ZESPÓŁ AUTORSKI

Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania

mgr inż. Elżbieta Bączek - kierownik zespołu
dr inż. Piotr Putyra
dr inż. Jolanta Laszkiewicz-Łukasik
dr inż. Barbara Staniewicz-Brudnik, prof. ndzw. IZTW

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Wynalazek dotyczy nowatorskiej technologii wytwarzania kompozytu metaliczno-diamentowego metodą spiekania iskrą elektryczną (SPS), który jest stosowany na narzędzia do cięcia i szlifowania materiałów ceramicznych. Zastosowanie technologii SPS do wytwarzania tego rodzaju kompozytów, w porównaniu z metodami tradycyjnie wykorzystywanymi, daje dużo lepsze właściwości użytkowe otrzymywanych narzędzi oraz zmniejsza zużycie energii, co znacznie obniża koszt ich wytwarzania. Zalety narzędzi metaliczno-diamentowych otrzymanych metodą SPS:
• bardzo dobra dokładność wymiarowo-kształtowa w procesie obróbki,
• trwałość i minimalne zużycie objętościowe,
• wydłużony czas pracy między kolejnymi cyklami obciągania dla przywrócenia zdolności skrawnych czynnej powierzchni ściernicy (CPŚ)
• niższy koszt wytwarzania o 30% w stosunku do obecnie stosowanych technologii.

ISTOTA WYNALAZKU

Przedmiotem wynalazku jest technologia wytwarzania i produkt: kompozyt metaliczno-diamentowy otrzymany metodą spiekania iskrą elektryczną (SPS) przeznaczony do cięcia i szlifowania materiałów ceramicznych. Narzędzia metaliczno-diamentowe otrzymane tą metodą charakteryzują się bardzo dobrą dokładnością wymiarowo-kształtową w procesie obróbki, trwałością i minimalnym zużyciem objętościowym, wydłużonym czasem pracy między kolejnymi cyklami obciągania dla przywrócenia zdolności skrawnych CPŚ oraz niższym kosztem wytwarzania o 30% w stosunku do obecnie stosowanych technologii. W porównaniu np. z metodą izostatycznego prasowania na gorąco zapotrzebowanie na energię elektryczną dla procesu SPS jest około od 20 do 30% mniejsze, co jest szczególnie istotne ze względów ekonomicznych.

W metodzie SPS tlenkowe powierzchnie cząstek proszków są znacznie łatwiej redukowane (głównie przez występującą punktowo wysoką temperaturę, która powoduje ich odparowanie). Również szybciej (tzn. w niższych temperaturach) następuje zjawisko aktywacji spiekania w porównaniu z tradycyjnymi procesami spiekania. Pozwala to m.in. na przeprowadzanie procesu w temperaturze niższej o 200 do 500°C niż dla klasycznych metod. Nagrzewanie materiału wraz z jego izotermicznym spiekaniem dla tej metody zawiera się zwykle w zakresie od 5 do 20 minut. Na dodatek w procesie SPS można stosować znaczne szybkości nagrzewania materiału sięgające nawet 1000°C/min.

Otrzymane narzędzia metaliczno-diamentowe przebadano w procesie szlifowania wewnętrznych, walcowych i stożkowych, powierzchni wyrobów z ceramiki cyrkonowej w warunkach przemysłowych, w firmie Wallram CanToolEurope Sp. z o.o.. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że metoda SPS pozwala uzyskać materiał o wyższych właściwościach fizykomechanicznych przy niższej temperaturze spiekania (o 200÷500°C) w znacznie krótszym czasie oraz o wyższych właściwościach wydajnościowych szlifowania, co przekłada się na koszt wytwarzania narzędzi.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Produkt został przebadany w warunkach przemysłowych, które potwierdziły bardzo dobre właściwości użytkowe otrzymanych narzędzi. Produkt jest już dostępny na rynku.