Регулирование шлифовальных характеристик шлифовальных кругов путем смешивания абразивных частиц различной зернистости.

Шлифовка — это процесс механической обработки, при котором абразивный шлифовальный круг (ШК, как показано на рис. 1) используется для удаления материала при определенной скорости вращения [1]. Шлифовальный круг состоит из абразива, связующего вещества, наполнителей и пор и т. д. При этом абразив играет роль режущей кромки в процессе шлифовки. Вязкость, прочность, поведение при разрушении, геометрия абразива оказывают существенное влияние на производительность шлифовки (шлифовальную способность, целостность поверхности обрабатываемой детали и т. д.) шлифовального круга [2, 3].

Рис. 1.Типичные шлифовальные круги с абразивами различной зернистости.

Была исследована прочность циркониево-алюминиевого сплава (ZA) с размером частиц от F14 до F30. Содержание абразивных частиц F16 или F30 в приготовленном GS было разделено на пять степеней от высокой к низкой: сверхвысокая (UH), высокая (H), средняя (M), низкая (L) и крайне низкая (EL). Было установлено, что предел прочности по Вейбуллу для частиц F14, F16 и F30 в ZA составил 198,5 МПа, 308,0 МПа и 410,6 МПа соответственно, что указывает на увеличение прочности ZA с уменьшением размера абразивных частиц. Чем больше модуль Вейбулла, тем выше значение модуля Вейбулла. мпоказал меньшее разнообразие между исследованными частицами [4-6]. мЗначение уменьшалось с уменьшением размера абразивных частиц, что свидетельствует о том, что разнообразие между исследованными абразивами увеличивалось с уменьшением размера абразивных частиц [7, 8]. Поскольку плотность дефектов абразива постоянна, более мелкие абразивы имеют меньшее количество дефектов и более высокую прочность, что делает более мелкие абразивы более трудными для разрушения.

Инжир.2. Характеристика напряжения Вейбулла с₀и модуль Вейбулла мдля различной степени детализации ZA.

Была разработана комплексная модель абразивного износа идеального процесса обслуживания [9], как показано на рис. 3. В идеальных условиях абразив имеет высокую степень использования, а шлифовальная головка демонстрирует хорошие шлифовальные характеристики [3]. При заданной нагрузке шлифования и прочности связующего вещества основные механизмы износа изменяются от истирания и микротрещин для F16 к истиранию и вырыванию для F30 из-за разницы в прочности абразива на сжатие [10,11]. Истирание вызывает деградацию шлифовальной головки, а самозаточка, вызванная вырыванием абразива, может достичь состояния равновесия, тем самым значительно повышая шлифовальную способность [9]. Для дальнейшего развития шлифовальной головки необходимо корректировать и контролировать прочность абразива на сжатие, прочность связующего вещества и нагрузку шлифования, а также эволюцию механизмов износа абразивов, чтобы повысить степень использования абразивов.

Инжир. 3.Идеальный процесс обслуживания абразивного материала

Хотя на качество шлифования с использованием гранулированного абразива влияют многие факторы, такие как прочность абразива на сжатие, прочность связующего вещества, нагрузка при шлифовании, характеристики абразивного резания, условия шлифования и т. д., исследования механизмов регулирования гранулометрического состава смеси абразивов могут послужить важным ориентиром при проектировании и производстве гранулированного абразива.

Ссылки 

• [1] И. Маринеску, М. Хитчинер, Э. Ульманнер, Роу, И. Инасаки, Справочник по обработке шлифовальным кругом, Бока-Ратон: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• [2] CF Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, Сравнительное исследование остаточного напряжения и поврежденного слоя при шлифовании стали Aermet100 с использованием кругов из оксида алюминия и кубического нитрида бора, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
• [3] П. Ли, Т. Цзинь, Х. Сяо, Ч. Ц. Чен, М. Н. Ку, Х. Ф. Дай, С. Ю. Чен, Топографическая характеристика и износостойкость алмазного круга на разных этапах обработки при шлифовании оптического стекла N-BK7, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• [4] Б. Чжао, Г. Д. Сяо, В. Ф. Дин, С. Ю. Ли, Х. Х. Хуан, Ю. Ван, Влияние содержания зерна в одном агрегированном кубическом зерне нитрида бора на механизм удаления материала при шлифовании сплава Ti-6Al-4V, Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
• [5] WF Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Характеристики интерфейса и поведение при разрушении припаянных поликристаллических зерен CBN с использованием сплава Cu-Sn-Ti, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• [6] Ю. Ши, Л. Й. Чен, Х. С. Синь, Т. Б. Ю., З. Л. Сунь, Исследование шлифовальных свойств высокотеплопроводного шлифовального круга из кубического нитрида бора с стекловидной связкой для титанового сплава, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
• [7] Y. Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, Вероятностный подход к дроблению частиц песка в трехосном испытании, Geotechnique49(5) (1999) 567-83.
• [8] Y. Nakata, Y. Kato, M. Hyodo, AFL Hyde, H. Murata, Одномерное поведение при сжатии однородного песка в зависимости от прочности на сжатие отдельных частиц, Soils Found 41(2) (2001) 39-51.
• [9] WL Zhang, CB Liu, JF Peng и др. Улучшение шлифовальных свойств высокоскоростного рельсового шлифовального камня за счет смешанной зернистости циркониевого корунда. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
• [10] WL Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, Исследование влияния размера абразивной зернистости на поведение при шлифовании рельсов, J Manuf Process53 (2020) 388-95.
• [11] WL Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Исследование влияния абразивного износа на качество шлифовки рельсовых шлифовальных камней, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.