Механические свойства алмазных шлифпорошков

Марка шлифпорошка	Размеры зерен, мкм	Прочность, Н
АСО АСР АСВ АСК АСС	40…160 50…250 63…315 80…400 100…630	1,5…2,2 2,6…7,0 4,3…13,0 9,0…27,0 20,0…60,0

Нитрид бора. Кубический нитрид бора используется в виде абразивных зерен в шлифовальных кругах, предназначенных для обработки поверхностей на режущих инструментах из быстрорежущих сталей и деталях машин из труднообрабатываемых материалов. Шлифпорошки из нитрида бора выпускаются двух марок с обозначением ЛО и ЛП.

Зернистость абразивных материалов. Размер зерен абразивных материалов определяется понятием зернистости. Разделение абразивных зерен по размерам проводится двумя методами: а) гидравлическим способом; б) просеиванием через сита. В первом случае зерна, находящиеся в движущейся ламинарным потоком гидропульте, осаждаются с различной скоростью в зависимости от их массы – чем крупнее зерно, тем быстрее оно осаждается. Во втором случае используются сита с последовательно уменьшающимися размерами ячеек. Ситовое разделение больше распространено, так как позволяет разделять абразивные зерна на фракции с более точным определением граничных размеров частиц, соответствующих размерам ячеек сеток на ситах.

Абразивные зерна в зависимости от размеров разделяются на следующие группы: а) шлифовальные зерна (шлифзерна); б) шлифовальные порошки (шлифпорошки); в) микропорошки. Внутри каждой группы разделение по размерам зерен производится по номерам зернистости. Номер зернистости является также характеристикой круга и входит в маркировку круга, наносимую на его нерабочей поверхности. Номера зернистости абразивных материалов (кроме алмазов и эльбора) и соответствующие размеры квадратных ячеек сеток на ситах (табл. 13.11) изменяются в геометрической прогрессии с модулем для шлифзерна и шлифпорошков и с модулем для микропорошков. Верхний предел размеров абразивных зерен соответствует размеру стороны ячейки сита в свету. Через такое сито зерно проходит. Нижний предел соответствует размеру стороны ячейки в свету следующего по очереди сита, на котором зерно задерживается. В массе шлифзерна данной зернистости допускается наличие некоторого количества более крупных и более мелких зерен, соответствующих соседним номерам зернистости.

Таблица 13.12

Зернистость абразивных материалов

Шлифзерно		Шлифпорошки		Микропорошки
Зернис-тость	Размеры зерен, мм	Зернистость	Размеры зерен, мм	Зернистость	Размеры зерен, мкм
200	2,50…2,00	12	0,16…0,12	М40	40…28
160	2,00…1,60
125	1,60…1,25	10	0,12…0,10	М28	28…20
100	1,25…1,00
80	1,00…0,80	8	0,10…0,08	М20	20…14
63	0,80…0,63
50	0,63…0,50	6	0,08…0,06	М14	14…10
40	0,50…0,40
32	0,40…0,32	5	0,06…0,05	М10	10…7
25	0,32…0,25
20	0,25…0,20	4	0,05…0,04	М7	7…5
16	0,20…0,16
				М5	5…3

Зернистость алмазных и эльборовых порошков обозначается дробью, в которой числитель соответствует наибольшему, а знаменатель – наименьшему размеру в микрометрах зерен данной фракции. Контроль размеров алмазных и эльборовых зерен после разделения их с помощью сит на фракции производят с помощью микроскопа.

Абразивная способность. Материалы, из которых изготовляются абразивные зерна, обладают различной абразивной способностью – способностью при взаимодействии с обрабатываемым материалом разрушать его в виде мелкодисперсных частиц. Абразивная способность характеризуется отношением массы снятого (диспергированного) материала к массе израсходованного шлифовального материала в заданных условиях их взаимодействия. Абразивная способность природных и синтетических алмазов принята за единицу. Остальные абразивные материалы обладают меньшей абразивной способностью: алмазы А, АС - 1,0; эльбор ЛО - 0,8; карбид бора - 0,71; карбид кремния 55С - 0,55; монокорунд 45А - 0,22; электрокорунд нормальный 15А - 0,2…0,22; электрокорунд хромистый 34А - 0,21; электрокорунд белый 24А - 0,18…0,2; электрокорунд титанистый 37А - 0,15.

Твердость. Высокая твердость абразивных материалов является необходимым условием их способности производить резание. Оценка твердости материалов может производиться двумя способами – нанесением царапин на их поверхностях и вдавливанием в их поверхности алмазной пирамиды. Большее распространение получил второй метод. Согласно этому методу алмазная пирамида с силой 2 Н вдавливается в поверхность испытуемого образца и оставляет на ней отпечаток, площадь которого зависит от твердости материала. Чем тверже материал, тем меньше площадь отпечатка. Измерив микроскопом площадь отпечатка, по шкале Хрущева можно определить значение микротвердости в мегапаскалях. Микротвердость основных абразивных материалов имеет следующие значения ( МПа): эльбор ЛО - 73…100; карбид бора - 33…45; карбид кремния 55С, 64С - 28…36; электрокорунд титанистый 37А - 22…33; монокорунд - 21…26; электрокорунд хромистый - 20…22; электрокорунд белый 24А - 20…21; электрокорунд нормальный 15А - 18…20.

Сравнивая данные по абразивной способности и микротвердости различных материалов, можно заметить, что чем тверже абразивный материал, тем выше его абразивная способность, и наоборот.

Температуростойкость. В процессе резания абразивные зерна шлифовальных кругов подвергаются кратковременному циклическому нагреву до высоких температур. Поэтому такая характеристика, как температуростойкость абразивных материалов, оказывает существенное влияние на режущую способность шлифовальных кругов. Наиболее распространенные абразивные материалы имеют следующие значения термостойкости ( ): электрокорунд белый хромистый - 1700…1800; монокорунд - 1700…1800; карбид кремния - 1300…1400; электрокорунд нормальный - 1250…1300; эльбор - 1200…1500; алмаз - 700…850; карбид бора - 700…800.

В отличие от характеристик твердости и абразивной способности наиболее термостойкими являются электрокорунды, а самую низкую термостойкость имеют карбид бора и алмазы.

Ключевые слова и понятия

Твёрдость	Легированные
Прочность	инструментальные стали
Теплостойкость	Быстрорежущие стали
Износостойкость	Твердые сплавы
Технологичность	Минералокерамика
Углеродистые	Алмазы
инструментальные стали	Композиты

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные группы и марки инструментальных материалов.

2. Какова теплостойкость различных групп инструментальных материалов?

3. Какие материалы предпочтительно выбирать для обработки сталей, чугунов, цветных металлов, при черновой обработке, при чистовой обработке?

4. Какие инструментальные материалы могут использоваться при обработке высокопрочных материалов, в закаленном состоянии?

5. Назовите области применения крупнозернистых и мелкозернистых твердых сплавов.