KRALJEVINA JUGOSLAVIJA UPRAVA ZA ZAŠTITU KLASA 40 (3) INDUSTRISKE SVOJINO IZDAN 1 APRILA 1939. PATENTNI SPIS BR. 14793 Boart Products Limited, London, Engleska. Poboljšanja kod diamantskog alata sa metaibmm verama. Prijava od 16 novembra 1937. Važi od 1 oktobra 1938. Naznačeno pravo prvenstva od 16 novembra 1936 .(Engleska'). Ovaj se pronalazak odnosi na izradu alata pomoću kojeg se može obrađivati veliki broj raznih materi jala, a naročito tvrdih materijala, kao što isu tvrdi imetali, kamen i stene, upotrebljavajući za tu svrhu diamante, pri .čemu se pod ovim izrazom ipodraKuimeva bort-diamaint i druge vrste kristalnog ugljenika. Predmet ovog iproinalaska sastoji se u iznalaženju alata za brušenje, mlevenje i bušenje kod kojeg se delići ili zrna diamanta drže u imatrici, ili vezi, izrađenoj od metala, ili metalne legure, ili od smeše metala, ili legura, ili metala i legura i prilagođenoj svrsi kojoj alat ima da. posluži, pri ičemu su delići diamanta uglavnom podjednako raspodeiljeni po matrici, ili bar po radnom delu alata. Kod proizvođenja alata ove vrste, kao što su na primar svrdla za stene, točkovi za glačanje i alati za mlevenje sviju vrsti, kod kojih diamamtska prašina, ili delići di-amanata sačinjavaju glavno sredstvo za sečenje, ili brušenje, postoje razni zahtevi koji se odnose na izbor metalne veze koja će se upotrebi ti. Tako na primer s obzirom na materijal koji alat ima da obraduje prvi zahtev sastoji se u tome da se delići dia-manata ne smeju sitom istrzaiti iz matrice koja ih drži. Zatim, i pored toga što matrica ili veza treba da drži delliiće diaima-nata dovoljno jako da bi se oni mogli u potpunosti iskoristiti, ona bez obzira na to treba da bude takve prirode dal usled trošenja matrice, ili veze, koje se javlja pri upotrebi alata, postoji stalno i odgovara- juće dovođenje delića diamianaita na radnu površinu alata, koji će se ovde držati dovoljno jako da se mogu iskoristiti u potpunosti pre no što njihovo ležište postane toliko imalo da se oni mogu otkinuti od veze. Suviše tvrda matrica ima u mnogim slučajevima za posledicu »mazanje«, pod kojim se podrazumeva hvatanje materijala koga skida sa predmeta koji se obrađuje, po površinama alata, što ima za posledicu glačanje površina alata i njegovo klizanje po predmetu koji on ima da šeće, ili melje. Prema ovom pronalasku utvrđeno je da se niz korisnih alata može napraviti upotrebljavajući jedan, ili više od sledečih metala: bakra, nikla, kobalta, aluminiuma i legura u kojima jedan, ili više ovih metala sačinjavaju osnovni metal. Pri izboru materi jala za vezu uputno je da tamo gde se prilikom rada pojavljuju znatno povišene temperature, sačinilac toplotnog širenja veze bude veći od sači-nioca toplotnog širenja diamanta, tako da kada se proizvod hladi skupljanje metala jako teži da zadrži diamiantiske deliće u matrici. Tamo pak, gde je zagrevanje prilikom upotrebe uopšte znatno, onda je korisnije da se izabere takva veza, koja inače odgovara, a ima takav sačinilac toplotnog širenja koji ne prevazilazi mnogo sačinilac širenja diamanta, jer će se na. o-vakav način smanjiti težnja diamantskog delića da od upotrebe ispadne. Zatim prema ovom pronalasku alati se izrađuju na taj način, što se diamantski Din. 25.— delići uglavnom jednoliko ipomešaju sa vezujućim ma'terijailam u prahu i zatim se smeša stavi u kalup koji ima oblik alata koji hoćemo da izradimo i u kalupu se izloži dovoljnom pritisku, ili temperaturi, ili jednom i drugom, da bi se na taj način smeša u obliku praha pretvorila u jednu celinu. Metal u prahu, koji se upotrebljava za tu svrhu, može da bude homogen, a može da se sastoji i iz smeše dvaju, ili više metala, ili sastavnih delova legure u prahu. Neradni delovi alata mogu, ako se to želi, 'da budu izrađeni od jako usitnjenog metala iz kojeg se diamant izostavi, ili se u kalup mogu staviti čvrsti delovi koji će se vezati sa praškastom masom za vreime pretvaranja praškastog materijala u jednu celinu tako, da će čvrsti delovi na taj način sačinjavati naredne delove alata. Pritisci koji će se upotrebiti tom prilikom mogu da budu veličine do 80 kg/cm2., Mi pak u izvesnim slučajevima mogu da budu svega 3 do 5 fcgr/om2. Ovakvi pritisci mogu 'da budu proizvedeni pomoću hidrauličnih ili mehaničkih presa1 na dobro poznati način. U onim slučajevima kada se upotrebljavaju manji pritisci praškasti materija! obično se zagreva pire, iza vreme, ili posle upotrebe pritiska. Odgovarajuća pažnja mora da se pokloni i materijalu od kojega se izrađuje kalup, jer, alko se mora upotrebiti veliki pritisak, sam kalup ne srne da se dovede do takve temperature da bi se pod tim pritiskom mogao defor-misati. Po sebi se razume da temperature, koje se upotrebljavaju u postupku prema ovom pronalasku, nikada nisu dovoljno visoke da bi mogle prouzrokovati bitno rastapanje veze. Vrlo se često može utvrditi da sklonost koju metali pretvoreni u prah pokazuju (prema stvaranju koherentnih masla pri izlaganju pritiska na kojoj bilo temperaturi ispod tačke topljenja zavisi od njihove čistoće i hemijiskih okolnosti, koje se pri tome stvaraju. Kod mnogih metala pretvorenih u prah njihovi delići su pokriveni i donekle zaštićeni tankom skra-micom oksdia, ili drugog jedinjenja, koje se dobija usled njihovog izlaganja atmosferskom uticaju, i ovakvi praškovi ne slep-Ijuju se lako pod pritiskom. Stoga može da bude mnogo zgodnije da se na primer prethodnom ređukciomoim obradom obez-bedi da metalan prah upotrebijen prema ovom pronalasku pokazuje najveću moguću težnju da se pod pritiskom slepljuje u jednu masu. Sem toga, nekoji od metala, koji se upotrebljavaju, prilikom zagreva,nja lako pretrpljuju oksidisanje. Sto- ga može da bude veoma korisno da se stvarno presovanje i zagrevanje izvodi pod ne-oksidišućim okolnostima, na primer u inertnoj ili redukujućoj atmosferi da bi se sprečilo neželjeno stvaranje oksida. Ovo je naročito slučaj sa mnogim legurama na osnovi bakra od kojih izvesan broj pokazuje veliku sklonost prema oksidaciji. Stvaranje oksida i njihovo uvlačenje u telo veze može često da ima za posledica oslabljenoist ove veze i njenu krtost. Iako ovo u nekim slučajevima ne može da smeta ipak, ako bi se želelo da se ovakvo stanje veze izbegne, to se može postići upotrebom redukujuće atmosfere, koja ne samo sprečava stvaranje oksida, nego, sam toga, u slučaju metala koji obrazuju ne suviše otporne okside može da ima za po-sledicu radulkoVanje ovakvih oksida već postojećih u metalnom prahu. Kada se prema ovom pronalasku upotrebljava alumi-nijuim i njegove legure, oni su skoro neizbežno pomešani sa manjim srazmerama oksida, koji, pošto je otporan, zadržava se i u konačnom proizvodu. Međutim stvaranje suvišnih količina oksida može se sprečin upotrebom inertne ili redukujuće atmosfere. Veličina delića điamanata koji ulaze u sastav alata koji se izrađuju prema o-voim pronalasku može znatno da se menja. Tako na primer kod kruna za svrdla za stene veličina delića između 10 i 20 rupa utvrđena je kao potpuno korisna, ali nisu isključeni ni delići još grublje veličine Sem toga često može da bude korisno da se doda i lizvesna količina veoma sitnog diamantskog praha, pošto to izgleda ne samo da potpomaže brušenje, nego sem toga sprečava i glačanje površine alata. Za bronzamu vezu utvrđeno je na primer da podesna srazmera iznosi 25 zapreimin-sfcih procenata delića diaman'ata veličine 10 do 20 rupa i 5 procenata sitne dlani antske prašine. Veličina delića metala nema odlučujući uticaj, alli da bi se obez-bedio što je moguće (korisniji proizvod, prah, koji se upotrebi, treba da bude koliko je moguće sitniji. Metalni prah uopšte treba da bude veličine 200 rupa ili Još sitniji. Ukupna sadržina điamanata u radnom delu alata zavisi od veličine delića diam'a-nata i ukoliko su delići sitniji utoliko se više njih može slmestiti kako treba. Sitne diamanitske prašine može da se upotrebi oko 60% po ziapramini, ali za zrnce krupnije veličine. 40 procenata po zapremiini pretstavlju približno praktičnu granicu. Može tafeođe da bude korisno da se složeni proizvodi, pošto budu izrađeni, iz- lože toplotooj obradi pomoću koje bi se poboljšale mehaničke osobine veze, kao što je ma primer slučaj sa legurama koje se kale. Ovakve operacije, kao što su na primer odgrevamje i naglo hlađenje sa visokih temperatura, mogu se često sprovesti sa veoma dobrim rezultatima, što zavisi od prirode metala, dili legure, koji je upOitrebljen kao veza. Toplotna obrada može takođe da se primeni i u cilju uklanjanja kakvih unutrašnjih naprezanja prouzrokovanih u proizvodu samim načinom izrade. Utvrđeno je da od gore mavedenih trgovački čistih metala kobalt ima zadovoljavajuće mehaničke osobine za izradu svrdla za stene i sličnih veoma jako ojpte-rećenih alata, ali kobalt, kao što je gore navedeno, može da bude još poboljšan u pogledu žilavosti pomoću podesnih dodataka, ili pak može da se zameni legurama na bazi kobalta. Niki i legure na bazi nikla takođe su korisne kao veze u onim slučajevima kada se u mehaničkom pogledu ne postavljaju toliko strogi zahtevi. Imajući na umu normalne zahteve koji traže vezu koja je žilava i dobro zadržava dellće diamanata, ali nije nepotrebno tvrda, lako je razumeti dal u mnogim slučajevima nasuprot jednorodnom metalu, ili leguri, može se pokazati poželjnom kao veza raznorodno sastavljena smeša metala, dok u isto vreme mogu ući i nemetalni dodatci koji bi na primer potpomogli sjedinjavanje moralnih deliića u vezi pod pritiskom, ili njihovo prianjanje uz diamantske deliće. Pronalazak predviđa takođe i izradu veze od smeše dvaju ili više gore pomemutih metala pretvorenih u prah koji će pod okolnostima kojima budu izloženi u toku postupka dati jednorodnu ili uglavnom jednorodnu leguru koja će sačinjavati krajnju vezu. Naročita odlika pronalaska sastoji se u tome što se proizvodi, koji se dobijaju, odlikuju uglavnom jednolikom raspodelom brusila, t. j. diamanta po celom radnom delu alata koji se izrađuje. Tako se na primer legura alumiiniuma, na primer dobro poznata u trgovini pod imenom »durahnmima«, može da se upotrebi za izradu veze na sledeči način. Metalna legura pretvorena u prah i pomešana na primer sa oko 40°/o po težini diamantske prašine zagrevai se u podesnom kalupu do temperature koja je svega za nekoliko stepeni niža od tačke topljenja metala, ili legure. Tada će biti dovoljan umereni pritisak od nekih 5 do 8 kgr/om2 da bi se dobio dovoljno koherentni proizvod. Ako se želi postupak se može sprovesti u inertnoj ili redukujućoj atmosferi, na primer vodonlka. Ovakva veza pokazala se kao podesna iz'a izradu točkova za glačanje i sličnih alata. Pri izradi kruna za svrdla za bušenje stena pokazalo se na primer da veža od uglavnom čistog kobalta ili od legure sa velikom sadržinioSm kobalta daje veoma dobre rezultate. Ispostavilo se da o-vakva kruna za svrdlo ima relativno veliku brzinu sečenja i laka je za rukovanje. Međutim za tvrđe stene poželjna je veza koja je nešto žilavija od kobalta. Ovo' se može postići alko se kobaltu dodadu poznati dodatci ilna povećanje Žilavosti, ili pak upotrebom metala, ili legure, ili smeše metala, ili legura, ili metala i legura, koja bi imfaja uglavnom slične temperaturske karakteristike, ali ibi bila žilavija uz približno isto trajanje. Upotreba legura na bazi bakra, naročito tvrdih brouzi, kao što isu na primer siliciumove bronze, ili legure na bazi bakra koje se kale starenjem, za izradu kruna za svrdla i drugih slično opterećenih alata ima takođe sviojai velika prdmućstva. U ov'akvim slučajevima inaročiitio je poželjno iskorišćavanje inertnih ili redukujiućih okolnosti za vreme izrade. Isto)ise tako mogu upotrebiti razne vrste mesinga i bronze sa velikom sadržiinom cinka, na primer vrste mesinga sa 70 do 80% cinka i ostalo u-glavnom bakra, u kojima se, međutim, mogu u manjim količinama sadržavati sastojci koji povećavaju tvrdoću ili žilavost i koji su poznati za mesinge i bronze. Priloženi crteži prikazuju prirodu nekojih alata koji se mogu izrađivati prema ovom pronalasku. Sl. 1 pokazuje delom u preseku kalup i pripadajuće delove koji se mogu upotrebljavati pri izradi krune zai bušenje stena kakva se vidi na si. 4. Slike 2 i 3 pokazuju kako je sagrađena kruna za bušenje pokaizana na si. 4. Kalup se sastoji iiz tri dela 1, 2 i srednjeg dela 10 koji sedi u koničnoim sedištu 18. Deo 2 usečen je na mestu obeleženom brojem 14, da bi u to udubljenje ušao odgovarajući deo na donjoj površini dela 1. Konstrukcija pokazana na si. 2 sačinjava osnovu krune, koju treba da izradimo, i prsten 7 odgovara prstenastom prostoru u kalupu koji je napravljen izrezom 15 u gornjem delu. Konstrukcija pokazana na si. 2 izrađena je od kakvog bilo podesnog materijala, na primer od tvrde bronze. Ona tesno obuhvata srednji deo kalupa 10. Kada se ona nalazi na svom mestu segmentni prostori između upravnih delova 9 napune ise donekle odmerenom količinom 11 smeše đialrmantsfcih delića unapred određene veličine i veoma Usitnjenog metala, kao sto je 'na primer bronza. Zaitiim se u svaki prostor stavlja umetak 16 od tvrdog metala, a preko svega dolazi prstenasti klip 6 odgovarajućeg oblika. Ovako napunjeni kalup ispreman je za odgovarajuću obradu temperaturom i pritiskom podesnim redom operacija koji se određuje prema prirodi metalne veze koja se upotrebi i željene prirode alata. Tako se na primer kalup prvo zagre-Vži a zatim se na klip 6 deluje pritiskom. Međutim ako se želi izvesan pritisak može se up c-trebiti sasvim ili samo jednim delom pre zagrevanja, ili se palk zagrevanje u nekojim slučajevima može uopšte sasvim izostaviti. Ako se želi da se radi u neutralnoj ili redukujućoj atmosferi donji deo kalupa može da bude isečen kao pod 3, a izrez može da kude pokriven poklopcem 4, koji se može učvrstiti na svom mestu, na primer zavarivanjem. U izvesnim razmacima po celom kalupu i u prstenu 7 mogu da se naprave uzani kanali za prolaz gasa, kao što vidimo na primer pod oznakom 19, ali je najbolje da ovi kanali u prstenu 7 budu tako raspoređeni da kada se kalu-povami proizvod obrađuje, da bi mu se dao oblik kao na sil. 4, ovi kanali 19 otpadnu. Zatim se inertni ili redukujući gas može uvesti pod podesnim niskim pritiskom u_ prostor 3, a odavde kroz kanale 17 i 19 prolazi u prašikastu simešu koja se obraduje, a odavde se gubi u gornjem defu kalupa. U onom stanju u kakvom se dobija iz kalupa proizvod ima oblik pokazan na si. 3. Sabijeni deo 11 čvrsto je vezan za metalne defove 7 i 9. Zatim se suvišan metal uklanja i kruna se abrađuje na mašini da bi se dobio oblik pokazan na si. 4 sa izrezima na mestima 12 i 13 i sa drškom 8 ikojoj se može dati odgovarajući oblik radi učvršćivanja na mašini za bušenje. Na ovaj način bile su izrađene veoma dobre krune za bušenje sa upotrebom bronzanih veza koje sadrže 10, odnosno 15 i 20 procenata kala ja. Pri izradi kruna za bušenje sa ovakvim vezama naročito je podesno iskorišćavanje inertnih ili re-dekujućih usloVa i da bi se potpomoglo kruženje gasa kalup se pre zagrevanja ne izlaže pritisku. Smeša od 25°/o diamantskih delića veličine 10 do 15 rupa i 5°/o sitnih sa 70% bronze u prahu od 200 rupa posle zagrevanja od 650—680n C., a zatim izlaganja pritisku od 6—7 kgr/cm2., dala je veoma dobar proizvod u obliku kruna za bušenje, kao na si. 4, sa spoljnim prečnikom od oko 28 mm. Slike 5 i 6 pokazuju u izgledu sa stira>-ne i u preseku točak za sečenje kod kojeg se srednji deo 1 može na zgodan način izraditi od sabijenog metala u prahu, kao što je na primer gvožđe ili čelik, a spolj-ni radni deo 2 može da se izradi od sabijene smeše diamantskih delića i veze od metala u prahu, na primer nikla ili kobalta. Način izrade uglavnom je isti kao i u slučaju kruna za bušenje sa odgovarajućim izmenama koje su potrebne s obzirom na razliku u obliku. Srednji deo može razume se da bude izrađen taikode i iz jedne okrugle ploče metala. Slike 7 i 8 pokazuju u izgledu sa strane i u preseku točak za glačanje kod kojeg temelj 1 može da bude od podesnog metala, kao što je aluminium ili alumini-umova legura, a radna površina 2 od dia-imaintslkih delića vezanih aluminiumom ili aluitniniumovom legurom (na primer onom koja je na tržištu poznata pod imenom »duralumin«). Slike 9 i 10 pokazuju u izgledu sa strane i odozgo malo svrdlo za sečenje kamena, porcelana, stakla i t. si. Drška 2, koja je šuplja, može da bude prorezana na podesan način da bi se time omogućilo vođenje i pogon svrdla pri uobičajenom njegovom radu. Patentni zahtevi: 1. ) Postupak za izradu alata za brušenje, naročito kruna za bušenje stena, sečenje ili mlevenje, u kojima je radni deo aiata izrađen od uglavnom jednolike smeše koja se uglavnom sastoji iz diaimaint-iskih zrnaca i metala u prahu, naznačen time, što se metal u prahu sastoji uglavnom iz jednog ,'ili više metala, bakra, jnikla, kobalta, aluminiuma, i legura kojoj kao osnova služi jedan ili više od ovih metala, pri čemu se ova smeša izlaže delovanju pritiska dovoljnom da pretvori smešu u slepljenu masu bez znatnijeg topljenja veze. 2. ) Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se sastavni delovi bakarnih, nikleniih, kobaltnih ili aluiminiumovih legura upotrebljavaju u obliku primeša u stanju praha. 3. ) Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što se stvaranje koherentnog proizvoda potpomaže toplotom. 4. ) Postupak prema zahtevu 1, 2 ili 3, naznačen time, što se odgovarajući metalni deo ili delovi, ili, pri upotrebi metala u prahu bez dodataka diamantskih zrnaca, ceo alat ili celi deo- alata dobija tako, da u neradnom delu alata nama diamantskih zrnaca. 5. ) Postupak prema zahteviima od 1 do 4, naznačen time, što se slepljena masa do- bija pritiskom pod okolnostima! koje isključuju oksidaciju. 6. ) Postupak prema zaihtevu 5, naznačen time, što se upotrebi java redukujuća atmosfera. 7. ) Postupak prema zalhtevima od 1 do 6, naznačen time, što ,se kao vezujući metal upotrebljava legura fcojia se može ot-vrdnjavati starenjem. 8. ) Postupak prema zahtevima od 1 do 7, (naznačen time, što se kao vezujući materijal upotrebljava bronza. 9. ) Postupak prema zahtevima od 1 do 7, naznačen time, što se kao vezujući materijal upotrebljava 'aluminiumova legura kao što je na primer dura,lumin. 10. ) Postupak prema zahtevima od 1 do 6, naznačen time, što se kao vezujući materijal upotrebljava kobalt ili legura na osnovi kobalta!. ' ; 6 J A d pat. br. 14793