تنظیم عملکرد سنگ‌زنی چرخ‌های سنگ‌زنی از طریق دانه‌بندی مختلط مواد ساینده

۱۴-۱۰-۲۰۲۴

سنگ‌زنی یک فرآیند ماشینکاری است که در آن از یک چرخ سنگ‌زنی ساینده (GS، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است) برای حذف مواد با سرعت چرخش مشخص استفاده می‌شود [1]. چرخ سنگ‌زنی از مواد ساینده، عامل اتصال، پرکننده‌ها و منافذ و غیره تشکیل شده است. در این فرآیند، ماده ساینده نقش لبه برش را ایفا می‌کند. چقرمگی، استحکام، رفتارهای شکست و هندسه ماده ساینده تأثیر قابل توجهی بر عملکرد سنگ‌زنی (ظرفیت سنگ‌زنی، یکپارچگی سطح قطعه کار ماشینکاری شده و غیره) چرخ سنگ‌زنی دارد [2، 3].

تصویر صفحه وی‌چت_20241014141701.png

شکل ۱.چرخ‌های سنگ‌زنی معمولی با دانه‌بندی مختلط مواد ساینده.

استحکام آلومینای زیرکونیا (ZA) با دانه‌بندی F14 تا F30 مورد آزمایش قرار گرفت. میزان سایندگی F16 یا F30 در GS تهیه شده به پنج درجه از بالا به پایین تقسیم شد: فوق العاده بالا (UH)، بالا (H)، متوسط (M)، پایین (L) و بسیار پایین (EL). مشخص شد که استحکام خردایش ویبول F14، F16 و F30 برای ZA به ترتیب 198.5 مگاپاسکال، 308.0 مگاپاسکال و 410.6 مگاپاسکال بود که نشان می‌دهد استحکام ZA با کاهش اندازه دانه ساینده افزایش می‌یابد. مدول ویبول بزرگتر مترتنوع کمتری را بین ذرات آزمایش شده نشان داد [4-6]. متربا کاهش اندازه دانه‌های ساینده، مقدار آن کاهش یافت و نشان داد که تنوع بین ساینده‌های آزمایش شده با کاهش دانه‌های ساینده بیشتر شده است [7، 8]. از آنجایی که چگالی عیوب ساینده ثابت است، ساینده‌های کوچکتر دارای مقادیر کمتری از عیوب و استحکام بالاتری هستند، بنابراین ساینده‌های ریزتر سخت‌تر شکسته می‌شوند.

شکل۲. تنش مشخصه وایبول ها₀و مدول وایبل متربرای دانه‌بندی‌های مختلف ZA.

مدل جامع سایش ساینده برای فرآیند سرویس‌دهی ایده‌آل توسعه داده شد [9]، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. در شرایط ایده‌آل، ساینده نرخ استفاده بالایی دارد و GS عملکرد سنگ‌زنی خوبی از خود نشان می‌دهد [3]. تحت بار سنگ‌زنی و قدرت عامل اتصال، مکانیسم‌های اصلی سایش از سایش سایشی و ریزساختار برای F16 به سایش سایشی و بیرون زدگی برای F30 تغییر یافت که به دلیل تفاوت در مقاومت خردایش ساینده بود [10،11]. تخریب GS ناشی از سایش سایشی و خود تیز شوندگی ناشی از بیرون زدگی ساینده می‌تواند به حالت تعادل برسد و در نتیجه ظرفیت سنگ‌زنی را به طور قابل توجهی افزایش دهد [9]. برای توسعه بیشتر GS، مقاومت خردایش ساینده، قدرت عامل اتصال و بار سنگ زنی و همچنین تکامل مکانیسم‌های سایش ساینده‌ها باید تنظیم و کنترل شوند تا نرخ استفاده از ساینده‌ها افزایش یابد.

تصویر ۳.png

شکل ۳.فرآیند سرویس ایده‌آل یک ساینده

اگرچه عملکرد سنگ‌زنی GS تحت تأثیر عوامل زیادی مانند قدرت خردایش ساینده، قدرت عامل اتصال‌دهنده، بار سنگ‌زنی، رفتارهای برش ساینده، شرایط سنگ‌زنی و غیره قرار دارد، بررسی مکانیسم‌های تنظیمی دانه‌بندی مخلوط ساینده‌ها می‌تواند مرجع خوبی در طراحی و ساخت GS باشد.

منابع

[1] آی. مارینسکو، ام. هیچینر، ای. اولمانر، رو، آی. ایناساکی، کتابچه راهنمای ماشینکاری با چرخ سنگ‌زنی، بوکا راتون: انتشارات گروه تیلور و فرانسیس (2007) 6-193.
[2] سی‌اف یائو، تی. وانگ، جی‌اکس رن، دبلیو. شیائو، مطالعه تطبیقی تنش پسماند و لایه آسیب‌دیده در سنگ‌زنی فولاد Aermet100 با چرخ‌های آلومینا و cBN، مجله بین‌المللی فناوری پیشرفته مانوفا 74 (2014) 125-37.
[3] پی. لی، تی. جین، اچ. شیائو، زد کیو چن، ام ان کو، اچ اف دای، اس وای چن، توصیف توپوگرافی و رفتار سایشی چرخ الماس در مراحل مختلف پردازش در سنگ زنی شیشه نوری N-BK7، Tribol Int 151 (2020) 106453.
[4] B. Zhao، GD Xiao، WF Ding، XY Li، HX Huan، Y. Wang، تأثیر محتوای دانه یک دانه نیترید بور مکعبی تک‌جزئی بر مکانیسم حذف مواد در طول سنگ‌زنی آلیاژ Ti-6Al-4V، Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
[5] WF Ding، JH Xu، ZZ Chen، Q. Miao، CY Yang، ویژگی‌های فصل مشترک و رفتار شکست دانه‌های CBN پلی‌کریستالی لحیم‌کاری شده با استفاده از آلیاژ Cu-Sn-Ti، Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
[6] Y. Shi, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun، بررسی خواص سنگ‌زنی چرخ سنگ‌زنی CBN با پیوند شیشه‌ای با رسانایی حرارتی بالا برای آلیاژ تیتانیوم، Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
[7] Y. Nakata، AFL Hyde، M. Hyodo، H. Murata، یک رویکرد احتمالاتی برای خرد شدن ذرات ماسه در آزمایش سه محوری، Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
[8] Y. Nakata، Y. Kato، M. Hyodo، AFL Hyde، H. Murata، رفتار فشاری یک بعدی ماسه با دانه‌بندی یکنواخت مربوط به مقاومت خردایش تک ذره، Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
[9] WL Zhang، CB Liu، JF Peng و غیره. بهبود عملکرد سنگ زنی سنگ آهن پرسرعت از طریق دانه بندی مخلوط کوراندوم زیرکونیا. Tribol Int، 2022، 175: 107873.
[10] WL Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu، بررسی تأثیر اندازه دانه‌های ساینده بر رفتارهای سنگ‌زنی ریل، J Manuf Process53 (2020) 388-95.
[11] WL Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan، بررسی تأثیر سایش ساینده بر عملکرد سنگ‌زنی سنگ‌های آسیاب ریلی، J Manuf Process 64 (2021) 493-507.