductive material with at least one electrically conductive shaped insert C2), in which a molding C3) is housed, the faces of which are provided with a protective foil C6) and the circumference with a protective coil C4), and the assembly thus formed is closed by electrically conductive inserts C5).