Підвищення зносостійкості шліфувального інструменту з НТМ спрямованим тепловим впливом на різальні зерна : Повышение износостойкости шлифовального инструмента из СТМ направленным тепловым воздействием на режущие зерна

Краткое описание

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ НАДТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ ім. В.М. БАКУЛЯ

На правах рукопису

СМОКВИНА ВОЛОДИМИР ВІТАЛІЙОВИЧ
УДК 621.9

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

05.03.01 Процеси механічної обробки, верстати та інструменти

Дисертація
на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Науковий керівник
Лавріненко Валерій Іванович
доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Київ 2013

ЗМІСТ

Стор.

Вступ ..

6

Розділ 1. Аналіз стану питання У НАПРЯМку ДОСЛІДЖЕНЬ ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ КРУГІВ З нтм

12

1.1. Надтверді абразивні матеріали, їх властивості та особливості.

12

1.2. Особливості процесу зношування та втрати різальної здатності шліфувального інструменту.

20

1.3. Особливості зношування та застосування зерен НТМ різної міцності ..

27

1.4. Міцність закріплення й стійкість зерна у зв’язуючому з урахуванням теплового впливу

30

1.5. Вплив а здатність шліфувального круга та зерен НТМ та її поновлення за рахунок введення електричної складової..

34

1.6. Дослідження неоднорідності та дефектності зерен НТМ..

36

1.7. Напрямки подальших досліджень

38

Розділ 2. Методика проведення досліджень, інструмент та обладнання........

40

2.1. Загальні відомості методичного характеру...

40

2.2. Досліджувані показники, засоби та методи вимірювань при шліфуванні інструментальних матеріалів

41

2.3. Визначення показника утримання зерен у робочому шарі кругів

44

2.4. Визначення показників, що характеризують морфологічні та фізичні властивості зерен НТМ для шліфувального інструменту.

46

2.5. Розробка методичного підходу до 3Dмоделювання шорсткого шару поверхні після шліфування кругами із НТМ.

50

2.6. Визначення плазмового впливу на поверхню шліфувального круга та різальних зерен НТМ...

52

2.7. Дослідження елементного складу різальної поверхні кругу та поверхні зерен НТМ...

54

Розділ 3. визначення шляхів підвищення зносостійкості шліфувальних кругів з урахуванням показника міцності абразивних зерен НТМ та їх морфології...

55

3.1. Загальні положення, що покладені у пошук шляхів підвищення зносостійкості з урахуванням визначення необхідної міцності зерен НТМ

55

3.2. Пошук шляхів підвищення зносостійкості з урахуванням особливо­стей утримання зерен НТМ та їх розподілу у ріжучому шарі шліфувальних кругів із НТМ....

59

3.3. Дослідження розмірних та морфологічних характеристик зерен порошків алмазу та КНБ..

67

3.4. Уточнення формули розрахунку міцності зерен НТМ.

71

ВИСНОВКИ до розділу 3.

76

Розділ 4. підвищення зносостійкості шліфувальних кругів попереднім тепловим впливом на зерна НТМ Для реалізації їх внутрішніх резервів через спрямовану зміну їх дефектно-домішкового складу та збереження переваг природньої дефектності зерен

79

4.1. Дослідження можливостей застосування наноміді як матеріалу триботехнічного призначення для заповнення тріщин, пор та інших дефектів зерен НТМ

79

4.2. Дослідження особливостей дефектно-домішкового складу алмазів та його зв’язку із показником питомої магнітної сприйнятливості

85

4.3. Дефектно-домішковий склад синтетичних алмазів, синтезованих у ростовій системі FeSiC

88

4.4. Дослідження умов спрямованого теплового впливу на зміну фізико-механічних властивостей алмазних зерен та на їх зносостійкість в шліфувальних кругах.

100

4.5. Дослідження умов спрямованого теплового впливу на зміну фізико-механічних властивостей зерен КНБ та на їх зносостійкість в шліфувальних кругах.

113

ВИСНОВКИ до розділу 4.

117

Розділ 5. дослідження Умов підвищення зносостійкості шліфувальних кругів за рахунок реалізації теплового та електрофізичного впливів на різальну поверхню кругу і поверхню різальних зерен НТМ

120

5.1. Дослідження умов дії теплового впливу безпосередньо на різальну поверхню кругу..

120

5.2. Порівняння зносостійкості кругів із застосуванням алмазів, синте­зованих у різних ростових системах, в т.ч. і за умов електроерозійного впливу на поверхню кругу

122

5.3. Електрофізичний вплив на різальну поверхню кругу та поверхню різальних зерен..

130

ВИСНОВКИ до розділу 5.

140

Розділ 6. РОЗРОБКА, ДОСЛІДНО-ПРОМИСЛОВА ПЕРЕВІРКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ШЛІФУВАННЯ важко-оброблюваних МАТЕРІАЛІВ, В Т.Ч. ІЗ ДОДАТКОВИМ ВПЛИ-ВОМ НА РІЗАЛЬНУ ПОВЕРХНЮ КРУГУ...

143

6.1. Дослідження впливу умов обробки на теплонапруженість процесу шліфування з додатковим впливом на різальну поверхню кругу...

143

6.2. Застосування матеріалів триботехнічного призначення у шліфувальному інструменті .

147

6.3. Розробка схеми автоматичного керування різальною здатністю робочого шару шліфувального круга...

150

6.4. Захист новизни розробок на рівні винаходів.

157

6.5. Впровадження результатів роботи та рекомендації з ефек-тивного застосування наведених вище розробок для процесів шліфування важкообро­блюваних матеріалів...

161

Висновки до розділу 6..

167

Основні висновки і результати роботи...

169

Перелік літератури

174

Додатки..

188

Вступ
Актуальність роботи. Для розвитку машинобудування України одним з важливих напрямків є застосування ефективних абразивних інструментів з надтвердих матеріалів (НТМ) на основі синтетичних алмазів та кубічного нітриду бору, які дозволяють піддавати обробці важкооброблювані матеріали (швидкорізальні сталі, тверді сплави, магнітотверді сплави). Разом з тим високопродуктивна обробка таких матеріалів у промисловості стримується підвищеним зносом дороговартісного інструменту з НТМ або втратою ним різальної здатності.
Відомі розробки з поновлення різальної здатності шліфувальних кругів з НТМ, в тому числі за рахунок введенням додаткової енергії в зону обробки, що дозволяє в багатьох випадках досягти викриття зерен, але побічним ефектом від цього є зниження зносостійкості кругів. Здебільшого це вирішується за рахунок поліпшення властивостей зв’язуючого та переходу на зерна шліфпорошків НТМ більшої міцності. Між тим, механічне збільшення міцності зерен НТМ в кругах, наприклад при заміні АС4 і АС6 на АС15 або АС20, чи КР, КВ на КТ, як було виявлено дослідниками не дає очікуваного ефекту підвищення зносостійкості кругів. Переважно причиною цього є широке застосовування для металообробки в машинобудуванні алмазів марки АС4 та АС6, а також кубоніту КР та КВ, які мають специфічну дефектність у вигляді поруватості та включення металевих та неметалевих домішок, на відміну від більш міцних зерен АС15, АС20 тощо. На це дослідниками не зверталося уваги, а між тим, необхідність врахування такої дефектності є важливою. Це слід розглядати не як негативний, а позитивний фактор у пошуку шляхів підвищення зносостійкості кругів з НТМ за рахунок зміни домішкового складу поверхні зерен або заповнення порового простору зерен необхідними функціональними речовинами. Цього можна досягти при спрямованій, наприклад тепловій дії на стан поверхонь зерен, в т.ч. різальних. В шліфувальному інструменті найважливішим елементом, що сприймає навантаження при обробці, визначає продуктивність та якість обробки, які пов’язані в першу чергу із зносостійкістю інструменту, є зерна НТМ. В зв’язку з цим розробка методів підвищення зносостійкості шліфувального інструменту шляхом спрямованого теплового впливу на стан поверхонь різальних зерен НТМ, а також вивчення впливу зміни характеристик зерен на зносостійкість та експлуатаційні властивості шліфувального інструменту є актуальною науково-технічною задачею, на вирішення якої і спрямована дисертаційна робота.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася у відповідності з планами науково-дослідних робіт Інституту надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України за темами: ІІІ5807 (0338) «Дослідження можливостей підвищення абразивної здатності та зносостійкості абразивних композитів спрямованим формуванням впорядкованого різального шару» (№ держреєстрації 0107U000551), ІІІ7107 (0339) «Дослідження закономірностей локалізованого електрофізичного впливу на формування контактних поверхонь при абразивній обробці» (№ держреєстрації 0107U000552), ІІІ11212(0766) «Створення нового класу композитів на основі НТМ та нановуглецю для породоруйнуючого та шліфувального інструменту» (№ держреєстрації 0112U000987).
Мета і задачі дослідження полягали у підвищенні ефективності процесу шліфування важкооброблюваних матеріалів шляхом збільшення зносостійкості кругів за рахунок спрямованого теплового впливу на стан поверхонь різальних зерен НТМ.
Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні задачі:
1. Дослідити чинники, що впливають на різальну здатність робочого шару кругу, які обумовлені застосуванням різних марок алмазів.
2. Визначити особливості дефектно-домішкового складу алма­зів, синтезова­них в різних системах, їх властивості та зміну цих властивостей спрямованим тепловим впливом.
3. Дослідити вплив на зносостійкість кругів терміч­ної обробки зерен різних ростових систем у процесах шліфування.
4. Визначити особливості спрямованої теплової електрофізичної (плазмової) дії на різальну поверхню круга та стан різальних зерен для визначення умов підвищення зносостійкості кругів.
5. Розробити рекомендації щодо підвищення зносостійкості шліфувального інструменту з НТМ та провести дослідно-промислову перевірку розробок.
Об’єктом досліджень є процеси шліфування важкооброблюваних матеріалів кругами з НТМ.
Предметом досліджень є зносостійкість кругів з НТМ в процесі шліфування важкооброблюваних матеріалів при тепловій дії на зерна НТМ, змінах домішкового складу їх поверхні та електрофізичному впливі на різальну поверхню круга, що спрямовані на зміну стану поверхонь різальних зерен.
Методи дослідження. Теоретичні та експериментальні дослідження базувалися на основних положеннях теорії шліфування та статистичних методах оцінки результатів досліджень. Експериментальні дослідження процесу шліфування важкооброблюваних матеріалів та характеристик якості обробленої поверхні здійснювали у відповідності зі загальноприйнятими методиками. Дослідження стану різальної поверхні шліфувальних кругів та зерен НТМ здійснювали за допомогою методів оптичної та електронної мікроскопії, профілометрії, методів визначення фізико-механічних властивостей алмазних порошків.
Наукова новизна одержаних результатів:
1. Визначено, що різальна здатність шліфувального круга із зернами шліфпорошків НТМ (алмазів АС4, АС6 та кубоніту КР, КВ) залежить від їх специфічної дефектності у вигляді поруватості та наявності домішок у їх складі, оскільки саме це обумовлює наявність дрібно-фрагментарної стружки при шліфуванні, зменшення розміру частинок шламу та покращення утримання зерен у робочому шарі.
2. Досліджено особливості елементного складу та морфології алмазів, синтезованих в системах Ni-Mn-С та Fe-Si-С, та вперше встановлено, що для алмазів системи Fe-Si-С, у яких домішковий склад може досягати 7,5% (за масою), при термообробленні спостерігаються відчутні зміни доміш­кового складу повер­хонь зерен та підвищення їх міцності за рахунок «заліковування» дефектів поверхні алмазу, що дозволяє підвищити зносостійкість шліфувальних кругів до 2-х раз.
3. Показано, що домішковий склад та властивості алмазів марки АС6, питома магнітна сприйнятли­вість яких знаходиться в діапазоні від 8·10-8 до 1200·10-8 м3/кг, впливають на зносостійкість алмазних кругів, та визначено, що в процесі шліфування із тепло­вим (електроерозійним) впливом на поверхню круга застосову­вання алмазів із більшою величиною питомої магнітної сприйнятливості приводить до підвищення зносостійкості.
4. Вперше виявлено, що за умов спрямованого теплового плазмового впливу, на відміну від електроерозійного, на зернах НТМ формуються плівкові покриття із підвищеним вмістом олова, які утворюються за рахунок металевих складових мідно-олов’яної зв’язки робочого шару кругу, та змінюються фрикційні процеси в зоні обробки , внаслідок чого зносостійкість шліфувальних кругів підвищується в 1,4 рази.
Практичне значення одержаних результатів:
розроблені практичні рекомендації щодо підвищення зносостійкості інструменту з зернами шліфпорошків АС4, АС6, КР, КВ, та збільшення продуктивності шліфування важкооброблюваних матеріалів (узагальнені рекомендації зведені в окрему брошуру, ІНМ ім. В.М. Бакуля, 2011 р.);
встановлені умови теплового впливу на дефектно-домішковий склад поверхні зерен НТМ, їх міцність та питому магнітну сприйнятливість в залежності від ростової системи, в якій вони синтезовані, що дозволило підвищити зносостійкість шліфувальних кругів при їх застосуванні;
розроб­лена структурна схема пристосування понов­лення різальної здатності кругу, що дозволяє здійснювати як програмне, так і адаптивне управління процесом алмазного шліфування, в т.ч. із введенням електри­чної енергії в зону обробки (Патент України на корисну модель №3811);
результати роботи пройшли дослідно-виробничу перевірку на ТОВ «СП КАПРІ» (м. Київ) та НВФ «КАРМА» (м. Світловодськ), яка засвідчила, що шліфу­вальні круги, які містять зерна НТМ після теплового впливу, за своєю зносостійкістю перевищують аналоги у 1,52,1 рази та рекомендовані для застосування та впровадження.
Особистий внесок здобувача. У дисертаційній роботі наведені результати досліджень, які були виконані автором або при безпосередній його участі. Формулювання наукової мети, задач дослідження та обговорення отриманих результатів здійснено разом із науковим керівником.
Особистий внесок здобувача полягає у:
визначенні умов зміни домішкового елементного складу поверхні зерен НТМ, їх властивостей, та впливу таких змін на зносостійкість шліфувального інструменту;
вивченні особливостей теплового, електроерозійного та плазмового впливів на різальну поверхню шліфувальних кругів з НТМ;
розроб­ленні структурної схеми пристосування для понов­лення різальної здатності кругу, що дозволяє здійснювати як програмне, так і адаптивне управління процесом алмазного шліфування.
Спільно з к.т.н. Г.Д. Ільницькою проведено дослідження магнітних властивос­тей алмазних порошків. Моделювання різальної поверхні зерен НТМ та обробка результатів експери­ментів по морфометричним характеристикам зерен із НТМ проведено спільно з к.т.н. Г.А.Петасюком. Дослідження методами електронної мікроскопії виконано спільно з д.ф-м.н. В.М.Ткачем і д.ф-м.н. Г.С.Олєйник. Спільно з д.т.н. С.С.Са­мотугіним прове­дені дослідження плазмового впливу на різальну поверхню кругів з НТМ.
Апробація результатів дисертації. Результати роботи було представлено та обговорено на 12-ти науково-технічних всеукраїнських і міжнародних конференціях та семінарах: Міжнародному науково-технічному семінарі Современные проблемы подготовки производства, заготовительного производства, обработки, сборки и ремонта в промышленности и на транспорте”, м. Свалява, Карпати (2009 , 2011, 2012 рр.); Міжнародній науково-практичній конференції Качество, стандартизация, контроль: теория и практика”, Крим, м. Ялта (2009, 2011 рр.); Всеукраїнській молодіжній науково-технічній конференції Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеїнаукавиробництво” (Запоріжжя, 2009р.; Суми, 2010р.; Житомир, 2011р., Київ, 2012р.); Міжнародній науково-технічній конференції «Сучасні проблеми трибології». м. Київ, 2010 р.; Школі-семінарі молодих вчених та спеціалістів «Надтверді, композиційні матеріали та покриття: отримання, властивості, застосування», с. Морське (2010, 2011 рр.). Дисертаційна робота в повному обсязі докладалася, обговорювалася та схвалена на засіданнях кафедр «Технологія машинобудування» НТУУ «КПІ» та Дніпродзержинського державного технічного університету МОН України, а також Шостій конференції молодих вчених і спеціалістів ІНМ ім. В.М.Бакуля НАН України (2012 р.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 39 наукових праць, серед яких 1 брошура, 12 статей у фахових виданнях та збірниках, 10 тез доповідей на науково-технічних конференціях, одержано 12 патентів України.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, шести розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, що нараховує 115 найменувань, та додатків. Повний обсяг дисертації складає 207 сторінок, основна частина викладена на 173 сторінках, включає 58рисунків, 36 таблиць, 11 додатків.

Список литературы

ОСНОВНІ висновки і результати РОБОТИ

У роботі вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення ефективності процесів шліфування важкооброблюваних матеріалів збільшенням зносостійкості кругів з НТМ за рахунок спрямованого теплового впливу на зерна НТМ для зміни домішкового складу їх поверхні та спрямованого електрофізичного впливу на різальну поверхню круга для зміни стану поверхонь різальних зерен та зв’язки. Результати доведено до практичної виробничої реалізації і зроблено наступні висновки:
1. Визначено, що недосконалість кристалів алмазів марок АС4 та АС6 і кубоніту марок КР та КВ у вигляді пористості, дефектності та домішкового складу є причиною їх незадовільної зносостійкості, зумовлює формування роз­поділу зерен по висоті робочого шару у відповідності із законом Пуассона та формування специфічної ріжучої здатності робочого шару для таких зерен.
2. Встановлено, що після абразивної об­робки кругами з зернами АС4 та АС6 стружка оброблю­ваного матеріалу має фрагментарний характер із зна­чною кількістю фрагмен­тів дрібної порошкоподібної маси дрібних частинок, про що свідчить і характер закону розподілу величин частинок шламу, причому для зерен АС6 на відміну від зерен АС15 характерним є зміщення у бік більш дрібної складової розподілу величин частинок шламу.
3. За допомогою автоматизованої діагности­ки морфометричних харак­теристик порошків DiaIns­pect.OSM показано, що за такими важливими мор­фологічними показниками як характеристики форми зерен і розвиненості їх поверхні зерна марок АС4 та АС6 значно різняться від більш міцних зерен АС20, наприклад, кути загострення вершин зерен із зростанням міцно­сті збільшуються у алмазів АС4100/80 складають 93 градуси, а у зерен АС20100/80 вже 108 градусів.
4. Для найбільш застосованих у даній роботі марок шліфпорошків за допомогою DiaInspect.OSM вперше визначені для реальних зерен коефіцієнти форми зерен та коефіцієнту, що враховує зміну площі зрізу зерном при шліфуванні при наявності нахилу зерна в робочому шарі кругу, а це дозволило уточнити розрахунки по формулі визначення необхідної для визначених умов міцності зерен НТМ.
5. Встановлено, що в обох випадках приму­сового просочення алмазів розчином суміші з наноміддю (з нагріванням та без нього) не спостерігається позитивного ефек­ту і зносостійкість кругів не тільки не підвищується, а і навіть зменшується, тому у даній роботі зупинилися на пошуку шляхів реалізації внутрішніх резервів алмазних зерен через спрямовану зміну їх дефектно-домішкового складу.
6. Показано, що алмази низької міцності марок АС4 та АС6, хоча і син­те­зовані в різних системах NiMnС та FeSiС, характеризуються майже од­наковими морфологічними характеристиками, але суттєво різняться у кілько­сті та елементному складі домі­шок металевих груп, які захоплю­ються при синтезі, а відтак і суттєво різняться за магнітними властивостями, причому, ал­мази з системи NiMnС мають діапазон питомої магнітної сприйнятливо­сті до 100 ×108 м3/кг, а ось алмази з системи FeSiС мають більший діапазон від 100 до 1200 ×108 м3/кг, а, відтак, потенційно мають більші можливості з точ­ки зору спрямованого на них впливу, який би дозволив змінити їх власти­во­сті і, тим самим, досягти підвищення зносостійкості шліфувальних кругів.
7. За допомогою растрової електронної мікроскопії виконаний елемент­ний аналіз поверхонь граней криста­лів алмаза, синтезованих в обох системах, після їх­ньої термічної обробки, який засвідчив, що на поверхнях граней алма­за присутні до­мішки і включення, які під впливом високотемпературного нагрівання через тріщини й пори вийшли на поверхню граней кристалів
8. Магнітна сприйнятливість порошків алмазів системи FeSiС, при термооброблені зростає, і при температурі в 800 ˚С досягає макси­муму. Цей ефект є однаковим як для магнітних, так і для немагніт­них порошків, але саме за наявності великої кількості включень ефект є більш відчутним.
9. Магнітна сприйнятливість порошків алмазів синтезованих в системі NiMnС також із зміною температури термооброблення змінюється, але характер змін є зовсім іншим, аніж у алмазів системи FeSiС. Тут також є ефект зростання питомої магнітної сприйнятливості і також при температурі термооброблення в 800 ˚С досягає макси­муму. Але це відбувається лише у магнітних порошків, а для немагніт­них порошків його фактично немає, що пов’язано із невеликим вміс­том включень в таких алмазах, кількості яких не­достатньо для спрацювання ефекту підвищення магнітної сприйнятливості.
10. Встановлено, що як для алмазних зерен, синтезованих в системі NiMnС, так і для алмазів, синтезованих в системі FeSiС, ефект підвищення міцнос­ті зерен під дією теплового впливу спрацьовує лише тоді, коли є достатня кількість включень в алмазах, а відтак і їх підвищена магнітна сприйнятли­вість. Саме тому, магнітні алмази синтезовані в системі FeSiС і дають від­чутний ефект у підвищенні міцності зерен при термооброб­ці, та, як наслідок, і збільшенні зносостійкості кругів. Пояснюється це в першу чергу тим, що такі магнітні алмази, маючи відчутну (до 7 мас. %) кіль­кість вклю­чень мають і суттєву масову базу для їх переміщення при термообробці для можливості забезпечення ефекту «заліковування» дефектів поверхні алмазу.
11. За допомогою електронного мікроскопу Zeiss EVO 50XVP встанов­лено, що для магнітних зерен (c=90·10-8 м3/кг), синтезованих в системі NiMnС, після термообробки при 700 °С та 1000 °С спостерігається вихід вклю­чень та заповнення ними тріщин та пор. Аналогічне спостерігається і у магнітної фракції ал­ма­зів системи FeSiС (c=521·10-8 м3/кг) після термооб­робки при 800 °С та 1000 °С. Як наслідок, в залежності від системи синтезу, домішок та включень у алмазах спрямований тепловий вплив на зерна дозволяє до 2-х раз підвищити зносостійкість алмазного шліфувального інструменту при шліфуванні твердого сплаву.
12. Встановлено, що існують умови для підвище­ння міцності зерен КНБ за рахунок тепло­вого впливу шляхом заповнення дефектного простору в зернах склоподібною плівкою В2О3 (показник міцності зерен кубоніту марки КВ 100/80 підвищився з 5,3 до 6,4 Н). Результати випробувань засвідчили, що зносостійкість кругів, що містили порошок КНБ після термооброб­ки, в 1,7 є вищою у порівнянні із інструментом з вихідного порошку КНБ.
13. Встановлено, що за рахунок теплової обробки робочого шару кругу ми можемо підвищити його твердість та відповідно до 2-х раз зносостійкість. Так, після термообробки кругу при температурі у 200 °С твердість робочого шару зростає до 100105 при вихідних значеннях твердості у 9296 HRB.
14. Виявлено, що для підвищення зносостійкості алмазних кругів слід врахувати наступні рекомендації, які полягають у тому, що:
для застосування в шліфувальному інструменті слід рекомендувати алмази, синтезовані в системі FeSiC;
при застосуванні в шліфувальному інстру­менті алмазів, системі FeSiC, обов’язково необхідно вибирати порошки алма­зів із найбільшою магнітною сприйнятливістю для процесів шліфування з охолод­женням, і бажано для процесів із введенням електричної енергії в зону обробки;
у випадку, коли вимушено застосовуються в шліфувальному інстру­менті алмази, синтезовані в системі NiMnC, навпаки бажано вибирати порошки ал­мазів із найбільшою магнітною сприйнятливістю для процесів
шліфування з охолодженням, і обов’язково для процесів із введенням електричної енергії в зону обробки.
15. Аналіз підповерхневого складу алмазів, синтезованих в системі NiMnC засвідчив, що для цих алмазів характерною є досить значна наявність підповерхневих домішок, що складаються з електропро­відних сполук мета­лів NiMn). Для алмазів системи FeSiC також спос­терігається наявність під поверхневих електропровідних домішок (заліза), але кількість їх є значно ме­ншою і ймовір­ність попадан­ня електричних розрядів при електроерозійному шліфуванні в алмаз у цьому випадку є значно меншою. Саме цим, пояснює­ться істотно менша зношуваність алмазних кругів з алмазами, синтезованими в системі FeSiC, при електроерозійному шліфуванні. Встановлено, що збільшення значення питомої магнітної сприйнятливості зерен від 100·10-8 м3/кг забезпечує зростання зносостійкості кругів до 2 раз як при електроерозійному шліфуванні так і без введення електрофізичної складової.
16. Аналіз елементного складу плівок, що виникають на абразивних зер­нах та металевій зв’язці в зоні плазмового впливу засвідчив, що на зернах виникає покриття з елементів зв’язки, причому у покритті зерен у більшій мірі переважає легкоплавке олово, так якщо для ви­хідної суміші зв’язки МО20-2 співвідношення між основними складовими зв’язки Cu : Sn : Sb складає 8,75 : 2 : 1, то на абразивних зернах це співвідно­шення 5 : 2 : 1. Як наслідок, плазмовий вплив невеликої потужності дозволяє підвищити зно­состійкість кругу в 1,4 рази, що у певній мірі пов’язане із зміцненням зв’язуючого та з утворенням плівок на поверхні зерен та зв’язки кругу .
17. Застосування розроблених олівців твердого зма­щення, що утворю­ють антифрикційну плівку на різальній поверхні кругу, дозволяє під­вищити стійкість кругів між правками у 2,5 ра­зи, а при шліфу­ванні без охолодження сталі Р6М5 кругами з НТМ дозволяє знизити знос кругу в 1,23 рази та в два рази знизити потужність шліфування без припалів на оброблюваній поверхні.
18. Розроб­лена та захищена Патентом України структурна схема пристосування понов­лення різальної здатності кругу, що дозволяє здійснювати як програмне, так і адаптивне управління процесом алмазного шліфування в т.ч. із введенням електри­чної енергії в зону обробки.
19. Розроблені практичні рекомендації для підвищення зносостійкості шліфувального інструменту з НТМ, а відтак збільшення продуктивності при шліфуванні твердих та магнітотвердих сплавів, швидкорізальних сталей.
20. Результати дисертаційної роботи було впроваджено у виробництво у ТОВ «СП КАПРІ» (м. Київ) та науково-виробничій фірмі «КАРМА» (м. Світловодськ). Результати дослідно-промислових випробувань засвідчили, що шліфувальні круги із зміненою характеристикою зерен НТМ за своєю зносостійкістю перевищують серійні у 1,52,1 рази та рекомендовані для застосування.

Перелік літератури

1. Лоладзе Т.Н. Износ алмазов и алмазных кругов // Т.Н. Лоладзе, Г.В.Бокучава / М., Машиностроение. 1967. 113 с.
2. Семко М.Ф. Особенности процесса резания алмазным и минерало-керамическим инструментом и обработки пластмасс. Автореф. докт. техн. наук К.: НТУУ «КПИ», 1968. 77 с.
3. Синтетические алмазы в машиностроении. /В.Н.Бакуль, Б.И.Гинзбург, Л.Л. Мишнаевский и др.// Киев. «Наукова думка». 1976. 352 с.
4. Синтетические сверхтвердые материалы. В 3 т. Т. 1. Синтез сверхтвердых материалов / Редкол.: Новиков Н. В. (отв. ред.) и др. К.: Наук. думка, 1986. 280 с.
5. Новый гибридный ультратвердый материал /ШульженкоА. А., Ашкинази Е.Е., Соколов А.Н. и др./ Сверхтвердые материалы. № 5. 2010. С. 314.
6. ДСТУ 248694 «Алмази та інструменти алмазні. Терміни та визначення». К.: Держстандарт України, 1994. 31 с.
7. Сверхтвердые материалы. Получение и применение: В 6 т. / Под общ. ред. Н. В. Новикова; НАН Украины. Ин-т сверхтвердых материалов им.В.Н.Бакуля. Т. 1: Синтез алмаза и подобных материалов / Под. ред. А.А.Шульженко. К., 2003. 320 с.)
8. ОситинскаяТ.Д.Теплопроводность синтетических алмазов /Т.Д.Оситинская, А.С.Вишневский, В.А.Цендровский, В.И.Житнецкий // Синтетические алмазы. 1976. Вып. 4. С. 79.
9. Захаренко И.П. Сверхтвердые абразивные материалы в инструментальном производстве. / Захаренко И.П./ К.: Вища школа. 1985. 152 с.
10. Инструменты из сверхтвердых материалов /Под ред. Н. В. Новикова. Киев: ИСМ НАНУ. 2001. 528 с.
11. Бакуль В. Н. Оптимальные марки алмазов для кругов на органической связке /Бакуль В.Н., Сердюк В.М./ Синтетические алмазы. 1970. Вып. 4. С.49.
12. Graham W. The grinding of tool steels with a diamond abrasive wheel. /Graham W., Nee A./ Int. J. Mash. Tool Des. and Res. 1974. 14, № 2. P. 175 185.
13. Wentorf R.N. Cubic form of boron nitride /Wentorf R.N./ J. Chem. Phys. 1957. Vol. 26, N 4. P. 956.
14. Эфрос М.Г., Миронюк В.С. Современные абразивные инструменты. /Эфрос М.Г., Миронюк В.С./ Л.: Машиностроение. 1987. 158 с.
15. Исследование порошков эльбора после термической обработки в нейтрально-восстановительной среде / М.С.Друй, М.И.Сохор, Л.И.Фельдгун и др. // Труды ВНИИАШ. 1971. № 13. С. 618.
16. Эльбор в машиностроении / Под редакцией В.С.Лысанова. Л.: Машиностроение. 1978. 280 с.
17. Carius Alan. CBN Abrasives and the Grindability of Powder Metal Materials // Gohram conferences : Precision Grinding & Finishing in the Global Economy 2001, Chicago, October, 1 3, 2001.
18. Белянкина А.В. Влияние высокотемпературного отжига на структуру монокристалла синтетического алмаза. // Белянкина А.В. / Синтетические алмазы. №3. 1971. С. 2224
19. Цыпин Н.В. Взаимодействие алмазов с материалами матриц буровых инструментов. /ЦыпинН.В., МультахЛ.М., СимкинЭ.С./ В кн.: Синтетические алмазы промышленности. Киев.: Наук. думка. 1974, С.322324.
20. Вульф А.М. Резание металлов. /А.М. Вульф/ Л., Машиностроение. 1973. 496 с.
21. Шульпяков Ю.Ф. Взаимодействие алмаза с различными веществами в условиях высоких давлений и температур. /ШульпяковЮ.Ф., ГеншафтЮ.С./ В кн.: Физико-химические свойства алмазов. М.: НИИМАШ. 1974. С. 5058.
22. Кудрявцев К.К. Исследование влияния высоких температур на структуру синтетических поликристаллов марки АСБ. /КудрявцевК.К., ЗахарченкоН.И., ЛишевскийВ.Ф./ Алмазы и сверхтвердые материалы, 1974. Вып. 9. С. 15.
23. КоноваловВ.А. Исследования влияния прочности алмазоудержания и износостойкости металлических связок на работоспособность алмазно-абразивного инструмента. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Харьков. 1974.
24. Богданович М.Г. Абразивная способность микропорошков синтетического алмаза. /Богданович М.Г./ Синтетические алмазы. 1969. №2. С. 4245.
25. Абразивное разрушение твердых тел / В.Н. Кащеев, Г.Д. Полосаткин, И.А. Соломеин и др. / В кн.: V Всесоюзн. научн.-техн. конф. по прогресив. методам абразив. и алмаз. обраб. металлов: Тез. доклад.. М. : Центр. Правление НТО Машпром. 1971. С. 2123.
26. Адамовский А.А. Работоспособность и характер износа кругов из Гексанита-А /Адамовский А.А./ Сверхтвердые материалы. 1980. № 5. С. 4042.
27. Галицкий В.Н. Пути совершенствования металлических связок алмазно-абразивного инструмента. /Галицкий В.Н., Муровский В.А./ В кн.: Синтетические сверхтвердые материалы и твердые сплавы. Киев: ИСМ АН УССР. 1973. С. 6065.
28. СердюкВ.М. Исследование прочности удержания алмазных зерен в органической связке / СердюкВ.М., Коновалов В.А., Чалый В.Т. / Синтетические алмазы. 1971. №4. С. 3335.
29. Исследование системы фенолформальдегидная смолаалмазный порошокметаллический порошок / Г.А. Сторчак. С.А. Попов, П.Г. Бабаевский, И.С. Пеккер / Алмазы. 1970. Вып. 1. С. 1219.
30. Захаренко И.П. Основы алмазной обработки твердосплавного инструмента. / И.П. Захаренко // К., «Наук. думка». 1981. 300 с.
31. Грабченко А.И. О поверхностном слое твердосплавного и минералокерамического инструмента после алмазной обработки. В кн. Обрабока машиностроительных материалов алмазным инструментом. М.: Наука. 1966. С. 216218.
32. Сагарда А.А. Закономерности микрорезания единичным зерном. Синтетические алмазы. 1969. С. 3637.
33. Грабченко А.И. Расширение технологических возможностей алмазного шлифования // А.И. Грабченко / Х.: Вища шк. Изд-во при Харьк. ун-те. 1985. 184 с.
34. Покладий Г.Г. Исследование влияния микропрофиля зерна на процесс микрорезания / Г.Г. Покладий// Сверхтвердые материалы. 1988. №.2. С. 5659.
35. Синтетические сверхтвердые материалы: В 3-х т. Т. 3. Применение синтетических сверхтвердых материалов. / Редкол.: Н.В.Новиков (отв. ред.) и др. Киев: Наук. думка. 1986. 280 с.
36. Маслов Е.Н. Теоретические основы процесса алмазного шлифования материалов / Е.Н. Маслов // Синтетические алмазы в промышленности. Киев. Наукова думка, 1974. С.125129.
37. Лоладзе Т.Н. Режущие свойства алмазно-абразивного инструмента и пути повышения его качества // Т.Н. Лоладзе, Г.В. Бокучава/ Синтетические алмазы в промышленности. Киев. Наукова думка, 1974. С. 149155.
38. МатюхаП.Г., ТереховаЛ.К. Исследование высоты неровностей профиля поверхности резания при шлифовании// Резание и инструмент. Респ. межвед. научно-техн. сб. Харьков: Изд-во «Основа». 1990. № 44. С. 114-121
39. МатюхаП.Г., ПолтавецВ.В. Теоретическая форма алмазного зерна при алмазно-искровом шлифовании// Резание и инструмент. Респ. межвед. научно-техн. сб. Харьков: Изд-во «Основа». 1987. № 38. С.2329
40. МатюхаП.Г., ИзотовВ.Ю. Определение времени формирования критических параметров рабочей поверхности круга при шлифовании труднообрабатываемых материалов алмазными кругами/ Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научн. трудов. Донецк: ДонНТУ, 1985. № 2. С. 21-27
41. МатюхаП.Г. Алмазне шліфування з електроерозійними керуючими діями на робочу поверхню круга. / МатюхаП.Г., ПолтавецьВ.В. // Донецьк: ДонНТУ. 2006. 164 с.
42. Матюха П.Г. Влияние осевых колебаний на удельную себестоимость шлифования стали Р6М5Ф3 кругами из СТМ / П.Г. Матюха, В.В. Габитов // Резание и инструмент в технологических системах: Междунар. науч.-техн. сб. Харьков: НТУ «ХПИ». 2009. №77. С.143150.
43. Шлифование с автоматической стабилизацией режущей способности круга/ И.В.Голубев, Э.Я.Гродзинский, В.К.Свешников, А.И.Стебаев// Станки и инструменты. 1984. №1. С 2022.
44. Электроалмазное шлифование инструментальных материалов. / М.Ф.Семко, А.И.Грабченко, Н.В.Левченко, А.Ф.Раб // К., «Вища школа». 1974. 119 с.
45. МатюхаП.Г., ПолтавецВ.В., Гринев А.А. Вклад процессов засаливания межзёренного пространства и изнашивания алмазных зерен в ухудшение режущей способности круга при шлифовании по упругой схеме// Прогрессивные технологии и системы в машиностроении. Международный сб. научных трудов. Донецк: ДонГТУ, 1999. № 7. С. 117-121
46. ЯщерицынП.И., ДорофеевВ.Д., ПахалинЮ.А. Электроэрозионная правка алмазно-абразивных инструментов. Минск: Наука и техника. 1981. 231с.
47. ЛавриненкоВ.И. Электрошлифование инструментальных материалов. / В.И.Лавриненко // Киев: Наукова думка, 1993. 155 с.
48. ГрабченкоА.И., ПыжовИ.Н., ДоброскокВ.Л. Схемы непрерывного управления рельефом шлифовальных кругов в процессе алмазного шлифования// Резание и инструмент. Респ. межвед. научно-техн. сб. Харьков: Изд-во «Основа». 1986. №35. С. 5763.
49. Гриньов А.О. Підготовкою ефективності алмазного шліфування важкооброблюваних інструментальних сталей при обробленні зі збільшеними дугами контакту круга із заготовкою. Автореф. канд. техн. наук Донецьк: ДонНТУ, 2005. 20 с.
50. Захаренко И.П. Высокоэффективная заточка твердосплавного и быстрорежущего инструмента кругами из синтетических алмазов и кубонита / И.П. Захаренко // Синтетические алмазы в промышленности. Киев. Наукова думка. 1974. С. 200206.
51. ЛавріненкоВ.І. Наукові основи шліфування інструментальних матеріалів із спря­мованою зміною характеристик контактних поверхонь. Автореф. докт. техн. наук К.: ІНМ НАН України, 2000. 35 с.
52. УзунянМ.Д. Высокопроизводительное шлифование безвольфрамовых твердых сплавов. / М.Д.Узунян, Ю.С.Краснощек // М.: Машиностроение. 1988. 80 с.
53. Примеси и включения в порошках синтетических алмазов марок АС4 и АС6 // Г.П. Богатырева, В.М. Маевский, Г.Д Ильницкая и др. / Сверхтвердые материалы, 2006. №4. С. 6269.
54. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента / В.Н.Бакуль, Ю.Н.Никитин, Е.Б.Верник, В.Ф.Селех // Учебн. пособие для техникумов. М., «Машиностроение», 1975. 296 с.
55. Примеси и включения в порошках синтетических алмазов марок АС4 и АС6 // Г.П. Богатырева, В.М. Маевский, Г.Д Ильницкая и др. / Сверхтвердые материалы, 2006. №4. С. 6269.
56. ЧепуровА.И. Экспериментальное моделирование процессов алмазообразования / ЧепуровА.И., ФедоровИ.И., СонинВ.М./ РАН, Сиб. отд-ние, Объед. ин-т геологии, геофизики и минералогии, КТИ монокристаллов. Науч. ред. А.И. Чепуров, А.Г. Кирдяшкин. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ. 1997. 196 с.
57. Баконь А. Исследование изменений происходящих в алмазных порошках при нагреве / А. Баконь // Сверхтвердые материалы. 1983. №.6. С. 2023.
58. Исследование изменений, возникающих в алмазах при нагреве / А.В.Белянкина, Л.М.Мультах, Э.С.Симкин, Ю.И.Созин, Н.В.Цыпин // Синтетические алмазы. 1972. № 1. С. 2022.
59. БогатыреваГ.П. Объемные макродефекты в кристаллах алмаза низкопрочных марок АС4 и АС6. /БогатыреваГ.П., НевструевГ.Ф., ИльницкаяГ.Д., ГонтарьА.Г. //Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. Киев: ИСМ им. В.М. Бакуля НАН Украины. 2005. № 8. С. 184188.
60. Боримский А.И. Кинетика образования и роста алмазов в системе FeSiC // А.И. Боримский, В.Г. Делеви, П.А. Нагорный / Сверхтвердые материалы. 1999. №3. С. 914.
61. ЧмирМ.Я. Взаимодействие синтетических алмазов с обрабатываемыми материалами при алмазном и алмазно-электрохимическом шлифовании./ М.Я.Чмир, В.А.Могильников, Н.А.Троицкий, В.К.Герасименко // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. Сб. научн. трудов. Тула. 1991. С. 5259.
62. МусиенкоМ.С. Определение пористости алмазных шлиф порошков по адсорбции додекана / М.С.Мусиенко, Н.В.Котова// Физико-химические свойства сверхтвердых материалов и методы их анализа. Сборник научных трудов. Киев: ИСМ АН УССР. 1987. С. 7679.
63. БогатыреваГ.П. Объемные макродефекты в кристаллах алмаза низкопрочных марок АС4 и АС6. / БогатыреваГ.П., НевструевГ.Ф., ИльницкаяГ.Д., ГонтарьА.Г. //Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. Киев: ИСМ им. В.М. Бакуля НАН Украины. 2005. № 8. С. 184188.
64. Свойства алмазных шлифпорошков порошков, винтезированных в системе FeSiC // Г.П. Богатырева, Г.Ф. Невтруев, Г.Д. Ильницкая и др. / Породоразрушающий и металлообатывающий инструмент техника и технология его изготовления и применения. №. 9. С. 150154.
65. Содержание включений и магнитная восприимчивость кристаллов алмаза, полученных в системе NiFeC // Н.В. Новиков, Г.П. Богатырева, Г.Ф. Невструев и др. / Породоразрушающий и металлообатывающий инструмент техника и технология его изготовления и применения. №. 8. С. 136141.
66. О характере включений в кристаллах алмаза, полученных в ростовых системах FeCoCrC и FeCoCr3C2C // Н.В. Новиков, А.И. Боримский, П.А. Нагорный и др. / Породоразрушающий и металлообатывающий инструмент техника и технология его изготовления и применения. №.8. С. 126131.
67. БровченкоА.М. Определение усилия алмазоудержания у кругов на металлических связках при осуществлении различных методов правки /Бровченко А.М., ГришинаЭ.А., СмоквинаВ.В./ Наукові записки. Кіровоград, КДТУ. 2003. №4. С. 128132.
68. List E., Frenzel J, Vollstadt H. A new system for single particle strength