Способ импрегнирования абразивного инструмента

Способ импрегнирования абразивного инструмента

Реферат

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 составами, содержащими органическое соединение и воду, с предварительной стадией обработки поверхности и пор инструмента растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ) и последующей длительной стадией 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 в течение определенного времени, последующая стадия сушки.

Причины, препятствующие поставленной задаче, - операция пропитки раствором ПАВ в ацетоне не экологична из-за испарения растворителя; состав для импрегнирования содержит остаточный высокотоксичный мономер - стирол, а стадия сушки занимает много времени; снижение сроков хранения импрегнированных абразивных инструментов, так как органические компоненты, входящие в водный раствор для импрегнирования инструмента, способствуют развитию в поровом пространстве бактерий, разрушающих керамическую связку инструмента.

Известен способ импрегнирования абразивного инструмента (Авт. св. СССР №1726222, Кл. B24D 3/34, 1992, Бюл. №14), при котором применяемый импрегнатор акрилатного типа представляет собой линейный сополимер этилакрилата, метилметакрилата, диметакрилового эфира этиленгликоля и метилолметакриламида в водной среде.

Причины совпадающие - пропитка абразивного инструмента водным раствором, последующая сушка инструмента.

Причины, препятствующие поставленной задаче, - сложность состава импрегнатора; операция пропитки инструмента раствором ПАВ и последующая его сушка от воды требует большого времени; высокая стоимость сополимера этилакрилата, метилметакрилата, диметакрилового эфира этиленгликоля и метилолметакрилата в водной среде, причем указанные ПАВ пригодны только для корундового абразивного инструмента, что сужает области применения способа; снижение сроков хранения инструмента из-за появления в поровом пространстве бактерий, разрушающих керамическую связку.

За прототип принят известный способ импрегнирования абразивного инструмента (патент РФ №2284895, МПК B24D 3/34, БИПМ №28 (ч.I), 2006), при котором пропитку абразивного инструмента осуществляют органическим соединением, в качестве которого используют сополимер этилакрилата, диметакрилового эфира этиленгликоля и метилолметакриламида в водной среде, а пропитку абразивного инструмента 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 при температуре 80-95°C в течение 10-12 ч.

Признаки совпадающие - пропитка абразивного инструмента водным раствором при комнатной температуре в течение 10-15 мин и конвективная сушка его при вращении инструмента со скоростью 0,3-0,5 с^-1.

Признаки, препятствующие поставленной задаче, - сложный и дорогостоящий состав водного раствора из органических компонентов; необходимость предварительного вакуумирования; высокие температуры пропитки и сушки импрегнированного инструмента; длительная стадия сушки; снижение сроков хранения инструмента из-за появления в поровом пространстве бактерий, разрушающих керамическую связку.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение состава и снижение стоимости компонентов, входящих в водный состав для импрегнирования абразивных инструментов, уменьшение времени и температуры сушки, увеличение сроков хранения абразивных инструментов.

Технический результат достигается тем, что абразивный инструмент помещают в водный раствор, содержащий 20-25 г дийодида хрома на литр воды для фиксации дийодида хрома в его поровом пространстве при периодическом встряхивании емкости с раствором дийодида хрома и импрегнируемым инструментом, а конвективную сушку инструмента осуществляют в течение 1,5-2 часов при температуре 40-50°C.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе импрегнирования абразивного инструмента, включающем пропитку последнего водным раствором при комнатной температуре в течение 10-15 минут и конвективную сушку его при вращении инструмента со скоростью 0,3-0,5 с^-1, абразивный инструмент помещают в водный раствор, содержащий 20-25 г дийодида хрома на литр воды для фиксации дийодида хрома в его поровом пространстве при периодическом встряхивании емкости с раствором дийодида хрома и импрегнируемым инструментом, а конвективную сушку инструмента осуществляют в течение 1,5-2 часов при температуре 40-50°C.

Способ импрегнирования абразивного инструмента заключается в приготовлении в специальной емкости (например, баке) водного раствора, содержащего 20-25 г дийодида хрома на литр воды, окунания в него при комнатной температуре в течение 10-15 минут абразивного инструмента, периодического встряхивания емкости с водным раствором дийодида хрома и импрегнируемым абразивным инструментом для выхода пузырьков воздуха и последующей конвективной сушки импрегнированного инструмента с использованием вентилятора при вращении импрегнируемого инструмента с угловой скоростью 0,3-0,5 с^-1 в течение 1,5-2 часов, которую осуществляют путем подачи от вентилятора воздуха, нагретого до температуры 40-50°C.

В процессе импрегнирования растворенный в воде диодид хрома легко проникает в поровое пространство абразивного инструмента за счет периодического встряхивания емкости с раствором дийодида хрома и импрегнируемым инструментом, обволакивает свободные поверхности абразивных зерен и, обладая высокой адгезионной способностью, прочно и надолго удерживается на них. С одной стороны, дийодид хрома, обладая высокими антисептическими свойствами, не позволяет бактериям появляться в поровом пространстве, увеличивая, тем самым, срок хранения абразивного инструмента. С другой стороны, в процессе шлифования при температуре в зоне контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью детали при температуре 550-650°C дийодид хрома разлагается с выделением йода, обладающего высокой химической активностью, который образует на обработанных поверхностях детали йодиды металла, обладающие низким коэффициентом трения и снижающие температуру шлифования в зоне контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью детали [см. Бутенко В.И., Гусакова Л.В. «Повышение эффективности шлифования поверхностей деталей машин». - Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2012. - 176 с.]. Таким образом импрегнирование абразивных инструментов на керамической связке водным раствором дийодида хрома позволяет увеличить срок хранения импрегнированных абразивных инструментов при одновременном повышении их стойкости и существенном снижении количества прижогов на обработанной поверхности детали. Кроме этого, стоимость расхода дийодида хрома на литр воды в 10-13 раз ниже стоимости органических компонентов, входящих в водный раствор для импрегнирования абразивных инструментов по прототипу (см. патент РФ №2284895, МПК B24D 3/34, БИПМ №28 (ч.I), 2006), а время сушки импрегнированного инструмента уменьшается в 6-8 раз при снижении в 2 раза температуры нагрева воздуха, подаваемого вентилятором, что на 70-80% снижает расходы на электроэнергию, связанные с импрегнированием абразивных инструментов.

Для определения оптимального состава водного раствора и оптимальных режимов импрегнирования абразивных инструментов, включая количество дийодида хрома в водном растворе m, продолжительность t и температуру T конвективной сушки, были выполнены специальные исследования, включающие шлифование образцов из стали 35ХГСА диаметром 30 мм и длиной 320 мм на круглошлифовальном станке мод. 3М151 и последующую оценку кругов по интенсивности изнашивания J, времени хранения импрегнированных абразивных кругов L, а также параметров качества получаемого поверхностного слоя обработанного образца по таким показателям, как число прижогов N на площади 3×10⁴ мм² и относительной площади поверхности S, подвергнутой прижогам. Исследования проводились с использованием кругов ГШ 320×60×127 мм из электрокорунда 14А зернистости 25 на керамической связке средней твердости СМ1. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использовался 5%-ный водный раствор эмульсола Укринол-1. Были приняты следующие режимы шлифования образцов: скорость резания V_к=35 м/с, скорость вращения детали V_д=0,314 м/с, продольная подача S_пр=0,02 м/с, подача врезания S_вр=0,01 мм/дв.ход, число двойных ходов круга n=3.

В табл.1 приведены результаты выполненных исследований, полученные как средние значения по десяти последовательно выполненным экспериментам. Из анализа приведенных в табл.1 данных следует, что наилучшие результаты по интенсивности изнашивания J, срокам хранения импрегнированных шлифовальных кругов L, суммарным энергетическим и стоимостным затратам З, а также числу прижогов N и их относительной площади S на обработанной поверхности образцов достигаются при значениях m=20-25 г/литр, t=1,5-2 часа и T=40-50°C.

Таблица 1
Результаты исследования импрегнированных шлифовальных кругов при обработке стали 35ХГСА для установления оптимальных значений m и Т
№	m, г/л	T, град C	J, мг/час	L, годы	З, руб/круг	N, шт.	S, %
1.	15	20	3,3	2,0	12,8	18	35
2.	15	40	3,0	2,1	13,1	18	35
3.	15	50	2,8	2,2	13,2	17	30
4.	15	60	2,8	2,2	13,2	17	30
5.	20	20	2,9	2.2	13,0	16	25
6.	20	40	2,7	2,5	13,1	12	20
7.	20	50	2,5	2,8	13,3	10	15
8.	20	60	2,5	2,8	13,5	9	15
9.	25	20	2,5	2,8	13,4	12	20
9.	25	40	2,2	3,2	13,5	8	12
10.	25	60	2,2	3,3	13,6	8	13
11.	30	20	2,5	2,8	13,5	9	16
12.	30	40	2,2	3,2	13,8	8	12
13.	30	50	2,2	3,2	14,0	8	11
14.	30	60	2,2	3,2	14,2	7	12

Проведены сравнительные испытания шлифовальных кругов ПП 320×60×12714А25К1СМ1 35 м/с ГОСТ 2424-83, подвергнутых различным способам импрегнирования: по прототипу в соответствии с патентом РФ №2284895, МПК B24D 3/34 (БИПМ 328 (ч.I), 2006 г. и по предлагаемому способу импрегнирования абразивных инструментов. Шлифованию на указанных режимах резания подвергались образцы из сталей 35ХГСА, 20ХН2МА и сплава ХН62МВКЮ. Оценка эффективности способов импрегнирования шлифовальных кругов осуществлялась по интенсивности изнашивания J, сроку хранения кругов после импрегнирования L, числу прижогов на обработанной поверхности N и их относительной площади S. Результаты выполненных испытаний приведены в табл.2, из анализа которых следует, что при примерно одинаковых показателях по интенсивности изнашивания кругов J, числу прижогов на обработанной поверхности N и их относительной площади S предлагаемый способ импрегнирования абразивных инструментов позволяет: в 7-10 раз увеличить срок их хранения L, при этом средняя суммарная стоимость компонентов для импрегнировании абразивных инструментов снижается в 10-13 раз: с 32,5-48,0 руб/л по прототипу (патент РФ №2284895 МПК B24D 3734, БИПМ №28 (ч.I), 2006 г.) до 3,2-3,6 руб/л по предлагаемому способу при снижении в 2 раза температуры воздуха, подаваемого при сушке инструментов, и уменьшить в 6-8 раз время сушки, что на 70-80% снижает расходы электроэнергии, связанные с импрегнированием абразивных инструментов.

Таблица 2
Результаты сравнительных испытаний импрегнированных шлифовальных кругов по прототипу (патент РФ №2284895 МПК B24D 3/34, БИПМ №28 (ч.I), 2008 г.) и предлагаемому способу
	Способ импрегнирования кругов
Обрабатываемый	по прототипу	предлагаемый способ
материал	J, мг/час	L, годы	N, шт.	S, %	J, мг/час	L, годы	N, шт.	S,%
Сталь 35ХГСА	2,5	0,5	9	11	2,6	4,0	10	12
Сталь 20ХН2МА	2,4	0,4	10	12	2,4	4,0	10	11
Сплав ХН62МВКЮ	3,5	0,5	12	20	3,4	3,5	12	18

Способ импрегнирования абразивного инструмента, включающий пропитку абразивного инструмента водным раствором при комнатной температуре в течение 10-15 минут и конвективную сушку абразивного инструмента при его вращении со скоростью 0,3-0,5 с^-1, отличающийся тем, что пропитку абразивного инструмента осуществляют в водном растворе, содержащем 20-25 г дийодида хрома на литр воды, в емкости при ее периодическом встряхивании для фиксации дийодида хрома в поровом пространстве абразивного инструмента, а конвективную сушку абразивного инструмента осуществляют в течение 1,5-2 часов при температуре 40-50°C.