Het reguleren van de slijpprestaties van slijpschijven door middel van gemengde korrelgroottes van schuurmiddelen.

Slijpen is een bewerkingsproces waarbij een schurende slijpschijf (GS, zoals weergegeven in Fig. 1) wordt gebruikt om materiaal te verwijderen met een bepaalde rotatiesnelheid [1]. De slijpschijf is samengesteld uit schuurmiddelen, een bindmiddel, vulstoffen en poriën, enz. Het schuurmiddel fungeert als snijkant tijdens het slijpproces. De taaiheid, sterkte, breukgedrag en geometrie van het schuurmiddel hebben een significant effect op de slijpprestaties (slijpcapaciteit, oppervlakte-integriteit van het bewerkte werkstuk, enz.) van de slijpschijf [2, 3].

Afbeelding 1.De typische slijpschijven met gemengde korrelgrootte van schuurmiddelen.

De sterkte van zirkoniumoxide-aluminiumoxide (ZA) met een korrelgrootte van F14 tot F30 werd getest. Het gehalte aan schuurmiddel (F16 of F30) in de bereide korrelgrootteverdeling (GS) werd onderverdeeld in vijf categorieën van hoog naar laag: ultrahoog (UH), hoog (H), gemiddeld (M), laag (L) en extreem laag (EL). Er werd vastgesteld dat de Weibull-druksterkte van ZA met korrelgroottes F14, F16 en F30 respectievelijk 198,5 MPa, 308,0 MPa en 410,6 MPa bedroeg. Dit duidt erop dat de sterkte van ZA toeneemt naarmate de korrelgrootte van het schuurmiddel afneemt. Een grotere Weibull-modulus Mgaf aan dat er minder diversiteit bestond tussen de geteste deeltjes [4-6]. De MDe waarde nam af naarmate de korrelgrootte van de schuurmiddelen afnam, wat aantoont dat de diversiteit tussen de geteste schuurmiddelen groter werd naarmate de korrelgrootte afnam [7, 8]. Omdat de defectdichtheid van het schuurmiddel constant is, hebben de kleinere schuurmiddelen minder defecten en een hogere sterkte, waardoor de fijnere schuurmiddelen moeilijker te breken zijn.

Afbeelding.2. De karakteristieke spanning van Weibull S₀en de Weibull-modulus Mvoor verschillende granulariteiten van ZA.

Het abrasieve, alomvattende slijtagemodel van het ideale onderhoudsproces werd ontwikkeld [9], zoals weergegeven in Fig. 3. Onder ideale omstandigheden heeft het schuurmiddel een hoge benuttingsgraad en vertoont de GS goede slijpprestaties [3]. Bij een gegeven slijpbelasting en bindmiddelsterkte veranderden de belangrijkste slijtagemechanismen van wrijvingsslijtage en microbreuk voor de F16 naar wrijvingsslijtage en uittrekken voor de F30 als gevolg van het verschil in breeksterkte van het schuurmiddel [10,11]. De wrijvingsslijtage veroorzaakte GS-degradatie en de zelfverscherping veroorzaakt door het uittrekken van het schuurmiddel konden een evenwichtstoestand bereiken, waardoor de slijpcapaciteit aanzienlijk werd verbeterd [9]. Voor de verdere ontwikkeling van GS moeten de breeksterkte van het schuurmiddel, de bindmiddelsterkte en de slijpbelasting, evenals de evolutie van de slijtagemechanismen van de schuurmiddelen, worden aangepast en gecontroleerd om de benuttingsgraad van de schuurmiddelen te bevorderen.

Afbeelding. 3.Het ideale onderhoudsproces van een schuurmiddel

Hoewel de slijpprestaties van GS door vele factoren worden beïnvloed, zoals de breeksterkte van het schuurmiddel, de sterkte van het bindmiddel, de slijpbelasting, het snijgedrag van het schuurmiddel, de slijpomstandigheden, enz., kunnen onderzoeken naar de regulerende mechanismen van de korrelgrootteverdeling van schuurmiddelen een waardevolle referentie vormen voor het ontwerp en de fabricage van GS.

Referenties 

• [1] I. Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmanner, Rowe, I. Inasaki, Handboek voor bewerking met een slijpschijf, Boca Raton: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• [2] CF Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, Een vergelijkende studie van restspanning en aangetaste laag bij het slijpen van Aermet100-staal met aluminiumoxide- en cBN-wielen, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
• [3] P. Li, T. Jin, H. Xiao, ZQ Chen, MN Qu, HF Dai, SY Chen, Topografische karakterisering en slijtagegedrag van een diamantslijpschijf in verschillende verwerkingsstadia bij het slijpen van N-BK7 optisch glas, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• [4] B. Zhao, GD Xiao, WF Ding, XY Li, HX Huan, Y. Wang, Effect of grain contents of a single-aggregated cubic boron nitride grain on material removal mechanism during Ti-6Al-4V alloy grinding, Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
• [5] WF Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Interface characteristics and fracture behavior of brazed polycrystalline CBN grains using Cu-Sn-Ti alloy, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• [6] Y. Shi, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun, Onderzoek naar de slijpeigenschappen van een CBN-slijpschijf met hoge thermische geleidbaarheid en vitrificatiebinding voor titaniumlegeringen, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
• [7] Y. Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, Een probabilistische benadering van het breken van zanddeeltjes in de triaxiale test, Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
• [8] Y. Nakata, Y. Kato, M. Hyodo, AFL Hyde, H. Murata, Eendimensionaal compressiegedrag van uniformkorrelig zand gerelateerd aan de breeksterkte van afzonderlijke deeltjes, Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
• [9] WL Zhang, CB Liu, JF Peng, etc. Verbetering van de slijpprestaties van slijpstenen voor hogesnelheidstreinen door gemengde korrelgrootte van zirkoniumkorund. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
• [10] WL Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, Onderzoek naar het effect van de korrelgrootte van schuurmiddelen op het gedrag bij het slijpen van rails, J Manuf Process 53 (2020) 388-95.
• [11] WL Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Onderzoek naar het effect van schurende slijtage op de slijpprestaties van railslijpstenen, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.