Способ шаржирования поверхностей
Патент 982872
Авторы
Способ шаржирования поверхностей
Иллюстрации
Реферат
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), .