Абразивное изнашивание

/ — магнитострикционный преобразователь; 2 — ванна; 3 — стол ультразвукового станка; 4 — обрабатываемая заготовка; 5 — инструмент; 6 — б — концентратор; а — подвод тока от генератора; б — подвод абразивной суспензии; Р — сила прижима инструмента к детали

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА - воздействие ультразвука (обычно с частотой 15-50 кГц) на вещества в технол. процессах. У.о. выполняется с помощью электроакустич. излучателей (в осн. магнитострикц. и пье-зоэлектрич.) либо используют аппараты в виде свистков и сирен. У.о. твёрдых материалов включает размерную обработку на ультразвуковых станках, лужение и паяние металлов, резание металлов, керамики, стекла и др., сварку металлов и полимеров. У.о. широко используют для очистки деталей, снятия заусенцев. Применяют У.о. также и для диспергирования твёрдых порошкообразных материалов, эмульгирования несмешивающихся жидкостей, получения аэрозолей, полимеризации (либо деструкции) высокомолекулярных соединений, дегазации расплавов металлов и др. жидкостей, а также экстрагирования, хемосорбции, диффузии, для разрушения биол. объектов (напр., микроорганизмов). У.о. подвергают при сушке сыпучие, пористые и др. материалы, газы для очистки от твёрдых частиц и аэрозолей и др. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СТАНОК - станок для размерной обработки материалов, в к-ром УЗ колебания сообщаются инструменту и через частицы абразивной суспензии передаются на материал. У.с. предназначены для чистовой обработки и доводки деталей из материалов высокой твёрдости (алмаз, твёрдые сплавы, закалённые стали и т.д.), а также из хрупких материалов (керамика, стекло, кварц и др.). Применяются универсальные и специализир. У.с. В универсальных станках колебат. движения сообщаются суспензии, вызывая в ней кави-тац. процессы, ускоряющие направл.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СТАНОК — станок, обработка на к-ром производится с помощью ультразвука. На У. с. обрабатываются материалы высокой твёрдости (алмаз, твёрдые сплавы, закалённые стали и др.), а также хрупкие материалы (кремний, керамика, стекло, кварц и др.). Сущность обработки на У. с. осн. на долбящем действии абразивной суспензии (смесь антикоррозийной жидкости с абразивными частицами во взвеш. состоянии) и кавитац. процессах в суспензии, к-рые значительно ускоряют направленное разрушение обрабатываемого материала. У. с. используют для чистовой обработки и доводки штампов, пресс-форм, поверхностей и отверстий сложной конфигурации и т. п.

Рис. 102. Нагнетание абразивной суспензии в зону обработки:

Применение ультразвуковой размерной обработки ограничено из-за того, что производительность процесса в значительной степени зависит от величины углубления инструмента в обрабатываемую деталь: на глубине 10—15 мм она практически равна нулю. Чтобы увеличить производительность, нужно решить проблему обмена абразива в зоне обработки. Самое простое решение — периодический подъем инструмента; он позволяет повысить скорость перемещения инструмента на 20—40%. Однако зависимость производительности от величины углубления инструмента остается. Более радикальным средством является отсос абразивной суспензии из зоны обработки через центральное отверстие в инструменте. Для этого станок оснащают вакуумным насосом. Производительность возрастает в 2—3 раза и не зависит от величины углубления. Еще более эффективный метод — подача суспензии в зону обработки под давлением (рис. 102), что позволяет увеличить производительность в 5—6 раз и сделать ее малозависящей от величины углубления. При этом примерно в 2 раза удается снизить концентрацию абразива в суспензии, что упрощает подачу ее в зону обработки. В 1,5—2 раза повышается также точность обработки [50]. Для успешного протекания процесса в этом случае необходимо несколько увеличить силу прижима

Ультразвуковая обработка — изыскание новых эффективных операций на базе последних достижений ультразвуковой обработки (системы принудительной циркуляции абразивной суспензии, совмещение ультразвуковой обработки с другими процессами), обеспечивающих повышение производительности процесса в 3—10 раз, независимость скорости обработки от глубины прошивания, повышенную точность обработки и др.

Давление инструмента на обрабатываемую деталь, величина зерна абразива и концентрация абразивной суспензии, площадь обработки, материал инструмента и т. д. также оказывают влияние 226

Ванна 10 изготовляется из красной меди или латуни. В кольцевом пространстве занны на кольце устанавливаются три' лопатки из красной меди, служащие для перемешивания абразивной суспензии во время процесса шлифования.

Наибольшая производительность достигается при непрерывной подаче абразивной суспензии в зону резания. При предварительном шаржировании поверхности притира абразивом производительность снижается в 2,5— 3 раза.

Ультразвуковое шлифование в абразивной суспензии - - Частота 15—30 кгц Мощность 1 — 10 кет - - 2—3 3—7

Доводка с непрерывной подачей абразивной суспензии обеспечивает высокую производительность и применяется для предварительной обработки.

Хрущев М. М., Бабичев М. А. Абразивное изнашивание. М., «Наука»,

Трение между стружкой и передней поверхностью инструмента и между его главной задней поверхностью и поверхностью резания заготовки вызывает износ режущего инструмента. В условиях сухого и полусухого трения преобладает абразивное изнашивание инструмента. Высокие температуры и контактные давления вызывают следующие виды изнашивания: окислительное — разрушение поверхностных оксидных пленок; адгезионное — вырывания частиц материала инструмента стружкой или материалом заготовки вследствие их молекулярного сцепления; термическое — структурные превращения в материале инструмента.

Выбор рациональных коэффициентов смещения является одной из основных и наиболее сложных задач. От коэффициента смещения зависит форма зуба, наличие или отсутствие подрезания, концентрация напряжений, т. е. изгибная прочность зуба. С увеличением смещения активный профиль перемещается на участки эвольвенты с большими радиусами кривизны, что приводит к увеличению контактной прочности зуба. С изменением смещения изменяются также скорость скольжения и удельные скольжения, т. е. абразивное изнашивание активных поверхностей зубьев. Увеличение смеще-

Абразинное изнашивание материала происходит в результате режущего или царапающего действия твердых тел и (или) абразивных частиц. Эти частицы попадают между контактирующими поверхностями со смазкой или из воздуха, а также могут появиться в результате развития других видов изнашивания (схватывания, выкрашивания, окисления). Абразивное изнашивание является типичным для многих детален горных, буровых, строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин, работающих и технологических средах, содержащих абразивные частицы (грунта, разбгрпнаемых пород и т. д.).

Испытания на абразивное изнашивание проводят по ГОСТ 17367—71 при трении о закрепленные абразивные частицы (рис. 49, в). В этом случае трение испытуемого и эталонного образцов осуществляют об абразивную шкурку при статической

1. Механические, из которых основным является абразивное изнашивание, т. е. изнашивание твердыми посторонними, преимущественно абразивными частицами, шаржирующими одну деталь или передвигающимися между трущимися поверхностями, или неровностями сопряженной твердой поверхности. Абразивное изнашивание проявляется в виде: а) усталости при многократном повторном деформировании микровыступов с малой глубиной взаимного внедрения; б) малоцикловой усталости при повторном пластическом деформировании микровыступов со сред-

Абразивное изнашивание может возникать вследствие недостаточной несущей способности масляного слоя при установившемся режиме работы, неизбежного смешанного трения при пуске и останове (при отсутствии гидростатической разгрузки) и особенно вследствие попаданий со смазочным материалом абразивных частиц, соизмеримых с толщиной масляного слоя.

Исследования изнашивания проводят в лабораторных условиях на образцах и деталях и в условиях эксплуатации на натурных машинах. Испытания преимущественно производя! на абразивное изнашивание и на схватывание.

На образцах производят сравнительные испытания на абразивное изнашивание материалов, защитные устройств и т.д. в условиях трения ofi абразивную шкурку, шлифовальный круг или напильник. На образцах при разных соотношениях скоростей скольжения и качения, разных углах расположения контактных линий и т.д. эффективно испытывают сопротивление заеданию.

Испытания на абразивное изнашивание деталей в условиях, близких к рабочим, сопровождаются частыми искусственными пусками и остановками, интенсифицированным режимом на!ружений или искусственным загрязнением.

67. Хрущев М. М., Бабичев М. И. Абразивное изнашивание. М., 1970. 252 с.