C5- разработка энергосберегающей технологии производства магнитно-абразивных порошков

C5-

Разработка энергосберегающей технологии производства магнитно-абразивных порошков

В.С. Полищук, М.И. Еремина, Ф.Н. Сагдеева, К.И. Доценко, Г.С. Яценко

Донецкий научно-технологический центр «Реактивэлектрон» НАН Украины, Донецк-49, Украина

Известно, что состояние поверхности и поверхностного слоя деталей и режущих инструментов в значительной мере определяет их эксплуатационные свойства [1]. Физико-химические и механические свойства поверхностного слоя могут существенно отличаться от свойств основного материала детали. При этом окончательные свойства поверхности являются результатом воздействия на деталь в процессе ее изготовления и, особенно на финишных операциях. Возрастающие и расширяющиеся требования к поверхностям вызывают потребность совершенствования существующих и создания новых технологических способов, расширяющих возможности отделочной технологии. Магнитно-абразивная обработка (МАО) деталей изделий является на сегодняшний день наиболее перспективным направлением финишной обработки.

Важным элементом магнитно-абразивной обработки является инструмент, который должен иметь наряду с высокой абразивной способностью хорошие магнитные свойства [2]. Ни один из известных однородных материалов не обладает в полном объеме комплексом необходимых свойств. Только композиционные материалы могут обеспечить требуемое для инструмента МАО сочетание магнитных и абразивных свойств, если одной из составляющих является магнитный материал, а другой ― абразивный.

Прочность связи между компонентами обрабатывающего инструмента ― одно из определяющих качеств композиционного магнитно-абразивного порошка (МАП), благодаря которому удерживаются вместе абразивные зерна и магнитная составляющая.

Известен способ получения МАП методом высокотемпературного спекания порошков железа и абразивов, где прочность МАП обеспечивается за счет смачивания абразива частично расплавленной магнитной матрицей [2]. Однако этот метод высоко энергозатратен.

Настоящая работа имела целью создание энергосберегающей технологии композиционного МАП без применения высоких температур.

Для прочной связи магнитной и абразивной составляющей использовали связующие вещества. Для изготовления МАП были использованы порошки железа фракций: 0-50; 100-150 мкм, синтетические алмазы фракций: 0-1; 3-5; 5-7 мкм и карбиды металлов: WC, ZrC, NbC, ТiC разных фракций от 2 до 25 мкм. Композиционные МАП получали с использованием органических связок: эпоксидной смолы либо бакелитового лака с отвердителем. Полирующие свойства полученных МАП, испытывали на образцах стали ШХ15 твердостью 60НRС и стали 40 твердостью 159,2 НВ.

Чтобы определить влияние количества связующей компоненты на прочность частицы МАП, проведены испытания, при которых использовали порошки с разным содержанием алмазов различных фракций, при этом частицы магнитно-абразивного порошка подвергались разрушению на приборе DDA-33, для определения статической прочности зерен.

В результате работы было определено, что наибольшей прочностью обладает МАП, полученный с использованием в качестве связки бакелитового лака. Основным фактором, влияющим на прочность зерна МАП при одинаковом материале связки, является среднее расстояние между частицами железа и абразива в структуре зерна МАП, которое занимает связующая составляющая. Оптимальное среднее расстояние между частицами магнитной и абразивной составляющей, заполненное бакелитом, составило 0,2 мкм. Прочность зерна магнитно-абразивного порошка при таком расстоянии для данного МАП в 3 раза выше, чем при больших или меньших расстояниях.

В работе были исследованы функциональные свойства полученных МАП. Определено, что удельный съем и шероховатость обработанной поверхности зависит от размера МАП и от размера его абразивных частиц. Прочность зерна МАП влияет на его работоспособность.

1. Барон Ю. М. Магнитно-абразивная и магнитная обработка изделий и режущих инструментов. Л.: Машиностроение, 1986. - 176 с.

2. Полищук В.С. Магнитно-абразивная обработка – высокоэффективный метод повышения производительности качества и стойкости изделий // Строительные и дорожные машины. 2009. С. 21-26.