Механические свойства абразивных кругов

Механические свойства	Связка
	керамическая	вулканитовая	бакелитовая
Предел прочности, МПа: на растяжение на сжатие на изгиб	30…50 70…90 45…60	46 70…85 80…100	30…35 150 60
Ударная вязкость, МДж/м2	0,12…0,5	1…1,5	0,5…0,6
Модуль упругости, ГПа	50…85	1…4	4…10
Температура размягчения,°C	500…700	80…100	100…120
Плотность, 103 кг/м3	2,2…2,8	1,0…1,4	1,2…1,4

Металлические связки. Различают два основных вида ме-таллических связок – порошковые и гальванические. Порошковые металлические связки получают спеканием порошков из медных и алюминиевых сплавов. Связки на основе бронз имеют обозна-чение М1. Связки на основе алюминиево-цинковых сплавов име-ют общее обозначение М5 и подразделяются на связки ТМ2, МО13 и МВ1. Гальванические связки выполняются на никелевой основе методом гальванического закрепления зерен на метал-лическом корпусе.

Характерной особенностью металлических связок являются их высокая механическая прочность и незначительная пористость. Связка охватывает зерна практически со всех сторон и надежно удерживает их в монолите и, несмотря на их значительный износ, препятствует самозатачиванию круга. Поэтому на металлической связке изготовляют только алмазные и эльборовые круги, зерна которых обладают высокой износостойкостью.

Алмазные и эльборовые круги на металлической связке приме-няются для предварительного и чистового шлифования твердых и хрупких материалов, а также для заточки поверхностей лезвий режущих инструментов. Удельный расход алмазных зерен и износ режущей поверхности алмазных кругов на металлической связке меньше, чем кругов на бакелитовой связке. Металлические связки теплопроводны и быстро нагреваются по всему объему круга до высоких температур. Поэтому шлифование алмазными кругами на металлических связках ведется с обязательным применением охлаждающих жидкостей.

Наполнители. Для изготовления шлифовальных кругов с тре-буемой пористостью в формовочную массу, состоящую из аб-разивных зерен и связки, добавляют различные наполнители. Наполнители бывают двух типов. К первому типу относятся ве-щества, которые в процессе изготовления шлифовального круга растворяются или возгоняются. К таким наполнителям относятся древесная мука, опилки, молотый уголь, пластмассы, поваренная соль, нафталин. Наполнители второго типа образуют поры непос-редственно при шлифовании благодаря хрупкому выкрашиванию в областях, прилегающих к режущей поверхности. В качестве таких наполнителей используются известняк, мрамор, гипс, кварц. При изготовлении алмазных кругов на бакелитовой связке в качестве наполнителей используются абразивные материалы: зерна электрокорунда, карбиды кремния и бора, металлические порошки и другие более сложные по составу композиции. Это делается в целях экономии основного абразивного материала – алмаза, а также способствует лучшему самозатачиванию круга.

В шлифовальные круги на керамической связке с абразивными зернами из электрокорунда и карбида кремния добавляют наполни-тели в количестве до 6 % по массе. В алмазных шлифовальных кру-гах на бакелитовой связке содержание наполнителей достигает 38 %.

Твердость абразивных инструментов. Под твердостью абра-зивного инструмента понимается условная величина, характери-зующая свойство абразивного инструмента сопротивляться на-рушению сцепления между зернами и связкой. По твердости абра-зивные инструменты делятся на мягкие (М1, М2, М3), средне-мягкие (СМ1, СМ2), средние (С1, С2), среднетвердые (СТ1, СТ2, СТ3), твердые (Т1, Т2), весьма твердые (ВТ1, ВТ2) и чрезвычайно твердые (ЧТ1, ЧТ2).

Чем меньше твердость абразивных инструментов, тем слабее сцепление между зернами и связкой и тем легче отдельные зерна под действием внешних сил могут быть вырваны из режущей поверхности круга. По мере возрастания сил сцепления между зернами и связкой возрастает и сопротивление разрушениям под действием внешних сил.

Абразивные инструменты на керамической связке изготовляют всех степеней твердости, инструменты на бакелитовой связке – только от СМ1 до Т1; для инструментов на вулканитовой связке твердость не указывается.

В процессе шлифования абразивные зерна инструментов изна-шиваются тем интенсивнее, чем тверже обрабатываемый мате-риал и чем выше его истирающие свойства. С изнашиванием зе-рен возрастают силы резания, способные выломать (вырвать) из режущей поверхности круга изношенные зерна. Выламывание из-ношенных зерен приводит к обновлению режущей поверхности – включению в резание неизношенных зерен из нижних слоев круга. Таким образом, происходит самозатачивание круга, соп-ровождаемое изменением положения режущей поверхности (уменьшением наружного диаметра при плоском и круглом шли-фовании).

Чтобы использовать свойство самозатачивания абразивных ин-струментов, шлифование твердых материалов с повышенными истирающими свойствами ведут мягкими шлифовальными кру-гами. Например, заточка твердосплавных инструментов ведется кругами с твердостью М2…СМ2. Чем мягче обрабатываемый ма-териал, тем тверже выбирают круги: шлифование термообрабо-танных конструкционных и инструментальных сталей твердостью 50…65 HRC_э ведут электрокорундовыми кругами с твердостью СМ и С; шлифование конструкционных сталей и чугунов в состоянии поставки – электрокорундовыми кругами с твердостью СТ, а сплавов алюминия и меди – кругами с твердостью Т1. Кру-ги с твердостью ВТ и ЧТ используются для предварительной обработки и очистки литья, снятия грата на сварных швах, об-работки заготовок в заготовительных цехах, т.е. когда не требу-ются высокая точность обработки и высокое качество обраба-тываемых поверхностей.

С изменением твердости изменяется пористость круга. В абра-зивных инструментах на керамической связке объем пор умень-шается с 46,5 % у кругов с твердостью М1 до 33 % у кругов с твердостью СТ3.

Для приведения характеристик абразивных инструментов в соответствие со стандартами ISO с 1 января 2008 г. на российских заводах по производству абразивных инструментов введены новая маркировка твердости абразивного инструмента в соответствии с ГОСТ Р 52587–2006 и маркировка зернистости в соответствии с ГОСТ Р 52381–2005.

Таблицы соответствия старого и нового обозначений твердости и зернистости абразивного инструмента, а также старое и новое обозначение связок в соответствии с ГОСТ Р 52588–2006 при-лагаются (табл. 16.6–16.9).

Таблица 16.6