Ріжуча здатність шліфувальних інструментів, ефективність їх застосування, а також якість оброблених поверхонь багато в чому залежать від лінійних розмірів зерен. При моделюванні процесів шліфування важливим є використання форми абразивних зерен в якості базової моделі.

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Сафонова Марія Миколаївна


CRITERION FOR THE CHOICE OF ABRASIVE GRAIN GEOMETRICAL MODEL

Cutting ability of grinding tools, effectiveness of their application, and also quality of the processed surfaces in many respects depend on linear dimensions of grains. At modeling the processes of grinding using the form of abrasive grains as base model is important.


Область наук:

  • технології матеріалів

  • Рік видавництва: 2012


    Журнал: Известия Самарського наукового центру Російської академії наук


    Наукова стаття на тему 'Критерій для вибору геометричної моделі абразивного зерна'

    Текст наукової роботи на тему «Критерій для вибору геометричної моделі абразивного зерна»

    ?УДК 621.891

    КРИТЕРІЙ ДЛЯ ВИБОРУ геометричній МОДЕЛІ

    абразивні зерна

    © 2012 М.Н. Сафонова

    Північно-Східний федеральний університет ім. М.К. Аммосова, м Якутськ

    Надійшла до редакції 23.03.2012

    Ріжуча здатність шліфувальних інструментів, ефективність їх застосування, а також якість оброблених поверхонь багато в чому залежать від лінійних розмірів зерен. При моделюванні процесів шліфування важливим є використання форми абразивних зерен в якості базової моделі.

    Ключові слова: абразивне зерно, базова модель, шліфувальний порошок

    У виробництві абразивного інструменту для різання, шліфування, полірування і точної обробки виробів з металів, сплавів і мінералів використовуються порошки природних і частіше синтетичних алмазів. З метою порівняння продуктивності інструментів з натуральних і штучних алмазів були проведені великі лабораторні і промислові випробування. Порівнювалися витрата енергії, чистота поверхні і знос кіл з натуральних і синтетичних алмазів. За зовнішнім виглядом партія натуральних алмазів здається темно-сірої або чорної масою. При розгляді кожного алмазного зерна в окремо можна бачити, що штучні алмази, також як і природні, можуть мати різні відтінки від білого до чорного. При порівнянні штучних алмазів з природними можна відзначити велику схожість і суттєві відмінності між ними. Вражаючим є правильність кристалічної форми алмазів, вирощених синтетично. Штучні алмази мають легко помітну правильну форму. Серед природних алмазів правильні кристали з абсолютно чітко окресленими гранями зустрічаються рідко; частіше зустрічається округлі кристали або кристали неправильної форми. Це пояснюється тим, що в природних умовах алмази ростуть, коли вони обмежені оточуючими породами і набувають форму, відповідну контурам окружних порід. Круглі кристали можуть утворитися в результаті шліфування або розчинення після того, як алмаз виріс. При синтезі алмазів, коли кристалізація йде у тонкої плівки металевого каталізатора при достатній кількості графіту, виходить рівномірний розподіл графіту по всій поверхні кристала.

    Ріжуча здатність шліфувальних інструментів, ефективність їх застосування, а також якість оброблених поверхонь багато в чому залежать від лінійних розмірів зерен.

    Сафонова Марія Миколаївна, кандидат технічних наук, доцент кафедри «Опір матеріалів». E-тай: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    При моделюванні процесів шліфування важливим є використання форми абразивних зерен в якості базової моделі. У науковій літературі є різні погляди на вибір таких моделей. В роботі [1] найбільш вірогідною представляється форма зерна у вигляді конуса із закругленою вершиною, а також кулі, в роботах [2, 3] - у вигляді еліпсоїда обертання. Автори дослідження [4] описують профіль зерна кривими другого порядку. В роботі [5] розглядається форма алмазного зерна у вигляді циліндра і куба. З урахуванням цих відмінностей нами проведені порівняння різних моделей і регламентація їх за ступенем наближення до експериментальних даних.

    Мета роботи: аналіз адекватності вибору базової моделі абразивних зерен, використовуваних в алмазних інструментах.

    Ми виходимо з припущень, що абразивні зерна - сукупність часток довільної форми і різної дисперсності, розподілені в обсязі матеріалу статистично рівномірно з випадковою просторової орієнтацією. Мікрочастинки системи можуть бути опуклими тілами будь-якої геометричної форми, однакової для всіх мікрочастинок системи. Частинки розрізняються лише розмірами. Що знаходиться на площині зерно в ряді випадків розташовується так, що розміри, видимі в плані і прийняті за довжину і ширину, менше третього розміру, умовно званого висотою і видимого на другий проекції [6, 7]. Отже, для вибору геометричної моделі форми реального алмазного зерна необхідно найбільш точно визначити лінійні розміри зерна по об'ємним вимірам в двох проекціях. Як геометричній моделі зерна абразивного наповнювача вибирався такий варіант моделі, при якому параметр Д характеризує величину відхилення обсягу реального зерна Vг від обсягу його модельного аналога Ут, приймає мінімальне значення: р

    О = | 1 - [Е (Ут, 'V) 2] 1/2 / Р | (1) i = 1

    Загальні проблеми машинобудування

    де i, P - порядковий номер і кількість досліджених зерен, відповідно. Сукупність лінійних вимірювань, необхідних для обчислення Vr і Vm, визначається формою АЗ.

    Необхідні для моделювання процедури контрольного ситового розсівання розмірні характеристики зерен визначалися по двох проекціях, отриманим за допомогою растрового електронного мікроскопа РЕМ XL-20 (Philips) в режимі вторинних електронів. Лінійні розміри оцінювали за трьома взаємно перпендикулярним напрямам. За довжину зерна приймався його найбільший розмір, видимий на одній з двох проекцій (рис. 1). Вимірювання довжини і ширини проекції зерен, їх висоти по РЕМ-фотографій. Приклади діаграм розподілу коефіцієнта форми зерна по розмірним інтервалах їх значень наведені на рис. 2.

    Як відомо, коефіцієнт форми Кф окремого зерна визначається як відношення довжини його проекції до її ширині. Ізометріч-ність зерен (у відсотках), слідуючи методикою стандарту [8], визначали за формулою

    u = -100.

    n

    (2)

    де щ - число ізометрічних зерен, п - число виміряних зерен. Число ізометрічних зерен щ вважали за результатами обчислення коефіцієнта форми. Число ізометрічних зерен щ вважали за результатами обчислення коефіцієнта форми. З-метричних вважають зерно, коефіцієнт форми Кф якого не перевищує 1,3. отримані таким

    чином значення ізометрічни зерен досліджуваних порошків показані в таблиці 1.

    ?

    *%

    t Щ -

    • 1

    6)

    Мал. 1. Зерна шлифпорошков з природних алмазів (а) - зернистості 125/100; (Б) - зернистості 50/40

    Таблиця 1. Аналіз адекватності вибору базової моделі алмазних зерен

    Шліф поро-р ° - шок Зернистість, мкм Геометрична модель зерна Ізомет-річ- ність,%

    ГОСТ прямо-вугільний парал-Леле-піпед еліпсоїд сфероид куб октаедр

    SD I 50/40 0,16 0,11 0, 09 0,13 0,08 57,62

    ND I 50/40 0,18 0, 11 0, 12 0,123 0,13 26,3

    SD II 80/63 0,17 0,08 0, 12 0,16 0,114 52,14

    ND II 80/63 0,13 0,14 0,17 0,12 0,14 41,81

    SD III 125/100 0,185 0,127 0,16 0,19 0,14 75,6

    ND III 125/100 0,21 0,19 0,23 0,156 0,17 49,3

    SD IV 315/250 0, 17 0,14 0,13 0,16 0,13 74

    ND IV 315/250 0,25 0,19 0,27 0,19 0,18 39,5

    Досліджувані шліфпорошкі істотно розрізняються за коефіцієнтом форми (рис. 2). Розподіл цієї характеристики в разі порошків синтетичного алмазу має менший варіаційний розмах значень і більш високу частотність, а модальне її значення відповідає

    інтервалу 1,2 ^ 1,3. Для порошків природного алмазу спостерігається повністю протилежна картина: варіаційний розмах значень ширший, частотність менше, а модальне значення лежить в області значень коефіцієнта форми більше 1,3. Наслідком цього є істотне

    відмінність ізометрічни зерен. У шлифпорошков синтетичного алмазу вона значно вище, ніж у шлифпорошков природного алмазу (табл. 1). Дана обставина дає підставу говорити про те, що шліфпорошкі синтетичного алмазу містять більшу кількість зерен правильної (округлої) форми. Поліпшення з-метричности зерен, як відомо, може бути досягнуто застосуванням процедури сортування порошку за формою зерен на вібростолах [9].

    а)

    нПггі

    п. пі

    ......

    б)

    Мал. 2. Гістограми розподілу коефіцієнта форми зерен шлифпорошков синтетичного (а) і природного (б) алмазу зернистістю 50/40

    На рис. 1 наведені РЕМ-фотографії зерен досліджених алмазних шлифпорошков. Видно, що зерна природних алмазів є сукупністю осколкових частинок неправильної форми, довільне перетин яких в переважній

    більшості випадків можна вважати чотирьох- або п'ятикутниками, як і в інших несферичних порошках. При візуальному розгляді зерен шлифпорошков алмазу встановлено, що зерна шліфпорошкі з синтетичних алмазів мають округлу форму, а зерна з природних алмазів мають в основному пластинчатую і игольчатую форми, зустрічаються кристали з чіткою огранюванням і з гострими ребрами.

    Висновки: всього було вивчено по 250-300 зерен кожного різновиду досліджених алмазних шлифпорошков. Для вибору геометричної моделі форми реального алмазного зерна необхідно найбільш точно визначити лінійні розміри зерна по об'ємним вимірам в двох проекціях. Правильний вибір базової моделі абразивних зерен сприяє оптимізації процесів шліфування.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:

    1. Книш, С.В. Вибір форми зерна при моделюванні процесів шліфування / С.В. Книш, В.А. Склепчук // Різання і інструмент. 1988. Вип. 39. С. 95-98.

    2. Абразивная і алмазна обробка матеріалів: довід. / Під. ред. А.Н. Рєзнікова. - М .: Машино-будування, 1977. 389 з.

    3. Matsui, Seiri. Statistical approach to drinding mechanism influence of the distribution in depth for the position of grain tip angles // Technology Reports Tohoki University. 1978. Vol. 32, N 2. P. 297-312.

    4. Матюха, П.Т.Геометріческая форма алмазного зерна при алмазно-искровом шліфуванні / П.Т. Матюха, В.В. Полтавець // Різання і інструмент. 1987. Вип. 38. С. 23-29.

    5. Мішнаевскій, Л.Л. Знос шліфувальних кругів. -Київ: Наук. думка, 1962. 192 с.

    6. Зайцев, А.Г. Вимірювання зерен алмазних, ельборових і кубонітових шліфувальних порошків // Известия вузів. Машинобудування. 1980. № 5. С. 135-137.

    7. Лаврененко, В.І. Моделі форми зерен СТМ / В.І. Лаврененко, А.А. Шепелев, Г.А. Петасюк // Матеріали надтверді. 1994. №5-6. С. 18-21.

    8. ГОСТ 9206-80. Порошок алмазні. Технічні умови. - М .: Изд-во стандартов, 1981.

    9. Плісс, Д.А. До теорії вібраційної сепарації // Механіка твердого тіла. 1967. №4. С. 25-31.

    CRITERION FOR THE CHOICE OF ABRASIVE GRAIN

    GEOMETRICAL MODEL

    © 2012 M. N. Safonova Northeast Federal University named after M.K. Ammosov, Yakutsk

    Cutting ability of grinding tools, effectiveness of their application, and also quality of the processed surfaces in many respects depend on linear dimensions of grains. At modeling the processes of grinding using the form of abrasive grains as base model is important.

    Key words: abrasive grain, base model, grinding powder

    Mariya Safonova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department "Resistance of the Materials". E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


    Ключові слова: абразивні зерна /БАЗОВА МОДЕЛЬ /ШЛІФУВАЛЬНИЙ ПОРОШОК /ABRASIVE GRAIN /BASE MODEL /GRINDING POWDER

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити