Regulace brusného výkonu brusných kotoučů prostřednictvím smíšené zrnitosti brusiva

Broušení je obráběcí proces, při kterém se abrazivní brusný kotouč (GS, jak je znázorněn na obr. 1) používá k odstraňování materiálů při určité rychlosti otáčení [1]. Brusný kotouč se skládá z brusiva, pojiva, plniv a pórů atd. Ve kterých brusivo hraje roli řezné hrany během procesu broušení. Houževnatost, pevnost, lomové chování, geometrie brusiva mají významný vliv na brusný výkon (brousící kapacita, celistvost povrchu obráběného obrobku atd.) brusného kotouče [2, 3].

Obr. 1Typické brusné kotouče se smíšenou zrnitostí brusiva.

Byla testována pevnost oxidu zirkoničitého (ZA) se zrnitostí F14~F30. Obsah abraziva F16 nebo F30 v připraveném GS byl rozdělen do pěti stupňů od vysokého po nízký: ultravysoký (UH), vysoký (H), střední (M), nízký (L) a extrémně nízký (EL). Bylo zjištěno, že Weibullova pevnost v tlaku F14, F16 a F30 ZA byla 198,5 MPa, 308,0 MPa a 410,6 MPa, v daném pořadí, což ukazuje, že pevnost ZA rostla se snižováním velikosti brusného zrna. Větší Weibullův modulmukázaly menší diverzitu mezi testovanými částicemi [4-6]. Themhodnota klesala s poklesem velikosti zrna brusiva, což ukazuje, že diverzita mezi testovanými brusivy se zvětšovala s poklesem zrna brusiva [7, 8]. Protože hustota defektů brusiva je konstantní, menší brusiva mají nižší množství defektů a vyšší pevnost, takže jemnější brusiva se hůře lámou.

Obr.2. Weibullův charakteristický stress₀a Weibullův modulmpro různé granularity ZA.

Byl vyvinut komplexní model opotřebení abraziva pro ideální proces údržby [9], jak je znázorněno na obr. 3. Za ideálních podmínek má brusivo vysokou míru využití a GS vykazuje dobrý brusný výkon [3]. Při daném brusném zatížení a síle pojiva došlo ke změně hlavních mechanizmů opotřebení z opotřebení otěrem a mikrovýroby u F16 na opotřebení otěrem a vytažení u F30 s ohledem na rozdíl v abrazivní pevnosti v tlaku [10,11]. Oděrem vyvolaná degradace GS a samoostří způsobené vytahováním abraziva by mohly dosáhnout rovnovážného stavu, čímž by se výrazně podpořila brusná kapacita [9]. Pro další vývoj GS by měla být upravena a kontrolována pevnost abraziva, pevnost pojiva a brusné zatížení, stejně jako vývoj mechanismů opotřebení brusiv, aby se podpořila míra využití brusiva.

Obr.3.Ideální proces údržby brusiva

Přestože brusný výkon GS je ovlivňován mnoha faktory, jako je abrazivní pevnost v tlaku, síla pojiva, brusné zatížení, brusné chování při řezání, brusné podmínky atd., výzkum regulačních mechanismů zrnitosti směsi brusiv může poskytnout skvělé reference pro konstrukci a výrobu GS.

Reference 

• I.Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmanner, Rowe, I. Inasaki, Příručka obrábění brusným kotoučem, Boca Raton: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• F. Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, Srovnávací studie zbytkového napětí a ovlivněné vrstvy při broušení oceli Aermet100 s kotouči z oxidu hlinitého a cBN, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
• Li,T. Jin, H. Xiao, ZQ Chen, MN Qu, HF Dai, SY Chen, Topografická charakterizace a opotřebení diamantového kotouče v různých fázích zpracování při broušení optického skla N-BK7, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• Zhao, GD Xiao, WF Ding, XY Li, HX Huan, Y. Wang, Vliv obsahu zrn jednoagregovaného zrna kubického nitridu boru na mechanismus úběru materiálu během broušení slitiny Ti-6Al-4V,Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
• F. Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Charakteristiky rozhraní a lomové chování pájených polykrystalických zrn CBN pomocí slitiny Cu-Sn-Ti, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• Shi, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun,Zkoumání brusných vlastností brusného kotouče CBN s vysokou tepelnou vodivostí ze sklovitého pojiva pro slitinu titanu, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
• Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, Pravděpodobnostní přístup k drcení částic písku v triaxiálním testu, Geotechnique49 (5) (1999) 567-83.
• Nakata, Y. Kato, M. Hyodo, AFL Hyde, H. Murata, Jednorozměrné kompresní chování uniformlygrade sand související s pevností v drcení jednotlivých částic, Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
• L. Zhang, CB Liu, JF Peng, atd. Zlepšení brusného výkonu vysokorychlostního kolejnicového brusného kamene prostřednictvím smíšené zrnitosti zirkokorundu. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
• L. Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, Sondování vlivu velikosti brusného zrna na chování při broušení kolejnic, J Manuf Process53 (2020) 388-95.
• L. Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Zjišťování vlivu abrazivního opotřebení na brusný výkon kolejnicových brusných kamenů, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.