Способ шаржирования поверхностей
Союз Советсник
Социалист ичесиик
Респубнии
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 12. 02. 81 (21) 3246984/25-08 с присоединением заявки 2те(23) Приоритет(51)M. Кл.
В 24 В 1/00//
8 24 В 57/00 аооуаарстееиые комитет.СССР ао делам изобретений и открытий
Опубликовано 23. 12. 82. Бюллетень Ж 47 (53) УДК 621,923. .51088.82
Дата опубликования описания 23. 12. 82 (72) Авторы изобретения
А. А. Сагарда и 8. 8. Маковецкий
1
/ .Ордена Трудового Красного Знамени институт-евврктвердых материалов AH Украинской ССР (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ШАРЖИРО8АНИЯ ПО8ЕРХНОСТЕЙ
Изобретение относится к абразивной обработке и может быть использо- вано для шаржирования поверхностей.
Известен способ шаржиревания поверхностей, при котором абразивные частицы внедряют в шаржируемую поверхность при помощи пластины, которой сообщают колебания в направлении, перпендикулярном этой поверхности (1 ).
Недостатком этого метода является высокое дробление абразивных зерен, обусловленное малым временем контакта инструмента и абразивных частиц (0-104 от общего времени шаржирования ), в силу чего отсутствует явление перекатывания зерен, и зерна на могут занять положение, наиболее благоприятное для внедрения в шаржируемую поверхность.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ шаржирования, по которому внедрение абразивных частиц осущест"
2 вляют кристаллом алмаза, скользящим под действием постоянной нагрузки(23Недостатками этого способа шаржирования являются интенсивное дробление абразивных зерен под .действием больших тангенциальных сил, одностороннее контактирование абразивных зерен с шаржируемым материалом (матрицей ), так как на поверхности около каждого зерна имеется риска, образующаяся при внедрении зерна в поверхность, достижение определенной степени шаржирования после чего процесс стабилизируется в результате выбивания уже закрепленных зерен.
Цель изобретения - увеличение размеров шаржирования частиц при уменьшении расхода абразивного материала и увеличение износостойкости шаржи- . рованной поверхности.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему воздействие на абразивные частицы инстру-. ментом с нагрузкой, нагрузку на инст3 982872 4 румент периодически увеличивают от рабатываемого материала абразивными, величины, определяемой зависимостью зернами.
Р „><<4,8 ° 10 eN y .НВ- (tg .é+F tgeiL)H Ф до величины определяемой зависимостью T
P 8K ° и Т .f Н
Сила, действующая на одно зерно
В 3 5
50 где Р О,,Н - постоянная сила, действующая на пластину-инструмент;
М - количество зерен, нахо- о дящихся под пластиной;
I р - наивероятнейший радиус закругления вершин абразивных частиц, мкм;
НВ - твердость шаржируемого материала по Бринеллю, кг/мм
- наивероятнейший угол заострения вершин абразивных частиц, град;
- коэффициент трения между материалами абразивных частиц и шаржируемой поверхности;
Р,H - -динамическая сила, дей- 5 ствующая на пластинуинструмент за один удар, К = „ „H — величина, равная отношению нормальной динамической силы, разрушающей зерно за и ударов, к количеству ударов и„
Т - время нахождения зерен под пластиной, с;
f - частота воздействия. ударной нагрузки, с ";
При реализации заявляемого способа внедрение абразивных зерен в обрабатываемый материал происходит под действием динамической нагрузки P ао а в промежутке времени между воздействием нагрузки Р, происходит перемещение инструмента параллельно обрабатываемой поверхности с постоянной нагрузкой Ро„э . Вследствие
45 постояннои нагрузки Pccnlt перемещения инструмента возникают малые тангенциальные силы, способствующие перекатыванию зерен и занятию ими благоприятной ориентации для внед1 рения, но не способных разрушить зерна абразива и вызвать их внедрение в обрабатываемую поверхность.
Для улучшения перекатывания допускается добавление любого наполнителя.
Величина постоянной нагрузки Рсолзф выбирается иэ условия упругого деформирования поверхностных -слоев обдля внедрения его на глубину, равна
Р=4 9г.h HB -(д .и tg Ы).
Учитывая приведенные соотношения и приведя их к количеству зерен
Й, находящихся под пластиной-инструментом, имее,м
P4 48 10 . N .фНВ.(tg oL + F-tg 4) Н
Практические исследования показали, что максимальное давление, при котором происходит перекатывание зерен беэ пластического деформирования обрабатываемой поверхности, для различных материалов находится в пределах 0,01-0,03 ГПа.
Величина ударной нагрузки Р выбирается, учитывая приведенное соотношение
Р <К -и т а, Н
Величина l(y., для данной марки и зернистости абразивных зерен определяется как отношение нормальной динамической силы Р, разрушающей зерно за и ударов, к количестП ву ударов и. Величина Р определяется по методике, разраоотанной в
ИСИ AH УССР.
Произведение 7 ° f определяет количество ударов, приходящихся на зерно эа время его нахождения под пластиной.
Величина М - количество зерен абразива, находящихся под пластинойинструментом, и определяется иэ соотношения
1Я вЂ” А - зернистость абразивных зерен, мкм. Шаржирование предлагаемым способом возможно с применением любого вида энергии. Сила и частота импульсов выбирается из условия требования к шаржируемой поверхности. При требовании высокой режущей способности к получаемой поверхности (абразивный инструмент ) абразивные зерна должны выступать .из матрицы,и иметь острые развитые поверхности. 5 98287 При требовании высокой износостойкости к получаемой поверхности абразивные зерна должны -быть утоплены в матрицу и иметь гладкие площадки затупления вершин зерен. Это достигается дополнительным выхаживанием инструмента при увеличении ударного импульса беэ добавления абразива, либо с добавлением абразивных зерен более мелкой зернистости, чем шар- te жированиые зерна. Пример 1. Проводят испытания по шаржированию образцов и притиров из -чугуна СЧ 18-36 НВ 160-1Ý0. Величина ударной нагрузки составляет 50 Н, величина постоянной на" грузки 3 Н, что соответствует давлению 0,008 Г. Скорость перемещения пластины.-инструмента 0,05 м/с. Материал плас- 2в тины-инструмента — твердый сплав ВК. 15. Время шаржирования 2 мин. На поверхность образцов наносится алмазная паста (50 3 алмазного порошка АСК 50/40 плюс 50 4 технического вазелина). Величина ударной нагрузки выби- рается, учитывая соотношение а Пример 2. Шаржируются образ" цы из материала алюминий АК-6, НВ 10/, Величина ударной нагрузки 70 Н, Величина постоянной нагрузки 2 Н. Скорость перемещения пластины-инстру- мента 0,05 м/с. Материал пластиныинструмента - твердый сплав. ВК 15. Время шаржирования 2 мин. На поверхность образцов наносится алмазная паста (503 алмазного порошка АСК 100/80 и 503 технического вазелина) ° Пример 3. Шаржируются образцы иэ материала сталь 45, НВ 262-286. Величина ударной нагрузки 50 Н. Вели" чина постоянной нагрузки 3;Н. Ско".. рость перемещения пластины-инструмента 0,05 м/с, Материал пластины-инструмента - твердый сплав BK 15. Вре45 мя шаржирования 2 мин. На поверхность образцов наносится алмазная паста (504 алмазного по-рошка АСК 50/40,и 503 технического вазелина). Р <К, g.--т, 30 I где Т = 120 с - время нахождения зе-., рен под пластиной; f. = 100 с-"- частота воздействия ударной нагрузки. Произведение величин T .: f опреде35 ляет количество ударов за время шаржирования. и =120 100=12 10 Величина нормальной динамической П 40 нагрузки Р разрушающей алмазные зерна АСК 30/40, при количестве ударов 12-10 составляет 0,015 Н. находяОтсюда и " а 0ОИ а — -с H. 3 л n Количество зерен абразива, щегося под пластиной Й = 10 =34 10 М О,ОЮ У Я 95-50 Величина ударной нагрузки p < Э+. 03. <9-403=5 NOH. И- 10 Величина постоянной нагРузки вы бирается, учитывая соотношение Р„п, < 48.10 И.У KB(tgß. Р ..tge7r)H Наивероятнейший радиус закрупле" ния вершйн зерен у для алмазов ACK 50/40 составляет 1,1 мкм, наивероятнейший угол при вершине зерен составляет 52 Коэффициент трения между алмазом и шаржируемым материалом принимается 0 3. Величина постоянной нагрузки Р „э, < 8 -1gВ-34 .103-1,1 160 (tg 5Р . +0,3 -tg 52 ) = 6;3 K. 982872 Расход алмазного поСтепень шаржирования,3 Выступание Средний размер выступающих частиц, мкм Максимальный размер шаржированных частиц мкм рошка,мг алмазных зерен, мкм Чугун СЧ 18-36 Алюминий АК-6 18 30 28 100 Сталь 45 53 50 25. 10 Алюминий АК-6 Сталь 45 20 20 25 Ш Кристаллом алмаза площадью 3 мм Чугун СЧ 18-36 Алюминий АК-6 Сталь 45 22 30 2 3 18 30 2,1 10 Способ шаржирования I С наложением импульсной нагрузки на инструмент Il С наложением К-ч вибраций Д= 2. О ° o,Î Ю - оог Чугун СЧ 18-36 Как видно из приведенной таблицы, максимальный и средний размеры шаржированных зерен предлагаемым способом больше, а расход алмазного порошка меньше, по сравнению с рассматриваемыми методами. Величина шаржированных зерен определяется на оптическом микроскопе МИМ7. Величина выступания зерен îïðåделяется на этом микроскопе, а также при помощи профилографа-профилометра модели 201 завода "Калибр". Величина ударной нагрузки определяется при помощи пьезокерамического датчика согласно методике, разработанной в ИСМ AH УССР. Износостой кост ь шаржированных притиров определяют по количеству изготовленных на них алмазных конусов. Алмазные конусы предназначаются для измерения твердости, имеют угол при вершине 120О и радиус 10 мкм. Конусы изготавливаются из синтетических алмазов АСС 1000/800, представ ляющих собой октаэдры,ориентированные одинаковым образом. Число оборотов притира составляет 3000 об/мин нагрузка 0,2 кГ.. Йритир, шаржированный предлагае-:. мым способом, теряет режущую стоеобность после заточки 21 алмазного конуса, шаржированный по способу 11 - после 17 конусов, по способу III - после 11 конусов. Проведение испытаний на трение шаржированных чугунных образцов производится на машине трения МДП- 1, моделированной для самоустановления образцов. Режимы трения: Р=31,5 кгс/см, ; 2. V 2,5 м/с. Смазка - масло "Индустриальное-20". 10 Износ определялся на аналитических весах АДВ-200. Перед взвешиванием образцы промываются в ацетоне и бен.зине, а затем выдерживаются при 150 С в течение 5 ч. Перед испытанием ну трение. образцы, шаржированные пв способу 1, подвергаются дополнительной обработке в теченне 0,5 мин при увеличении динамической нагрузки до 200 и беэ 2о добавления алмазных зерен. Выступающие зерна образцов, шаржированных по способам II:è !11,,в течение 3 мин притупляются на шаржированном притире ° -23 Контртела во всех случаях трения шаржируются тем же способом, что и испытываемые образцы. За 100 ч испытаний износ составляет: в первом случае -0,8 мг, во эв, втором - 1,7 мг,в третьем "9, 1 мг. Приведенные испытания показывают, что шаржирование предлагаемым способом позволяет повысить: износостойкость притиров в 1,2 раза, а иэносо- з стойкость деталей машин и приборов в 2 раза по сравнению с методом шар" жирования с наложением вибраций при снижении расхода алмазного порошка в l,б раза,и соответственно, методом 4ю втирания алмазной гранью в 1,9 раза и в 11 раэ. 9828 Формула изобретения Составитель .А. Козлова Редактор Р. Цицика Техред С.Мигунова Корректор M.Øàðoøè аказ 9799/1? Тираж 88б Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент",-r. Ужгород, ул.. Проектная, 4 Способ шаржирования поверхностей при котором на абразивные частицы воздействуют инструментом с нагруз72 l0 кой, отличающийся тем, что, с целью повышения износостой кости шаржированной поверхности, нагрузку периодически изменяют от величины определяемой зависимоСтью Рсоа 48 10 -N p НВ.(tg at+F tg3),H до величины, определяемой зависимостью P>, Кэ„.Н.7 f, Н где Рсо„э,Н - постоянная сила, действующая на инструмент; N " количество зерен, находящихся под инструментом; р - наивероятнейший радиус закругления вершин абразивных частиц,мкм, НВ - твердость шаржируемогоматериала по Бринеллю кг/мм ; Д, - наивероятнейший угол заострения вершин абразивных частиц, град; F - -коэффициент трения между материалами абразивных зерен и шаржируемой поверхности;. P,Н - динамическая сила, действующая на инструмент за один удар; К --- - Н - величина, равная отнои шению нормальной динамической силы разрушающей зерно за и ударов к количеству ударов,я; Т - время нахождения зе- рен под инструментом, сек; - частота воздействия ударной нагрузки, сек. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство CCGP N 833429, кл. В 24 В 1/00, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР II 395248, кл. B 24 D 17/00, 1971 (прототип), .
