3. Методика работы.
Связка алмазного инструмента состоит из нескольких компонентов равномерно распределенных по объему. Интенсивность износа связки зависит от абразивности и крепости горных пород, следовательно, и весовая концентрация компонентов связки в продуктах разрушения будет различной. Величина весовой концентрации компонентов связки в продуктах разрушения будет зависеть не только от физико-механических свойств, разрушаемых пород, но и от режимов резания.
Предложенная методика дает
возможность определяет вольфрам (как
один из компонентов материала связки
М50) в продуктах разрушения горных пород
в интервале концентраций,
а для повышения чувствительности анализа
использована реакция хлорофирования.
Разбавление пород хлорофирующими реагентами позволяет устранить влияние химической формы соединений вольфрама на интенсивность его линий в спектре, что устраняет систематическую погрешность при количественном определении величины концентрации вольфрама в пробах. Для сравнения спектрограмм, полученных в результате сжигания проб, были изготовлены эталоны на основании гранита и включают следующие концентрации вольфрама 0,047; 0,022; 0,01; 0,0047; 0,0022; 0,001 и 0,00047%, причем эталоны близки по химическому составу к анализирующим пробам.
Для анализа проб необходимо иметь 0,4 г. пробы и 0,3 г. однохлористой меди, затем эти компоненты перемешивают в механической мешалке в течении 30 мин. Поссле этого полученную смесь засыпают в канал угольного электрода, глубина которого равна 4,5 мм, а диаметр 4,5 мм. Угольный электрод имеет диаметр 10мм, длину 60 мм. Угольный электрод зажимают в держателе штатива, в качестве второго электрода берется пруток красной меди диаметром 8 мм, заточенный конус с закругленным концом, аналитический промежуток должен быть около 2мм. Между электродами зажигают искру (от генератора искры ИГ-3 при следующем режиме: емкость 0,01 мкф; самоиндукция - 0,01 мгн, рабочий промежуток вспомогательного разрядника – 3 мм; ток в первичной цепи 1,6-2). Время предварительного обжига до фотографирования 0,35-2мин.
После предварительного обжига можно приступать к фотографированию спектра. Ширину спектрографа рекомендуется брать не более 0,02 мм, высоту 1-1,5 мм, (высота ограничивается размером отверстии диафрагмы с фигурными вырезами).
Фотографировать следует на дипазонные пластинки фабрики №2 (Москва) или на пластики для научных целей типа I или II той же фабрики. Время экспозиции при фотографировании устанавливается в пределах 1-1,5 мин.
В начале фотографируются эталонные пробы. Спектр каждого эталона фотографируется на одну пластинку по три раза. Почернения линий вольфрама измеряются по средней (логарифмической) шкале микрофотометра МФ-2. Измеренные почернения S записывают в таблицу. Затем для каждой эталонной пробы определяют среднее значение почернения - Sср.
Таблица 1.
№ этал. проб. |
Концент. вольф. (С) % |
|
№ пластинки и спектра |
Почернения S |
Среднее значение почернений Sср |
1 |
0.047 |
|
1,2,3 |
S1,2,3 |
Sср1 |
2 |
0.022 |
|
4,5,6 |
S4,5,6 |
Sср2 |
3 |
0.01 |
|
7,8,9 |
S7,8,9 |
Sср3 |
4 |
0.0047 |
|
10,11,12 |
S10,11,12 |
Sср4 |
5 |
0.0022 |
|
13,14,15 |
S13,14,15 |
Sср5 |
6 |
0.001 |
|
16,17,18 |
S16,17,18 |
Sср6 |
7 |
0.00047 |
|
19,20,21 |
S19,20,21 |
Sср7 |
По полученным данным строят на миллиметровой бумаге градуировочный график. Про оси абсцисс откладываются значения , по оси ординат – значения Sср для каждого эталона. Через полученные точки проводят прямую. Полученная прямая является градировочным графиком только для данной пластинки.
Затем сжигают и фотографируют анализируюмую пробу. Фотографирование производится 3 раза. Микрофотометром МФ-2 измеряется почернение линий вольфрама. Определяется среднее значение Sср. Отложив значение по оси ординат, определяется соответствующая ему точка на графике, а на оси абсцисс читается логарифм неизвестной концентрации вольфрама. Концентрацию С вольфрама определяют по таблицам логарифмов или антилогарифмов.
Удельный износ алмазов инструмента определяется по формуле предложенной Черкашиным Ю. А.. Формула имеет вид:
;
где С0 - весовая концентрация алмазов в связке инструмента, %;
С - весовая концентрация вольфрама в продуктах разрушения, %;
b - ширина щели, прорезаемой диском, м,
- удельный вес продуктов
разрушения, карат/м3;
Один карат - равен 200 миллиграммам.
Предложенная методика спектрального анализа износа применима не только для инструментов, основа связки которых состоит из вольфрама. Связка алмазного инструмента может состоять также из других металлов. Для определения износа инструмента необходимо определить в продуктах разрушения весовую концентрацию основного компонента материала связки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Василевский В.В., Игнатов С.Н., Ярема В.Я., Черкашин Ю.А. Измерение износа алмазного инструмента спектроскопическим методом при разрушении пород, материалы по разрушению горных пород. Караганда 1968;
2. С.К. Калинин А. А., Явнель А.И., Алексеева Л.Э., Наймарк. Атлас спектральных линий. Гостехиздат, 1952;
3. Лоладзе Т.Н., Бокучава Г.В. Износ алмазов и алмазных кругов "Машиностроение", М, 1967;
4. Тененбаум М.И. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин. "Машиностроение", 1966;
5. Крагельский И.Н., Трение и износ "Машиностроение", М, 1986