Абразивного изнашивания

Керамическую связку приготовляют из глины, полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения в определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы — бакелита. Вулканитовая связка представляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил.

Новым видом абразивного инструмента являются полировальные круги с графитовым наполнителем. Применение этих кругов позволило:

образование в зоне резания защитных пленок, препятствующих непосредственному контакту между зернами абразивного инструмента и обрабатываемой поверхностью заготовки, что способствует снижению выделения теплоты, а также предохранению абразивных зерен от налипания металла;

В последнее время этот метод получил приборное оснащение и его применяют для контроля абразивного инструмента, твердосплавных резцов, деталей подшипников и других технических объектов [9]. На рис. 2.39 показана структурная схема прибора для контроля абразивных кругов. Ко-лебания ОК 2 возбуждают ударом молотка /, регистрируют микрофоном 3, усиливают блоком 4 и подают на систему обработки информации 5, задача которой — измерение основной частоты / свободных колебаний. Для этого, например, выполняют измерение времени t, соответствующее определенному числу N периодов колебаний. По нему определяют период T = t/N и частоту /= 1/7.

Рис. 2.39. Структурная схема прибора для контроля абразивного инструмента

НИТРИДЫ - соединения азота с металлами и нек-рыми неметаллами. Отличаются высокой хим. устойчивостью, тугоплавкостью, термостойкостью, нек-рые - высокой твёрдостью, жаропрочностью, полупроводниковыми и электроизоляц. св-вами. Наибольшее значение имеют Н. алюминия, бора, кремния, вольфрама, титана, циркония. Н. получают при высоких темп-pax в атмосфере азота или аммиака, а также восстановлением оксидов и галогенидов металлов в азоте. Н. используются для футеровки, изготовления огнеупорных тиглей, муфелей, в полупроводниковых приборах (напр., полупроводниковых лазерах, светоизлучающих диодах), в произ-ве твердосплавного режущего и абразивного инструмента, для поверхностного упрочнения деталей машин и механизмов и др. Н. входит в состав жаропрочных и жаростойких композиц. материалов.

Синтетические алмазы в виде порошков используют для приготовления абразивного инструмента и абразивных наст, в виде плотных поликристаллических образований (Баллас, Карбонадо) для производства абразивного инструмента, резцов, волок.

Кубический нитрид бора. Получают только синтетическим путем из гексагональной модификации. Применяется главным образом для изготовления абразивного инструмента. По твердости он уступает алмазу, но существенно превосходит его по теплостойкости.

АЛМАЗ СИНТЕТИЧЕСКИЙ — получают из графита в условиях высоких давлений и температур. Цвет от чёрного до белого; прозрачность зависит от технологии изготовления, чаще полупрозрачный или непрозрачный. Средние линейные размеры кристаллов достигают 1—2 мм, обычно — неск. десятых долей мм. Получают также плотные шаровидные поликристаллич. образования А. с. типа баллас. А. с. имеет кристаллич. структуру и св-ва природного алмаза. В СССР выпускают А. с. марок AGO, АСП, АСВ (обыкновенной, повышенной и высокой прочности) для изготовления абразивного инструмента, а также в виде паст и порошков для доводочных и притирочных работ.

БОРАЗОн (от бор и азот) — модификация нитрида бора BN, по структуре и св-вам напоминающая алмаз. Кристаллич. решётка Б. кубическая, тв. Б. близка к тв. алмаза (по минералогич. шкале 10). Химически Б. весьма устойчив, а при высоких темп-pax ещё более стоек, чем алмаз. Применяется гл. обр. как заменитель природных алмазов в про-из-ве бурового и абразивного инструмента.

НОВОЛАКИ, новолачные смол ы,— термопластичные феноло-формалъдегидные смолы, образующиеся в результате поликонденсации избытка фенола с формальдегидом. Поскольку Н. не содержат реакционноспособных групп, они не от-верждаются при нагревании в отсутствие спец. агентов (напр., гексаметилентетрамина). Применяются в произ-ве пресс-материалов, лаков, абразивного инструмента.

Использование токарного станка с узким отрезным резцом или фрезерного станка с дисковой фрезой удобнее всего для отливок, изготовленных с дисковой или коллекторной литниковой системой. Стойкость инструмента при этом способе невелика из-за ударных нагрузок, возникающих из-за абразивного изнашивания оснастки керамики.

Относительная величина скрытой энергии составляет для абразивного изнашивания 1,5-2%, для изнашивания при граничной смазке -(0,2-3,0)-10~3%.

На процесс абразивного изнашивания могут влиять природа и свойства абразивных частиц, агрессивность среды, свойства изнашиваемых поверхностей, характер взаимодействия частиц и поверхностей, нагрев и другие факторы. Общим для абразивного изнашивания является механический характер разрушения поверхностей.

Причиной абразивного изнашивания может быть однократное воздействие абразивных частиц, приводящее к снятию очень тонкой стружки (микрорезание), либо многократное пластическое или упругое деформирование микрообъемов металла, которое вызывает их усталостное разрушение и отделение частиц от поверхностного слоя. Рассмотрим основные виды абразивного изнашивания.

Тип структуры сплавов на основе железа формируется в результате термической и химико-термической обработки. Относительная износостойкость различных структур сплавов в условиях абразивного изнашивания приведена в таблице [1].

Этот вид изнашивания наблюдается на рабочих органах почвообрабатывающих, дорожных и строительных машин, ковшей экскаваторов и канавокопателей и т.д. Износостойкость деталей при этом виде абразивного изнашивания прямо пропорциональна твердости их материалов. Существенное влияние на величину износа оказывает степень насыщенности массы абразивными частицами. В каждом конкретном случае существует определенная насыщенность массы абразивными частицами, при которой износ материала достигает максимума. Различные грунты имеют различную изнашивающую способность. Если принять изнашивающую способность глинистых грунтов за 1, то для песчаных она будет 1,5; для суглинистых 1,9; для супесчаных 2,3.

Полимерные материалы имеют свои особенности взаимодействия с абразивной средой. Механизм абразивного изнашивания полимерных материалов определяется степенью их эластичности. В высокоэластичный материал: резину, вулкан, полиуретановый вулканизат и др. — абразивные частицы легко вдавливаются, не вызывая пластической деформации даже при глубоком внедрении. Не касаясь сложной картины напряженного состояния в полимере, нетрудно представить себе, что сила трения впереди зерна вызывает сжатие, а сзади него - растяжение. Под действием многократных растягивающих напряжений появляются микродефекты (разрывы межмолекулярных и химических связей) и разрывы. Часть материала уносится с поверхности с образованием волнообразного рельефа из выступов и впадин в направлении, перпендикулярном движению абразива, образуя своеобразную текстуру поверхности. При дальнейшем трении под влиянием переменных растягивающих напряжений первичные выступы неровностей изнашиваются, но волнистый рельеф поверхности сохраняется.

Вследствие названных причин абразивная износостойкость эластичных полимеров (резин) в несколько раз выше износостойкости твердых полимеров (пластмасс). В среднем износостойкость полимерных материалов в условиях абразивного изнашивания в 5-10 раз ниже износостойкости сталей и сплавов.

Задача повышения износостойкости инструментального материала в условиях абразивного изнашивания также может быть решена путем комбинированного облучения. Обеспечение требуемых свойств, главным образом высокой твердости инструментального материала, достигается последовательным облучением слаботочными и сильноточными ионными пучками. Такое сочетание позволяет наряду с получением высокой твердости поверхности (за счет воздействия мощного пучка) обеспечить проникновение внедренной примеси на большую глубину (по сравнению с проникновением атомов при ионной имплантации) и легирование глубинных слоев твердого сплава. Внедрение легирующей примеси в глубинные слои инструментального материала сопряжено с определенными трудностями, связанными с сопровождающим воздействие мощного ионного пучка испарением поверхностного слоя: слой с имплантированной примесью либо полностью испаряется, либо наблюдается проникновение лишь малой концентрации имплантанта (рис. 7.20, 7.21).

Детали бурового оборудования, работающие в условиях сложного нагру-жения и абразивного изнашивания (шарошки и лапы буровых долот, валики и втулки приводных цепей, шестерни, плунжеры, муфты и другие детали) подвергаются цементации, которая обеспечивает высокую поверхностную твердость (HRC=58—60) при значительном уровне ударной вязкости.

Для работы насосов в условиях абразивного изнашивания применяют стали марок 30X1ОПО, 10Х14АП2, 10Х14АГ12М и др. с нестабильным аустенитом, который при пластическом деформировании распадается с образованием мартенсита.