Підвищення зносостійкості шліфувального інструменту з НТМ спрямованим тепловим впливом на різальні зерна

summary

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету та задачі досліджень, показано наукову новизну та практичну цінність викладених досліджень, наведені відомості про апробацію результатів, публікації та структуру роботи.

У першому розділі виконано аналіз відомих з літератури особливостей процесу зношування та втрати різальної здатності алмазно-абразивного інструменту та методів її поновлення, шляхів підвищення зносостійкості шліфувальних кругів з НТМ із урахуванням впливу на стан поверхні різальних зерен. У цьому напрямку забезпечення різальної здатності шліфувальних кругів, в тому числі з введенням додаткової енергії в зону обробки, відомі роботи Беззубенка М.К., Бровченка А.М., Внукова Ю.М., Гусєва В.В., Грабченка А.І., Доброскока В.Л., Захаренка І.П., Кальченка В.І., Кальченка В.В., Лавріненка В.І., Лоладзе Т.Н., Матюхи П.Г., Узуняна М.Д., Федоровича В.О., Шепелєва А.О., Ящеріцина П.І. та ін.

Проведений аналіз літературних джерел засвідчив, що пошуки шляхів досягнення підвищеної різальної здатності та зносостійкості шліфувальних кругів з НТМ по­в’язані переважно із підвищенням руйнівного навантаження зерен з НТМ: за­міні зерен АС4 на АС6, АС6 на АС15, тощо. Але, здавалося би логічне, меха­нічне підвищення міцності зерен у багатьох випадках не при­водить до пози­тивного ефекту. Це відомо з літератури, та пояснюється більшою розвиненістю поверхні зе­рен АС4, АС6, КР. Відомо, що здійснювалися спроби забезпечити ефекти­вне утримання зерен НТМ, протистояти руйнуванню під дією механічного чи температурного впливів шляхом застосування покриття зерен. Дані способи захисту від впливу на контактну поверхню НТМ хоча і дають певний позитивний результат, однак одночасно спричиняють підвищення сил та температур в зоні різання, збільшують вартість шліфувального інструменту.

Сучасні уявлення про механізм знімання мате­ріалу свідчить, що одним із засобів впливу на стабільність цього процесу є введення в зону об­ро­бки додаткової енергії. Так в роботах д.т.н. П.Г. Матюхи та к.т.н. А.О. Гриньова показано, що при пружній схемі обробки основною доміна­нтою інтенсифікації процесу є вплив елект­роерозійної складової на стан розвиненості поверхонь різальних зерен, як елементів що безпосередньо беруть участь у зніманні матеріалу. Між тим, дослідниками звернено увагу на те, що зерна НТМ (АС4, АС6, КР) мають дефектність у вигляді пор та домішкових включень елементів сплаву-розчинника, які захоплюються зернами в момент синтезу. Разом з тим, дослідження по вивченню та застосуванню специфічних особливостей як поруватості, так і домішкового складу зерен шліфпорошків алмазів АС4 та АС6, синтезованих в різних ростових системах, а також кубоніту КР і КВ, найбільш застосованих у механообробці в машинобудуванні, в літературі хоча і мають місце, але не проведено досліджень у напрямку підвищення зносостійкості кругів з НТМ в процесі шліфу­вання важкооброблюваних матеріалів за рахунок спрямованого теплового впливу на стан поверхонь різальних зерен НТМ, що і стало предметом досліджень даної роботи.

У другому розділі представлені основні методики проведення досліджень, обладнання, устаткування, інструменти, оцінки працездатності інструменту, міцності та домішкового складу зерен НТМ.

Для здійснення алмазного та електроерозійного шліфування був використаний модернізований універсальний заточувальний верстат моделі 3В642 і джерело технологічного струму моделі ИТТ-35. У якості оброблюваних матеріалів використовували важкооброблювані тверді та магнітотверді сплави, швидкорізальні сталі.

При дослідженні магнітних властивостей синтетичних алмазів застосовувалася методика визначення питомої магнітної сприйнятливості, яка розроблена в ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України. Діагностика розмірних та морфологічних характеристик порошків з НТМ здійснювалася на приладі DiaInspect.OSM. Моделювання різальної поверхні зерен НТМ та математична обробка результатів експериментів по морфологічним характеристикам зерен здійснювались із використанням програми фірми OriginLab Corporation. Визначення показника статичної міцності алмазних шліфпорошків, зерновий склад і марки алмазних порошків здійснювали за методикою згідно ДСТУ 3292-95. Термообробка шліфпорошків зерен НТМ здійснювалася у інертному газовому середовищі аргону у печі СУОЛ 025 25/14. Для дослідження домішкового складу поверхонь зерен НТМ використовувався растровий електронний мікроскоп EVO 50XVP (Німеччина, Carl Zeiss). Дослідження зразків алмазів також проводилось в Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича за допомогою растрової електронної мікроскопії (РЕМ) в сполученні із поелементним рентгеноспектральним мікроаналізом на приладі Cameca SX–50.

Для електрофізичного впливу на поверхню круга та різальну поверхню зерен НТМ застосовували плазмотрон непрямої дії, що працює на інертному газі аргону. Дослідження поверхні кругів після теплової обробки проводили з використанням оптичного стереоскопічного мікроскопа моделі XS-6220 (Китай), та спеціальної цифрової камери моделі DCM-500, яка була вмонтована в мікроскоп. Для вимірювання шорсткості використовували профілограф-профілометр MITUTOYO SurfTest SJ-201 (Японія).

 У третьому розділі досліджено зв’язок різальної здатності шліфувальних кругів із властивостями та характеристиками зерен НТМ. Різальна здатність кругів з НТМ залежить не тільки від таких характеристик рельєфу робочої поверхні круга, як висота виступання зерен над рівнем зв’язуючого, але і від характеру розподілу зерен по глибині робочого шару, його здатності до самозаточування. В свою чергу, остання в значній мірі визначається станом та властивостями зерен НТМ і насамперед їх утриманням в робочому шарі кругів з НТМ.

 Досліджені особливості утримання алмазних зерен після різних впливів на різальну поверхню кругу (табл. 1): абразивного (КЗ) та електроіскрового (струмом зворотної полярності).  Встановлено, що збільшення міцності зерен при переході від зерен АС4 до зерен АС6 однозначно не приводить до покращення їх алмазоутри­мання. За умов абразивної дії на зерна і на зв’язуюче, тенденція є взаємовиключною. При введенні струму в зону обробки спостерігається те, що алмази АС4 та АС6 краще утримуються у зв’язці, але така тенденція є непевною.