Характеристики групп абразивных паст

Группы паст		Зернистость	Вид обработки	Чистота обработанной поверхности
1.	Грубая	М40…М20	Предварительная	Ra=0,63…0,08
2.	Средняя	М14…М5	Промежуточная	Ra=0,08…0,04
3.	Тонкая	М3…М1	Окончательная	Ra 0,04…Rz 0,025

На рис.7 показан образец маркировки шлифовального круга. Кроме условного обозначения вида абразивного материала (22А), зернистости (16), твердости шлифовального круга (СМ2), структуры (6), связки (К5), допустимой скорости вращения шлифовального круга (35 м/с) наносят и другие знаки.

А – класс точности изготовления инструмента. Существуют следующие классы точности абразивных кругов:

• АА – самый точный – с высоким содержанием основной фракции (с индексом В и П);

• А – менее точный;

• Б – наименее точный класс точности.

К л. 2 – класс балансировки (неуравновешенности); всего существует четыре класса неуравновешенности: 1…4; класс 1 – минимальная неуравновешенность, класс 4 – максимальная неуравновешенность (дисбаланс). На рис. 8 показана схема определения дисбаланса круга.

Рис. 8. Схема определения дисбаланса шлифовального круга

Лекция 5 Алмазы, стм и инструменты из них Алмазы и сверхтвердые материалы (стм)

Алмаз – одна из модификаций углерода кристаллического строения. Находит широкое применение в народном хозяйстве: машиностроение, нефтедобывающая промышленность (буровые коронки), ювелирная промышленность, в которой используют около 20% добываемых алмазов, остальные 80% – это технические алмазы. Измеряется в каратах: 1ct=0,2 г. Название (по одной из версий) – от греческого названия акации Caratonia siliqua – «маленький рог» (по форме стручков и со средним весом одного семени 0,2 г).

Главными разновидностями природных технических алмазов являются:

1. борт – непрозрачные сростки технических мелких кристаллов; из него получают абразивный инструмент, а также режущие буровые и правящие инструменты;

2. баллас и карбонадо – тонкозернистые поликристаллические алмазы – агрегаты овальной или шаровидной формы, состоящие из взаимнопроросших кристаллов; из них изготовляют буровой инструмент.

Свойства естественного алмаза

Достоинства:

1. Твердость: выше твердости карбида бора в 2,3 раза, карбида кремния – в 3 раза. Это объясняется прочностью связей атомов углерода в кристаллической решетке, которые расположены на равных и очень близких расстояниях друг от друга.

2. Высокая износоустойчивость: из практики известно, что алмазный резец весом 19 ct (1ct=0.2г) до полного использования перетачивался 105 раз, прослужив 16 лет.

3. Теплостойкость ~800 ° C. Свыше – горит синим пламенем, превращаясь в углерод.

4. Высокая химическая и коррозионная стойкость.

Недостатки :

1. Высокая хрупкость, так как прочность и твердость алмаза в различных направлениях неодинакова;

2. Сродство с металлом (углерод);

3. Дороговизна, обусловленная трудоемкостью добычи и извлечения алмазов: чтобы добыть 1 ct алмаза необходимо переработать по сложному техпроцессу 3…15 тонн руды. Однако высокая эффективность алмазов обусловила их широкое применение.

Коренные месторождения алмазов – на территории Южной Африки, Индии и с 1954 года – в Якутии (Россия). Находки крупных самородков очень редки, чаще встречаются агрегатные разновидности алмаза (баллас, карбонадо).

Кимберлитовые трубки: по названию города Кимберли, где впервые были обнаружены алмазы; «трубки» - потому что алмазные месторождения имеют вид вытянутого трубчатого тела самой различной формы, простирающегося на глубину свыше 1 км.

О возможности получения искусственных (синтетических) алмазов говорили ученые разных стран еще в конце XIX века. В ряде стран (1953 год – Швеция, 1958 год – СССР) освоено промышленное производство искусственных (синтетических) алмазов. Искусственные алмазы отличаются от природных большей шероховатостью граней, повышенной хрупкостью, но дают более высокую производительность.

Получение синтетических алмазов

В основе промышленного производства синтетических алмазов и СТМ лежат способы, основанные на полиморфном превращении графита в алмаз и гексагонального нитрида бора в кубический.

Решающее влияние на ход процесса синтеза оказывают давление и температура. Добавки, активизирующие фазовые превращения графит – алмаз, являются катализаторами-растворителями (почему процесс и носит название каталитического синтеза).

Условия проведения синтеза:

1. Исходный материал, содержащий углерод: графит, сажа, древесный уголь;

2. Катализаторы: никель, хром, железо и его сплавы, тантал, родий; для кубического нитрида бора - нитриды магния, лития и кальция;

3. Большие давления: 170…200 тысяч кг/см²;

4. Большие температуры (до 3000°С).

При этом через специальную твердосплавную камеру (или из специальных сталей), в которой осуществляется процесс, пропускают ток низкого напряжения. Весь процесс занимает несколько минут.

Синтетические алмазы имеют вид единичных кристаллов размерами от сотых долей миллиметра до 2,5 мм, то есть от 0,1 мкм до 2,5 мм.

Условные обозначения:

• Естественные алмазы (природные): А1, А2, А3, А5, А8. Цифра соответствует десяткам процентов содержания зерен изометрической формы, то есть, например, А5 содержит 50% зерен изометрической формы.

• Синтетические алмазы: АС2, АС4, АС6, АС15, АС20, АС32, АС50 и другие. Число в маркировке показывает среднеарифметическое значение показателя прочности на сжатие в ньютонах (по ГОСТ 9206-80).

Одна из основных характеристик, определяющая марку синтетических алмазов – это прочность.

По прочности синтетические алмазы выпускают следующих марок (в скобках указано ранее применявшееся обозначение марок):

АС2 (АСО) – обычной прочности (повышенная хрупкость). Размеры 40-200 мкм. Агрегаты с развитой поверхностью. Изготовляют инструменты шлифовальные на органических связках для чистовых и доводочных операций, то есть финишных операций; пасты; суспензии. Прочность в 5 раз меньше прочности естественных алмазов. Обрабатывают твердые сплавы, жаропрочные и другие.

АС4 (АСП, АСР) – повышенной прочности. Размеры 60-400 мкм. Агрегаты и сростки. Инструменты на органических и керамических связках; хорошая самозатачиваемость. Обрабатывают твердые сплавы, чугуны, керамику. АС4М – металлизированный – увеличена разрушающая нагрузка.

АС6 (АСВ) – высокой прочности. Размеры 60-400 мкм. В основном несовершенные кристаллы и сростки. Инструменты на металлических связках, работающих на высоких удельных нагрузках. Обрабатывают закаленные стали, чугуны, керамику, стекло.

АС15, АС20 (АСК) – прочность равна прочности естественных алмазов. Размеры 1…60 мкм. В основном представляют собой целые кристаллы, их обломки и сростки. Инструменты на металлических связках применяют для работы в особо тяжелых условиях. Применяют в строительной индустрии: обработка стекла, железобетона, мрамора, известняка; для буровых коронок.

АС50 (АСС) – сортовый: прочность в 2 раза выше прочности природных алмазов. Хорошо ограненные алмазы. Работа в особо тяжелых условиях: буровой инструмент, резка корунда, природных алмазов.

По аналогии с природными алмазами созданы поликристаллические алмазы с близкими природными физико-механическими свойствами: АРВ1 (АСБ) – баллас; АРК4 (АСПК) – карбонадо; АРС3, АРС4 – «спеки» – спекание микропорошков под высоким давлением без металлической связки. Размеры этих поликристаллов диаметром от 3,5 до 10 мм, по массе- от 0,4 ct до 4,5ct. Применяют поликристаллические синтетические алмазы для чернового хонингования чугунов, точения, резки стеклопластиков, камнеобработки, бурения.

Кроме того, выпускают порошки повышенной механической и термической прочности (термостойкие): АС20Т; АС40Т; АС50Т; АС80Т и АС100Т (красностойкость до 1200°С).

Синтетическими и естественными алмазами обрабатывают:

• цветные металлы и сплавы;

• медь, бронзу, латунь;

• мельхиор;

• цинк и его сплавы;

• стеклопластик;

• германий, кремний;

• эбонит;

• резину;

• керамику, керметы.

При этом они показывают стойкость 50…100 часов при режиме: V=400 м/мин …1800м/мин; S=0,06 мм/об… 0,51 мм/об; t=0,05…2,54 мм.

Поликристаллы алмаза (ПКА) могут быть получены диаметром до 51 мм (сдерживают возможности оборудования). Форма заготовок в сечении может быть: круглой, квадратной, треугольной, прямоугольной и других.

Достоинства поликристаллов: твердость в 3-5 раз выше твердых сплавов, а износостойкость в 100 раз выше износостойкости твердых сплавов. Их недостатком является высокая стоимость: в 20 раз выше стоимости твердых сплавов, но из-за высокой износостойкости себестоимость изготовления детали ниже. В табл. 7 дана сравнительная характеристика скорости резания и стойкости режущего инструмента из различных инструментальных материалов.

Таблица 7