Regulácia brúsneho výkonu brúsnych kotúčov prostredníctvom zmiešanej zrnitosti brusiva

Brúsenie je proces obrábania, pri ktorom sa abrazívny brúsny kotúč (GS, ako je znázornený na obr. 1) používa na odstraňovanie materiálov pri určitej rýchlosti otáčania [1]. Brúsny kotúč sa skladá z brusiva, spojiva, plnív a pórov atď. V ktorých hrá brusivo úlohu reznej hrany počas procesu brúsenia. Húževnatosť, pevnosť, lomové správanie, geometria brusiva majú významný vplyv na brúsny výkon (brúsna kapacita, celistvosť povrchu obrábaného obrobku atď.) brúsneho kotúča [2, 3].

Obr.Typické brúsne kotúče so zmiešanou zrnitosťou brusiva.

Testovala sa pevnosť oxidu zirkoničitého (ZA) so zrnitosťou F14~F30. Abrazívne obsahy F16 alebo F30 v pripravenom GS boli rozdelené do piatich stupňov od vysokej po nízku: ultravysoká (UH), vysoká (H), stredná (M), nízka (L) a extrémne nízka (EL). Zistilo sa, že Weibullova pevnosť v tlaku F14, F16 a F30 ZA bola 198,5 MPa, 308,0 MPa a 410,6 MPa, čo naznačuje, že pevnosť ZA rástla so znižovaním veľkosti abrazívneho zrna. Väčší Weibullov modulmnaznačili menšiu diverzitu medzi testovanými časticami [4-6]. Themhodnota klesala so znižovaním veľkosti zrna brusiva, čo ukazuje, že diverzita medzi testovanými brusivami sa zväčšovala s poklesom zrnitosti brusiva [7, 8]. Pretože hustota defektov brusiva je konštantná, menšie brusivá majú menšie množstvo defektov a vyššiu pevnosť, takže jemnejšie brusivá sa lámu ťažšie.

Obr.2. Weibullov charakteristický stress₀a Weibullov modulmpre rôzne zrnitosti ZA.

Bol vyvinutý komplexný model opotrebovania brúsneho materiálu ideálneho procesu údržby [9], ako je znázornené na obr. 3. Za ideálnych podmienok má brúsivo vysokú mieru využitia a GS vykazuje dobrý brúsny výkon [3]. Pri danom brúsnom zaťažení a sile spojiva sa zmenili hlavné mechanizmy opotrebenia z opotrebenia oterom a mikrofaktury pre F16 na opotrebenie oterom a vytiahnutie pre F30, čo je spôsobené rozdielom v abrazívnej pevnosti v tlaku [10,11]. Degradácia GS vyvolaná opotrebovaním a samoostrenie spôsobené vyťahovaním abrazíva by mohli dosiahnuť rovnovážny stav, čím sa výrazne zvýši brúsna kapacita [9]. Pre ďalší vývoj GS by mala byť upravená a kontrolovaná sila abrazívneho drvenia, sila spojiva a zaťaženie pri brúsení, ako aj vývoj mechanizmov opotrebovania brusív, aby sa podporila miera využitia brusiva.

Obr.3.Ideálny proces údržby abrazíva

Aj keď je brúsny výkon GS ovplyvnený mnohými faktormi, ako je sila abrazívneho drvenia, sila spojiva, zaťaženie pri brúsení, správanie pri brúsení, podmienky brúsenia atď., výskum regulačných mechanizmov zrnitosti abrazív môže poskytnúť veľkú referenciu pre dizajn a výrobu GS.

Referencie 

• I.Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmanner, Rowe, I. Inasaki, Príručka obrábania brúsnym kotúčom, Boca Raton: Taylor & Francis Group Crc Press (2007) 6-193.
• F. Yao, T. Wang, JX Ren, W. Xiao, Porovnávacia štúdia zvyškového napätia a ovplyvnenej vrstvy pri brúsení ocele Aermet100 s kotúčmi z oxidu hlinitého a cBN, Int J Adv Manuf Tech 74 (2014) 125-37.
• Li,T. Jin, H. Xiao, ZQ Chen, MN Qu, HF Dai, SY Chen, Topografická charakterizácia a opotrebenie diamantového kotúča v rôznych fázach spracovania pri brúsení optického skla N-BK7, Tribol Int 151 (2020) 106453.
• Zhao, GD Xiao, WF Ding, XY Li, HX Huan, Y. Wang, Vplyv obsahu zŕn jednoagregovaného zrna kubického nitridu bóru na mechanizmus odstraňovania materiálu počas brúsenia zliatiny Ti-6Al-4V, Ceram Int 46(11) (2020) 17666-74.
• F. Ding, JH Xu, ZZ Chen, Q. Miao, CY Yang, Charakteristiky rozhrania a lomové správanie spájkovaných polykryštalických zŕn CBN pomocou zliatiny Cu-Sn-Ti, Mat Sci Eng A-Struct 559 (2013) 629-34.
• Shi, LY Chen, HS Xin, TB Yu, ZL Sun,Skúmanie brúsnych vlastností brúsneho kotúča CBN s vysokou tepelnou vodivosťou vitrifikovaného spojiva na zliatinu titánu, Mat Sci Eng A-Struct 107 (2020) 1-12.
• Nakata, AFL Hyde, M. Hyodo, H. Murata, Pravdepodobný prístup k drveniu pieskových častíc v trojosovom teste, Geotechnique49 (5) (1999) 567-83.
• Nakata, Y. Kato, M. Hyodo, AFL Hyde, H. Murata, Jednorozmerné kompresné správanie uniformlygrade piesku súvisiace s pevnosťou v tlaku jednotlivých častíc, Soils Found 41 (2) (2001) 39-51.
• L. Zhang, CB Liu, JF Peng, atď. Zlepšenie brúsneho výkonu vysokorýchlostného koľajnicového brúsneho kameňa prostredníctvom zmiešanej zrnitosti zirkóniového korundu. Tribol Int, 2022, 175: 107873.
• L. Zhang, PF Zhang, J. Zhang, XQ Fan, MH Zhu, Sondovanie účinku veľkosti abrazívneho zrna na správanie sa pri brúsení koľajníc, J Manuf Process53 (2020) 388-95.
• L. Zhang, CB Liu, YJ Yuan, PF Zhang, XQ Fan, Skúmanie vplyvu abrazívneho opotrebenia na brúsny výkon koľajnicových brúsnych kameňov, J Manuf Process 64 (2021) 493-507.