Автор: Степанов Евгений Викторович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №10 (57) октябрь 2013 г.

Дата публикации: 25.09.2013

Библиографическое описание:

Степанов Е. В. Импрегнирование абразивных кругов // Молодой ученый. — 2013. — №10. — С. 206-209.

Рассматриваются вопросы импрегнирования шлифовальных кругов с целью повышения их эксплуатационных свойств.

Ключевые слова: абразивный инструмент, пористость, импрегнатор, пропитка.

Известны следующие методы повышения эксплуатационных свойств абразивных инструментов на стадии подготовки: заполнение пор импрегнаторами; создание прерывистой рабочей поверхности инструментов; спецтермообработка, в том числе в криогенных средах. Для этой же цели на стадии эксплуатации абразивных инструментов используют: специальные смазочно-охлаждающие жидкости, наложение колебаний, твердые смазки. Из перечисленных методов повышения эксплуатационных свойств наиболее легкодоступными и экономичными являются пути, связанные с усовершенствованием готового стандартного абразивного изделия, а именно — импрегнирование [1].

Схема применения импрегнаторов для различных целей при шлифовании представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема применения импрегнаторов

Укрупненный блок операций А (блоки 2–12) раскрывает последовательность действий в способах импрегнирования жидкими и твердыми импрегнаторами с целью изготовления правящих (блок 10), шлифовальных (блок 11) и упрочняющих (блок 12) абразивных инструментов [2].

Также используют импрегнаторы в виде твердых брусков для нанесения смазки на рабочую поверхность круга непосредственно в процессе шлифования (Рис. 1, блоки 13–15). В качестве твердых смазок применяют: неорганические материалы типа дисульфида молибдена, графита, гексагонального нитрида бора; органические материалы типа политетрафторэтилена и др. Нанесение твердых смазок на рабочую поверхность круга в процессе шлифования требует разработки и изготовления брусков, а также специальных приспособлений для их закрепления на станке.

Технология заполнения пор абразивных инструментов жидкими импрегнаторами (Рис. 1, блоки 5–9) определяется физическими свойствами последних, а эффективность инструментов при эксплуатации определяется химическими свойствами импрегнаторов

[3–5]. Импрегнатор оказывает полифункциональное действие. С одной стороны, повышая твердость, жесткость и прочность круга, он способствует лучшему закреплению абразивных зерен. С другой стороны, выступая в роли внутренней смазки, охлаждения и демпфера он автоматически превращает круг в самосмазывающийся, высокотеплопроводный и хорошо демпфирующий колебания инструмент, что снижает интенсивность фрикционных, тепловых и колебательных процессов при шлифовании [6–8].

Исследование пропитки пор абразивных кругов жидкими импрегнаторами основан на знании точных структурных характеристик кругов. Структура абразивного инструмента характеризуется соотношением объемов абразивных зерен, связки и пор. Система регулирования структур основана на сохранении равенства:

Vз + Vс + Vп = 100 %,

где Vз — объем зерна, Vс — объем связки, Vп — объем пор.

Изменяя объем зерна (Vз) и связки (Vс), получают абразивные инструменты различной твердости с тем или другим объемом пор.

Определяющим параметром структуры является объем зерна — Vз. С увеличением на один номер структуры объем зерна уменьшается на 2 %, расстояния между зернами и размер отдельных пор увеличивается, однако для сохранения одинаковой твердости инструмента объем связки также увеличивается на 2 % (значение объема пор Vпостается неизменным). Соотношения объемов зерна и связки, при соблюдении которых в процессе производства получаются абразивные инструменты различной твердости с тем или другим объемом пор, приведены в работе [5].

Таким образом, абразивные инструменты одинаковой зернистости и твердости, но разных структур, различаются между собой по степени сближения абразивных зерен. Принято называть структуры от № 1 до № 4 закрытой (плотной), от № 5 до № 8 — средней, от № 9 до № 16 — открытой. Чем больше номер структуры, тем больше расстояние между зернами, т. е. инструмент будет иметь более открытую структуру.

Авторами была проведена серия экспериментов по определению открытой пористости абразивных кругов, используемых в машиностроении. Опыты проводились с кругами из электрокорунда белого на керамической связке типа ПП с зернистостью от 16 до 40, твердостью от М до СТ2 и номерами структур 5 и 6.

Открытая пористость абразивных кругов определялась весовым методом при пропитке образцов водой под вакуумом. Методика проведения экспериментов была следующей. Из абразивного круга выкалывали образцы, которые подсушивали и термостатировали при комнатной температуре в бюксах. Затем образцы взвешивали на аналитических весах, пропитывали под вакуумом дистиллированной водой и вновь взвешивали. Открытую пористость определяли по объему воды, которая заполняла поры. Исследования показали, что полученные результаты хорошо коррелируются с литературными данными [2–4].

Исследования показали, что открытая пористость кругов изменялась в пределах от 32 до 42 %. Существенным оказалось то, что образцы, взятые из периферийной области крута, имеют пористость на 6 % больше, чем образцы из области, расположенной ближе к посадочному отверстию [3].

Во второй серии опытов, исследуемые образцы подвергали пропитке дистиллированной водой при атмосферном давлении. Эксперименты свидетельствуют, что около 15 % открытых пор не пропитываются водой под атмосферным давлением (по сравнению с пропиткой под вакуумом).

Опыты по кинетике пропитки образцов водой при атмосферном давлении показали, что открытые поры абразивного круга марки 25А16СТ25КБ3 максимально насыщаются за первые пять минут. Наибольшая скорость насыщения наблюдается в первые три минуты (рис. 2).

Рис. 2. Кривая пропитки абразивного круга марки 25А16СТ25КБ3

Приведенная выше кривая позволяет рассчитать скорость пропитки абразивного круга данной структуры уравнением:

W=1,915×t,

где , W — скорость пропитки, U — влажность, t — время.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы.

При обработке абразивных кругов импрегнаторами, адгезионно-кагезионные свойства которых аналогичны воде, периферийная (по радиусу) область круга, возможно, будет иметь больше пропиточного материала, чем область расположенная ближе к посадочному отверстию. Следовательно, область круга с большим количеством импрегнатора будет иметь большую стойкость при его эксплуатации, чем круг в целом. Кроме того, несмотря на высокую скорость пропитки абразивного материала при атмосферном давлении, значительное количество пор не заполняется импрегнатором. Поэтому необходимо экономически обосновать пропитку абразивных кругов импрегнатором под вакуумом [9–10].

Литература:

1.                           Оробинский В. А. Абразивные методы обработки и их оптимизация. — М.: Машиностроение, 2000. — 314 с.

2.                           Островский В. И. Импрегнированный абразивный инструмент: Обзор. — М: НИИМаш, 1983. — 72 с.

3.                           Чурилин А. В. Кинетика и аппаратурно — технологическое оформление процессов пропитки и сушки абразивного инструмента: Дис… канд. техн. наук. — Тамбов, 2004. — 223 с.

4.                           Муцянко В. И. Основы выбора шлифовальных кругов и подготовка их к эксплуатации. — Л.: Машиностроение. 1997. — 133 с.

5.                           Попов С. А. Шлифование высокопористыми кругами / С. А. Попов, Р. В. Ананьян. — М.: Машиностроение. 1980. — 77 с.

6.                           А.С. № 1604590 (СССР), МКИ В24Д 3/34 Способ импрегнирования абразивного инструмента на основе корунда / Н. Ф. Майникова, С. М. Опарин, Ю. В. Воробьев и др. (СССР). № 4458728 / 31–08. Опубл. 07.11.90 // Открытия и изобретения. 1990. № 41.

7.                           А.С. № 1726222 (СССР), МКИ В24Д 3/34 Способ импрегнирования абразивного инструмента на основе корунда / Н. Ф. Майникова, С. М. Опарин, Ю. В. Воробьев, В. А. Рощин (СССР).№ 4872268. Опубл. 01.08.90 // Открытия и изобретения. 1992. № 14.

8.                           Исследование взаимного влияния динамически контактирующих абразивов. полимеров и металлов на их поверхностное диспергирование / Майникова Н. Ф., Жуков Н. П., Рогов И. В. // Вестник Тамбовского государственного технического университета. — 1997. Т.3 № 3 — С. 298–305.

9.                           Майникова Н. Ф. Модифицирование абразивного корундового инструмента поверхностно-активными веществами // Вестник Тамбовского государственного технического университета. — 1998. Т. 4. — № 1. — С. 91–97.

10.                       Патент РФ № 2284895, МКИ В24Д 3/34 Способ импрегнирования абразивного инструмента / Майникова Н. Ф., Жуков Н. П., Дмитриев В. М., Чурилин А. В. // Открытия и изобретения, 2006. № 28.

Основные термины (генерируются автоматически): абразивных кругов, абразивных инструментов, абразивного круга, абразивных зерен, пропитки абразивного круга, абразивного круга марки, скорость пропитки абразивного, рабочую поверхность круга, атмосферном давлении, абразивных кругов жидкими, объем зерна, абразивного инструмента, пористость абразивных кругов, абразивных инструментов жидкими, эксплуатации абразивных инструментов, абразивных кругов импрегнаторами, свойств абразивных инструментов, абразивных кругов импрегнатором, пористости абразивных кругов, объемов абразивных зерен.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle