Regulacja wydajności szlifowania tarcz szlifierskich poprzez mieszaną granulację materiałów ściernych

2024-10-14

Szlifowanie to proces obróbki, w którym ściernica (GS, jak pokazano na rys. 1) jest wykorzystywana do usuwania materiałów z określoną prędkością obrotową [1]. Ściernica składa się z materiału ściernego, spoiwa, wypełniaczy i porów itp. W tym procesie materiał ścierny pełni rolę krawędzi skrawającej. Wytrzymałość, wytrzymałość, właściwości pękania i geometria materiału ściernego mają istotny wpływ na wydajność szlifowania (zdolność szlifowania, integralność powierzchni obrabianego przedmiotu itp.) ściernicy [2, 3].

Zrzut ekranu WeChat_20241014141701.png

Rys. 1.Typowe tarcze szlifierskie o mieszanej ziarnistości materiału ściernego.

Zbadano wytrzymałość tlenku cyrkonu (ZA) o granulacji F14~F30. Zawartość ścierniwa F16 lub F30 w przygotowanym GS podzielono na pięć klas od wysokiej do niskiej: ultrawysoką (UH), wysoką (H), średnią (M), niską (L) i ekstremalnie niską (EL). Stwierdzono, że wytrzymałość na kruszenie Weibulla dla F14, F16 i F30 ZA wynosiła odpowiednio 198,5 MPa, 308,0 MPa i 410,6 MPa, co wskazuje, że wytrzymałość ZA rosła wraz ze zmniejszaniem się wielkości ziarna ściernego. Im większy moduł Weibulla Mwskazało na mniejsze zróżnicowanie pomiędzy badanymi cząsteczkami [4-6]. MWartość ta malała wraz ze zmniejszaniem się wielkości ziarna ścierniwa, co wskazuje na to, że zróżnicowanie między testowanymi ścierniwami zwiększało się wraz ze zmniejszaniem się jego wielkości [7, 8]. Ponieważ gęstość defektów w ścierniwie jest stała, mniejsze ścierniwa mają mniejszą liczbę defektów i większą wytrzymałość, co sprawia, że drobniejsze ścierniwa są trudniejsze do złamania.

Figa.2. Charakterystyczne naprężenie Weibulla S₀i moduł Weibulla Mdla różnych granulacji ZA.

Opracowano kompleksowy model zużycia ściernego idealnego procesu serwisowania [9], jak zilustrowano na rys. 3. W idealnych warunkach materiał ścierny ma wysoki wskaźnik wykorzystania, a GS wykazuje dobrą wydajność szlifowania [3]. Przy danym obciążeniu szlifierskim i wytrzymałości spoiwa główne mechanizmy zużycia zostały zmienione ze zużycia ściernego i mikropęknięć dla F16 na zużycie ścierne i wyciąganie dla F30 ze względu na różnicę w wytrzymałości na kruszenie ścierniwa [10,11]. Degradacja GS wywołana zużyciem ściernym i samoostrzenie spowodowane wyciąganiem ścierniwa mogły osiągnąć stan równowagi, znacząco zwiększając wydajność szlifowania [9]. W celu dalszego rozwoju GS, wytrzymałość na kruszenie ścierniwa, wytrzymałość spoiwa i obciążenie szlifowania, a także ewolucja mechanizmów zużycia materiałów ściernych powinny być dostosowane i kontrolowane w celu zwiększenia wskaźnika wykorzystania materiałów ściernych.

Obraz 3.png

Figa. 3.Idealny proces serwisowania materiału ściernego

Chociaż na wydajność szlifowania GS wpływa wiele czynników, takich jak wytrzymałość ścierniwa na kruszenie, wytrzymałość spoiwa, obciążenie szlifierskie, zachowanie się materiału ściernego podczas cięcia, warunki szlifowania itp., badania mechanizmów regulacyjnych ziarnistości mieszanin materiałów ściernych mogą stanowić cenne źródło informacji przy projektowaniu i wytwarzaniu GS.

Odniesienia

[1] I.Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmanner, Rowe, I. Inasaki, Podręcznik obróbki z użyciem tarczy szlifierskiej, Boca Raton: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
[2] CF Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, Porównawcze badanie naprężeń szczątkowych i warstwy dotkniętej podczas szlifowania stali Aermet100 za pomocą ściernic z tlenku glinu i cBN, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
[3] P. Li, T. Jin, H. Xiao, ZQ Chen, MN Qu, HF Dai, SY Chen, Charakterystyka topograficzna i zachowanie ścierne tarczy diamentowej na różnych etapach obróbki podczas szlifowania szkła optycznego N-BK7, Tribol Int 151 (2020) 106453.
[4] B. Zhao, GD Xiao, WF Ding, XY Li, HX Huan, Y. Wang, Wpływ zawartości ziarna pojedynczego ziarna azotku boru sześciennego na mechanizm usuwania materiału podczas szlifowania stopu Ti-6Al-4V, Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
[5] WF Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Charakterystyka interfejsu i zachowanie pękania lutowanych polikrystalicznych ziaren CBN przy użyciu stopu Cu-Sn-Ti, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
[6] Y. Shi, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun, Badanie właściwości szlifierskich ściernicy CBN o wysokiej przewodności cieplnej ze spoiwem ceramicznym do stopu tytanu, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
[7] Y. Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, Podejście probabilistyczne do kruszenia cząstek piasku w teście trójosiowym, Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
[8] Y. Nakata, Y. Kato, M. Hyodo, AFL Hyde, H. Murata, Jednowymiarowe zachowanie się podczas ściskania piasku o jednorodnym uziarnieniu w zależności od wytrzymałości na kruszenie pojedynczych cząstek, Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
[9] WL Zhang, CB Liu, JF Peng i inni. Poprawa wydajności szlifowania kamieni szlifierskich do szyn szybkobieżnych poprzez mieszaną granulację korundu cyrkonowego. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
[10] WL Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, Badanie wpływu wielkości ziarna ściernego na zachowania podczas szlifowania szyn, J Manuf Process 53 (2020) 388-95.
[11] WL Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Badanie wpływu zużycia ściernego na wydajność szlifowania kamieni szlifierskich szyn, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.