Obrabotka Metallov 2010 No. 3

¬®¬°¨ ª£°©©¬ ¬¬®±¢¬ «¦£ ¦«¯°®±ª£«°¹ страны: МИСиС (кафедра порошковой металлургии и функциональных покрытий), инженерный центр СВС Самарский ГТУ, ТГУ, НГТУ совместно с Институтом твердого тела и механохимии СО РАН и др. К основным характеристикам стандартных шлифо- вальных кругов на керамических и металлических связ- ках относятся следующие: тип связки, тип абразивного зерна, зернистость абразивного порошка, твердость связ- ки, структура связки, процентное соотношение (весовое или объемное) абразивного материала и связки, тип ис- пользуемых наполнителей, предельная скорость обработ- ки. Рассмотрим, какие из этих характеристик можно ре- комендовать к применению, а какие, с учетом специфики СВС, изменить и добавить новые. Одной из главных особенностей СВС кругов яв- ляется связка, которая образуется только при горении компонентов. Как правило, связку после изотерми- ческой реакции шихты образуют несколько структур (скелетов). Одной из структур связки являются интер- металлиды, например, типа NiTi, Ni 2 Al 3 , TiAl. Другой структурой являются мелкодисперсные абразивные компоненты типа TiB 2 , TiC, TiN. В качестве третьей структуры может быть избыточная фаза металлов в смесях: или Ti, или Ni, или Al и другие, которые пред- усматриваются в исходной шихте. При применении та- кой технологии образуется «керамико-металлическая» связка. По внешним характеристикам она, как и метал- лическая связка, обычно токопроводна и, как керамиче- ская связка, характеризуется большой пористостью. Аналогично маркировке связок для традиционных керамических кругов обозначение связок абразивных кругов, изготовленных с использованием метода СВС, предлагается указывать цифровое кодирование шихт, которые применяются для формирования кругов, на- пример, СВС1, СВС2 … СВС10 и т.д. В лаборатории абразивного инструмента НГТУ (кафедра ПТМ) совместно с институтом твердого тела и механохимии СОРАН исследуются различные типы связок. На первом этапе для их исследования изготов- лено более 200 образцов кругов СВС (40 ×30× 10) с различными связками с целью определения и выбора из их числа оптимальных составов связок по технологи- ческим и экономическим критериям. Для обозначения связок предлагаются следующие наименования, напри- мер: СВС1 – TiB 2 +NiTi; CBC2 – TiB 2 +NiTi +Ti; CBC3 – TiB 2 +NiTi +Ni; CBC4 – Ni 2 Al 3 ; CBC5 – Ni 2 Al 3 +Al; CBC6 – Ni 2 Al 3 +Ni ; СBC7 – TiAl; CBC8 – TiAl+Al; CBC9 – TiAl + Ti и т.д. Процентные соотношения ком- понентов указанных связок предполагается раскрывать в технических условиях при производстве кругов. Но связка кругов определяется и другими параметрами. Для компонентов порошков в связках, в которые им- плантированы порошки наноразмерного диапазона, предлагается использовать индекс «HA», а маркировка связки тогда обозначается – СВС 1 (HA). При использовании вакуумных пропиток металла- ми пористых кругов с целью изменения их характери- стик рекомендуется указывать наименование металла пропитки и его количество в процентном отношении к связке: аналогично можно рекомендовать такое допол- нение и при пропитке кругов полимерами и некоторыми солями. Тогда тип связки с пропиткой будет выглядеть так: СВС 1 (НА) медь (%); СВС 1 (НА) фенилон (%); CBC1 (HA) жидкое стекло (%). Характеристику связки дополняет ее структура. В за- висимости от вида связки и возможной ее пропитки или подпрессовки во время изотермической операции спе- кания значительно изменяется структура рабочей части шлифовального круга, т.е. она варьируется за счет тех- нологии изготовления круга, от соотношения объема абразивных частиц, связки и объема пор. Поэтому, как и в шлифовальных кругах с традиционными керамически- ми связками, структуру инструмента, изготавливаемого по технологии СВС, целесообразно при маркировке обо- значать цифрами: в пределах, например № 1 – 5, а струк- туру характеризовать через соотношение плотностей сравниваемых кругов. Номер 1 структуры круга пред- лагается присваивать шлифовальному кругу наиболее пористому; номер 2 присваивается кругам с отношени- ем удельного веса рассматриваемого круга к удельно- му весу круга № 1, равного 1,2; номер 3 присваивается кругам с отношением удельного веса рассматриваемого круга к удельному весу круга № 1, равного 1,4; номер 4 присваивается структурам кругов с отношением удельно- го веса рассматриваемого круга к удельному весу круга № 1, равного 1,6. Соответственно структура № 5 присваи- вается кругам с отношением удельных весов связок, рав- ным 1,8. Принимается, что указанные отношения удель- ных весов связок лежат в пределах ±30 % рассеивания относительно принятых отношений удельных весов. Те структуры, которые имеют отклонение в пределах между 30 и 50 % отношений удельных весов рекомендуется обо- значать двойным номером, например, структура № 3 – 4. Итак, предполагается, что связки кругов с номера- ми 2 – 5 будут изготавливаться либо с пропиткой, либо с подпрессовкой (подпрессовка во время изотермиче- ской реакции СВС). Абразивные зерна, добавляемые в шихту кругов СВС в течение протекания экзотермических реакций (темпе- ратура горения достигает 1200 … 2200 ºС и более) испы- тывают значительные тепловые напряжения. При этом алмазное зерно предположительно с большей вероятно- стью должно было бы деструктурироваться. На практи- ке эксперименты, проведенные с контролем оптической и электронной микроскопии, показали, что при продувке аргоном в процессе формирования абразивных кругов (спекание) алмазные зерна не деструктурируются [4]. Подобное при повышенных температурах и различных технологических условиях наблюдается и при исполь- зовании абразивных зерен из эльбора (кубонита) и кар- бида кремния зеленого. Отсюда можно рекомендовать обозначать в шлифовальных кругах, изготавливаемых по технологии СВС с применением алмазных и других типов абразивных зерен, так же как и для традицион- ных металлических связок – АС 30; КР или Л; 63С и т.д. Хотя при этом необходимо помнить, что при спекании кругов СВС применяется защитная атмосфера, которая при маркировке кругов не указывается. Особенностью изготовления абразивных кругов по рассматриваемой технологии является и то, что при при-