Работоспособность шлифовальных кругов на бакелитовой связке, изготовленных по СВЧ технологии Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.923

С. М. МИХАЙЛИН, Н. И. ВЕТКАСОВ, С. В. ЖДАНОВ

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ НА БАКЕЛИТОВОЙ СВЯЗКЕ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ПО СВЧ ТЕХНОЛОГИИ

Приведены результаты исследования работоспособности шлифовальных кругов на бакелитовой связке, изготовленных с использованием микроволнового нагрева под воздействием сверхвысокочастотного излучения (СВЧ). Показано, что применение СВЧ излучения позволяет существенно сократить затраты электроэнергии и продолжительность изготовления кругов.

Одной из наиболее актуальных проблем современного машиностроения является повышение работоспособности и снижение стоимости абразивных инструментов. Перспективным направлением решения этой задачи является сокращение длительности цикла термообработки шлифовальных кругов на бакелитовой связке за счёт применения микроволнового нагрева под воздействием сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения. Длительность термообработки уменьшается, а качество шлифовальных кругов улучшается благодаря более равномерному нагреву связки по объёму шлифовального круга по сравнению с применяемой на абразивных заводах технологией, что. на наш взгляд, обусловлено высоким уровнем Д1 [электрических потерь полимерной бакелитовой связки.

Термическую обработку шлифовальных кругов I - 250 Ч 25 Ч 76 различных характеристик (табл. 1) проводили в микроволновой печи «Samsung» при частоте СВЧ излучения 2450 МГц. Исследованы циклы термообработки различной структуры и продолжительности: длительностью цикла термообработки варьировали в диапазоне от 2,5 до 5,5 часов путём изменения мощности СВЧ излучения на различных его этапах (табл. 2).

Круги имели цвет от светло-коричневого до коричневого, что свидетельствовало о нормальной степени iix бакелизации. Более точно о степени бакели-зации судили по результатам измерения твёрдости кругов с помощью прибора «Звук». Не выявлено также наличие трещин, сколов и пузырей на поверхности термообработаниых кругов, геометрическая форма и размеры которых соответствовали требованиям ГОСТ 2424-83. Испытания изготовленных кругов на стенде «СИП-800» в течение 3-5 мин при окружной скорости, в 1,5 раза превышающей рабочую, показали, что круги обладают необходимым запасом механической прочности.

Установлено, что при использовании энергии СВЧ излучения можно резко сократить общую продолж\ ггел ьность процесса те рм и ческо и обработки заготовок кругов и снизить удельные энергозатраты до 4 раз по отношению к технологии, применяемой в настоящее время на абразивных заводах, при обеспечении нормированного качества шлифовальных кругов (табл. 3).

Сравнительные испытания работоспособности шлифовальных кругов, изготовленных по СВЧ технологии (см. табл. 2), проводили на плоско-шлифовальном станке мод. ЗЕ711ВФ2 при шлифовании плоских заготовок цилиндрической формы диаметром 150 мм и высотой 25 мм из сталей Р6М5, HRC 63...65 и ШХ15, HRC 58...62. Образцы из стали Р6М5 шлифовали при окружной скорости круга VK = 35 м/с; скорости стола Ус=15м/мин,

I. Номенклатура шлифовальных кругов типоразмера 1 - 250 Ч 25 476

№ круга Характеристика Термообработка

1 25А40НСТ16Б По применяемой на ОАО «Димитровградхиммаш» технологии

2 25 А 40НС16Б СВЧ технология

3 25 А 40СН16Б СВЧ технология

4 25А25СТ1Н6Б СВЧ технология

5 25А 25НС26Б По применяемой на ОАО «Димитровградхиммаш» технологии

6 25А 25НС26Б СВЧ технология

7 25 А 25НС16Б СВЧ технология

8 25А25НСМ16Б СВЧ технология

9 25А25НСМ16Б СВЧ технология

© С. М. Михайлин, Н. И. Веткасов, С. В. Жданов, 2005

2. Цикл термообработки испытанных кругов

№ круга по табл. ! Мощность СВЧ излучения N, Вт Общее время термообработки, ч Удельные энергозатраты, кВт.ч/кг Скорость звука (индекс)

180 300 450 600 900

Время термообработки, ч

2 1,00 1,50 - 1,50 - 4,00 0,61 3329

3 1,00 1,50 1,50 1,50 -• 5,50 0,88 3320

4 1,00 1,50 0,66 0,32 0,32 3,80 0,57 3360

6 0,30 0,30 - 1,50 0,40 2,50 0,57 3249

7 0,50 0,50 - " 1,00 1,00 3,00 0,70 3139

8 0,32 0,32 0,32 1,33 0,50 2,79 0,62 3283

9 0,7.5 0,75 - 1,00 1,00 3,50 0,74 2815

3. Параметры термообработки шлифовальных кругов

на бакелитовой связке

Технология термообработки Продолжительность термообработки, ч Удельные энергозатраты, кВт. ч/кг

Применяемая на абразивных заводах 22 2,5-2,9

СВЧ технология 3,5 - 5,5 0,57-0,88

поперечной подаче = 1 мм/х и подаче на врезание Бер = 0,03 мм/х. С заготовки снимали припуск 7.п = 0,3 мм. Шлифование образцов из стали ШХ15 проводили по режиму: V* = 35 м/с, Ус = 15 м/мин, = 2 мм/х, 8Г>Р = 0,05 мм/х, 2П = 1,0 мм. Шлифовальные круги правили методом обтачивания алмазным карандашом 3908-0083 С2 (ГОСТ 607-80) по режиму: 3 прохода со съёмом 0,03 мм/дв.х, 3 прохода без подачи, скорость продольной подачи алмазного карандаша - 0,2 ± 0,05 м/мин. В качестве СОЖ использовали 0,1 %-ный водный раствор кальцинированной соды, подаваемой в зону шлифования поливом с расходом 5-8 дм7мин. За базу для сравнения принимали результаты шлифования стандартными кругами такого же типоразмера и характеристики, изготовленными ОАО «Димитровградхиммаш». Для оценки работоспособности шлифовальных кругов использовали следующие критерии: объём изношенной части рабочего слоя шлифовального круга с учётом припуска на правку \¥аз мм3; коэффициент шлифования по объёму с учётом припуска на правку Кш; среднее арифметическое отклонение профиля шлифованной поверхности Яа.

Установлено, что объём изношенной части рабочего слоя кругов, изготовленных по СВЧ технологии, зависит от длительности и структуры цикла их термообработки (рис, 1). Так наименьший объём изношенной части рабочего слоя кругов 40-й зернистости отмечен при длительности цикла их термообработки 5,5 часов (круг № 3). Уменьшение длительности цикла термообработки до 3,8 часа (круг № 4) привело к увеличению объёма изношенной части ра-

бочего слоя круга при шлифовании заготовок из обейте сталей. Аналогичные закономерности влияния длительности цикла термообработки на объём изношенной части рабочего слоя зафиксированы при шлифовании кругами 25-й зернистости.

Одним из основных показателей работоспособности шлифовальных кругов, регламентируемых ГОСТ 2424-83, является коэффициент шлифования. Установлено, что шлифовальные круги № 2-4 зернистостью 40 и № 7 и 9 зернистостью 25, изготовленные но СВЧ технологии, не уступают по этому показателю соответственно кругам № 1 и № 5, изготовленным по традиционной технологии (рис. 2). При удельных энергозатратах менее 0,7 кВт ч/кг коэффициент шлифования кругов № 6 и № 8 25-й зернистости снизился по сравнению с коэффициентом шлифования базовым кругом (№ 5).

Была проведена сравнительная оценка шероховатости по параметру Яа поверхностей деталей, шлифованных кругами, изготовленными по технологии, применяемой в ОАО «Димитровградхиммаш» (крути № 1 и № 5), и по СВЧ технологии (№ 2-4 и № 6-9) (рис. 3). Шероховатость поверхностей заготовок, шлифованных кругами, изготовленными по СВЧ технологии, зависит от длительности и структуры цикла их термообработки, а также от удельных энергозатрат. Уменьшение длительности цикла СВЧ бакели-зации кругов 25 зернистости ниже 3 часов (круги № 6 и 8) приводит к росту шероховатости поверхностей заготовок, шлифованных такими кругами, по сравнению с шероховатостью поверхности заготовок, шлифованных кругом № 5, изготовленным по обычной технологии. Эта закономерность, очевидно, связана с незавершённостью процесса полной полимеризации связующего при снижении длительности цикла термообработки в условиях проведения эксперимента.

Таким образом, можно заключить, что шлифовальные круги, изготовленные по СВЧ технологии, не уступают по работоспособности кругам, изготовленным по существующей технологии, при обеспечении существенного снижения энергетических затрат на их изготовление. Результаты исследований свидетельст-

«г

вуют о перспективности применения СВЧ технологий для термообработки абразивного инструмента на ба-

мм

1000 «00 аоо

700 600 500 400 300 200 100 0

7

8

Номер круга

Рис. I. Объёмным износ шлифовальных кругов, изготовленных по СВЧ технологии, при плоском шлифовании периферией круга: 1 — 9 — номера шлифовальных кругов по табл. 1; Ук = 35 м/с, Уст = 15 м/мин, 8вр = 0,03 мм (для заготовок из стали Р6М5), - 0,05 мм (ШХ15), 8П = 1 мм/ход (для заготовок стали Р6М5), 8П = 2 мм/ход (ШХ15); материал обрабатываемой заготовки: - сталь Р6М5, - сталь ШХ15

16 14 12 А 10 8 6 4 2 0

К

111

1

7

8

0.6 мкм 0>5

0,4

0.3 0.2 0,1 0

я.

3

7

8

Номер круга

Рис. 3. Среднее арифметическое отклонение профиля поверхностей заготовок при плоском шлифовании периферией кругов, изготовленных по СВЧ тех нологии: условия см. в подписи к рис. 1

Михаилы и Сергей Михайлович, кандидат технических наук. Работает над совершенствованием конструкций и технологий изготовления абразивного инструмента.

Веткасов Николай Иванович, доктор технических наук. Работает над совершенствованием технологий шлифования заготовок из различных материалов.

Жданов Сергей Владимирович, аспирант. Занимается вопросами совершенствования технологий изготовления абразивного инструмента.

Номер круга

Рис. 2. Коэффициент шлифования кругами, изготовленными по СВЧ технологии: условия см. в подписи к рис. 1

келитовой связке и необходимости проведения дополнительных исследований новой технологии термообработки с целью оптимизации её параметров для кругов на бакелитовой связке различных типоразмеров и характеристик.