Способ качественного определения частиц абразива на металлических поверхностях после механической обработки

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля шлифованных поверхностей узлов трения. Цель изобретения - расширение информативности способа за счет использования оптических свойств кристаллов абразива, идентификации частиц любого размера, а также обеспечения возможности еще и количественного определения частиц абразива. Способ качественного и количественного определения частиц абразива на металлических поверхностях после механической обработки (шлифования, полирования ) заключается в том. что идентификацию абразивных частиц производят методом исследования поверхностной структуры. Идентификацию абразивных включений и подсчет абразивной загрязненности производят в поляризованном свете с поворотом вокруг исследуемой поверхности на углы 30, 45 и 60°. причем количество частиц на единицу площади вычисляется как разность AI - А2, где AI - число светящихся частиц при повороте на угол 30° (или средняя величина при подсчете частиц при повороте на угол 30 и 60°); АЗ - число частиц при повороте поверхности на угол 45°. 1 ил. Ё

С 03 f-.0f, f-ТСКИХ

СОНf . ЛИСТИЧЕС,ИХ

РССПУ6ЛИК

s G 01 В 11/28

ГОСУ,ЛРСТВЕ)П(ЕЛЙ К01ЛИТЕТ

ПО И306РЕТЕНИЯ1Л И ОТКР ЫТИЯ1Л

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

j: АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796530/28 (22) 22.12.89 (46) 07.01.92. Бюл. N - 1 (71) Загорский филиал Всесоюзного научноисследовательского института подшипниковой промышлеHH0cти (72) Н.В.Коган, Н.С.Галанов, Е.А.Островская, В.С.Щипунов и В.П,Курылева (53) 531.715.27(088.8) (56) Боуден Ф.П. и Тэйбор Д, Трение и смазка твердых тел. М.: Машиностроение, 1968 с 113

Подрезова Н.А. и др. Мелкие сульфидные включения на поверхности конструкционных сталей, Сборник ЦНИИ технологии машиностроения. — N. 206, 1988, с. 76-78. (54) СПОСОБ КАЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ АБРАЗИВА НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ПОСЛЕ

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля шлифованных поверхностей y3J108

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля шлифованных поверхностей узлов трения.

При операциях шлифования и полирования частицы инструмента абразивного круга могут быть перенесены на поверхность обьекта обработки.

Наличие абразивных частиц на поверхности деталей узлов трения может привести к повышенному износу кон1актирующих поверхностей, Поэтому важно определить наличие и расположение абразивных частиц на поверхности.

« . Ж 1703967 А1 трения. Цель изобретения — расширение информативности способа за счет использования оптических свойств кристаллов абразива, идентификации частиц любого размера, а также обеспечения возможности еще и количественного определения частиц абразива. Способ качественного и количественного определения частиц абразива на металлических поверхностях после механической обработки (шлифования, полирования) заключается в том. что идентификацию абразивных частиц производят методом исследования поверхностной структуры.

Идентификацию абразивных включений и подсчет абразивной загрязненности и роизводят в поляризованном свете с поворотом вокруг исследуемой поверхности на углы 30, 45 и 60, причем количество частиц на единицу площади вычисляется как разность А1 — Ар, где А — число светящихся частиц при повороте на угол 30 (или средняя величина при подсчете частиц при повороте на угол

30 и 60 ); Az — число частиц при повороте поверхности на угол 45О, 1 ил.

Одним из общепринятых методов для изучения переноса частиц инструмента при механической обработке является метод авторадиографии, при котором инструмент перед обработкой детали подвергают нейтронному облучению и перенесенные частицы на поверхности металла регистрируют счетчиком Гейгера или сцинтилляционным счетчиком .

Способ отличается малой точностью и небезопасен для экспериментаторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому способу является способ определения неметаллических включений в

1703967

35

55 ватно установить вид загрязнений на вс металлической матрице с помощью просвечивающего и растрового электронных микроскопов с привлечением рентгеновского микроанализа .

Сульфидные включения экстрагируют с поверхности излома в угольную реплику и с помощью рентгеновского микроанализатора определяют химический состав включений, их тип, место расположения и характер взаимодействия с матрицей.

Способ позволяет идентифицировать частицы любого размера, но малопроиэводителен и требует применения дорогостоящего оборудования. Кроме того, точность определения ограничивается тем, что абразивные частицы, прочно застрявшие в шлифованной. например, в тороидальной поверхности дорожки качения подшипника, практически невозможно полностью экстрагировать в угольную реплику, т.е. определенное количество частиц всегда будет оставаться на поверхности.

Известный способ позволяет произвести только качественное определение частиц абразива, причем с недостаточной точностью, если частицами абразива являются алмаз или карбид бора. т.е. элементы с атомным весом менее 12 единиц. Количественное же определение частиц затруднено в ссязи со сложной поверхностью детали и невозможностью экстрагирования частиц в реплику.

Цель изобретения — расширение инфор мативности способа эа счет не только качвственного, но еще и количественного определения чэстиц абразива.

Поставленная цель достигается тем, что в способе качественного определения частиц абразива нв металлических поверхностях после механической обработки, заключающемся в том, что исследуют структуру металлической поверхности и производят качественное определение частиц абразива, исследование структуры металлической поверхности производят в поляризованном свете, поворачивают исследуемую поверхность относительно оси, перпендикулярной к ней, на углы 30, 45 и 60О, подсчитывают среднее число Ai наблюдаемых светящихся частиц при повороте исследуемой поверхности на угол 45О, а количественное определение частиц абразива производят по разности полученных чисел.

На чертеже изображена схема, поясняющая способ и показывающая изменение оптических свойств поверхности и загрязнений при повороте на 0 — 90О.

Исследования показали, что применение поляризованного света позволяет адекметаллической поверхности по характеру их окраски и свечения. В процессе исследования установлено, что наиболее характерными признаками абразивных частиц являются интерференционные полосы вблизи частицы и изменение яркости частиц при повороте исследуемой поверхности на

30 — 60О, а иекристаллические загрязнения (капли масла, воды, остатки моющего раствора) такими оптическими свойствами не обладают. Кристаллические вещества — металл, окисные пленки изменяют яркость при других значениях угла поворота поверхности.

Под качественным определением частиц абразива на металлической поверхности подразумевается установление, что данное загрязнение поверхности является именно абразивной частицей (алмазом, электрокорундом, карбидом титана, оксидом хрома и т.п.). имеющей кристаллическое строение и под влиянием деформации при механической обработке внедренной в рабочей поверхности слой дорожки качения кольца подшипника.

Под количественным определением подразумевается определение степени загрязненности поверхности, т.е. количество частиц абразива на единице площади поверхности, Идентификацию абразивных частиц производят при увеличении 100-1000 крат в поляризованном свете, используя оптические свойства кристаллов абразива.

Пример. Было проведено исследование абразивной загрязненности колец подшипников.

Идентификацию типа и расположения абразивных частиц проводили на микроскопе "Кеофот-21 с приставкой для ориентировочных поляризационных исследований.

Для определения плотности загрязнений на единицу площади использовалась окулярная головка для сравнения структур Р 10.

Исследуемое кольцо перед установкой на микроскоп тщательно промывали в бензине или спиртобензиновой смеси, затем протирали хлопчато-бумажной салфеткой, смоченной в спирте, и насухо вытирали фильтровальной и конденсаторной бумагой (допускается обычная промывка колец, применяемая для деталей подшипников с последующей сушкой в сушильном шкафу).

Увеличение выбирали так, чтобы глубина желоба исследуемого кольца не превышала фокусного расстояния объектива.

Промытое кольцо устанавливали на предметный столик микроскопа. Вставку для смены режимов освещения заменяли тавкой с полйризатором и включали в ход

1703967

Абразивные вклииения, разднрн, 1 иски, окисные пленкй гаснут. ветятск нещибтааличеекие- -;з агряэ ненил.

Составитель Л.Лобзова

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Кулакова

Заказ 54 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лучей подвижный анализатор, расположенный на сьемной направляющей.

Затем устанавливали револьверный диск окуляра для сравнения структур, включая в ход лучей квадратную сетку. 5

При скрещенных поляризаторе и анализаторе абразивные включения выглядят как светящиеся яркие точки на темном фоне с интерференционными линиями.

При повороте исследуемой поверхно- 10 сти вокруг оси, параллельной ходу лучей микроскопа, на 30 — 60 частицы абразива меняют яркость от максимальной до минимальной (практически гаснут). Неметаллические (аморфные) загрязнения оптически 15 изотропны. Другие кристаллические вещества — поверхность металла, окисные пленки меняют яркость при углах поворота 15—

Проведя идентификацию обнаружен- 20 ных частиц, подсчитывали количество вклю-, чений в каждом квадрате сетки, затем подсчитывали общее количество включений в сетке. Исследования проводили на 10 кольцах от партии в трех секторах на каж- 25 дом кольце.

Среднее количество включений по вл : ианту определяли как среднее арифметическое значений, полученных в каждом секторе десяти колец.

Формула изобретения

Способ качественного определения частиц абразива на металлических поверхностях после механической обработки, заключающийся в том, что исследуют структуру металлической поверхности и производят качественное определение частиц абразива, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности способа за счет еще и количественного определения частиц абразива, исследование структуры металлической поверхности производят в поляризованном свете, поворачивают исследуемую поверхность относительно оси, перпендикулярной к ней, на углы 30, 45 и 60О, подсчитывают среднее число А1 наблюдаемых светящихся частиц при повороте исследуемой поверхности на угол 30 и угол 60 и число А2 светящихся частиц при повороте на угол 45О, а количественное определение частиц абразива производят по разности полученных чисел.