*112135*

Д.т.н., проф. Зверовщиков В.З., доцент Просвирнин Ю.И., к.т.н., доцент Зотов Е.В.

Пензенский государственный университет, Россия

Исследование стойкости гранулированных рабочих сред на полимерной связке

Широкое распространение галтовочной, вибрационной, центробежно-ротационной и центробежной обработки в контейнерах с планетарным вращением [1] свидетельствует о перспективности использования для отделочно-зачистных и отделочно-упрочняющих операций технологии, основанной на использовании абразивных гранулированных рабочих сред (ГРС).

Влияние ГРС на эффективность объемной обработки наиболее полно изучено для вибрационной обработки [2]. Для центробежной обработки практически отсутствуют технологические рекомендации по применению абразивных гранул на полимерной связке. Поэтому, актуальным является проведение исследований технологических возможностей ГРС, которые оказывают существенное влияние на качественные показатели объемной обработки деталей.

При центробежной обработке поверхностей деталей абразивными гранулами на керамической связке в начальный период имеет место обкатка гранул, которая характеризуется скалыванием и разрушением вершин и граней гранул, выполненных в виде призм. Разрушение и равномерное изнашивание выступающих участков абразивных гранул сопровождается изменением их режущего контура, при котором форма гранул постепенно приближается к форме шара, который обладает постоянной кривизной контактирующих участков. За 4-4,5 часов центробежной обработки происходит интенсивный износ гранул, который приводит к уменьшению их размеров. Поэтому, для сохранения стабильной режущей способности необходимо не менее одного раза в смену корректировать состав рабочей загрузки, путем добавления новых абразивных гранул.

Абразивные гранулы на полимерной связке отличаются значительно более высокой стойкостью по сравнению с гранулами на керамической связке. Для оценки стойкости гранул были выполнены экспериментальные исследования.

Опыты проводились при следующих режимах центробежно-планетарной обработки: частоте вращения водила n_в = 130 мин^-1, частоте вращения контейнеров n_к = 100-170 мин^-1, коэффициенте загрузки контейнера K_З = 0.6 и времени обработки t до 25 часов.

Производились измерения радиусов закругления вершин сопрягаемых граней призматических гранул, которые маркировались и загружались в контейнер с технологической жидкостью.

После завершения каждого опыта на проекционном микроскопе БП-50 с 50-кратным увеличением производилась зарисовка радиусов округления вершин полимерной гранулы (рис. 1). По изменению радиусов округления вершин полимерных гранул можно судить о равномерности износа.

Рисунок 1 – Полимерная гранула с округленными вершинами.

Величина размерного износа гранул определялась путем совмещения профилей округлений вершин. Полученные параметры измерений подвергались статистической обработки.

Графические зависимости изменения ΔR радиусов округлений вершин полимерных гранул от времени обработки в центробежной установке представлены на рис. 2.

Рисунок 2 – Изменение радиусов округлений вершин полимерных гранул.

На основе анализа полученных зависимостей можно выделить 3 этапа износа полимерных гранул. На первом этапе от 0,5 до 1 часа изменение радиусов скруглений незначительно, так как происходит лишь притупление острых углов гранул из-за малой кривизны их контура. На втором этапе, длительностью от 3 до 12 часов происходит «обкат» граней гранулы, так как, вероятность контакта одной и той же точкой в углах гранулы весьма мала. Поэтому, гранулы воспринимают нагрузку равномерно и происходит стабилизация ее износа. На третьем этапе, длительностью от 12 до 25 часов, при достижении радиуса скруглений, равного 0,7…1,2 мм наступает период интенсивного износа, что приводит к изменению размеров и к округлению гранул.

Установлено, что износ гранул происходит достаточно равномерно. Отличие в размерах после износа составляет 0,3…2,6 мм.

На рис. 3 показано изменение формы полимерных гранул в процессе обработки.

а)	б)	в)

Рисунок 3 – Изменение формы полимерных гранул в процессе центробежной обработки; а - исходная форма; б - после обработки в течение 12 часов; в - после обработки в течение 25 часов.

На фотографиях отчетливо просматривается постепенное округление вершин и тенденция превращения трехгранных призм в сферы. Округление ребер гранулы, образованных сопряжениями плоских граней, происходит значительно медленнее, по сравнению с округлением вершин гранул. Это свидетельствует о равномерном распределении нагрузок при контакте гранулы с обрабатываемыми поверхностями деталей преимущественно вершинами, которые, имея меньшую прочность, разрушаются и округляются быстрее.

Результаты исследований позволили установить, что износостойкость полимерных гранул до 5 раз выше износостойкости гранул на керамической связке. При этом износ вершин гранул происходит равномерно на всем этапе их эксплуатации.

Литература:

1. Зверовщиков В.З. Динамика центробежной обработки деталей дискретным шлифовальным материалом: Монография. – Пенза: Изд-во Пензенского государственного университета, 2005. – 200 с.

2. Бабичев А.П. Исследование технологических характеристик абразивных инструментов и гранулированных сред на нетрадиционных связующих [Текст] / А.П. Бабичев, Е.П. Мельникова// Межвузовский сборник научных статей.- Ростов-на-Дону, 1998 г.