Способ импрегнирования абразивных инструментов



Способ импрегнирования абразивных инструментов
Способ импрегнирования абразивных инструментов

 


Владельцы патента RU 2574182:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) (RU)

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве и эксплуатации абразивных кругов на керамической связке. Осуществляют пропитку инструмента водным раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ) при комнатной температуре и конвективную сушку при вращении инструмента. Последний помещают в водный раствор ПАВ и подвергают воздействию ультразвуковых колебаний частотой 16-18 кГц и амплитудой 2-3 мм в течение 5-8 мин. Конвективную сушку инструмента осуществляют со скоростью 0,3-0,5 с-1 при температуре 80-95°C и в течение 2,5-3,0 ч при его непрерывном встряхивании. В результате уменьшается длительность пропитки абразивного инструмента и снижается продолжительность конвективной сушки при сохранении качества обрабатываемых поверхностей. 2 табл.

 

Изобретение относится к производству и эксплуатации абразивного инструмента на керамической связке, а именно абразивных кругов, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известны способы импрегнирования абразивного инструмента, включающие предварительную стадию обработки поверхности и пор инструмента водным раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ) в течение определенного промежутка времени и последующую стадию сушки (Авт. св. СССР №1248779, кл. B24D 3/34, 1986. Бюл. №29; Авт. св. СССР №1604590, кл. B24D 3/34, 1990. Бюл. №41).

Признаки совпадающие - пропитка абразивного инструмента водным раствором ПАВ в течение определенного времени, последующая стадия сушки.

Причины, препятствующие поставленной задаче, - стадия пропитки абразивного инструмента водным раствором ПАВ занимает продолжительное время; из-за неравномерной пористости абразивного инструмента импрегнирование также проходит неравномерно, что снижает работоспособность инструмента; стадия сушки после пропитки абразивного инструмента занимает много времени.

Известен способ импрегнирования абразивного инструмента, при котором применяемый импрегнатор повышенной адгезионной способности (ПАВ) растворяется в водной среде, в нее для пропитки импрегнатором помещается абразивный инструмент, который затем подвергается длительной сушке (Авт. св. СССР №1726222, кл. B24D 3/34, 1992. Бюл. №14).

Признаки совпадающие - пропитка абразивного инструмента водным раствором ПАВ, последующая сушка инструмента.

Причины, препятствующие поставленной задаче, - сложность процесса импрегнирования из-за постоянного изменения состава водного раствора ПАВ; операция пропитки инструмента водным раствором ПАВ и последующая его сушка от воды требует большого промежутка времени.

За прототип принят известный способ импрегнирования абразивного инструмента (патент РФ №2284895Б, МПК B24D 3/34, БИПМ №28 (ч. I), 2006), при котором пропитку абразивного инструмента водным раствором ПАВ из органического соединения ведут при комнатной температуре в течение 10-15 мин с предварительным вакуумированием, после чего абразивный инструмент помещают на 10-15 мин в емкость с водой при температуре 90-95°C для фиксации пропитывающего состава в его поровом пространстве и осуществляют конвективную сушку инструмента при его вращении со скоростью 0,3-0,5 с-1 и температуре 80-95°C в течение 10-12 ч.

Признаки совпадающие - пропитка абразивного инструмента водным раствором ПАВ при комнатной температуре, конвективная сушка его при вращении инструмента со скоростью 0,3-0,5 с-1 и температуре 80-95°C.

Признаки, препятствующие поставленной задаче, - необходимость длительного предварительного вакуумирования абразивного инструмента, длительная пропитка его водным раствором ПАВ и длительная конвективная сушка.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение длительности пропитки абразивного инструмента водным раствором ПАВ и снижение продолжительности его конвективной сушки.

Технический результат достигается тем, что помещенный в водный раствор ПАВ абразивный инструмент подвергают воздействию ультразвуковых колебаний частотой 16-18 кГц и амплитудой 2-3 мм в течение 5-8 мин, а конвективную сушку инструмента осуществляют в течение 2,5-3,0 ч при его непрерывном встряхивании.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе импрегнирования абразивного инструмента, включающем пропитку последнего водным раствором ПАВ при комнатной температуре и конвективную сушку его при вращении инструмента со скоростью 0,3-0,5 с-1 при температуре 80-95°C, помещенный в водный раствор ПАВ абразивный инструмент подвергают воздействию ультразвуковых колебаний частотой 16-18 кГц и амплитудой 2-3 мм в течение 5-8 мин, а конвективную сушку инструмента осуществляют в течение 2,5-3,0 ч при его непрерывном встряхивании.

Реализация предлагаемого способа импрегнирования абразивного инструмента включает выполнение следующих операций:

- приготовление в специальной емкости водного раствора ПАВ;

- окунание в водный раствор ПАВ абразивного инструмента;

- воздействие на абразивный инструмент ультразвуковыми колебаниями частотой 16-18 кГц и амплитудой 2-3 мм;

- выдержка абразивного инструмента с наложенными ультразвуковыми колебаниями в водном растворе ПАВ в течение 5-8 мин;

- вынимание абразивного инструмента из емкости с водным раствором ПАВ;

- закрепление пропитанного водным раствором ПАВ абразивного инструмента на встряхивающем устройстве, обеспечивающем вращение инструмента с угловой скоростью 0,3-0, 5 с-1;

- конвективная сушка абразивного инструмента путем обдува его вентилятором, подающем нагретый до температуры 80-95°C воздух, в течение 2,5-3 ч;

- визуальный контроль импрегнированного абразивного инструмента.

В качестве примера приведен процесс импрегнирования абразивного инструмента сополимером этилакрилата, диметакрилового эфира этиленгликоля и метилолметакриламида, который в количестве 10 грамм на литр растворяли в воде (патент РФ №2284895, МПК B24D 3/34, БИПМ №28 (ч. I), 2006). В приготовленный водный раствор ПАВ при комнатной температуре окунали абразивный инструмент, в качестве которого использовали шлифовальный круг ПП 320×60×127 14A 25 K1 СМ1 35 м/с ГОСТ 2424-83. На абразивный инструмент, находящийся в водном растворе ПАВ в течение 6 мин, накладывали ультразвуковые колебания частотой 16,8 кГц и амплитудой 2,5 мм. В качестве источника ультразвуковых колебаний использовался генератор серии УЗГ-13-01/22. Было установлено, что воздействующие на абразивный инструмент ультразвуковые колебания позволяют сократить время пропитки абразивного инструмента за счет интенсификации адгезионных процессов, облегчения выхода пузырьков воздуха из пор и улучшения заполняемости порового пространства абразивного инструмента водным раствором ПАВ. Конвективная сушка импрегнированного инструмента осуществлялась с использованием вентилятора, подающего на вращающийся с угловой скоростью 0,4 с-1 инструмент в течение 2,5 ч воздух, нагретый до температуры 90°C, при непрерывном встряхивании импрегнированного инструмента за счет использования механизма прерывистого движения. В результате встряхивания вращающегося инструмента облегчается выход воды из его пор и сокращается время сушки инструмента после его пропитки. Лабораторные и производственные испытания импрегнированного предлагаемым способом абразивного инструмента имел показатели увеличения его стойкости в 3-5 раз по сравнению со стандартными инструментами при одновременном улучшении качества обработанной поверхности детали по параметрам шероховатости Ra и относительной площади прижогов S.

Для определения оптимального времени пропитки абразивного инструмента водным раствором ПАВ tn, времени сушки tc, частоты ν и амплитуды A воздействующих ультразвуковых колебаний по предлагаемому способу импрегнирования испытаниям подвергались шлифовальные круги ПП 320×60×127 14А 25 K1 СМ1 35 м/с ГОСТ 2424-83. В качестве ПАВ использовался сополимер этилакрилата, диметакрилового эфира этиленгликоля и метилолметакриламида, который в количестве 10 грамм на литр растворяли в воде (патент РФ №2284895, МПК B24D 3/34, БИПМ №28 (ч. I), 2006). В качестве источника ультразвуковых колебаний использовался генератор серии УЗГ-13-01/22, имеющий возможность создавать ультразвуковые колебания частотой в диапазоне ν=12-20 кГц и амплитудой A=0,5-5 мм. Встряхивание обдуваемого при сушке вращающегося абразивного инструмента осуществлялось за счет установки на валу инструмента механизма прерывистого движения (см. «Теория механизмов и машин»: Учебник для втузов./Под ред. К.Ф. Фролова. - М.: Высшая школа, 1987. - С. 343-442). Оценка эффективности импрегнирования абразивных инструментов по времени пропитки tn, времени сушки tc, частоте ν и амплитуде A накладываемых ультразвуковых колебаний осуществлялась по показателям интенсивности изнашивания круга J; шероховатости обработанной поверхности Ra; относительной площади прижогов S. Обработке подвергались образцы из стали 35ХГСА диаметром 30 мм и длиной 320 мм. Шлифование осуществлялось на круглошлифовальном станке мод. ЗМ151 на следующих режимах: скорость резания Vкp=35 м/с, скорость вращения шлифуемого образца Vд=0,5 м/с, продольная подача инструмента Sпр=0,02 м/с, подача врезания Sвр=0,01 мм/дв.ход, число двойных ходов круга n=3. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использовался 5-процентный водный раствор эмульсола Укринол-1.

Результаты испытаний приведены в таблице 1, из анализа которой видно, что наилучшие показатели по интенсивности изнашивания круга J, шероховатости обработанной поверхности Ra и относительной площади прижогов S достигаются при времени пропитки круга без вакуумирования tn=5-8 мин, времени сушки tc=2,5-3,0 ч, частоте накладываемых ультразвуковых колебаний ν=16-18 кГц и амплитуде A=2-3 мм.

Проведены сравнительные испытания эффективности предлагаемого способа импрегнирования абразивного инструмента и известного способа импрегнирования по прототипу (см. патент РФ №2284895, МПК B24D 3/34, БИГГМ №28 (ч. I), 2006). Испытаниям подвергались абразивные круги ПП 320×60×127 14A 25 K1 СМ1 35 м/с ГОСТ 2424-83. Шлифовались образцы из сталей 35ХГСА, 20ХН2МА и сплава ХН62МВКЮ диаметром 30 мм и длиной 320 мм. Шлифование осуществлялось на круглошлифовальном станке мод. ЗМ151 на следующих режимах: скорость резания Vкр=35 м/с, скорость

вращения шлифуемого образца Vд=0,5 м/с, продольная подача инструмента Sпр=0,02 м/с, подача врезания Sвр=0,01 мм/дв.ход, число двойных ходов круга n=3. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использовался 5-процентный водный раствор эмульсола Укринол-1.

Оценка эффективности предлагаемого способа импрегнирования абразивных инструментов по сравнению с прототипом (патент РФ №2284895, МПК B24D 3/34, БИПМ №28 (ч. I), 2006) осуществлялась по следующим показателям: времени пропитки абразивного инструмента tn (с учетом вакуумирования при использовании способа импрегнирования абразивного инструмента по прототипу); времени сушки tc; интенсивности изнашивания круга J; шероховатости обработанной поверхности Ra; относительной площади прижогов S.

Результаты испытаний приведены в таблице 2, из анализа которой следует, что применение предлагаемого способа импрегнирования абразивного инструмента по сравнению с прототипом (патент РФ №2284895, МПК

B24D 3/34, БИПМ №28 (ч. I), 2006) в 2,5-3 раза сокращает время пропитки инструмента водным раствором ПАВ и в 4 раза сокращает время сушки импрегнированного инструмента при практически неизменных показателях интенсивности изнашивания круга J, шероховатости обработанной поверхности Ra и относительной площади прижогов S. При этом на 60-70% сокращаются связанные с импрегнированием абразивных инструментов расходы на электроэнергию и снижаются общие затраты на импрегнирование одного шлифовального круга в зависимости от его размеров и технических характеристик с 32,5-48,0 руб. по прототипу до 15,4-18,8 руб. по предлагаемому способу импрегнирования.

Способ импрегнирования абразивного инструмента, включающий пропитку инструмента водным раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ) при комнатной температуре и конвективную сушку инструмента при вращении со скоростью 0,3-0,5 с-1 и температуре 80-95°С, отличающийся тем, что помещенный в водный раствор ПАВ абразивный инструмент подвергают воздействию ультразвуковых колебаний частотой 16-18 кГц и амплитудой 2-3 мм в течение 5-8 мин, а конвективную сушку инструмента осуществляют в течение 2,5-3,0 ч при его непрерывном встряхивании.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к составам для пропитки абразивного инструмента на керамической связке, применяемым на операциях механической обработки деталей. Состав для пропитки абразивного инструмента на керамической связке содержит органическое вещество и воду.
Изобретение относится к производству абразивных инструментов из электрокорунда белого на керамических связках с номерами структуры 12-22. Абразивная масса для изготовления высокоструктурного абразивного инструмента включает абразив, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки, мелкодисперсный порошкообразный оксид железа и наполнитель.
Изобретение относится к области инструментального производства и может быть использовано, в частности, при изготовлении алмазных инструментов. Масса для алмазного инструмента содержит алмаз, органическое связующее и углеродный наполнитель.
Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве и эксплуатации абразивного инструмента на керамической связке. Осуществляют пропитку абразивного инструмента в емкости с водным раствором, содержащим 20-25 г дийодида хрома на литр воды, с обеспечением фиксации дийодида хрома в поровом пространстве инструмента при периодическом встряхивании емкости.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации абразивных инструментов. Состав для пропитки абразивного инструмента содержит в качестве органического вещества газообразователь - гексахлорпараксилол (1,4-бис-трихлорметилбензол), а в качестве растворителя - толуол при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: гексахлорпараксилол 36-38, толуол - остальное.
Изобретение относится к составам полировального инструмента со связанным абразивом для финишной обработки неметаллических материалов, таких как оптическое стекло, кристаллические материалы, лейкосапфир, карбид кремния, природные и искусственные камни и т.п.
Изобретение относится к области абразивной обработки, в частности к составам для пропитки абразивного инструмента и может быть использовано в процессе изготовления и эксплуатации абразивных изделий, применяемых для шлифования различных сталей и сплавов.
Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках с высокими номерами структуры. Абразивная масса содержит абразив в виде смеси зерен трех групп: первая группа - зерна размером в пределах 160-420 мкм, вторая - зерна размером в пределах 120-159 мкм, а третья - зерна размером в пределах 90-119 мкм.
Изобретение относится к производству абразивных инструментов на керамических связках с высокими номерами структуры. Абразивная масса включает смесь абразивных зерен c различной зернистостью, размеры которых составляют 60-160 мкм и 160-420 мкм, при этом объемное содержание абразивных зерен с меньшей зернистостью составляет 5-100 % от объемного содержания абразивных зерен с большей зернистостью.

Изобретение относится к структурированному абразивному материалу с верхним слоем и может быть использовано, например, с вращающимся инструментом. .
Изобретение может быть использовано для изготовления рабочих органов машин разного назначения, взаимодействующих с высокоабразивной средой. Способ включает термическое воздействие на высокопрочный металл, придание ему заданной формы, крепление образованного износоустойчивого элемента к рабочему органу оборудования. Образуют трубчатую полую металлическую оболочку, например, прямоугольного, эллиптического, круглого или треугольного сечения. Полость оболочки полностью заполняют смесью флюса и порошкообразного высокопрочного металла и подвергают ее высокотемпературному воздействию. Спекают смесь до образования монолитного тела и образования зоны диффузии шириной от 10 до 30% толщины трубчатой оболочки между боковой поверхностью тела сплава и внутренней боковой поверхностью трубчатой оболочки. Полученный износоустойчивый элемент закрепляют к рабочему органу оборудования с помощью газовой или электродуговой сварки, образуют опорную поверхность в виде зоны диффузии между поверхностью рабочего органа и внешней частью металлической оболочки. Воздействием абразивной среды на упомянутый элемент удаляют металлическую оболочку, которая находится вне зоны, образованной опорной поверхностью. Технический результат заключается в обеспечении возможности придания любой необходимой формы износоустойчивому элементу и высокого качества крепления к любой металлической поверхности рабочего органа.

Изобретение относится к износостойкому элементу, взаимодействующему с абразивной средой, и может быть использовано в машиностроении в разных областях промышленности, в частности, изобретение может быть использовано для изготовления рабочих органов машин разного назначения, взаимодействующих с абразивной средой. Упомянутый износостойкий элемент содержит износостойкое монолитное тело, выполненное из смеси кремнистого или марганцовистого флюса с порошком карбида бора, или карбида вольфрама, или карбида титана, подвергнутых термическому воздействию. Упомянутое тело расположено в полости металлической трубчатой оболочки, полость которой имеет круглое, или прямоугольное, или треугольное, или эллиптическое сечение. Упомянутый износостойкий элемент имеет зону диффузии, полученную за счет высокотемпературного воздействия и расположенную между упомянутыми телом и оболочкой. Ширина упомянутой зоны диффузии составляет от 10 до 30% толщины металлической трубчатой оболочки, а на внешней стороне металлической трубчатой оболочки выполнена опорная поверхность, обеспечивающая возможность присоединения износостойкого элемента посредством газовой или электрической сварки к металлической поверхности рабочего органа. Обеспечивается получение износостойкого элемента, обладающего высокой прочностью и возможностью продолжительного динамического взаимодействия с абразивной средой. 3 ил.
Наверх