Полые корундовые микросферы в алмазном и CBN инструменте

Использование полых корундовых микросфер (англ. Hollow Corundum Microspheres, далее – HCM) заданного размера в
алмазном инструменте позволяет решить сразу несколько задач:

Механическая прочность, сферичность и размер HCM

Сферическая форма и относительно высокая прочность корундовой микросферы (40-120 МПа) обеспечивает прекрасную
текучесть при формовке в гидравлическом прессе. При этом снижается усилие прессования в 1,5-2 раза, что связано с
уменьшением внутреннего трения компонентов керамической массы при их перераспределении и уплотнении в
пресс-форме.
Развитая поверхность и размер полых корундовых микросфер (5-180 микрон) позволяет создавать уникальные режущие
свойства для алмазного инструмента с искусственной пористостью. Масса, содержащая алмазное зерно АСР 100/80 (25%),
и полые корундовые микросферы размером 70-100 микрон (15%) в сочетании со связкой (состав связки: медь 30%,
олово 20% и формальдегидная смола 50%) позволяет снизить удельный расход алмазов с 1,75 мг/г до 0,73 мг/г, а
шероховатость обрабатываемой поверхности – с 0,5 до 0,12 мкм (Патент 1355470).

Объемная деформация и коэффициент температурного расширения НСМ

При спекании алмазного инструмента с добавлением НСМ снижается объемная деформация. Что происходит за счет низкого коэффициента температурного расширения
корундовой микросферы при нагреве и охлаждении. Снижение объемной деформации конечного алмазного сегмента позволяет снизить количество сырой массы,
которая берется с определенным запасом для последующей его механической обработки до требуемого по чертежу размера. Количество сэкономленной сырой
массы при массовом производстве алмазного инструмента составляет тонны в год.

Эффект самозатачивания НСМ

Полая корундовая микросфера имеет внутреннюю закрытую полость определенного размера (размер полости
зависит от размера микросферы и толщины стенки). При добавлении в массу, содержащую алмазные зерна, НСМ
размещаются между острыми ограненными частицами алмаза и создают пору вокруг себя самой. Прочность
алмаза намного выше, чем прочность микросферы НСМ, поэтому режет металл в основном зерно алмаза, а
вскрывшаяся микросфера "мягко" подрезает образовавшиеся мелкие заусенцы. Выступающие частицы микросферы
разрушаются под действием механических сил, образуя новые острые кромки. Таким образом создается эффект
самозатачивания.
За счет эффекта самозатачивания, поверхность обрабатываемой детали имеет следующие особенности:
  1. меньшую шероховатость обрабатываемой детали за один проход алмазного инструмента;
  2. снижение засаливаемости за счет очистки полости корундовой микросферы и соседних пор потоком охлаждающей жидкости и ее самозатачиванием;
  3. лучшее охлаждение алмазного инструмента приводит к снижению теплового перегрева алмазного инструмента и обрабатываемого материала, что позволяет снизить брак в виде прижогов на ответственных деталях.

Химическая инертность НСМ

За счет, того, что НСМ изготовлены из оксида алюминия, то они инертны к химически агрессивным добавкам (связке) в алмазном инструменте.

Высокая температура спекания и экологическая чистота использования НСМ

При высокотемпературной обработке абразивного инструмента с добавкой НСМ – обжиге и спекании – в окружающую среду не выделяется вредные вещества, а
микросфера не разрушается из-за своей сферической формы и высокой температуры размягчения – 1600-1800 °С.