Obrabotka Metallov 2011 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (53) 2011 31 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ таких свойств и характеристик, как низкий коэффициент трения, широкий рабочий ин- тервал температур эксплуатации, стойкость к большинству агрессивных сред, нетоксич- ность и экологичность при изготовлении и эксплуатации, высокие твердость, ударопроч- ность и износостойкость у СВМПЭ, термо- стойкость, доказанная возможность повысить в сотни раз твердость и износостойкость про- ведением физической модификации у ПТФЭ, позволяют считать эти полимеры достаточно перспективными в качестве основы материа- лов инструментального назначения. В рабо- тах [1–4] материаловедческими методами впервые доказана целесообразность приме- нения полиолефиновых матриц в сочетании с техническими шлифпорошками природных алмазов. Таким образом, в качестве объектов исследо- ваний были выбраны: • СВМПЭ производства ОАО «Томскнефте- хим» (ТУ 6-05-18-96-80); • ПТФЭ производства ООО «Завод поли- меров Кирово-Чепецкого химического комби- ната им. Б.П. Константинова» (фторопласт − 4, ГОСТ 10007 − 80); • технические шлифпорошки природных ал- мазов месторождений республики Саха (Якутия) 6-й категории XXI группы (тип А1), узких диа- пазонов зернистостей: 125/100 мкм, 80/63 мкм, 63/50 мкм, 50/40 мкм (ГОСТ 9206-85). Инструментальные образцы для испыта- ний были получены по разработанной ранее технологии переработки композиций на осно- ве термопластов, характеризующихся отсут- ствием вязкотекучего состояния и значитель- ным содержанием твердой фазы – алмазных частиц, каждая из которых обладает исключи- тельной абразивной способностью [5]. Таким образом, в инструментальные образцы были переработаны композиты на основе ПТФЭ и СВМПЭ, которые содержали в своей основе 20, 30 и 40 % порошков природных алмазов (ППА) по массе. Дальнейшее повышение кон- центрации алмазного наполнителя считалось нецелесообразным по причине возникших непреодолимых технологических проблем – трудностями диспергирования твердой фазы при смешении компонентов, а также разру- шении образцов. Эксперимент Известные методы расчета дают возмож- ность вычислять исходную объемную концен- трацию АЗ в матрице-основе, однако не позволя- ют определить ее изменение в процессе работы инструмента [6, 7]. Триботехнические испытания полученных алмазосодержащих образцов проводили с при- менением смазочно-охлаждающей жидкости (воды) на машине трения СМЦ-2 при враща- тельном движении по схеме цилиндр – диск с нагрузкой 100 Н. Продолжительность испы- таний составляла 10 мин, скорость вращения вала – 300 об/мин (3 м/с). Обрабатываемый ма- териал (контртело) с размерами 52×12×10 мм представлял собой термообработанную до HRC 50±1 сталь 40Х. Испытуемые алмазосодержа- щие образцы изготавливались в форме цилин- дров диаметром 10 и высотой 10 мм. До и по- сле триботехнических испытаний поверхности трения композиционных материалов изучались с помощью растровой электронной микроско- пии в режиме вторичных электронов на приборе XL-50 (Phillips). Фотографирование поверх- ностей трения инструмента производилось на оптическом микроскопе “Неофот -21” по мето- дике, заключающейся в произвольном выборе, точной фиксации и определении типичных об- ластей исследований (не менее десяти) для каж- дого абразивного круга. При разработке самого метода исходили из предположений, что абразивные зерна представ- ляют собой совокупность частиц произвольной формы и различной дисперсности, распределен- ные в объеме материала статистически равно- мерно со случайной пространственной ориента- цией. При таких предположениях необходимыми этапами реализации метода являлись: • этап 1 (выбор геометрической модели АЗ); • этап 2 (расчет количества АЗ в композици- онном материале); • этап 3 (проверка достоверности результа- тов). Полный алгоритм разработанного расчетно- экспериментального метода определения содер- жания АЗ в композиционном материале приве- ден в работе [8]. Таким образом, нами были определены следующие характеристики: концентрации