CC BY
60М ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Результаты оценки коэффициента формы шлифовальных зерен
Таблица 2
Зернистость Марка зерна Коэффициент формы Средний коэффициент формы Стандартное отклонение
1-0,919 оо со 00 о 1 ON ON о" г-»/-. Ö" ОО СП 00 о" 0,7571-0,6761 0,6761-0,5951 0,5951-0,5141 0,5141-0,4331 (N Ol «О СО о' со со о" 0,3522-0,2712 § о" Г) Г-С-1 о"
Кф ±С
Количество зерен, %
125 13А 3 7 9 13 22 20 14 8 4 _ 0,602 0,1497
ZK 1 6 12 16 26 15 10 7 5 2 0,6011 0,1538
100 13А 2 6 10 13 22 21 15 7 3 1 0,5976 0,1506
ZK 1 3 11 16 27 16 12 8 4 2 0,5895 0,1553
80 13А 1 5 11 15 23 15 15 9 4 2 0,5881 0,1521
NK 3 9 16 18 21 16 J0 5 2 _ 0,6451 0,1448
63 13А 1 4 12 14 24 20 12 8 3 2 0,583 0,1556
NK 2 8 15 19 20 17 11 6 2 _ 0,63^6 0,146
50 13А 1 3 10 15 23 21 14 6 4 3 0,5816 0,1566
NK 2 6 13 16 24 14 13 9 3 _ 0,6125 0,1483
40 13А _ 3 9 10 26 23 11 8 6 4 0,5605 0,1581
25А _ 2 6 10 21 23 14 10 8 6 0,5302 0,1618
NK 1 6 11 22 25 17 10 6 2 _ 0,6227 0,1317
RK 1 5 10 21 27 14 И 8 3 _ 0,61С4 0,1358
фовальных зерен. Здесь весь диапазон значений коэффициента формы был разбит на десять интервалов. Для получения более достсверной картины распределения форм шлифовальных зерен количество обследованных зерен каждой рассматриваемой марки и зернистости составляло 100 штук.
При анализе полученных результатов можно сделать следующие выводы:
- распределение формы оцениваемых шлифовальных зерен подобно кривой распределения Гаусса со смещенной левой или правой ветвью;
- вид кривой распределения зависит от марки абразива, технологии изготовления и зернистости;
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
-'по мере уменьшения зернистости наблюдается постепенный переход от изометрических форм зерен к пластинчатым разновидностям;
- основная масса зерен, находящаяся в диапазоне Кф = 0,7571-5-0,5141, имеет промежуточную форму, а ос-аль-ные зерна имеют изометрическую (Кф = 1-^-0,7571) или пластинчатую (Кф < 0,5141) ферму;
- однотипные шлифовальные зерна отечественного и иностранного производства имеют различное распределение по форме.
Литература
1. Ваксер Д.Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании. - М-Л.: машиностроение, 1964. - 124 с.
2. Короткое А.Н. Эксплуатационные свойства абразизных материалов. - Красноярск: Изд-во красноярского ун-та, 1992. -122 с.
3. Резников А.Н. Краткий справочник по алмазной обработке изделий и инструментов. Куйбьшев, Куйбышев, кн. изд-во, 1967. 201 с.
4. Резников А.Н. Теплофизика резания. М.. «Машиностроение», 1969. 287 с.
5. Короткое А.Н. Ваштяноя R Г Анализ формы абразивных зерен. - Вестник КузГТУ, 2000, №5. С. 54-60.
6. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004610227. Программа для расчета коэффициента формы шлифовальных зерен (Programm) / B.C. Люк-шин, H.A. Алехин. - №2003612419; Заявлено 21.11.03; Опубл. 20.01.04.
7. Короткое А.Н., Сусленков С.Д. Компьютерная оценка формы шлифовальных зерен// Информ. листок, Кемер. ЦНТ1/, Кемерово, 1997, №258-97.
8. KopoiKüb А.Н. Целесообразность расширения понятия характеристики шлифовального инструмента. - СТИН, 1998, №5. с.12-15.
Некоторые пути полунения алюминиевых инваров
М. В. ПОПОВА, доцент, канд. техн. наук,СибГИУ, г. Новокузнецк
Микроволновая пзхника, часовая промышленность, измерительная техника, автоматика, вакуумная техника, кораблестроение, лазерная техника, приборостроение и другие широко используют инвары. «Инварные сплавы - группа магнитоупорядо^енных сплавов, обладающих очень малым коэф. теплового линейного расширения (КТР). Первый И.е., содержащий 35 атомных % Ni (остальное Fe), был открыт Ш. Гильомом (Ch. Guillaume,1899). Состав (в атом-
ных %) и КТР типичных И.с. в области комнатных температур приведен в табл. (Тс - темп-ра Кюри).
Все приведенные сплавы имеют гранецентрированную кубическую кристаллографическую структуру» [1].
Необычные свойства инваров, как правило, связывают с аномально большими значениями спонтанной магнито-стрикции и восприимчивости парапроцесса, большим влиянием давления на намагничечность и температуру Кюри,
16 № 3 (24) 2004
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Таблица
Сплав Состав KTP • 106 Tc,K
Fe-Ni инвар 65%Fe, 35%Ni 1,2 505
Суперинвар 64%Fe, 32%Ni, 4%Co 0,0 503
Нержавеющий инвар 37%Fe, 52%Co, 1 \%Cr 0,0 390
Fe-Pt-инвар 75%Fe, 25%Pt -30 353
Fe-Pii-инияр 69%Fe, 3\%Pd 0,0 613
т. е. получение низкого КТР связывается с магнетизмом. Однако «...в 1972 г. были открыты т.н. немагнитные И.с. -антиферромагнитные сплавы Сг с небольшими добавками Ре и др. элементов. Установлено также, что инварными свойствами обладают некоторые редкоземельные ферро-и ферромагнитные сплавы» [1].
Существует объективное мнение многих исследователей в области инваров о том, что физическая природа низкого коэффициента термического расширения сплава типа «инвар» до сих пор еще окончательно не установлена и требует изучения. Результатом этого изучения является резкое изменение в представлениях о химическом составе инваров. эанние инвары (Ре-№) содержали малое количество углерода (0,1-0,001%). В последующем появилось много работ, где указывается на положительное влияние углерода на инварный эффект, а содержание углерода доведено до 0,4-0,8%. Создана серия инваров систем Ре-М-М, Ре-Ы-Сг-Ы, Ре-М-Э^М. Разработаны сплавы с бериллием, гафнием, бором, ниобием, танталом и алюмини- 21 ем [2]. Следует отметить, что вэ многих новых инварах присутствует кремний з Ц, количествах 0,5-1,0%. Новым направлением в развитии инварных сплавов ста- ^ - 20 ло легирование легкоплавкими элементами, такими как индий, висмут, теллур и о свинец [3]. • 19
В последнее время установлено, что доменный термоцикпированный чугун без выделений графита может быть достойной заменой многих сплавов на ос-нове железа и никеля [4].
Перечисленное указывает на то, что объяснение инзарного эффекта с пози- ^ ций магнитоупорядоченности ке должно ограничивать поиски новых составов сплавов на основе неферромагнитных элементов, например, алюминия. Для многих приборных устройств значительную роль играет удельный вес, и поэтому разработка легких сплавов с инварным эффектом, т.е. с низким КТР, является актуальной. Наиболее перспективными в этом плане алюминиевыми сплавами яеляются сплавы алюминия с кремнием. Формирование структуры и различных свойств этих сплавов с позиций ведущей роли водорода рассмотрено в [5-7]. В связи с этим были изучены сплавы алюминия с большим количеством кремния с добавками свинца и сурьмы.
На алюминии А6, кремнии КрО, свинце СО и сурьме СуО были приготовлены сплавы на основе А1 - 30%81 с 1, 10 и 20% свинца и сурьмы. Заливку с 970-1000°С проводили в медный кокиль. Полученные образцы подвергали термоциклической обработке (ТЦО), один цикл которой включал нагрев до 450°С, выдержку в течение 30 мин и охлаждение в воде.
Сплав А1-30%81. На рис. 1 приведены результаты влияния термоциклической обработки на линейное расширение двойного сплава А1 - 30%81. Видно, что циклическая обработка способствует
16
14,
\4
Г / A \ A \\
fcf \W
/ Ш •У \\\ 4 \ A
w w
/71 ♦ r I. » i
—Л— исходным -♦— 2 цикла —а— 3 цикла -о— 7 циклов
50 150 250 350 450 Температура испытания, °С
Рис. 1. Влияние ТЦО на линейное расширение сплава Al-30%Si
резкому повышению значений КТР в интервале температур испытания 300-400°С (так называемая аномалия линейного расширения). После 7 циклов обрабо~ки аномалия достигает наибольших размеров, т.е. в этом случае можно говорить о частичном разложении кремнистой фазы в результате термических ударов, что в свою очередь изменяет значения коэффициента линейного расширения. Это подтверждается изучением микроструктуры - выделения кремнистой фазы становятся более травящимися, иногда наблюдается дробление их на части.
Сплав А1 - 30%Б1 - 1%РЬ. Здесь можно отметить, что введение в сплав 1% свинца изменяет общую направленность действия термоциклической обработки: в интервале 50-300°С коэффициент линейного расширения после ТЦО несколько уменьшается (рис. 2). После 5 циклов обработки КТР уменьшается наиболее значительно во всем интервале температур испытания.
"p 22
3
& 21
■c
О 20
a 19
18
17
16
15
14 i
13'
12 5
■ ц_
_л \
i \ \
_i J/ \ \ ■
V
i
/♦ / J / A —а— исходный —♦—2 цикла
20
VO
О
—Д— исходный —■— 3 цикла —6 циклов —♦—9 циклов -10 циклов
—5 циклов —■—10 циклов
50 150 250 350 450 Температура испытания, °С
Рис. 2. Влияние ТЦО на линейное расширение сплава Al-30%Si-l%Pb
150 250 350 450 Температура испытания, °С
Рис. 3. Влияние ТЦО на линейное расширение сплава Al-30%Si-10%Pb
№ 3 (24) 2004
17
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
50 150 250 350 450 Температура испытания, °С
Рис. 4. Влияние ТЦО на линейное расширение сплава AI-30%Si-20%Pb
~s 20
е-
•с 19
о
18
tí
17
16
15
14
13
12
- 18
Увеличение количества циклов до 10 усиливает аномалию линейного расширения и сдвигает её в сторону более высоких температур.
Сплав А1 - 30%Э1 - 10%РЬ. Результаты влияния термоциклической обработки (рис. 3) позволили сделать вывод о том, что увеличение содержания свинца до 10% приводит к образованию второй аномалии. Она наблюдается при температуре испытания 250°С и проявляется в уменьшении значений коэффициента. Видно, что в данном случае нецелесообразно проводить более шести циклов обработки, поскольку после этого коэффициент возрастает до значений больших, чем у исходного сплава.
Сплав А1 - 30%81 - 20%РЬ. Увеличение содержания свинца до 20% уменьшает значения коэффициента линейного расширения двойного сплава А1 - 30%Б1 во всем интервале температур испытания. Однако термоциклическая обработка такого сплава не уменьшает значений КТР в интервале температур испытания 150-250°С и усложняет температурную зависимость а тем, что способствует появлению двух дополнительных аномалий. Одна из них заключается в снижении коэффициента при температуре испытания 100°С, другая - в увеличении коэффициента при 150°С (рис 4).
Таким образом, применение ТЦО имеет смысл только для сплавов, содержащих малые добавки свинца. Термоциклирова-
ние высоколегированных сплавов не позволяет снизить их коэффициент линейного расширения
Сплавы А1-30%8М%5Ь и А1-30%8М 0%БЬ. На рис. 5 показано изменение коэффициента сплава с добавкой 1% сурьмы, подчиняющееся единой закономерности, т.е. нормальное увеличение коэффициента до 300°С и аномальное изменение, заключающееся в снижении его при температурах испытания 400 -450°С. Увеличение содержания сурьмы до 10% не изменяет поведение коэффициента, но во всем диапазоне температур снижает его значения по сравнению с исходным, особенно существенно при 350 - 450°С (рис. 6). Термоциклическая обработка этих сплавов способствует уменьшению величины КТР во всем интервале температур испытания. Увеличение числа циклов более трех нецелесообразно, поскольку дальнейшего снижения КТР не происходит. Сплав А1-30%8М0%8Ь более восприимчив к ТЦО.
Сплав А1-30%8| - 20%8Ь. На этом сплаве получено яркое проявление инварного эфоекта, что выражается в возможности получения очень низких значений коэффициента при температуре испытания 100°С (рис 7). В связи с такой особенностью изменения КТР была проведена дополнительная циклическая обработка (до 20 циклов). На рис. 8 впервые на примере литых силуминов с добазкой
50 150 250 350 450 Температура испытания, °С
Рис. 5. Влияние ТЦО на линейное расширение сплава Al-30%Si-l%Sb
50 150 250 350 450 Температура испытания, °С
Рис. 6. Влияние ТЦО на линейное расширение сплава Al-30%Si-10%Sb
50 150 250 350 450 Температура испытания, °С
Рис. 7. Влияние ТЦО на линейное расширение сплава Al-30%Si-20%Sb
18
№ 3 (24) 2004
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
■О
о
50
исходным —12 циклов
—*— 15 ЦИКЛОВ
16 циклов 20 циклов
150 250 350 450 Температура испытания, °С
Рис. 8. Влияние ТЦО на линейное расширение сплава Al-30%Si-20%Sb
сурьмы приведены результаты многоцикловой обработки, показывающие, что для сплава на основе A1-30%Si можно получить значения коэффициента (1+2)-10* град1 при температуре испытания 100°С. Это является большим достижением для литейного сплава, поскольку такие значения известны лишь для деформированных инваров после холодного подката.
Вывод. На заэвтектическом силумине впервые показано, что с помощью легирования свинцом и сурьмой с дополнительным применением циклической термической обработки без обработки давлением можно получить инварный эффект у литейных легких сплавов.
Литература
1. Физическая энциклопедия. Том 2. / под ред. A.M. Прохорова. М.: Советская энциклопедия, 1990.-704 с.
2. Гат. 5688471, США, МПК С22С38/08, Высокопрочный сплав с низким термическим расширением. 7 И 257 П.-РЖ «Металлургия», 1999.
3. Сплав с малым тепловым расширением./ Нисикиори Кисаки, Киму-ра Ацуэси. Заявка 62-47457, Япония, МКИ С22С38/10, Заявл. 12.00.05, №60-184080, Опубл. 02.03.84.
4. Афанасьев В.К., Попова М.В., Кольба A.B. и др. Доменный чугун без выделений графита - новый материал многоцелевого назначения./ Обработка металлов.- №2 (19).-2003, Новосибирск.- С. 14-15.
5. Афанасьев В.К., Лебедев В.Н., Мельгунов A.A. Водородная хрупкость алюминия и его сплавов Москва, ЦНИИинформации, 1984.-330с.
6. Афанасьев В.К., Афанасьева И.Н., Попова М.В и др. Водород и свойства сглавов алюминия с кремнием. Абакан: Хакасское книжное издательство, 1998.-190с.
7. Афанасьев В.К., Попова М.В., Ружило A.A. Легкие сплавы с малым тепловым расширением., -Кемерово: Кузбассвузиздат, 2000.-357с.
ИНФОРМАЦИЯ
для пользователей: любителей и профессионалов об инструменте
станках и оборудовании
( т « т ; м
о профессиональном, любительском, электрическом, ручном и специальном инструменте.
О I 3 О Р и
специализированных выставок и ярмарках,, сообщения о знаменательных событиях и юбилеях членов клуба инструментальщиков, наших партнеров друзей и коллег
ПУ^АНЛЛЦНН
об истории инструмента, новинках техники и технологии, новых разработках и рационализации.
ШШ-ПРОГРДММД " Р й О (И О Т I о н Т О О I { ■
Содействие в организации и развитии малого и среднего бизнеса, поддержке российского производителя
Первое российское информационное издание - журнал "ИМ" для членов "инструментального клуба": профессионалов и любителей, пользователей, производителей, поставщиков инструментов, специалистов смежных областей.
Целевая аудитория: руководители и инженеры производственных предприятий малого и среднего бизнеса; инструментальные компании; строительные фирмы; торговые организации; поставщики инструмента и оборудования; выставочные компании.
Круг тем: новые инструменты, станки и оборудование, современные российские и зарубежные технологии, изобретательство, выставочные проекты, вопросы и проблемы организации малого и среднего бизнеса.
Параметры: Формат А4, обьем 64 полосы, тираж: 5000 экз.. периодичность 1 раз в 2 месяца.
Распространение: подписка, целевая адресная рассыл<а по базе данных редакции, на специализированных и отраслевых выставках в России и за рубежом, на конференциях и семинарах, через издания - партнеры.
Россия, Москва, 123022, ул. Ходынская, дом 4, Редакция журнала "Инструментальный Мир"
телефон/факс 252 5385 моб. тел 8 926 206 3406 E-mail:isotclub9instrumir.ru http://www.instrumir.ru
РШИШ КДШ, (ОХРАНЯЙ ТРАДИЦИЙ!
m « < a z I h t iNSTfiuiiuiMHv mur
Maintaining the traditions of similar editions the magazine will discuss the problems of support and development of small and medium business, encourage the project of regional exhibitions.
That's why our magazine "IM" intends to maintain and develop the idea - tool subjects, to find out new achievements and inventors to popularize subject of tools, scientific and technical achievements, to promote them successfully, to be a Navigator in the world of tools.
The subject of announcements and reports about international and regional specialized exhibitions in Samara, Yekaterinburg, Kiev remains invariable and the scale of participation of the "IM" in the exhibition will constantly extend.
According to the magazine's plan - to represent Russian "Club instrumentalschikov" at the famous international specialized exhibitions in Bmc, Kologne, Milano, Frankfurt-on-Main, Paris, Vienna and Taybei.
№ 3 (24)2004
19
«
