Regulacja wydajności szlifowania tarcz szlifierskich poprzez mieszaną granulację materiałów ściernych

Szlifowanie jest procesem obróbki, w którym ścierne koło szlifierskie (GS, jak pokazano na rys. 1) jest wykorzystywane do usuwania materiałów przy określonej prędkości obrotowej [1]. Koło szlifierskie składa się z materiałów ściernych, spoiwa, wypełniaczy i porów itp. W tym przypadku materiał ścierny odgrywa rolę krawędzi skrawającej podczas procesu szlifowania. Wytrzymałość, wytrzymałość, zachowania pękania, geometria materiału ściernego mają znaczący wpływ na wydajność szlifowania (zdolność szlifowania, integralność powierzchni obrabianego przedmiotu itp.) koła szlifierskiego [2, 3].

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

Przetestowano wytrzymałość tlenku cyrkonu (ZA) o granulacji F14~F30. Zawartość ścierniwa F16 lub F30 w przygotowanym GS podzielono na pięć stopni od wysokiego do niskiego: ultrawysoki (UH), wysoki (H), średni (M), niski (L) i ekstremalnie niski (EL). Stwierdzono, że wytrzymałość na kruszenie Weibulla 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. Większy moduł WeibullaMwskazało na mniejsze zróżnicowanie pomiędzy badanymi cząsteczkami [4-6].Mwartość zmniejszała się wraz ze zmniejszaniem się wielkości ziarna ścierniwa, ujawniając, że różnorodność między testowanymi ścierniwami stawała się większa wraz ze zmniejszaniem się ziarna ścierniwa [7, 8]. Ponieważ gęstość defektów ścierniwa jest stała, mniejsze ścierniwa mają mniejszą ilość defektów i większą wytrzymałość, co sprawia, że ​​drobniejsze ścierniwa są trudniejsze do złamania.

Figa.2. Charakterystyczne naprężenie WeibullaS₀i moduł WeibullaMdla różnych granulacji ZA.

Opracowano kompleksowy model ściernego zużycia idealnego procesu serwisowania [9], jak pokazano na rys. 3. W idealnych warunkach ścierniwo ma wysoki współczynnik 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 wyrywanie dla F30 ze względu na różnicę w wytrzymałości ściernej na kruszenie [10,11]. Degradacja GS wywołana zużyciem ściernym i samoostrzenie spowodowane wyrywaniem ścierniwa mogły osiągnąć stan równowagi, znacznie zwiększając wydajność szlifowania [9]. W celu dalszego rozwoju GS należy dostosować i kontrolować wytrzymałość ścierną na kruszenie, wytrzymałość spoiwa i obciążenie szlifierskie, a także ewolucję mechanizmów zużycia ścierniw, aby zwiększyć współczynnik wykorzystania ścierniw.

Figa.3.Idealny proces serwisowania materiału ściernego

Mimo że na wydajność szlifowania GS wpływa wiele czynników, takich jak wytrzymałość ścierniwa na zgniatanie, 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 

• I.Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmanner, Rowe, I. Inasaki, Podręcznik obróbki skrawaniem z użyciem tarczy szlifierskiej, Boca Raton: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• F. Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, Badanie porównawcze 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.
• Li,T. Jin, H. Xiao, ZQ Chen, MN Qu, HF Dai, SY Chen, Charakterystyka topograficzna i zachowanie się ściernicy diamentowej na różnych etapach obróbki podczas szlifowania szkła optycznego N-BK7, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• 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.
• F. Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Charakterystyka interfejsu i zachowanie się pęknięć lutowanych polikrystalicznych ziaren CBN przy użyciu stopu Cu-Sn-Ti, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• 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.
• Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, Podejście probabilistyczne do kruszenia cząstek piasku w teście trójwymiarowym, Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
• 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.
• L. Zhang, CB Liu, JF Peng itd. Poprawa wydajności szlifowania kamienia szlifierskiego do szyn szybkobieżnych poprzez mieszaną granulację korundu cyrkonowego. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
• L. 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.
• L. Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Badanie wpływu zużycia ściernego na wydajność szlifowania kamieni szlifierskich do szyn, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.