Абразивное изнашивание деталей и методы снижающие износ

Карбид кремния представляет собой химическое соединение углерода с кремнием. В зависимости от содержания примесей, карбид кремния бывает двух марок: зеленый, содержащий не менее 97% карбида кремния, и черный, в котором карбида кремния - 95-97%.

Зеленый карбид кремния по сравнению с черным более хрупок. Возможно, что это и определяет превосходство зеленого карбида  кремния над черным при обработке  твердых и сверхтвердых материалов. Абразивная способность зеленого карбида  кремния примерно на 20% выше, чем  черного.

Естественный корунд представляет собой горную породу, состоящую в основном из кристаллической окиси алюминия. В лучших образцах корунда содержится до 95% окиси алюминия. Цвет корунда различный: розовый, бурый, синий, серый и др. Корунд более вязок и менее хрупок, чем наждак, и обладает большей твердостью. Корунд широко применяют в виде порошков и микропорошков; он входит в состав абразивных смесей, используемых при доводке и полировке, а также чистке поверхности.

Наждак представляет собой горную породу, содержащую до 60% кристаллической окиси алюминия (глинозема). Это мелкокристаллическое вещество черного или черно-серого цвета. Вследствие значительного содержания примесей, по абразивной способности наждак уступает корунду. Наждак идет на изготовление абразивно-доводочных материалов.

Окись хрома представляет собой порошок темно-зеленого цвета. В виде порошков используется для приготовления мягких полировальных паст, применяющихся при тонкой обработке стальных деталей и деталей из цветных металлов и неметаллов (например, полировальная паста ГОИ).

Окись алюминия (глинозем) представляет собой порошок белого цвета, полученный прокаливанием окиси алюминия с примесью других веществ. Размолотый, промытый и хорошо отшлифованный порошок просушивают. Окись алюминия в виде порошков идет для приготовления тонких паст, используемых для обработки стальных, чугунных деталей, а также деталей из стекла и пластмасс.

Крокус в основном состоит из окиси железа (до 75-97%), является очень тонким полирующим технологическим материалом, используется при полировании оптических стекол и благородных металлов.

Диатомит (кизельгур, инфузорная земля) очень легкая осадочная порода, которая состоит главным образом из кремнезема в виде частично или полностью сохранившихся скелетов макроскопических водорослей - диатомей. Хорошие сорта диатомитов содержат 80% и более кремневой кислоты, имеющие различную окраску: белую, серую, желтоватую, коричневую и зеленоватую. Для получения высококачественного диатомита его размалывают, отмачивают, сушат и обжигают.

Трепел состоит в основном из кремниевой кислоты, часто встречается вместе с диатомитом и весьма схож с ним, но отличается тем, что интенсивно поглощает влагу. Трепел различают по окраске: золотистый, серебристый, белый, желтый, серый, красный и т.п. Для получения высококачественного мелкозернистого трепела его, как и диатомит, подвергают перемалыванию, обогащению и обработке.

Технический мел представляет собой порошкообразный продукт, который получают из природного известняка или мела. Он состоит в основном из мельчайших аморфных частиц углекислого кальция. При химическом способе мел получают осаждением при насыщении известкового молока углекислым газом или смешением растворов хлористого кальция с углекислым натрием. Мел бывает комовой и молотый, а в зависимости от физико-химических свойств разделяется на три марки (А, Б, В). Мел используют для приготовления полировальных материалов по обработке благородных, а также цветных металлов и их сплавов.

Венская известь состоит из окиси кальция с небольшими примесями окиси магния, окиси железа и другими, приготавливается из отборной извести и доломита, очищенных от примесей глины и песка. Количество примесей не должно превышать 5,5%, а содержание влаги и углекислоты должно быть не более 2%. Для полирования берут средние слои прокаленного известняка, который измельчают и просеивают. Отдельные мягкие куски используют для нанесения глянца. Венскую известь используют также в качестве основного твердого составляющего при приготовлении полировальных паст. Венская известь, поглощающая влагу и углекислый газ, превращается в пушонку, не обладающую никакими полирующими свойствами. Чтобы избежать этого, венскую известь упаковывают в герметичную тару.

Тальк представляет собой минерал вторичного происхождения из силикатов магнезии, который встречается в виде волокнистых агрегатов или шестиугольных листочков. Тальк очень мягкий абразив, который применяется при полировании гальванических покрытий.

Связка определяет прочность  и твердость инструмента, оказывает  большое влияние на режимы, производительность и качество обработки. Различают  связки неорганические и органические. К неорганическим связкам относятся  керамическая, силикатная и магнезиальная (для алмазного инструмента —  металлическая), к органическим —  бакелитовая, вулканитовая, глифталевая, поливинилформалевая, эпоксидная.

Керамическая связка обладает высокой огнеупорностью, водостойкостью, химической стойкостью, хорошо сохраняет  профиль рабочей кромки, круга, но чувствительна к ударным и  изгибающим нагрузкам. Применяют плавящиеся и спекающиеся керамические связки. Абразивный инструмент из электрокорунда изготовляют на плавящихся связках, а из карбида кремния — на спекающихся. Шлифовальные круги из электрокорунда более прочны, чем из карбида кремния.

Силикатная и магнезиальная  связки, малопрочные и чувствительные к охлаждающим жидкостям, имеют ограниченное применение. Основное их преимущество— меньшее выделение теплоты при шлифовании.

Абразивный инструмент на бакелитовой связке обладает более  высокими прочностью (на сжатие и изгиб) и упругостью, чем инструмент на керамической связке. Он может быть изготовлен различных форм и размеров, в том числе и очень тонким — до 0,5 мм для отрезных и прорезных работ. Недостатком бакелитовой связки является невысокая стойкость к воздействию охлаждающих жидкостей, содержащих щелочные растворы. Для повышения этой стойкости круги покрывают лаком, суриком или какой-либо водонепроницаемой краской, иногда пропитывают парафином. При шлифовании кругами на бакелитовой связке охлаждающая жидкость должна содержать не более 1,5% щелочи.

Круги на бакелитовой связке обладают меньшей кромкостойкостью, чем на керамической. Бакелитовая связка имеет более слабое, чем керамическая, сцепление с абразивным зерном, поэтому инструмент на этой связке широко используют на операциях плоского шлифования, где необходимо самозатачивание круга. Бакелитовая связка, имеющая невысокую теплостойкость, выгорает при нагревании до 250 – 300 °С, а при 200°С и выше она приобретает хрупкость. Абразивный инструмент на бакелитовой связке чаще изготовляют из электрокорунда нормального и карбида кремния черного.

Основой вулканитовой связки является термически обработанная смесь каучука с серой, поэтому инструмент на такой связке, приобретающий свойство эластичности, используется при обработке фасонных поверхностей и профильном шлифовании. Круги на вулканитовой связке работают на скоростях до 60 м/с и могут быть изготовлены толщиной 0,3 ...0,5 мм для отрезных работ.

Вулканитовая связка по сравнению с керамической значительно хуже удерживает абразивные зерна, что компенсируется повышением ее количества за счет уменьшения пор (рис. 1.2, д, е). Вследствие этого инструмент на вулканитовой связке отличается плотной структурой, вызывающей увеличенное тепловыделение при шлифовании. Низкая теплостойкость каучука (150 ... 180° С) приводит к размягчению и выгоранию связки при интенсивном резании. Абразивные зерна углубляются в эластичную связку и режут на меньшей глубине подобно более мелкозернистому инструменту, обеспечивая наименьшую шероховатость поверхности. Эти особенности вулканитовой связки эффективно используются при чистовой обработке фасонных поверхностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Методы снижения износа при абразивном изнашивании

 

1 Гальваника (гальванотехника)

Нанесение покрытий на поверхность металлических деталей для защиты от коррозии, улучшения внешнего вида, а также придания поверхности специальных свойств (прочности, твердости и др.). Чаще всего гальванические покрытия находят применение в автомобилестроении, авиационной, радиотехнической и электронной промышленности.

Все электрохимические процессы получения гальванических покрытий проводят в специальных ваннах из полипропилена, иногда с футеровкой фторопластом, поливинилхлорида, стали, футерованной свинцом или винипластом в зависимости от необходимого размера ванны и степени агрессивности электролита. Ванны для получения гальванических покрытий бывают стационарными, полуавтоматическими или представляют собой целый комплекс, в котором автоматически производится загрузка, выгрузка и транспортировка изделий вдоль ряда отдельных ванн (гальванической линии).

Меднение металлических  изделий широко используется как  подслой для нанесения других металлов и как материал гальванопластики. При производстве печатных плат применяется как основной токонесущий слой. Меднение используется также для защиты стали от науглероживания при цементации. Для меднение используются кислые, цианистые или щелочные не цианистые электролиты.

2 Анодирование  и химическое оксидирование

Процесс искусственного образования на поверхности металлов оксидов с целью защиты от коррозии, декоративной отделки, сопротивления износу и др. Наибольшее распространение получило оксидирование алюминия и его сплавов, применяемых в качестве конструкционных материалов в самолетостроении, авиационном моторостроении и автомобилестроении, а также для изготовления различных изделий Оксидные покрытия обладают высокой износоустойчивостью, электроизоляционными свойствами, а пористая пленка хорошо адсорбирует антикоррозионные жидкости и различные красители

3 Плазменная закалка

Сущность плазменной закалки состоит в высокоскоростном нагреве потоком плазмы поверхностного слоя металла и быстром его охлаждении в результате передачи тепла в глубинные слои материала детали.

Цель плазменной закалки - изготовление деталей и инструмента с упрочненным поверхностным слоем толщиной до нескольких миллиметров при неизменном общем химическом составе материала и сохранении во внутренних слоях первоначальных свойств исходного металла.

Материалы, подвергаемые плазменной закалке - инструментальные стали, чугуны, твердые сплавы, цементированные и нитроцементированные стали, цветные сплавы и другие материалы.

Эффект от плазменной закалки определяется повышением эксплуатационных свойств детали, благодаря изменению физико-механических характеристик поверхностного слоя, вследствие образования специфической структуры и фазового состава металла с высокой твердостью и дисперсностью, а также получения на поверхности сжимающих остаточных напряжений.

4 Лазерное упрочнение

Лазерное упрочнение позволяет  снизить в 3—4 раза износ инструмента  путем повышения его поверхностной  твердости при сохранении общей  высокой динамической прочности, повышения  теплостойкости, снижения коэффициента трения пары режущий инструмент — заготовка. Упрочнение может проводиться по передней или задней поверхности, а также одновременно по двум поверхностям.

Внедрение технологии лазерного  упрочнения инструмента из сталей с  пониженным содержанием вольфрама  позволяет помимо повышения его  стойкости значительно сократить  расход дефицитной быстрорежущей стали.

Лазерное упрочнение приводит к повышению износостойкости  штампов в 2 раза и более. Упрочнение пуансонов обычно проводиться по боковым поверхностям. При этом возможна многократная переточка пуансонов. При упрочнении по передней поверхности  после очередной переточки кромки требуется повторная лазерная обработка.

Эффективно применение лазерного  излучения для повышения работоспособности  породоразрушающего инструмента для  машин горнодобывающей промышленности. Здесь применение лазерной обработки  приводит к росту износостойкости  резцов комбайнов в 2 — 3 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1 Киселев С.П. Полирование  металлов. - Л., 1967.

2 Корчак С.Н. Прогрессивная  технология и автоматизация круглого  шлифования. - М., 1968.

3 Маслов Е.Н. Теория  шлифования материалов. - М., 1974.

4 Масловский В.В. Дудко  П.Д. Полирование металлов и сплавов. - М.,1974.

5 Попилов Л.Я. Полирование. Справочная книга по отделочным операциям в машиностроении. - Л., 1966.

6 Редько С.Г. Процессы  теплообразования при шлифовании  металлов. - Саратов. 1962.

7 Хрущев М.М. Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. - М., 1970.