ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Единственным в России и самым крупным в Европе производителем карбида кремния является ОАО «Волжский абразивный завод». Для измельчения абразивного материала на предприятии используют различные способы, оборудование и технологии, влияющие на геометрические параметры зёрен. Наиболее значимыми и распространенными методами измельчения карбида кремния в действующем производстве служат пресс-валковый и роторный. Цель работы: исследование влияния пресс-валкового и роторного методов измельчения карбида кремния черного, реализуемых в условиях ОАО «Волжский абразивный завод», на коэффициент формы, длину и ширину зёрен в выборках фракций. Методы исследования. Исходный материал, полученный в соответствии с действующим технологическим процессом, отбирали после дробления на стержневой мельнице. Одну пробу измельчали пресс-валковым методом, другую роторным. Измельченный карбид кремния рассевали на фракции ситовым анализатором Ro-Tap. Геометрические параметры и форму зерен определяли в пяти фракциях, в каждой фракции измеряли 800 зёрен. Горизонтальную проекцию профиля зерен получали на оптическом стереоскопическом микроскопе «Альтами» СМ0870-Т. Для обработки проекций и определения геометрических параметров использовали специальное программное обеспечение. Результаты и обсуждение. Установлено, что коэффициент формы и длина зёрен подчиняются закону максимального значения, а ширина – закону нормального распределения. Сила связи между геометрическими параметрами изменяется от слабой до высокой, направленность связей – от положительной до отрицательной. Приведены графические зависимости, свидетельствующие о корреляционных и регрессионных связях между геометрическими параметрами зёрен во фракциях. После роторного измельчения количество изометричных зёрен, по сравнению с пресс-валковым, возрастает в среднем на 5 %, количество игольчатых зёрен снижается в 3 раза. Результаты исследований предназначены для оптимизации рецептуры и технологии изготовления абразивных и огнеупорных изделий.

1. Богуцкий В.Б., Шрон Л.Б. Изменение характеристик рабочей поверхности шлифовального круга за период его стойкости // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. – 2019. – Т. 19, № 2. – С. 66–74. – DOI: 10.14529/engin190206. – EDN EXAFOD.

2. Братан С.М., Харченко А.О., Часовитина А.С. Анализ и моделирование закономерностей изменения размеров профилей абразивных зерен и площадок износа в процессе шлифования // Вестник современных технологий. – 2020. – № 1 (17). – С. 43–48. – EDN FIUUSO.

3. Characterization of grain geometrical features for monolayer brazed grinding wheels based on grain cross-sections / J. Chen, C. Cui, G. Huang, H. Huang, X. Xu // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2019. – Vol. 105. – P. 1425–1436. – DOI: 10.1007/s00170-019-04354-1.

4. Современные представления о плавленых и спеченных огнеупорных заполнителях / М. Шнабель, А. Бур, Д. Шмидтмайер, С. Чаттерджи, Д. Даттон // Новые огнеупоры. – 2016. – № 3. – С. 107–114. – DOI: 10.17073/1683-4518-2016-3-107-114.

5. Одарченко И.Б., Прусенко И.Н. Роль огнеупорного наполнителя в процессах структурообразования стержневых смесей // Литье и металлургия. – 2017. – № 4 (89). – С. 89–93. – EDN YMRXUZ.

6. Yoshihara N., Takahashi H., Mizuno M. Effect of the abrasive grain distribution on ground surface roughness // International Journal of Automation Technology. – 2022. – Vol. 16 (1). – P. 38–42. – DOI: 10.20965/ijat.2022.p0038.

7. Сазонов С.Е., Емченко Е.А., Стреляная Ю.О. Исследование повышения эффективности процесса шлифования кругами из классифицированного по форме абразивного зерна // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2020. – Т. 7, № 3–4. – С. 59–63. – EDN OCXGZG.

8. Шатько Д.Б., Люкшин В.С. Исследование режущей способности единичных абразивных зерен в зависимости от их формы и пространственной ориентации // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2023. – № 5 (159). – С. 23–30. – DOI: 10.26730/1999-4125-2023-5-23-30. – EDN QIVLVI.

9. Korotkov A., Korotkov V. Grinding tools made of grains with controlled shape and orientation // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 224. – P. 01071. – DOI: 10.1051/matecconf/201822401071.

10. Гаршин А.П., Федотова С.М. Абразивные материалы и инструменты. Технология производства. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. – 1009 с. – ISBN 978-5-7422-1853-1. – EDN QNEQXH.

11. Tamás L., Rácz Á. Comparison of particle size and shape distribution of corundum produced by industrial ball mill and material bed compression // Multidiszciplináris tudományok. – 2021. – Vol. 11. – P. 59–67. – DOI: 10.35925/j.multi.2021.5.6.

12. Li Z., Zhai H., Tan M. Particle shape characterization of brown corundum powders by SEM and image analysis // IET Conference Publications. – 2006. – P. 1310–1313. – DOI: 10.1049/cp:20060969.

13. Machine learning reveals the influences of grain morphology on grain crushing strength / Y. Wang, G. Ma, J. Mei, Y. Zou, D. Zhang, W. Zhou, X. Cao // Acta Geotechnica. – 2021. – Vol. 16. – P. 3617–3630. – DOI: 10.1007/s11440-021-01270-1.

14. Crushing mechanism analysis of sintered ore and study of particle size distribution pattern after crushing / P. Tang, B. Dai, Z. Zhou, W. Ma // Ironmaking & Steelmaking: Processes, Products and Applications. – 2024. – Vol. 51. – P. 527–545. – DOI: 10.1177/03019233241248987.

15. Ajaka O., Akinbinu V. Design, fabrication and performance analysis of a planetary roll mill for fine grinding // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2011. – Vol. 6. – P. 75–90.

16. Comminution behavior and mineral liberation characteristics of low-grade hematite ore in high pressure grinding roll / J. Cao, L. Liu, Y. Han, A. Feng // Physicochemical Problems of Mineral Processing. – 2019. – Vol. 55. – P. 575–585. – DOI: 10.5277/ppmp18169.

17. Люкшин В.С., Шатько Д.Б. Совершенствование процесса сортировки абразивов по форме // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2022. – № 4 (152). – С. 13–22. – DOI: 10.26730/1999-4125-2022-4-13-22.

18. Shatko D.B., Lyukshin V.S., Strelnikov P.A. Separation of abrasive materials according to the form // Materials Science Forum. – 2018. – Vol. 927. – P. 35–42. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.927.35. – EDN YBJVML.

19. Вайсберг Л.А., Устинов И.Д. Феноменология вибрационной классификации и усреднения по крупности гранулярных материалов // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. – 2019. – Т. 25, № 1. – С. 181–189. – DOI: 10.18721/JEST.25118. – EDN ZFDLBB.

20. Байдакова Н.В. О принципах управления технологической частью классификатора типа ВДК на операциях спецрассева абразивных материалов // Тяжелое машиностроение. – 2023. – № 4. – С. 29–32. – EDN CGFJRJ.

21. Патент № 2236303 C1 Российская Федерация, МПК B03C 7/08. Устройство для сепарации шлифовальных зерен по форме: № 2003113373/03: заявл. 06.05.2003: опубл. 20.09.2004 / А.Н. Коротков, С.А. Костенков, В.С. Люкшин, Н.В. Прокаев; заявитель ВолгГТУ. – EDN ZLNEOM.

22. ОАО «Волжский абразивный завод»: сайт. – URL: https://vabz.ru/ (дата обращения: 21.08.2025).

23. Коротков А.Н., Дубов Г.М. Повышение эффективности отрезного шлифования // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2008. – № 4 (41). – С. 4–6. – EDN JVIEYN.

24. Программа для автоматизированного определения геометрических параметров шлифовального зерна по фотографии «Зерно НМ ВПИ»: свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2011610144 от 11.01.2011 / В.А. Носенко, А.А. Рыбанов, И.А. Макушкин, А.А. Шегай, К.А. Букштанович; ВолгГТУ.

25. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – 12-е изд. – М.: Юрайт, 2012. – 478 c. – ISBN 978-5-9916-1589-1. – EDN QJYTKV.