Obrabotka Metallov. 2016 no. 4(73)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (73) 2016 19 ОБОРУДОВАНИЕ. инструменты характерные следы нарушения кристалличе- ской структуры на микро- и макроуровнях. Это свидетельствует о том, что алмазными зернами дефекты приобретаются во время их синтеза и последующего отжига, о чем неоднократно упо- минали авторы работ [3–12]. Эти дефекты при совокупном воздействии высокой температуры и увеличении сил резания при шлифовании вза- имодействуют с обрабатываемой поверхностью на атомном уровне. Однако несмотря на сами дефекты, боль- шинство алмазных зерен шлифовального круга во время шлифования все-таки сохраняют свою форму и целостность, пусть она и несeт на себе следы «неидеальной», синтетической природы. В то же время существование в зернах разно­ образных точечных (рис. 2, а , б ) и объемных (рис. 2, в , г ) дефектов, а, как правило, их совокуп- ности (рис. 1, в ) и являются причиной определен- ного характера их разрушения при шлифовании. Так, объемное разрушение вершины зерна алмаза по расположенным на его поверхности микротрещинам может происходить в виде ма- кроскола (рис. 1, г , д ) и микроскола (рис. 1, ж ). Это объясняется тем, что зерно синтетического алмаза, вырастая, формируется из ступеней ро- Рис. 2 . Компьютерная визуализация точечных и объемных дефектов на поверхности алмазных зерен: а – точечный дефект в кристаллической структуре зерна; б – множество точечных дефектов на поверхности зерна; в – совокупность пластинчатых (объемных) и точечных дефектов; г – ступени роста; д – трещина в зерне, содержащая внутрикристаллические металлические включения сплава-растворителя; е – трещина в зерне ста (рис. 1, з ), поэтому при шлифовании проис- ходит разрушение поверхности алмаза по его: – макрослоям, которые находятся в раз- мерном диапазоне от 10 до 300 нм (рис. 1, г , з ; рис. 2, г ); – микрослоям, в диапазоне от 0,2 до 4 мкм (рис. 1, е ). Как правило, микро- и макрослои представ- ляют собой блоки кристаллической решетки, между которыми могут располагаться как обыч- ные трещины, так и трещины, заполненные ме- таллическими включениями, что было также учтено при моделировании дефектов на поверх- ности алмазных зерен (рис. 2, д , е ). Следует отметить, что визуализация стати- ческой модели алмазного зерна (рис. 2) содер- жит более 850 тысяч атомов. Этого количества достаточно для того, чтобы в дальнейшем при моделировании процесса резания (шлифова- ния) увеличить глубину проникновения модели алмазного зерна в модель обрабатываемой по- верхности. Такой подход позволит на атомном уровне показать, где именно на алмазоносной поверхности начинает образовываться засален- ный слой и почему. Таким образом, комплексное исследование состояния поверхности шлифовального круга показало [13–15], что вне зависимости от условий обработки в связке круга одновременно наблюдаются алмазные зерна с разными видами разрушения и износа. Очевидно, это объясняется тем, что дефекты создают в зернах не- равномерные напряжения. В процессе шлифования возникает деформация, вызывающая сближение точечных де- фектов, а частицы сошлифованного материала, попадая в микротрещины и провоцируя образование засаленного слоя, распирают их, вызывая тот или иной вид разрушения и износа. Выводы 1. Разрушение алмазного зерна происходит, как правило, по объемным дефектам, имеющим протяженность от нанометров до нескольких микро- метров и представляющим собой бло- ки кристаллической решетки, между