Властивості електрокорундових шліфувальних матеріалів та рекомендації щодо їх застосування

Куркін Анатолій Іванович, начальник департаменту розвитку ТОВ "Компанія" Олександр "

Ефективність шліфування в значній мірі залежить від правильного вибору абразивного інструменту. При цьому необхідно не тільки використовувати сучасне шліфувальне обладнання, призначати оптимальні параметри і продуктивність процесу, що забезпечують високу стійкість абразивного інструменту, але і враховувати характеристики оброблюваного матеріалу, геометричні параметри і початковий стан поверхні, що шліфується і не тільки.

Одним з ключових параметрів абразивного інструменту є сам абразивний матеріал, за допомогою якого здійснюється процес шліфування. Найбільший сегмент в загальній кількості продукції, що випускається для операцій шліфування займає абразивний інструмент на керамічній зв'язці з використанням електрокорунду різних типів.

1. Властивості і призначення електрокорундових абразивних матеріалів.

У виготовленні абразивного інструменту століттями використовувалися такі види природних абразивів як алмаз, гранат, кремінь, корунд або наждак.

Корунд завжди був найпоширенішим абразивним матеріалом, який широко використовувався в обробці металів (походить від англ. - corundum, запозиченим з тамільської мови - kuruntam, що стався в свою чергу з санскриту - curuvinda - рубін). Шліфувальні (наждакові) кола з корунду отримували за допомогою тесанням (матеріал добре сколюється) і обточування ще більш твердим абразивом, таким як алмаз, кремінь. Природний корунд послужив добру службу промисловості до впровадження штучних матеріалів високої якості, що з'явилися завдяки розвитку металургії. В даний час природні корунд мають дуже обмежене застосування.

Штучні корунд відрізняються великою різноманітністю видів, що мають різні властивості і області застосування.

Леговані електрокорунди мають регульованими властивостями внаслідок того, що в корунді містяться різні елементи, що утворюють з ним тверді розчини. Властивості легованих корундів відрізняються від звичайних. Матеріал, виплавлений з глинозему з полуторним окисом титану, називається тітаністого електрокорунду. Абразивна здатність тітаністого електрокорунду вище, ніж нормального і білого електрокорунду при меншій міцності і мікротвердості. Хромовий електрокорунд марок отримують з глинозему при виплавці з добавкою окису хрому. За показниками абразивної здатності, міцності і мікротвердості хромовий і білий електрокорунди приблизно однакові. Кола з легованих електрокорунду застосовуються для шліфування заготовок з конструкційних і інструментальних (загартованих) сталей.

Монокорунд відрізняється від інших електрокорунду великий чистотою, причому майже вся окис алюмінію в монокорунд представлена ​​корундом з зернами-монокристалами. Монокорунд містить не менше 97% Аl2O3 решта домішки; щільність 3,97 г / см3. Монокорунд отримують з бокситів методом оксісульфідной плавки, сутність якої полягає в сплаві бокситу з сірчистим залізом (пиритом) в присутності відновника. У порівнянні з нормальним і білим електрокорунду монокорунд володіє більш високими показниками: твердістю, механічною міцністю і абразивної здатністю. Ізометрічни форма зерен монокорунду і міцні гострі кромки забезпечують інструментам високу ріжучу здатність і хорошу самозатачіваемость. Високі експлуатаційні властивості абразивних інструментів з монокорунду проявляються в більшій мірі на операціях напівчистового і чистового шліфування, заточування ріжучих інструментів, шліфування тонких і довгих різьблень, зубо- і шліцешліфованія, шліфування кілець підшипників. Однак, монокорунд в світі зараз випускається дуже обмежена.

Формокорунд, SG-абразиви, кубітрон і ін. Абразивні матеріали, що складаються з мікрочастинок корунду (менше 5мкм), одержувані методами золь-гель технології або корундовою спеченной кераміки. Відрізняються високою продуктивність різання та самозатачіваемостью. Однак, «спечені абразиви» надзвичайно дороги і абразивний інструмент з їх використанням. як правило, застосовується на прецизійних операціях.

З загальносвітової практики відомо, що основна кількість абразивного інструменту проводиться з використанням білого і нормального електрокорунду. Абразивні інструменти з електрокорунду нормального використовуються при обробці матеріалів з високим опором розриву (обдирання сталевих виливків, поковок, прокату, сталистого високоміцних і вибілених чавунів, ковкого чавуну, напівчистова обробка різних деталей машин з вуглецевих і легованих сталей в незагартованим і загартованому вигляді тощо .) в основному на органічних зв'язках. На керамічній зв'язці круги з нормального електрокорунду мають низькі експлуатаційні показники і схильність до пріжогов.

Абразивний інструмент з білого електрокорунду виготовляється практично весь на керамічній зв'язці і застосовується на получістових і чистових операціях шліфування. при профільному шліфуванні і заточенню інструментів з сталей. Причому найбільш ефективно на наступних операціях:

  • при обробці загартованих деталей з вуглецевих, швидкорізальних і нержавіючих сталей, хромованих і нітровані поверхонь;
  • при обробці тонких деталей і інструментів, коли відведення тепла, що утворюється при шліфуванні, утруднений (штампи, зуби шестерень, різьбовій інструмент, тонкі ножі та леза, сталеві різці, свердла, деревообробні ножі тощо);
  • при обробці деталей (плоске, внутрішнє і профільне шліфування) з великою площею контакту між кругом і оброблюваною поверхнею, що супроводжується рясним теплообразованием;
  • при обробному шліфуванні (хонінгування, суперфінішірованіе і т.п.).

Крім виду електрокорунду. одним з ключових параметрів є його зернистість, яка також визначає вид обробки. Основними критеріями при виборі зернистості є.

  • кількість знімається при обробці матеріалу;
  • необхідний клас шорсткості і точності обробки поверхні;
  • фізичні властивості оброблюваного матеріалу;
  • необхідна стійкість кіл між правками в автоматичному режимі шліфування.

Як видно з таблиці, абразивний інструмент зернистістю F36 - F10 застосовується при обдирні операціях для видалення великих припусків; при обробці матеріалів, які забивають простір між зернами абразивного матеріалу кола, наприклад при обробці латуні, міді, алюмінію; при великій площі контакту круга з оброблюваною деталлю (торцеве, внутрішнє шліфування).

Абразивний інструмент зернистістю F40 - F100 застосовується для отримання шорсткості в межах Ra 0,32-0,03; при чистової обробки сталевих заготовок, при остаточному шліфуванні, заточування і доведення інструменту; при високих вимогах до точності оброблюваного профілю деталі. Зернистість F180 - F500 використовується при доведенні і поліруванні.

2.Рекомендаціі за вибором марки електрокорунду в шліфувальних кругах.

У попередньому розділі детально описані властивості і використання в абразивному інструменті електрокорундових матеріалів. Можна не сумніватися, що внаслідок високої твердості, міцності і наявності гострих кромок, зерна білого електрокорунду мають високу абразивної здатністю і легко впроваджуються в заготовки з високоміцних сплавів. Гострі кромки зерен не викликають значне нагрівання оброблюваних заготовок. Тому при напівчистової, чистової обробки загартованих деталей з вуглецевих, швидкорізальних і нержавіючих сталей, хромованих і нітровані поверхонь оптимальним є абразивний інструмент з білого електрокорунду на керамічній зв'язці.

Електрокорунд нормальний має меншу твердість, але підвищену міцність і значну в'язкість, тому його застосовують при обробці зі змінними навантаженнями і при підвищеному тиску. Абсолютно зрозуміло, що оптимальним матеріалом для обдирання сталевого прокату і заготовок доцільно застосовувати кола з електрокорунду нормального на органічній зв'язці.

В умовах соціалістичної економіки, жорсткого дефіциту і централізованого розподілу абразивного інструменту підприємствам нав'язувалася використання шліфувальних кругів з електрокорунду нормального на керамічній зв'язці. Хоча навіть нормативною документацією передбачалися більш низькі експлуатаційні показники кіл з електрокорунду і підвищені витрати на операціях шліфування.

З огляду на те, що коефіцієнт шліфування - це характеристика шліфувального круга, виражена відношенням обсягу відшліфованого металу до одиниці об'єму зносу шліфувального круга (з урахуванням правки) - він відображає багато аспектів абразивної обробки.

В першу чергу, коефіцієнт шліфування характеризує абразивную здатність і продуктивність кіл. При визначенні цього коефіцієнта для конкретної операції обробки мається на увазі, що при обробці витримані геометричні розміри, забезпечені задані параметри шорсткості і отримана бездефектная поверхню (без пріжогов) за рахунок правильного підбору абразивного інструменту, МОР і режимів правки. Зрозуміло, що зазначена в ГОСТ2424-83 різниця в 20% в величині коефіцієнта шліфування між колами з білого і нормального електрокорунду відображає різницю у всіх перерахованих показниках.

У другу чергу, коефіцієнт шліфування - це економічний показник роботи абразивного інструменту. Можна не сумніватися, що одним з основних елементів витрат в оцінці собівартості шліфувальної операції є витрати, пов'язані з витратою шліфувальних кругів. У загальному випадку ці витрати складаються з вартості обсягу зносу шліфувального круга, вартості обсягу знятого абразивного матеріалу під час редагування, вартості самої правки і вартості правлячого (в основному алмазного) інструменту. При цьому потрібно брати до уваги витрати на заміну шліфувальних кругів, цехові і заводські витрати.

З досвіду більшості машинобудівних підприємств відомо, що питома знос шліфувальних кругів з білого або нормального електрокорунду (без витрат на правку) при попередній і напівчистової обробці найбільш поширених конструкційних сталей зазвичай невеликий і частка витрат на абразиви в собівартості обробки незначна (1,5-4% ). При чистової обробки високолегованих сталей витрата на абразивні інструменти значно вище (8,5%) і є основною складовою частиною собівартості обробки. А якщо використовується абразивний інструмент з нормального електрокорунду частка витрат збільшується в рази.

У каталогах провідних європейських і американських виробників рекомендується на получістових і чистових операціях застосовувати шліфувальні круги з електрокорунду білого на керамічній зв'язці для обробки загартованих деталей з вуглецевих, швидкорізальних і нержавіючих сталей, деталей з хромованою або азотированного поверхнею, а також при профільному шліфуванні і заточенню інструменту з стали. Електрокорунд нормальний більшість провідних виробників застосовує в абразивному інструменті на органічних зв'язках (бакелітова, вулканітова).

Таким чином, фахівцями галузі не рекомендується використовувати шліфувальні круги з нормального електрокорунду на керамічній зв'язці, замість кіл з білого електрокорунду.