Разработка системы мониторинга технологий шлифовальных материалов для обеспечения их качества по физико-механическим характеристикам и эффективности процессов абразивной обработки

• Автор: Пушкарев, Олег Иванович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Волжский
• Количество страниц: 355 с. : ил.

1. Состояние технологий производства шлифовальных материалов и перспективы повышения их качества по физико-механическим характеристикам в процессах абразивной обработки

1.1. Влияние физико-механических характеристик шлифматериалов

на показатели процесса абразивной обработки

1.2. Исследование физико-механических характеристик шлифмате-риалов

1.2.1. Прочностные и режущие свойства зерен шлифматериалов

1.2.2. Применение методов микроиндентирования при исследовании упругих, хрупких, прочностных свойств абразивных материалов и прогнозирования их износостойкости

1.3.Задачи исследований

2. Разработка модели контактного взаимодействия шлифовальных материалов с обрабатываемой поверхностью с учетом прочностных характеристик абразивного зерна

2.1. Прочность абразивного зерна при шлифовании

2.2. Методы контроля прочностных характеристик абразивных зерен

2.3. Зависимость прочности от изометричности абразивного зерна

2.4. Влияние физико-механических свойств абразивного зерна на призводительность и качество доводки
2.5. Выводы
3. Разработка методов и оборудования для контроля технологии шлифовальных материалов по структурным, физико-механическим и эксплуатационным характеристикам
3.1. Разрушаемость (хрупкость) совокупности зерен
3.2. Прочность единичных зерен
3.3. Режущая способность
3.4. Износостойкость
3.5. Полирующая способность
3.6. Взаимосвязь агрегатности карбидокремниевых шлифматериалов с их прочностными характеристиками
3.7. Выводы
4. Разработка микромеханических методов оценки физикомеханических и эксплуатационных характеристик материала абразивных зерен
4.1. Прибор для исследования поверхностной прочности материалов по глубине отпечатка индентора

4.2. Установка для микромеханических исследований с автоматической записью диаграмм вдавливания и царапания
4.3. Закономерности упругопластического деформирования при микровдавливании :
4.4. Определение поверхностной хрупкости (энергоемкости) по диаграмме вдавливания индентора
4.5. Исследование упругих деформаций поверхностных слоев материалов
4.6. Исследование поверхностной прочности и трещиностойкости
4.7. Микромеханические и эксплуатационные характеристики
4.8. Исследование влияния термообработки на физикомеханические характеристики легированных корундов
4.9. Исследование уровня качества отечественных абразивных материалов в сравнении с зарубежными аналогами по физико-механическим характеристикам
5. Разработка композиционных абразивных материалов
5.1. Получение композиционного шлифовального материала карбид кремния - корунд
5.2. Получение износостойкой конструкционной керамики с использованием абразивных материалов
5.2.1. Керамика на основе карбида кремния
5.2.2. Керамика на основе диборида титана
5.2.3. Тонкая техническая корундовая керамика
5.2.4. Взаимосвязь абразивной износостойкости с микромеха-ническими характеристиками
5.3. Выводы
6. Практическая реализация результатов исследований
Заключение
Список литературы
Приложения

№ ВВЕДЕНИЕ
При абразивной обработке главным участником процесса является твердая частица - шлифовальное зерно, имеющее очень сложные и разнообразные форму, размеры (от миллиметров до долей микрометров), специфический комплекс свойств (высокие твердость, хрупкость, химическую стойкость и др.), и подвергающееся в процессах производства и эксплуатации различным видам механических и физико-технических воздействий.
^ Это зерно является продуктом двух основных технологических процессов: плавки и дробления, предопределяющих на конечном этапе у потребителей шлифматериалов и изготавливаемых на их основе инструментов качество абразивной обработки. В общем виде задачи, стоящие перед плавкой, - получение материала нужной прочности, а перед дроблением, - получение зерна нужного размера, формы и физико-механических характеристик, в зависимости от условий шлифования.
Исследованиям физико-механических свойств шлифматериалов, изысканию достаточно чувствительных критериев оценки и попыткам устано-вить однозначные корреляционные связи этих показателей, которые позволяли бы надежно прогнозировать эксплуатационные характеристики абразивов по результатам их механических испытаний, посвящено большое число опубликованных работ российских и зарубежных исследователей, однако их результаты не только недостаточно полно отвечают на поставленные вопросы, но и часто противоречивы. Это объясняется недостаточной, применительно к абразивным материалам, чувствительностью и надежностью существующего лабораторного оборудования, методик испытаний и критериев оценки. Поэтому в настоящее время нет достаточно корректной системы мониторинга физико-механических характеристик шлифматериалов и об их
связи с технологией производства и эксплуатационными характеристиками в
ложим, что при шлифовании абразивное зерно внедряется в обрабатываемую поверхность на величину a >d/2. В результате такого взаимодействия в зерне возникают напряжения, которые определяются динамикой процесса силового шлифования [189].
В общем виде напряжение, возникающее в абразивном зерне, представляющее собой монокристалл, при действии радиальной нагрузки определяется по следующей зависимости [99]:
о0=РСЕт 1с)'11,(2.2)
где /3 - коэффициент, зависящий от рода материала;
у- поверхностная энергия разрушения;
с - длина трещины.
Если зерно представляет собой поликристалл, то напряжение, возникающее в зерне, может изменяться на величину аи, определяемую по формуле [101]:
°u=Si-d~U2(2.3)
где Sx - безразмерный параметр, определяемый пористостью и степенью дефектности структуры.
Однако, иногда разрушающее напряжение монокристалла может быть ниже, чем у поликристалла, что возможно из-за различной поверхности разрушения:
A = K-(si-SJ, (2.4)
где А - работа упругих деформаций, Дж;
S0 - поверхность зерна до разрушения, м2;
S | - поверхность зерна после разрушения, м2;
К - представляет собой работу образования единицы поверхности.
При одинаковых So, S может различаться (рис. 2.1).