Реферат: Абразивные материалы

Венская известь состоит из окиси кальция с небольшими примесями окиси магния, окиси железа и другими, приготавливается из отборной извести и доломита, очищенных от примесей глины и песка. Количество примесей не должно превышать 5,5%, а содержание влаги и углекислоты должно быть не более 2%. Для полирования берут средние слои прокаленного известняка, который измельчают и просеивают. Отдельные мягкие куски используют для нанесения глянца. Венскую известь используют также в качестве основного твердого составляющего при приготовлении полировальных паст. Венская известь, поглощающая влагу и углекислый газ, превращается в пушонку, не обладающую никакими полирующими свойствами. Чтобы избежать этого, венскую известь упаковывают в герметичную тару.

Тальк представляет собой минерал вторичного происхождения из силикатов магнезии, который встречается в виде волокнистых агрегатов или шестиугольных листочков. Тальк очень мягкий абразив, который применяется при полировании гальванических покрытий.

Структура абразивного инструмента характеризуется соотношением объемов абразивных зерен, связки и пор. Система регулирования структур основана на сохранении равенства V3+VС+VП=100%, где V3 объем зерна, VC объем связки, VП — объем пор. Определяющим параметром структуры является объем V3.

С увеличением на один номер структуры объем зерен уменьшается на 2%, расстояние между зернами и размер отдельных пор увеличиваются, однако для сохранения одинаковой твердости инструмента объем связки также увеличивается на 2%, при этом объем пор остается неизменным.

Различные соотношения объемов зерна и связки, при соблюдении которых к процессе производства получают абразивные инструменты различной твердости с тем или другим объемом пор, приведены в табл. 1.5.

Структура абразивных инструментов

Номер структуры	V3,%	Твердость
		ВМ1	ВМ2	М1	М2	М3	СМ1	СМ2	С1	С2	СТ1	СТ2	СТЗ	Т1	Т2	ВТ1	ВТ2	ЧТ
		VП,%
		48	46,5	45	43,5	42	40,5	39	37,5	36	34,5	33	31,5	30	28,5	27	25,4	24
		VС,%
0	62								0,5	2	3,5	5	6,5	8	9,5	11	12,5	14
1	60	—	—	—	—	—	—	1	2,5	4	5,5	7	8,5	10	11,5	13	14,5	16
2	58	—	—	—	—	—	1,5	3	4,5	6	7,5	9	10,5	12	13,5	15	16,5	18
3	56	—	—	—	0,5	2	3,5	5	6,5	8	9,5	11	12,5	14	15,5	17	18,5	20
4	54	—	—	1	2,5	4	5,5	7	8,5	10	11,5	13	14,5	16	17,5	19	20,5	22
5	52	—	1,5	3	4,5	6	7,5	9	10,5	12	13,5	15	16,5	18	19,5	21	22,5	24
6	50	2	3,5	5	6,5	8	9,5	11	12,5	14	15,5	17	18,5	20	21,5	23	24,5	26
7	48	4	5,5	7	8,5	10	11,5	13	14,5	16	17,5	19	20,5	22	23,5	25	26,5	28
8	46	6	7,5	9	10,5	12	13,5	15	16,5	18	19,5	21	22,5	24	25,5	27	28,5	30
9	44	8	9,5	11	12,5	14	15,5	17	18,5	20	21,5	23	24,5	26	27,5	29	30,5	32
10	42	10	11,5	13	14,5	16	17,5	19	20,5	22	23,5	25	26,5	28	29,5	31	32,5	34
11	40	12	13,5	15	16,5	18	19,5	21	22,5	24	25,5	27	28,5	30	31,5	33	34,5	36
12	38	14	15,5	17	18,5	20	21,5	23	24,5	26	27,5	29	30,5	32	33,5	35	36,5	38

Таким образом, абразивные инструменты, имеющие одинаковые зернистость и твердость, но разные структуры, различаются между собой по степени сближения абразивных зерен. Структуру, обозначенную № 1...4, принято называть закрытой (плотной), № 4...8 — средней, 9...12 и выше (до 16) — открытой. Чем больше номер структуры, тем больше расстояние между зернами, т. е. структура более открытая.

Плотная и открытая структуры инструмента показаны на рис. 1.2, в, г.

Инструменты открытой структуры имеют улучшенные условия отвода стружки и меньшее тепловыделение. Наиболее эффективно их применение при обработке вязких металлов, а также металлов, склонных к прижогам и трещинам. Рекомендуемые области применения инструмента основных номеров структур следующие:

№ 1...3 — изготовление инструмента на бакелитовой и керамической связках при шлифовании с малым съемом металла, преимущественно для обработки шарикоподшипников;

№ 3, № 4 — профильное шлифование, шлифование с большими подачами и переменной нагрузкой, отрезные работы;

№ 4...6 — круглое наружное, бесцентровое, плоское шлифование периферией круга;

№ 7...9 — плоское шлифование торцом круга, внутреннее шлифование, заточка инструмента;

№ 8...10 — шлифование и заточка инструмента, оснащенного твердым сплавом;

№ 8...12 — профильное шлифование мелкозернистыми кругами (резьбошлифование).

Увеличенные размеры пор достигаются добавкой в абразивную массу порообразующих веществ, выгорающих при термической обработке инструмента (молотый уголь, пластмассовая крошка, древесные опилки). Такой абразивный инструмент называется высокопористым. Наибольшая его эффективность проявляется при обработке очень вязких материалов, при сухом (без подачи охлаждающей жидкости) шлифовании и заточке.

Связка определяет прочность и твердость инструмента, оказывает большое влияние на режимы, производительность и качество обработки. Различают связки неорганические и органические. К неорганическим связкам относятся керамическая, силикатная и магнезиальная (для алмазного инструмента — металлическая), к органическим бакелитовая, вулканитовая, глифталевая, поливинилформалевая, эпоксидная.

Керамическая связка обладает высокой огнеупорностью, водостойкостью, химической стойкостью, хорошо сохраняет профиль рабочей кромки, круга, но чувствительна к ударным и изгибающим нагрузкам. Применяют плавящиеся и спекающиеся керамические связки. Абразивный инструмент из электрокорунда изготовляют на плавящихся связках, а из карбида кремния — на спекающихся. Шлифовальные круги из электрокорунда более прочны, чем из карбида кремния.

Силикатная и магнезиальная связки, малопрочные и чувствительные к охлаждающим жидкостям, имеют ограниченное применение. Основное их преимущество— меньшее выделение теплоты при шлифовании.

Абразивный инструмент на бакелитовой связке обладает более высокими прочностью (на сжатие и изгиб) и упругостью, чем инструмент на керамической связке. Он может быть изготовлен различных форм и размеров, в том числе и очень тонким — до 0,5 мм для отрезных и прорезных работ. Недостатком бакелитовой связки является невысокая стойкость к воздействию охлаждающих жидкостей, содержащих щелочные растворы. Для повышения этой стойкости круги покрывают лаком, суриком или какой-либо водонепроницаемой краской, иногда пропитывают парафином. При шлифовании кругами на бакелитовой связке охлаждающая жидкость должна содержать не более 1,5% щелочи.

Круги на бакелитовой связке обладают меньшей кромкостойкостью, чем на керамической. Бакелитовая связка имеет более слабое, чем керамическая, сцепление с абразивным зерном, поэтому инструмент на этой связке широко используют на операциях плоского шлифования, где необходимо самозатачивание круга. Бакелитовая связка, имеющая невысокую теплостойкость, выгорает при нагревании до 250 – 300 °С, а при 200°С и выше она приобретает хрупкость. Абразивный инструмент на бакелитовой связке чаще изготовляют из электрокорунда нормального и карбида кремния черного.

Основой вулканитовой связки является термически обработанная смесь каучука с серой, поэтому инструмент на такой связке, приобретающий свойство эластичности, используется при обработке фасонных поверхностей и профильном шлифовании. Круги на вулканитовой связке работают на скоростях до 60 м/с и могут быть изготовлены толщиной 0,3 ...0,5 мм для отрезных работ.

Вулканитовая связка по сравнению с керамической значительно хуже удерживает абразивные зерна, что компенсируется повышением ее количества за счет уменьшения пор (рис. 1.2, д, е). Вследствие этого инструмент на вулканитовой связке отличается плотной структурой, вызывающей увеличенное тепловыделение при шлифовании. Низкая теплостойкость каучука (150 ...180° С) приводит к размягчению и выгоранию связки при интенсивном резании. Абразивные зерна углубляются в эластичную связку и режут на меньшей глубине подобно более мелкозернистому инструменту, обеспечивая наименьшую шероховатость поверхности. Эти особенности вулканитовой связки эффективно используются при чистовой обработке фасонных поверхностей.

Наиболее часто употребляемые связки и области их применения указаны в табл. 1.6.

Вследствие расширяющихся экономических связей с зарубежными странами в импортируется абразивный инструмент, имеющий маркировку, соответствующую стандарту страны-экспортера. Ниже для примера представлены данные по маркировке абразивного инструмента, соответствующие стандарту США ANSI В 74.13—1972.

Абразивный материал обозначают буквами:

электрокорунд — A;

эльбор — B;

карбид кремния (SiC) — С;

алмаз — D.

Перед обозначением может стоять (но не обязательно) вводный символ изготовителя, указывающий конкретный вид абразивного материала.

Четыре степени зернистости обозначают цифрами:

8, 10, 12, 14, 16, 20, 24— грубая;

30, 36, 46, 54, 60 — средняя;

70, 80, 90, 100, 120, 150, 180 — тонкая;

220, 240, 280, 320, 400, 500, 600 — очень тонкая.

Твердость характеризуется 26 степенями, обозначаемыми латинскими буквами:

A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K (мягкий инструмент);

L, M, N, O, Q, R (инструмент средней твердости);

S, T, U, V, W, X, Y, Z (твердый инструмент).

Структуру обозначают цифрами от 1 до 16. Чем большей цифрой обозначена структура, тем она более открытая (открытая структура может обозначаться цифрами и более 16).

Девять видов связок обозначают следующим образом:

B — бакелитовая;

BF — бакелитовая с усилением;

E — шеллаковая;

M — металлическая;

O — магнезиальная;

R — Вулканитовая;

RF — Вулканитовая с усилением;

S — силикатная;

V — керамическая.

В качестве примера можно привести следующую маркировку шлифовального круга: 51A36L5V23 (последние цифры являются фирменным элементом маркировки, который может опускаться).

Литература

Киселев С.П. Полирование металлов. - Л., 1967.

Корчак С.Н. Прогрессивная технология и автоматизация круглого шлифования. - М., 1968.

Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. - М., 1974.

Масловский В.В. Дудко П.Д. Полирование металлов и сплавов. - М.,1974.

Попилов Л.Я. Полирование. Справочная книга по отделочным операциям в машиностроении. - Л., 1966.

Редько С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов. - Саратов. 1962.

Хрущев М.М. Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. - М., 1970.