автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности и качества абразивных инструментов путем направленного регулирования их функциональных показателей

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Самарский государственный технический университет

Г/и О Л

На правах рукописи

2 НОВ N07

Носов Николай Васильевич

УДК 621.923. 621.922

Повышение эффективности и качества абразивных инструментов путем направленного регулирования их функциональных показателей

Специальности: 05.02.08 -Технология машиностроения 05.03.01 - Процессы механической и

физико-технической обработки, станки и инструмент

Автореферат диссертации на соискание учйг-ой степени доктора технических наук

Самара 1997

Работа выполнена в Самарском государственном техническом университете

Научный консультант - академик АИН РФ, заслуженный деятель науки и техник РСФСР доктор технических наук, профессор Кравченко Б.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Л. В. Худобин; доктор технических наук, профессор А. В. Королев; доктор технических наук, профессор В.М. Оробинский.

Ведущее предприятие - ЗАО 'Завод подшипников общего назначения" (ЗПОН) г. Сг

мара

Защита состоится 5 декабря 1997 г. в 1400 часов в ауд.23 на заседании специага зированного совелгв Д.063.16.02 Самарского Государственного Технического Универсип та по адресу. 443010, г. Самара, ул. Галактионовская, 141.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственно! технического университета.

Просим Вас принять участие в обсуждении работы и направить свои отзывы ( двух экземплярах), заверенные гербовой печатью организации, по адресу: 443010, г. С< мара, ул. Галактионовская, 141, Самарский государственный технический университе ученому секретарю специализированного совета.

Автореферат разослан 5 ноября 1997 г

Ученый секретарь специализированного совета д.т.н., профессор

Я.М.Клебанов

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. Научно-технический прогресс, определивший в последнее время развитие многих областей технологии машиностроения, а известной мере, связан с важной ролью технологии отделочно-упрочняющей обработки В первую очередь это относится к финишным методам обработки, в процессе которых окончательно формируется поверхностный слой деталей, определяющий их эксплуатационные свойства. Процесс шлифования АИ с физической точки зрения весьма сложный, т.к. во взаимодействии с обрабатываемой поверхностью участвуют большое количество режущих элементов и возникает комплекс явлений: резание, поверхностно-пластическая деформация, трение, адгезионное взаимодействие, объемное разрушение и т.д. В связи с этим особую актуальность приобретает качество АИ и технология его изготовления, от которого зависит стабильность процессов шлифования и качество обработанных поверхностей. В настоящее время существует ряд рекомендаций и методик расчета основных показателей качества АИ, однако они не полностью охватывают весь комплекс проектирования АИ, технологию их изготовления, а также и вопросы работоспособности.

Важным направлением совершенствования этих процессов является применение новых абразивных материалов и инструментом с регулируемыми физико-механическими свойствами, к которым относится и получение абразивных материалов с использованием процессов горения - самораспространяющийся,, высокотемпературный синтез (СВС).

Развитие технологии абразивной обработки перспективно с использованием новых подходов, разработанных в смежных областях. Например, исследования, относящиеся к композиционным материалам.

Ряд разделов исследований выполнены в соответствие с координационным планом научно-исследовательских работ МНТК "Термосинтез" и Государственной научно-технической ассоциацией "Термосинтез", а также государственными комплексными научно-техническими программами "Порошковая металлургия" (г. Пермь), "Надежность* (НИИ ПНМС, г Самара).

Целью работы является разработка принципов построения системы проектирования и технологии изготовления АИ на базе комплексных теоретических и экспериментальных исследований закономерностей процессов формирования требуемого качества инструмента и способов его регулирования, в том числе СВС материалов.

Научная новизна работы заключается в решении крупной проблемы, имеющей народно-хозяйственное значение, состоящей в разработке теоретических основ проектирования АИ из новых абразивных материалов, определению эффективной области их применения путем построения оптимизационных моделей.

Решение этой проблемы содержит:

1. Математическую модель АИ, с учетом разработок,решений, выполненных в области порошковой металлургии, которые связывают основные параметры инструмента с технологией их изготовления.

2 Физико-механическую модель АИ, учитывающая упругие константы компонентов и связность зерен о пор и реалистично описывающая поведение материала под нагрузкой

3 Статическую и кинематическую модели рабочей поверхности АИ с учетом режимов и условий правки, связывающего параметры структурной модели инструмента с кинематическими движениями при шлифовании.

4 Теоретические решения, учитывающие напряженное состояние инструмента в процессе термообработки, с целью повышения его прочности.

5 Проектирование оптимальных характеристик АИ и режимов правки объединяющая три взаимосвязанных подсистемы: оптимизации зернистости, пористости, структуры и оптимизация режимов обработки. На каждом этапе проектирования решаются

задачи обеспечения требуемых производительности и качества обработанной поверхности.

6. Новые технические решения, защищенные 1 патентом, 13 авторскими свидетельствами и S положительными решениями о выдачи, которые включают в себя способы абразивной обработки, конструкции и технологии изготовления АИ, а также методы управления качеством поверхности

Методологиям методы исследования Общей методологической основой являетсч системный подход! заключающийся в поэтапном решении отдельных подсистем, их моделировании, описании и исследовании, а также установлении взаимосвязи между ними Теоретические исследования проводились на базе фундаментальных разработок в области технологом машиностроения, теории шлифования материалов, механики деформируемого твердого тела, теории упругости, гидродинамической теории смазки для краевых задач, теорий спекания веществ и закономерности вязкого течения, теории параметрической оптимизации, теории математического моделирования, теории формирования поверхностного слоя, с широким использованием численно-аналитических методов, методов вычислительной математики, математического анализа, теории вероятности и математической статистики.

Экспериментальные исследования проводились по стандартным и разработанным автором методикам в лабораторных и производственных условиях на современном оборудовании с применением методов дисперсионного и регресионного анализа. Работоспособность новых АИ исследовалась на высокоточном оборудовании и специальных установках с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры. Аналитические формулы преобразовывались в программы расчета для персонального компьютера типа IBM PC/AT.

Практическая ценность.

1. Разработана и теоретически обоснована технология СВС, которая обеспечивает получение широкого класса новых и более дешевых абразивных материалов, твердых растворов и различных композиций и отвечает современным требованиям по энергосбережению и экологической чистоте.

2. Разработана технология получения высококачественного шлифзерна и шлиф-порошков, а также различных абразивных инструментов (кругов, шлифовальных головок, брусков, сегментов, шкурок и паст, и т д.). \

3. Разработан и внедрен новый способ упрочнения абразивных кругов за счет регулирования знака и величины термических остаточных напряжений.

4. Методика и прикладное программное обеспечение оптимизации рецепта приготовления АИ из СВС КР на керамических связках с улучшенными качественными характеристиками.

5. Методика проектирования АИ на керамических связках и последовательность расчетов оптимизационных блоков систем технических ограничений зернистости и количества режущих зерен, пористости и структуры, режимов и условий обработки.

6. Новые способы абразивной обработки и конструкции инструментов для обеспечения высокого качества обработанных поверхностей и расширения их технологических возможностей.

Реализация результатов работы.

Разработанные технологии и конструкции новых инструментов прошли широкую апробацию в производственных условиях и внедрены на Самарских ЗАО ЗПОН, АО 'Ав томат*, АО "Моторостроитель'', AD "Волгобурмаш", АО СЗТМ, Сызранских АО "Тяжмаш' АО "Нефтемаш", РТП Агропрома Самарской области. Применение разработанных рекомендаций в промышленности повысило качество отечественного АИ, увеличило стойкость инструментов, снизило трудоемкость процессов наружного и внутреннего шлифо-

вания, хонингования, виброконтактного полирования, доводки и зачистки заусенцев. При этом качество обработай поверхности гарантировалось оптимизацией характеристик применяемого инструмента. Отдельные результаты работы использовались в учебном процессе при чтении курсов "Теоретические основы технологии машиностроения", "Математическое моделирование технологических процессов", при выполнении курсовых и дипломных проектов, выпускных работ бакалавров и магистерских диссертаций. Внедрение новых абразивных инструментов из СВС-материалов и технологий на предприятиях дало общий экономический эффект в объеме 215 млн. рублей.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах, в том числе республиканских и международных: Самара (Куйбышев)-1986, 1989,1990,1994,1995,1996; Пермь -1981, 1992, 1993,1994; Ленинград -J.98.1i Курган- 1986; Горький - 1989; Брянск- 1989; Яссы (Румыния) -1989; Иркутск - 1989; Пенза -1991; Волгоград - 1993; Ростов-на-Дону-1994; Минск (Белоруссия) -1994; Рыбинск - 19Э4; Харьков (Украина) -1996; Сызрань -1996; Казань -1996, Волжский -1997. .

Результаты работы экспонировались на постоянно действующих выставках в Сам-ГТУ, ВАЗ, И С МАЯ (г. Черноголовка), на международных выставках Швейцарии, Испании, Чехии, Полыни, США, начиная с 1989 года и по настоящее время.

В полном объеме диссертация заслушана ц одобрена на совместном заседании кафедры "Инструментальные системы автоматизированного производства" машиностроительного факультета Самарского государственного технического университета.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 77 печатных забот, в том числе к монографии, 1 патент, 13 авторских свидетельств и 3 решений о зыдаче патента. Во ВНТИЦ зарегистрировано 10 отчетов о научно-исследовательских заботах, выполненных по теме диссертации.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав^ выводов, спис-са литературы и приложений. Общий объем работы 452 страницы, в том числе 296 стра--шц машинописного текста, 127 рисунков, 27 таблиц, 446 наименований литературы и 106 страниц приложений.

На защиту выносится:

1. Системный методологический подход к проектированию операций апмазно-збрззивной обработки, в соответствии с которыми решается задача технологического обеспечения качества обработанных поверхностей через оптимизацию технологических юзмажностей АН

2. Комплекс теоретических и экспериментальных исследований структурной и физико-механической моделей АИ, базирующихся на фундаментальных разработках в >бласти порошковой металлургии.

3. Принципиально новый подход к моделированию рабочей поверхности АИ с мегом кинематики процесса шлифования и режимов правки.

4. Теоретическое обоснование получения высоколегированных корундов с ре-улируемыми физико-механическими свойствами методом СВС.

5. Методика определения термических остаточных напряжений в АИ на керамических связках.

6. Новый способ упрочнения абразивных кругов.

7. Теорию проектирования и оптимизационные модели поиска основных ха->актерисгтик АИ, режимов правки и обработки.

8. Комплекс внедренных в промышленность и защищенных охранными доку-лентами НИИ ГПЭ способов абразивно-алмазной обработки, конструкций АИ.

9. Комплекс технологических разработок для получения новых абразивных материалов, шлифзерен и шлифпорошков, а также АИ на керамических и вупканитовых вязках.

Содержание работы. Состояние вопроса.

Цель и задачи исследования.

На основании анализа и обобщения литературных данных, практики отечественной и зарубежной промышленности показаны технологические предпосылки создания АИ, отвечающих современным требованиям по качеству и работоспособности. Эффективность применения АИ при шлифовании зависит от многих факторов: марки обрабатываемого материала и его термообработки, размеров, формы и вида обрабатываемой поверхности, требуемой точности и качества, снимаемого припуска, программы выпуска, технологических возможностей оборудования, режимов и условий обработки. Существенный вклад в разработку теоретических основ теории шлифования внесли отечественные и зарубежные ученые: В.Н. Бакуль, Н.И. Богомолов, Т.В. Бокучава, Д.Б. Ваксер, В Н. Ве-резуб, .Н.И. Вольский, Л.А. Глейзер, ПИ. Грановский, А.И. Исаев, Г.М. Ипполитов, A.B. Королев, С.Н. Корчак, E.H. Маслов, A.A. Маталин, Ю.К. Новоселов, В.Н. Островский, A.B. Подэей, С.А. Попов, С.Г. Редько, А Н. Резников, М.Ф. Семка, В.А. Сипайпов, С.С. Сипин, А.Н. Филимонов, А.Н. Филин, В.А. Хрульков, Л.В. Худобин, В.А. Шальков, Ватанабэ С., Йокогава К., Крахбакер Е., Малкин С., Ода Ю., Окадо С., Пекпеник И. Шервуд П. и др. Вместе с тем имеется еще много нерешенных задач, а ряд направлений разработаны не в полной мере и требуют нетрадиционного подхода.

Это там более важно, что нет научно-обоснованных методик расчета основных показателей качества АИ, а вопросы проектирования часто носят рекомендательный характер, требуют проведения дополнительных исследований и не увязываются с технологией изготовления инструмента. Более того, не разработаны функциональные связи основных параметров АИ и его рабочей поверхности с технологическим обеспечением качества заготовок, нет четких критериев оптимизации, обобщающих возможность применения инструментов на той или иной операции.

Существует несколько альтернативных путей улучшения качества и эксплуатационных свойств АИ:

1. разработка новых абразивных материалов с требуемыми физико-механическими свойствами.

2. совершенствование технологии изготовления АИ, с целью управления их основными характеристиками.

Анализ способов получения абразивных материалов показал, что возможности синтеза сверхтвердых материалов и высокотемпературного литья в известной мере исчерпаны. В последние годы разработан эффективный и дешевый метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), на базе которого получены новые абразивные материалы. Большой вклад в разработку СВС-процессов внесли: А П. Амосов, Н.П. Боровинская, Е.Г. Дядька, С.С. Мамян, А.Г. Мержанов, Е.И. Машковский, В.И. Юхвид и др., с помощью которых в ИСМАНе синтезировано более 400 соединений, многие из которых могут быть хорошими абразивными материалами. СВС-технология обладает целым рядом пр№щипиапьных особенностей: высокое качество целевого продукта, высокая производительность процесса и простота использования оборудования, отсутствие внешних источников энергии и утилизация тепловой энергии, безотказный химический синтез.

Второй путь связан с созданием адекватной математической модели АИ и проектированием технологической операции шлифования: в которых взаимно увязываются функциональные связи между характеристиками инструмента, процессом обработки, техническими требованиями на заготовку и целевыми функциями (производительностью, себестоимостью, износом и стойкостью, экономической эффективностью и т.д.). Учитывая вышеизложенное, были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Теоретически исследовать взаимодействие абразивных зерен и связки при

изготовлении AH в свете современных физических представлений.

2. На базе фундаментальных разработок принятых в порошковой металлургии обосновать возможность структуризации АИ. Теоретически и экспериментально исследовать основные параметры инструмента и связать их с технологией изготовления. Наметить пути регулирования и управления этими параметрами.

3. Разработать принципиально новый подход к моделированию рабочей поверхности АИ и связать ее с кинематикой процесса шлифования и режимами правки.

4. На основе структурно-феноменологического подхода предложить макроскопическую модель АИ. Теоретически исследовать влияние объемного содержания компонентов и параметров связности на упругие константы инструмента. Экспериментально определить упругие и прочностные характеристики АИ.

5. Изучить технологические предпосылки создания новых абразивных материалов с регулируемыми физико-механическими свойствами путем применения метода СВС.

6. Разработать технологию изготовления высококачественных СВС-порошков и определить их геометрические, физико-механические и эксплуатационные свойства.

7. Разработать новую технологию упрочнения АИ.

8. Исследовать особенности шлифования закаленных сталей АИ из С ВС-материалов.

9. Исследовать закономерности формирования шероховатости поверхности и остаточных напряжений при шлифовании АИ из СВС-материалов.

10. Разработать методику проектирования основных характеристик АИ.

11. Определить эффективность применения абразивных С ВС-инструментов на операциях финишной обработки.

Теория взаимодействия абразивных зерен и связки

при изготовлении АИ в свете современных физических представлений.

В основу системного подхода к разработке комплексной математической модели АИ на керамических связках положено создание трех взаимосвязанных подсистем, включающих модели абразивного пространства (матрицы), модель поверхностного слоя и физико-механическую модель. Модель абразивного пространства непосредственно связана с технологией изготовления инструмента и включает модель зерна (технология дробления и классификации), модель гранулы (операция смешивания компонентов), модель контактного взаимодействия (операция прессованная), модель формирования структуры (операция термообработки).

В модель поверхностного слоя входят геометрическая модель АИ, модель рабочей поверхности, моделирование формы поверхности АИ, моделирование процессов правки. Оптимальное применение АИ зависит от физико-механических свойств, позволяющих прогнозировать прочность инструмента. При этом наличие ярко выраженной структуры предполагает использование при моделировании структурно-феноменологического подхода.

По сравнению с другими инструментами, форма и геометрия режущей части которых определена и известна, геометрия и форма абразивных зерен сложна и неопределенна. Чаще всего поперечное сечение зерен моделируют а виде окружности, эллипса, неправильного многоугольника, а форму - в виде шара, эллипсоида, многогранника. При этом определялись следующие характеристики зерна: эквивалентный диаметр, размеры полуосей эллипса, углы при вершинах зерна е, радиусы закругления вершин число зерен в единице объема или массы N3, объем зерна V, и т.д.

A.B. Королев показал, что образование поверхности зерен есть результат пересечения поверхностей скольжения в абразивном материале, а в основе образования углов

при вершинах £tp лежат углы, определяемые механизмом разрушения. Кроме этого им

предложено определять радиус закругления вершин зерен рГР через описания профиля зерна как реализацию случайной функции.

Как правило, величина еср определяется экспериментально по проекции зерен на плоскость и их статистической обработке. В тоже время из теории кристаллографии известно, что в каждой вершине многогранника вне зависимости его формы сходятся три ребра и три грани, поэтому двухгранный угол между гранями равен 120°, а плоский угол

при вершинах граней на 4 - 5° меньше ¿^ .

Для описания формы зерна использовались безразмерные соотношения между основными геометрическими параметрами зерна: степень асимметрии а,. Степень асимметрии определялась по формуле ос, - ^, где [_ и В - соответственно длина и ширина зерна. Коэффициент сферичности для абразивных зерен равен:

7-, (1)

Дуд

• где - удельная поверхность абразивного порошка, с!0 - приведенный диаметр.

Величину N3 находим через объем единичного зерна у0 = А0 с^, где А0- коэффициент объема зерна (для сферы А0= 0,524, полиэдра - 0,61, эллипсоида - 0,65, реальное зерно имеет А 0 всегда больше 0,65), а тогда

где р3 - плотность абразивного материала. Сравнение расчетов по формуле (2) с экспериментальным подсчетом N3 дало более точную оценку, чем при расчетах по формуле Г.М. Ипполитова.

Качество АИ зависит не только от качества абразивного порошка, но и от последовательности смешивания компонентов смеси и их дозировки. Основной задачей смешивания является достижение однородности масс, поэтому процесс смешивания ведут не по времени, а по результатам определения влажности формовочных масс. Важно, с нашей точки зрения, соблюдать порядок введения веществ в смесительном барабане. В начале засыпают зерна, затем вещества, обладающие высокой смачиваемой способностью (жидкое стекло, декстрин), которые по мере перемешивания обволакивают зерна. Дальнейший процесс массопригегговления состоит в смешивании полученного продукта со связкой, что дает возможность равномерно нанести на зерна слой связки, те. получить зерна в оболочках связки (гранулы). Для уменьшения разброса размера гранул применяют операции протирки формовочной массы через сита, что устраняет склеивание гранул (комкование) и частично подсушивает смесь. На основании вышесказанного предложена модель гранулы, состоящая из реального абразивного зерна, заключенного в сферическую оболочку пластификатора (клеящие компоненты + связка), тогда диаметр гранулы можно определить по формуле:

'1

где Сш и с, - соответственно относительный объем пластификатора и зерен.

Исследования показывают, что в широком диапазоне С, и при а, 51,42, пластификатора будет достаточно для формирования сферы из реальных абразивных зерен. После термообработки диаметр гранулы уменьшится - - .. ..

С, ) 6 А„

• ■...<«>

В этом случае изменится форма гранул, т е. условие образования сферы будет выполняться только при а, < 1,25.

Дальнейший процесс изготовления АИ (прессование и термообработка) характеризуется контактным взаимодействием гранул и состоит из следующих этапов: приведение гранул в соприкосновение в прессформе, сближение их в результате прессования, фиксация положения зерен в процессе сушки и образование мостиков связки при обжиге. В работах Г.В. Самсонова отмечалось, что процессы прессования и спекания считаются неразделимыми, т.к. именно они ответственны за физико-механические свойства композиционных материалов. Рассмотрим модель контактного взаимодействия гранул. Примем следующие допущения: форма зерна описывается коэффициентом сферичности ч/, форма гранул - сферическая, зерна абсолютно жесткие, пластификатор - непрерывно вязкая среда (несжимаемая). При постановке задачи применительно к контакту двух гранул воспользуемся работами Хаппеля и Бреннера, которые рассматривали условия контакта частиц в системах с объемными долями включений сферической формы в широком диапазоне и считали, что деформация гранул при образовании групповых контактов приводит к формированию из участков круга или сферы вблизи контакта прямоугольных или цилиндрических шеек. Для оценки геометрических параметров контакта гранул примем, что расстояние между центрами двух гранул равно , а между зернами д, тогда = + А - При сближении двух гранул часть пластификатора будет вдавливаться в свободное пространство с образованием цилиндрической шейки высотой н и диаметром <|к . Учитывая равенство объемов сегмента и цилиндра, находим:

(Н +2Ь0)-,/3(1г.т(Н +2Ь0-) ■ --' (5)

н = ^(заг-й0).(заг-1Л0)1 (6)

где Ь0 - величина смятия гранул.

Величина зависит от сближения зерен д. Воспользуемся гидродинамической теорией смазки для краевых задач, предложенную Бетчепором Д., и найдем минимальную толщину зазора между двумя частицами, при котором относительное коаксиальное перемещение сфер сдерживается упругой средой (пластификатором), а объемная доля пор сз не равна нулю:

а г с' v г'-с»*с».у с;„ сг

д-- 8 ( С,+С2„ ) •(зс1+2С1И).(1-С,)• (7)

Для с, = 0,42. 0,52 и сэ = 0,3. 0,42, т.е. наиболее применяемые структуры и пористость АИ, формула (? ) примет впд:

а Згс , С2П • С,

= Тб (8)

Тогда после прессования в результате контактного взаимодействия минимальное расстояние между зернами составит

„*, = «10 + Л„„ = <1,. - 2Ь0„„.

В реальном АИ такие условия маловероятны, поэтому величины = а, • Ь()пт , где а, - коэффициент, учитывающий долю контактного сближения гранул, при а, = 0 - контакт в точке, а при а, = 1 - максимальное сближение зерен

.Ьк=аг-2а,Ь0„„. (9)

Рассмотрим, как влияет обжиг на изменение геометрических параметров контакта. Практикой установлено, что после термообработки размеры АИ изменяются за счет усадки и расстояние между зернами Ьк (форм. 9) остается постоянным. В то же время уменьшается <1Г и <1к на величину, зависящую от процентного содержания влаги и легкоплавких компонентов в формовочной массе. Диаметр гранулы уменьшается даг = - А'т или

Величину (1мс определяем из условия изменения объемов цилиндра до и после обжига при постоянной величине н

<1Мс=^к-дак+дап; (11)

где Д<3К - уменьшение диаметра контактной шейки за счет выгорания пластификатора, Лйп - приращение <1мс за счет вязкого течения вещества к месту контакта. Величина

С~ • <12>

Особенностью формирования мостика связки в процессе обжига керамических изделий установил Гегузин Я.Е. Она заключается в том, что от действия высокой температуры появляется свободная энергия на поверхности связки и зерна, которая вызывает вязкое течение и увеличение ёмс

¡За-<1'гг

(13)

где а - коэффициент поверхностного натяжения связки (для йЮд о = 0,25 Н/м), л -коэффициент вязкости (для Я02 т) = 10® Па С), т - время выдержки при обжиге.

Кроме того, в процессе обжига возникает продольная ^ и поперечная ]Г тм усадки. Продольная усадка действует в направлении оси, соединяющей центра грануп, а поперечная - перпендикулярна этому направлению.

Запишем условие формирования продольной усадки в общем виде

где ал - среднее квадратическое отклонение диаметра зерна. Знак минус перед говорит о формировании отрицательной усадки в контакте, когда > с10 + Зст„ + Д При ¿г < (10 + Згт<1 + Л зерна стремятся разрушить связь между собой и возникает положительная усадка. С учетом изменения параметра д на д' получим относительную деформацию в продольном направлении

1+а,

с), >4 1+а

2 1 ->4|

1+а.

-Зо.-Д'.

(15)

2 ' 2

При расчете поперечной усадки следует учитывать, что при обжиге возникают с одной стороны напряжение растяжения ар„, а с другой - сжатия осж- Оробинским В.М. и Скороходом В.В. предложены зависимости, учитывающие эти напряжения при расчете относительной поперечной усадки

Епоп_ Л'т Ь + У <16)

где у - коэффициент Пуассона связки, я - радиус закругления перемычки. Величина я определяется из геометрических соображений

А(й'т-амс) 4* мс>•

(17)

В нашем случае наиболее важной является усадка в продольном направлении, поэтому с учетом плоской деформации можно найти суммарную относительную деформацию

£ =-1"'

д'г><10-. 1+а

1+а.

>4| с)

<1(.-<)0-За,-Д' 1 + а.

Зо, - А'

0,1 у

с!'

(18)

, 2 | -и 2

Расчеты на ЭВМ показывают, что для АН из ш лифзерен и закрытых структур характерна деформация растяжения (зернистость (16), а для шлифпорошков и открытых структур - сжатие. Следует отметить, что полученные результаты дают скорее качественный характер.

Важным шагом на пути управления процессом шлифования является структуризация АИ. Элементы объемного моделирования АИ и его рабочей поверхности встречается в работах А.К.Байкалова, Г.М Ипполитова, А.В.Королева, С.Н.Корчака, Е.Н Маспова, М.С.Наермана, Ю.К.Новоселова, С.А.Попова, А.Н.Резникова и др. Все они базируются на хаотическом расположении зерен в объеме АИ. Выводы об этом авторы делают, исследуя профилограммы рабочей поверхности АИ. В то же время в последние годы параллельно развивалась другая область - порошковая металлургия, в которой глубоко разработаны вопросы классификации структуры композиционных материалов', связи их с физико-механическими свойствами и технологией изготовления.

В трудах M. Ю. Бапьмина, С.В.Белова, Г.А.Ванина, П. А. Витязя, С АВолкова, Р.Крис-тенсена, В.А.Ломакина, Л.АСараева, Т.Д.Шермерпора и др. доказана возможность математического моделирования структуры композиционных материалов и экспериментально подтверждены основные положения этих моделей. На основании анализа структур композиционных материалов можно сделать вывод, что модель АИ не может быть обособленной, а является лишь частью более общей системы моделирования. Поэтому в обобщенном виде модель АИ будет характеризоваться разноразмерностью абразивных зерен реальной формы в пределах ситового анализа, равномерным размером гранул сферической формы, образующих трехфазный параллелепипед с закономерноизменяю-щимися параметрами (структурный элемент). К параметрам структурного элемента АИ относятся: объемные соотношения компонентов ( С,, Сг и с, ); острый угол при вершине 9, среднее расстояние между центрами гранул LK, размер и формы пор, относительный опорный объем, число контактов зерен между собой и др. Через определение объема такого параллелепипеда найдены связи между технологическими и структурными параметрами:

С, =

(dr - 2cí0 • h0m„)s • т/l - 3cosaq>4 2cosj^> ' _(dj-)3~ A0 'dp_

6-(dr - 2a, ■ h0 • -Jl -3cos29 + 2cos3

C, = l —

МУ

6-(dr - 2a, • hOM)3 • - icos1 <p +2eos5ф ' где <р - структурный угол, равный

Í . л

г-1

1

о = arccosí - +■ eos 12

1

—arceos 3

Ца.-га.ь^^'О-Сз)2

4

+ —л 3

Из зависимости (22) выразим коэффициент контакта а,

(19)

(20)

(21)

(22)

di-

2hn

t-

6(1-С3)

yl-- 3cos2 <p -+■ 2cos3 <p

(23)

По разработанной программе на ЭВМ построены обобщенные зависимости, которые представляют модель структуры АИ. На рис. 1. показана модель АИ в координатах

а, = Г(<р). Из приведенных данных видно, варьируя значениями а, и <р можно получить постоянную пористость С3, изменяющейся по кривой АВ, при этом точка А соответствует точечному контакту и минимальной твердости инструмента, а в т.В АИ имеет максимальное сближение гранул и твердость. В ГОСТах на АИ твердость и пористость взаимно связаны и пропорционально увеличиваются по прямой оо'. наклоненной под углом р.. которая соответствует рецепту приготовления АИ.

» г

1-е,'ом, г-с^о.п. з-с,--о.з.

5-с,»0.16, е-с,'0.я. ?-с,=о.кг,3'й,:о.ч£

Рис. 1. Модель структуры АИ.

Анализ модели АИ показал, что можно найти уровни равной твердости. Это дает возможность разработать пути управления качеством инструмента через изменение контактного сближения, угла структуры или рецепта приготовления АИ. Для практического пользования разработана комплексная номограмма, позволяющая определить рецепт приготовления более прочного АИ в соответствие с проектируемой моделью, что позволило при одной и той же пористости получать большую твердость.

Важным параметром структуры АИ является размеры и форма пор. Теоретические работы по определению размеров пор наиболее часто встречаются при изучении композиционных материалов. Авторы рассматривают пористость, как набор пустот определенного размера или систему каналов неправильной формы. Расчеты показывают, что максимальный диаметр поры <1п„„ для структурного элемента можно выразить через пористость С,

С3 а,-Ь0„„)

1-С,

КГ

(24)

При кубической упаковке (<р = —) и точечном контакте гранул а, = 0 0,97&'т,

1С

а при гексагональной упаковке (Ф = ^) <3 „ « 0,7(1,., т.е. размер поры всегда меньше размера гранулы В то же время диаметр канальной поры равен

<)„„;. =,|--К-2а, Ьп„„)^. (25)

Для <P=y-dn™ ~ 0,5 2d, , а при гексагональной упаковке (ф = y-dIln)„ ~ 0,15d,

Таким образом средний диаметр поры будет колебаться от 0,7А2А[ до o,52dr.

В процессе шлифования АИ контактирует с обрабатываемой заготовкой своей рабочей поверхностью, моделированию которой посвящены работы П.Е. Дьяченко, И Н. Вольского, Л.А. Глейзера, A.B. Ваксера, Г.М. Ипполитова, E.H. Маслова, С.Г. Редько, A.B. Якимова. Основным параметром рабочей поверхности АИ авторы считают количество зерен, приходящихся на 1 (zs) Экспериментальные исследования показали большой разброс результатов. В тоже время технология изготовления АИ закладывает в своей матрице определенное количество, зерен и среднее расстояние между ними (lcpV) Величину l^y можно определить из принятой модели структуры

^^-jn-^l -costp) +^/2(1 + costp) +jl-2cosv + +^C0StpIj.

(26)

Анализ выражения (26) показывает, что величина зависит от модели зерна

С

(d0;A0), модели гранулы С"^-). контактного взаимодействия (а,) и характера упаковки

(<р). Расчеты на ЭВМ показали, что коэффициента перед d0 находится в пределах

1,45...2,0. Тогда, используя формулу E.H. Маслова, можно найти количество зерен ZSc в зависимости от структуры

Z 1 _ 1

5с (2,0...4,0)dJ-Sm(pcp- (27>

где фср - средний структурный угол, ФСР = а 0050 = cost?^

1+соз<р "

В действительности величина будет всегда меньше или больше технологически заданного (г5с) и зависит от характера износа рабочей поверхности АИ и режимов правки. Исследованиями А.В. Королева и Ю.К. Новоселова доказано, что плотность кромок в процессе шлифования при самозатачивании стремится к некоторой постоянной величине. Это подтверждает вывод о том, что существует значение , связанное стех-нолотей изготовления АИ.

В процессе правки рабочей поверхности АИ количество зерен изменяется, как в . поперечном так и в продольном Ьу направлениях. Используя результаты А В. Королева и М.С. Наермана по моделированию процесса разрушения абразивных зерен при правке, нами предложена зависимость по определению количества зерен, приходящихся на 1 мм2 поверхности АИ после правки

и

-1.и

где Ц(. = а^.-сов^-

Определим оптимальные режимы правки из условия ~

1,у • «п^фу.^-^Г ■ -»п

2_. (29)

и- 2

Расчеты на ЭВМ показывают, что впрояг практически совпадает с результатами С.Г. Редько иВ.Н Муцянко. Для инженерных расчетов можно предложить более простую зависимость (с точностью .10%) 8пр*(0,44.. 0,56К, что подтверждается данными Г.М. Ип-политова.

Комплексной характеристикой рабочей поверхности АИ являются параметры относительной опорной поверхности, которая определяет фактическую площадь контакта твердых тел. Большой вклад в теоретические основы расчета внесли И. В. Крагальский, Н. Б. Демкин, Э.В. Рыжов и др. Применение этих методик при исследовании АИ использовали: С.А. Попов - для абразивных и алмазных кругов; ВА Морозов - для абразивных лент; И Х. Чеповецкий - для хонинговальных брусков, которые определяли параметры кривых опорного профиля через профилограммы поверхности. В тоже время структура АИ предполагает определенную усредненную опорную площадь которую можно рассчитать по формуле

(30)

где = тг; = Язз = 5 . площадь сечения гранулы после термообра-а, г>2 а.

ботки, а 5, = Ьз-япр; % 83 = гЦ-вшв-сс«^.

Обработка результатов расчета на ЭВМ показала, что в процессе шлифования вне зависимости от состояния рабочей поверхности АИ, керамическая связка постоянно контактирует с обрабатываемой поверхностью, а так как она по твердости уступает абразивному зерну ее необходимо удалить. Эффективность работы АИ на керамических связках и его микротвердость будет зависеть от фактической площади контакта зерен и связки. Большинство исследователей сходятся во мнении, что микротвердость абразивного зерна Н^ должна быть в 2 раза больше микротвердости обрабатываемого материала

т.е. Н^, > 2Н\М. Н.В. Новиков предложил оценивать микротвердость композита с учетом относительной площади контакта твердых включений (зерен) и матрицы (связки) из условия

Н^С^+С^Н^; (31)

где Н„( - микротвердость связки (Н,,^ = 10 ГПа), с,' и с'2 - соответственно относительные опорные площади зерен и связки.

Поскольку фактическая площадь касания АИ с заготовкой при обработке с глубинами 0,001 ...0,01 мм значительно меньше общей площади, то необходимо рассматри-

вать только начальный участок кривой опорной поверхности: = е^ , где Ь5 и -параметры аппроксимации начального участка, £- относительное сближение на уровне р, 2Р

е ~ Параметры ь. и V,. определялись методом наименьших квадратов в принятых

Гпих

диапазонах изменения С, и С2. Исследованиями установлено, что Ь„ изменяется от 0,04 до 0,7, а - от 0,9 до 1,2. Рассмотрим поверхность АИ подвергнутую правке (рис. 2), где

толщина слоя связки с ~~2

''С; 6А0 }

С, к

, а высота нового профиля инструмента

7 . где г - радиус вершины алмазного зерна. Тогда минимальный припуск при правке

8Г,

составит

8г. 2

-С, 6А

2--1

(32)

После правки на рабочей поверхности сформируется новая кривая опорной поверхности, у которой т.А и В будут принадлежать обеим моделям, ординаты этих точек

с°=ьНл~' иС'=Ь'

р-ДС

. Предположим, что начальный участок после прав-

ки изменяется по линейному закону, тогда при любой глубине шлифования на участке < Ь, фактическая площадь контакта зерен и связки будут определяться по формулам

с' = ь» Г Ьр V" с, = ъЦ_АС_у;

1 ьД^+дс; ' 1 ь5,иР+лс; '

(33)

где Ь„ - находим при р = Ь> V,', -при р = Лс, а Ь„ и \'п - при р = в - Д^

Рис. 2. Модель рабочей поверхности после правки. 16

После подстановки выражения (33) в форм. (31), получим связь модели рабочей поверхности с микротвердостью зерна, связки и обрабатываемого материала

, С,-*;

, > 1 - —— 11 ■

6А„

L

2h о Гц к N -2HVM

do 2HVM- < Н ^ *nb J

(34)

Результаты многочисленных исследований показывают, что при шлифовании лишь часть абразивных зерен срезает стружку, поэтому фактическое число режущих кромок составляет не более 12% от общего числа П И. Ящерицын все зерна на рабочей поверхности АИ подразделил на режущие zp, давящие гд и нережущие ги. Л.И. Филимонов, В Н. Оробинский, А.Н. Филин, A.B. Якимов и др. предложили вероятностную оценку статистического распределения высоты выступания зерен над уровнем связки, а количество режущих зерен подсчитывалось ими из условия заданного уровня сечения случайного профиля.

В тоже время более правильный, на наш взгляд, путь предложил И. В. Крапельский, который впервые сформулировал условие перехода пластического деформирования в микрорезание. Исследования Н.И. Богомолова, С.Н. Корчака, Л.В. Худобина, E.H. Масло-ва и др. доказали, что при микрорезании единичными абразивными зернами относительная критическая глубина перехода пластической деформации в микрорезание 6^= ajpt= 0,1...0,2, где аг - глубина внедрения зерна. Эксперименты Л.Н. Филимонова по высокоскоростному резанию показали, что увеличение скорости снижает до 0,01.. 0,02. На основании физической модели процесса резания закругленной режущей кромкой, предложенной Г.Н. Грановским и с учетом влияния скорости шлифования относительная критическая глубина резания будггвыражена эмпирической зависимостью

[ЕД =

Рз

0,00125-Vi'7'

(35)

При шлифовании текущее значение е определяется по уточненной формуле E.H. Маслова

Рз

Vfi • L v

(60Vk±2Va)-Pj

■-вн ш

где Уд - скорость детали, а - коэффициент, учитывающий условия шлифования, 1 - глубина резания, Б - продольная подача, с1( - диаметр круга. Тогда доля зерен снимающих стружку будет равна

(37)

На основании предложенной методики расчета п, разработаны монограммы, по которым зная характеристики АИ и условия шлифования можно определить количество режущих зерен. Для более точных расчетов создана программа на ЭВМ. Кинематическая модель АИ позволяет определить количество режущих зерен в новом инструменте '¿ес по формуле

Расчеты по формулам 38 и 39 производились на ЭВМ и сравнивались с экспериментальными данными Других авторов. Установлено, что расчеты номинального количества зерен (форм. 38) подтверждаются результатами Н И. Вольского, Л.А. Глейзера, а с учетом правки С.Г. Редько, П.Е. Дьяченко, A.B. Якимова.

Теоретическое прогнозирование макроскопических свойств АИ является одной из актуальных задач абразивного производства, успешное решение которой позволит разобраться в закономерностях повышение качества и эксплуатационных свойств инструмента.

Существуют обширные экспериментальные данные по механическим испытаниям АИ, получены эмпирические зависимости моделирующие их физико-механические свойства. Однако такой подход оказывается бессильным при описании свойств АИ за пределами лабораторного опыта. Кроме этого наличие ярко выраженной структуры АИ предполагает применение структурно - феноменологического подхода к изучению макроскопических свойств.

Можно подойти к этой проблеме с позиции предельной общности, т.е. рассматривать полную нелинейную модель, однако нас интересует больше частное приложение этой теории, базирующейся на физической реальности. Для АИ используем линейную теорию упругости, предложенную Т.А. Шермергором, которая в настоящее время является предпочтительной. Основные преимущества этой теории: она реалистично описывает поведение широкого класса композиционных материалов: многочисленные разделы этой теории разработаны глубоко и имеют широкий набор готовых технических решений; окончательные зависимости представлены в простом и удобном для расчетов виде. В рамках механики деформированного твердого тела АИ можно представить как сплошную неоднородную среду, образованную тремя компонентами с различными деформационными и прочностными характеристиками. Макроскопические свойства АИ задаются разрывными по координатам и быстро осциллирующими функциями. Наиболее полное решение этой задачи осуществляется в рамках теории случайных полей

Определяющие отношения для макродеформаций S0 и макронапряжений ач компонентов АИ задаются уравнениями Гука

Сц = ЗК5 Е,,р, (40)

где ^ и К5 - соответственно сдвиговой и объемной модули Э-го компонента (параметр Ламе); б,,р -компоненты тензоров деформаций, ей-объемные концентрации ком-

Б

понентов.

кции

Здесь И, = сгй-^5й стрр, е^ = -^• а„ , где с№ = , а = |о_. _ Структуру такой неоднородной среды можно описать набором индикаторных фун-

11 - г е _

ХДг) = \0-гёУ5'ПРи

3

каждая из которых равна 1 в объеме V и 0 вне этого объема, т.е. Х^С?) =1 • Для

решения системы уравнений 40 приняты следующие допущения:

1. Матрица и зерна соединяются с идеальной адгезией;

2. Физические и геометрические величины предполагаются статически однородными с эрпэдичными полями и осреднением по ансамблю;

3. Величина щ и к, подчиняются условию = ^ - ^, т.е. изменяются скачкообразно;

4. Связь деформации с макродеформацией (б4) осуществляется через флуктуацию величин в объеме V, т.е. = -е'^ .Тогда система уравнений относительно флуктуации примет вид

5 й (г) = 2ц, • <(г) + -К'5 -(е,)

Граничными условиями системы 41 является отсутствие флуктуаций на поверхности 8 объема V, т.е. Г(г)(1(5 = (Г). ,

Следуя методу обобщенного сингулярного приближения и изотропности индикаторных функций запишем

(О„) = ЗК'(ЕР|,).

Здесь ц' и );• эффективные модули АИ

(42)

И* =5 'IX-С,-а*; $ (

3

К" =Г1 С, Ь8,

3 3 ¡

где П = а, =[1+а, (т,-!)■«,] '; ач =[1 + ог.1(тк ,

- Ч» - а\ ~ 15 "^Зу--. ~ 3 '}_у' • ^ " коэффициент Пуассона матрицы

- -Iе' ~ - 2 4~5Уг „ _ 1 1+У»

И,

связки.

Данные соотношения являются общей моделью трехфазной пористой среды, у которой первый компонент представляет абразивные зерна (8=1), второй - связку - матрицу (Б=2), а третий поры (5=3). Величины К, и К, зависят от связности зерен и пор. Связность зерен Ц является не геометрическим, а технологическим свойством структуры АИ и для ее количественной оценки определяется реальнее число контактов зерен Х3, тогда

х =_1_ =_¿о-(1+С3)-(1-5|)т.5уд_

0,7(1-81)[(З,7 + 0^Сз)+1/(З,7+0,П)! +(1 +С3)(9,76-1,76С3)]' (44)

где б, - коэффициент вариации размер зерен.

Связность поверхности пор К3 характеризуется ее родом (первое число Бетти р, по С.А. Салтыкову), который учитывает число каналов, соединяющих единичную пору и образует многосвязанную единую группу пор.

* 0+50'рк5з(1-Сз)5уд.п(1-а,)

^МЛ ' (45)

где рк - плотность АИ, сГ, - средний диаметр пор, 53 - коэффициент вариации размера пор.

Таким образом, можно рассчитать эффективный модуль упругости (модуль Юнга), и коэффициент Пуассона V* Для АИ на керамических связках:

9р* ■ К *

Е (46)

. ЗК" -2ц* у <47>

Для упрощения расчетов упругих характеристик АИ разработана программа на ЭВМ которая имеет гибкую структуру переналадки и может работать в диалоговом режиме.

На основании результатов моделирования и описания основных геометрических структурных и физико-механических свойств АИ получены аналитические зависимости для прогнозирования параметров АИ.

Разработка технологии изготовления и исследование качественных параметров АИ из СВС материалов.

Практическое применение разработанных теоретических основ проектирования АИ рассмотрим на примере изготовлении новых инструментов из абразивных СВС материалов. В ИСМАНе созданы фундаментальные основы процессов СВС, что позволяет рассматривать данное научное направление, как самостоятельный раздел материаловедения. В качестве исходного сырья используются смеси окислов металла, восстановителя и металла, способные к горению с высокой температурой. При этой температуре ту-

гоплавкие неорганические соединения получаются в состоянии, что позволяет получать слитки карбидов, боридов, силицидов, простые и сложные окислы, различные композиционные материалы.

СВС литых соединений - сложный и многостадийный процесс, который можно разделить на две стадии: горение и фазораэделение. Общую химическую схему превращение смеси исходных порошков в оксидные материалы предложил В.И. Юхвид

I Ч-В.+- |>гвь (48)

1-.-1 , N,'1 I ¿=1 г м,ч

где А,-\УО„М0О3,СгО^У2О„ЫЮ,РегО, И т.д.

В| -А1,М^Л,гг ит.д

С^-В,81,В203,5Юг,Мг,0г ит.д.

О^ШС,Мо2С,Сг3Са,УВ2,Мо812,У3К,№3А1 ит.д.

Е^А1203,Сг2О3,Мё0Д2Ог>Т1Ог и др.

\г и ^ - стенометрические коэффициенты.

По данной схеме кроме индивидуальных соединений и окислов металлов- восстановителей получают различные композиционные окислы, при этом в качестве восстановителя используют А1, а в качестве неметалла С.

Для получения СВС абразивов применялся универсальный реактор СВС-20. Реактор представляет собой 20-литровый стакан, в которой загружают шихту, подводят электрическую спираль, закрывают графитовыми крышками, нагнетается газ (аргон или азот) до давления 50. ю5 ГГа, включается охлаждение, затем осуществляется кратковременная подача напряжения, смесь воспламеняется. Время горения составляет не более 10с , масса слитка до 8 кг.

После завершения процесса синтеза и охлаждения продукты горения могут быть в виде слитков, мелкодисперсного порошка, спеков, отдельных частиц, а в зависимости от состава исходной смеси получают:

1) однофазные и многофазные однослойные материалы

(ПС, ■ПСМЛ)М> А1гО„ СгАитд);

2)двухслойные композиционные материалы с частичным или полным разделением окисной (шлаковой) и металлических фаз (Сг3С2 - А1гОэ, Сг2С2 • № - А1.0, • N¡0 и т.д);

3) многокомпонентные СВС-системы (Т1Вг А1203, БЮ- А1203, В^С ■ А1203 и др.)

Наиболее дешевыми абразивными материалами в настоящее время являются тю >

"ПС^Лц, и шлаковый остаток Сг.С2 - А1203, при этом химическая реакция получения корунда протекает по схеме

12СгОэ +20А1 + 14С -> 4Сг3С, + 10А12О3 + 6СО (49)

или

6СгОэ +ЗСг203 +16А1+ 11С -» 4Сг3С2 +8А120, + ЗСО. (50)

Исследованиями установлено, что неполное восстановление окисла (М„Ож) приводит к образованию сложнолегированного оксидного слитка

х(бСг03+ЗСг20.+16А1+11С) + у(Мк0х) = I, (51)

где х и у- коэффициенты (х + у=1).

Так, например, при использовании в качестве металла восстановителя Сг20, окис-ный слиток представляет собой твердый раствор [А1,Сг] 03 - корунд розовый (СВС КР). Изменяя значение коэффициентов х,у можно получать различное содержание Сг,0, в [А1,Сг]203 , на данную технологию получены приоритетные документы. Полноту выхода абразивного материала можно рассчитать по формуле

П. =Л«Л +т|с,Л ; (52)

( а. М„ а,-М„ а, М .1

где V -100%:

V. тСЮ, 1Л1Сг10, . »'А! /

= м "', мСи = у,.мС101+у1.мОЛ+у,.мд, + у1-мС1

см

МСЮ!, МС,А> МА|, М01 - молекулярные веса, ССЮ!, Сс,Л, СА, - численные коэффициенты, а,, а2, а3 - соотношение числа молей вещества.

Исследование показали, что величина т^ составляет 51 ...56% сгт исходной массы, а реакция (51) протекает стабильно с полным фазоразделением при х=0,7, у=0,3.

Плотность нового абразивного материала рассчитывается по формуле

Р. = 2,-рд1Л+111-рсч0>; (53)

где рд,!01 и -соответственно плотности окиси А1 и Сг, 2; и и. - численные коэффициенты соотношения окислов в [А1,Сг]205 , величины 2{ и И; равны

2.=---юо%; Ь;=-^--100% (54)

та1,0, +тс,л ша!^, +тсг,0,

где 11*1,0, =Мс, ■ "Пацо, ; тСггО, =Мс„ -Лечо, ■

Для исследования продуктов синтеза применялись химический и металлографический анализы.

С помощью химического анализа определялось количество связанного и несвязанного углерода, алюминия, кислорода, хрома и т.д. Металлографический анализ проводился на микроскопе МИМ-9, с цепью выявления структурных составляющих. Определение микротвердости фаз абразивного материала проводили на твердомере ТК2М при нагрузке 50...70 г В результате исследований установлено, что с увеличением коэффициента у процент легирования Сг2Оэ в корунде повышается, а при у=0.3 величина Ь, = 6%

Максимальное значение Ь, = 10% получено в [А^ОД^О^. Данное соединение аналогично хромотитанистому злектрокорунду, у которого Ь, »2%. Ренгеноструктурный анализ показал, что элементарная ячейка СВС КР искажена также, как и у электрокорундов 37А и 91 А, однако процент легирования выше в 3-7 раз. Это связано с тем, что СВС КР получают в результате химической реакции, при высоких температурах Тт = 3500. 4000К и давлениях Р0 = 200 МПа, а в кристаллической решетки СВС КР превалируют процессы замещения атомов А1 хромом . Это дает возможность повысить микротвердость СВС КР до 24..26 ГПа. По разработанной технологии получена гамма корундов с регулируемыми физико-механическими свойствами.

Технология изготовления шпифзерна и шлифпорошков из СВС КР зависит от состава примесей, размеров и массы слитков. При изготовлении СВС КР слиток получают диаметром 100 мм и высотой 120 мм, в состав входят следующие примеси: Сг3С2, Сг7С3, Сг. С. Сг20,. Из всех примесей только Сг203 является полезной, поэтому особенностью получения высококачественного продукта явилось введение в технологию окислительного обжига порошков при [• _ юоо°С и t=3 часа , это дает возможность все примеси перевести в окись Сг. который является хорошим абразивным материалом. Исследовались следующие геометрические параметры зерен: d0, <за, га1(н), S^, а,, , р3, сСР которые определялись по традиционным методикам. Установлено, что с увеличением зернистости СВС КР т,(И), у уменьшаются, a Sw, а,, р, и еср повышаются. Зерна СВС

г;с и TiC0,N0! по своим геометрическим параметрам соответствуют зернам зльбора. Одной из основных характеристик ишифзерен и шлифпорошков является их механическая прочность. Определение прочности зерен проводилось на основе теории хрупкого разрушения В. Вейбулла. Установлено, что параметр т, отражающий степень однородности материала для СВС КР составляет 3-3.5, что несколько больше, чем для зерен 54С. Это свидетельствует об однородности выше обычной, что характерно при большем количестве зерен изометрической формы.

Комплексным показателем, характеризующим физико-механические свойства СВС порошков, является абразивная способность, которая определялась на приборе АСЗ-4 по методике приведенной в ГОСТ 28924-91. Исследования показали, что с увеличением времени обработки абразивная способность для СВС КР повышается, а для TiC опекается. Аналогичные данные получены при увеличении зернистости порошка. Максимальную абразивную способность при нагрузках 10 .25 Н имели порошки из СВС TiC сравнимую с зернами В4С; у порошка [AI,Cr]2Oj наблюдалась несколько большая абразивная способность , чем у зерен 25А. Установлено, что с повышением степени легирования СВС КР Сг203 на 3% абразивная способность увеличивается на 15-20%. Это связано с тем, что с увеличением степени легирования повышается количество Сг20,.

Из СВС порошков изготавливались АИ на различных связующих компонентах. Выбор марки связки зависит от теплостойкости абразивного материала, поэтому порошки из TiC (тп = 700°С) использовались при изготовлении инструментов только на бекепито-

вых и вулканитовых связках, а также на веяных и жировых основах. Порошки из ¡Al,Cr]tO, являются более универсальными и применяются при изготовлении практически всех видов инструментов и различных связках.

Для обосновании предложенной феноменологической модели АИ и принятых допущений проводился широкий комплекс экспериментальных исследований (пористость, размеры и форму пор, параметры рабочей поверхности и физико-механические свойства). В АИ различают два вида пористости: общая сз и активная п ■ Общая пористость связана с рецептом изготовления АИ, а активная не включает в свой состав целевые, капилярные, изолированные поры и усадочные трещины. На практике чаще всего исследовалась активная пористость, которую определяли по методике ГОСТ 18898-73. Исследования показали, что наличие частиц Сгг03 повышает П на 4%, что с одной стороны благоприятно влияет на процесс шлифования, с другой стороны уменьшается адгезионное взаимодействие зерен и связки. Предложена зависимость связывающая величину П и С,

П = 1-------,-(55)

(а, -2сс,Ьп

где аг, (, - процентное содержание частиц Сг,Сг в СВС порошке. Установлено, что оптимальное количество Сг,С2 в [А1,Сг]203 должно быть не более 6%. Оригинальность разработки защищена приоритетными документами. Сравнение теоретических и экспериментальных данных по пористости показало, что максимальная корреляционная связь наблюдается при коэффициенте контактного сближения а, = 0,2...0,3, что совпадает с результатами моделирования структуры АИ (см. рис 1).

Одной из важных характеристик структуры пористости композиций является впервые введенной А. Г. Косторновым, коэффициент регулязации пористой структуры

н»""

(56)

где - равновесный максимальный размер пор,

(11в>1 - текущее значение максимального диаметра пор.

Автором доказано, что при С, = 1 можно считать структуру композиционного материала регулярной.

Анализ различных исследований, как в области порошковой металлургии, так и в области абразивной обработки показал, что наиболее приемлемой методикой изучения размеров пор является определение расхода жидкости, проходящей через паровое пространство при известном перепаде давления. Согласно ГОСТ 26849-86 и ГОСТ 25283-82 проницаемость пористого материала

0 = -^-Бо-т'

где уо - объем фильтруемой жидкости, в единицу времени т, 80 - площадь поверхности фильтрации.

Более общей характеристикой процесса фильтрации является коэффициент проницаемости, определяемый по закону Дарси

К =

Бг, • АР

. 1см21. (57)

где ч = —, ц - вязкость жидкости, др - перепад давления, I - длина пути фильтрации. В свою очередь радиуспоры г^ можно рассчитать по формуле Пуазейля, при = П ; и I = КаВ, где Кф - коэффициент фильтрации, В - ширина образца;

г - ¡К-

" ~ .1 3 " ' Г "" /СО,

Величина к, зависит от утла ч> и направления фильтрации. Теоретические

расчеты показывают, что Клг1, определяется по формуле

К,

1 +СОЗр

218Ф

3 +С05ф-2С082(Р "У Ч- >/2 (1 — П <р) У гцч» — л/2(1-51П<р) ■

2tgф

Для АИ практически К^ не меняется и составляет 1,27... 1,35, что совпадает с данными Ю Н Крючкова.

Экспериментальные исследования проницаемости АИ проводилось на специальной установке. Установлено наличие текстуры в АИ при фильтрации образцов, что косвенно свидетельствует о регулязации структуры.

Реальный АИ обладает определенным набором лор различного радиуса, поэтому с увеличением перепада давлений др01 в работу включаются поры меньшого размера и проницаемость возрастает на некоторую величину Да()1, учитывая это

Дг„ =

8-ц-Ао01-ц-Кд -В

Пг • АР,,

(60)

Исследования показали, что в зависимости от ширины образца. В при определенном давлении, наступает стабилизация проницаемости и гПт„, что говорит о наличии равновесного максимального радиуса пор и критической толщины образца, при которой структура материала становится регулярной.

Расчет коэффициента регулярности структуры с, (форм. 56) показывают, что для каждой зернистости существует критическая ширина, при которой С, «1. Так, например, для АИ из СВС КР 8 - в*, « 3,5 мм, а для зернистости 32 - Вкг я 15 мм. При этом влияние краевого эффекта незначительно, т.к. при малых толщинах АИ величина С, »0,8...0,9-Таким образом доказано, что структуру АИ можно характеризовать, как регулярную с ср - од..1,0 Как показали исследования с увеличением зернистости АИ г„ср и дг„ повышаются. По размерам пор АИ из СВС КР зернистостью >16 приближаются к кругам фирмы "Нортон", а для АИ из шлифпорошков меньше на 40%. Сравнение теоретических и экспериментальных исследований показало, что АИ из шлифпорошков характерны сферические поры, а из шлифзерена канальные (цилиндрические) т.к., количество закрытых и тупиковых пор значительно меньше. Для АИ важно определить минимальный размер поры. С учетом угла наклона канальной поры © и формы пор уп минимальный размер поры будет равен

(61)

где

С,

¡- + 1

6Аг

л

С,+С2

Д С, +С,

С,+С2, С, + С2

(С2+СЩ)-С2П' ЦС,+С2)26А0.

Зд-Сг„-Сг Г (С, + Сгп) • С2| 16(C,+C2)\(C1 + Cг)26AJ

апф -1>

В тоже время определение I „ без учета формы пор может привести к серьезным ошибкам при расчете. По сравнению с формой абразивных зерен, форма пор более сложна и неопределенна, поэтому коэффициент сферичности пор будет равен

0,7-С,__

: • 11,11 = (i^sii)2 'Рк d,i • syy, (i -u,) (i - с.) ■ (62>

где 5„ - коэффициент вариации размера пор, Sv;l, - удельная поверхность гранул Расчеты по форм. 61 показывают, что с уменьшением пористости С, или увеличения номера твердости Nт величина у„ уменьшается с 0,8...0,9 до 0,2. .0,25. Полученные данные: сравнивались с результатами П.И. Яшерицына. Коэффициент корреляции в зависимости от зернистости находился в пределах 0,77 . 0,98. Разработана программа расчета величины lIItoj> на ЭВМ. Расчеты показали, что величина кр находится в пределах 0,1...0,6 и =0,3...1,0. Для АИ разныхтвердостей произведение кр • уп изменяется от 0,16 (ЧТ) до 0,33 (ВМ) от do-

Для экспериментального определения среднего расстояния между зернами применяется метод профипографирования АИ до заданного уровня, который на профилог-рафе обеспечивался специальными ограничителями.

Обработка профилограмм производилась по программе с выходными параметрами S„ и t,. Кроме этого поверхность АИ моделировалась на ЭВМ с разными l^v и ерс?. Установлено, что регулярная объемная структура АИ формирует в сечениях бесчисленное множество случайных профилей поверхности. Исследования показали, что при записи профиллограмм совпадающей с направлением прессования величина S„ меньше в 1,3... 1,4 раза, чем в перпендикулярном направлении. Это подтверждает образование текстуры при изготовлении АИ, о чем указывали П.И. Ящерицын и E.H. Маслов.

Теоретические значения модуля упругости АИ сравнивались с экспериментальными данными. Величина определялась по двум методикам с использованием механической и акустической систем. Механичесхий метод измерения осуществлялся на специальном приборе, фиксирующем деформацию кольца под нагрузкой и расчетом по формуле СЛ. Тимошенко. Акустический - на приборе "Звук -109", который определял частоту резонансных продольных колебаний образца f„ .Модуль упругости рассчитывался по методике Б.А. Глаговского

где Э - наружный диаметр кольца, (, - поправочный коэффициент.

В качестве образцов в обеих случаях применялись кольца во х 102 х 10 разных характеристик и из различных абразивных материалов, а величина ь = 0,66 • Плотность АИ в основном зависит от соотношения компонентов и марки зерна. Для АИ из СВС КР наблюдается существенный разброс плотности, с гяу = 0,65 . что связано, на наш взгляд, с различным содержанием Сг,Сг. Экспериментальные исследования показали хорошую сходимость двух методов измерения. Установлено, что с повышением твердости круга его модуль упругости растет (см. рис. 3). Это связано в большей мере с изменением параметра связности зерен и пор К, и чем рецепта приготовления круга. Экспериментальные данные сравнивались с результатами теоретических расчетов по форм. (46) и

(63)

Е

ГПо 10 60 50

ЬО 50

20

10

Тбердос/пЬ пряга

Рис. 3. Влияние твердости связки на Е", I 21 -Муцякко В.н. . С25Ы7Ш20ВСКИй Б.Л. экспериментами других авторов. Результаты исследования подтвердили адекватность принятых допущений при моделировании макроскопических свойств.

Известно, что основное влияние на прочность АИ оказывают свойства связки зерен и технология изготовления, поэтому прочность кругов изменяется в широких пределах от 8 до 150 МПа.

Величина стр определялась на разрывной машине и с помощью конических оправок, а а„ на приборе измерения и прямоугольных балках. Исследования показали, что с увеличением твердости и уменьшением зернистости АИ о. и о, повышаются. В тоже время образцы из СВС КР имели прочность несколько ниже, чем для образцов из 91А и 24А. Это подтверждают результаты полученные во ВНИИАШе гри исследовании кругов из легированных корундов.

Разработка технологии упрочнения АИ.

При всем многообразии методов упрочнения АИ они не учитывают возникновения при обжиге термических остаточных напряжений, которые часто сопровождают трещино-обраэованием. В работах И.А. Виргера показано, что для хрупких материалов необходимо определять суммарные напряжения: остаточные и внешние. Возникновение остаточных напряжений при термообработке АИ связано с неравномерным охлаждением его различных областей и образований внутренних напряжений, которые только частично снимаются, образуя остаточное напряжение. Остаточные напряжения в АИ определялись по методике И.А. Биргера, разработанную для тонкостенных труб. При этом были приняты следующие допущения: распределение остаточных напряжений является оссе-митричным, остаточные напряжения распределяются равномерно по толщине диска, осевые остаггочные напряжения отсутствуют. Сравнивались два метода расчета остаточных напряжений, при котором наибольшую точность дает метод Н.Н. Да виден кова.

Экспериментальные исследования проводились на образцах АИ из СВС КР размером 1зох 102х 10. последовательность операций соответствовало методике определения остаточных напряжений на внутренней поверхности колец с замером деформации 8 по реперным точкам. Послойное снятие исследуемой поверхности осуществлялось алмазной расточкой, а расчеты остаточных напряжений по формуле Б.А. Кравченко

о -акишическии • -механическии ~чо ' то Ш Шо

Е'

12Кр„ ■ С,

(ь - а)г— - 4(ь - а)б + б(а - 0,5Ь)8(> 11 ¿а _]

где 1ч - толщина кольца, а - толщина снимаемого слоя.

Кг!) —

= [(тс-9о)с°5<Ро + иф„], 5(>- деформация кольца после разрезки, о,, - центральный

¿5

угол между репврными точками, — - приращение деформации.

аа

Исследованиями установлено, что при термообработке АИ из СВС КР зернистостью 16 и более в поверхностном слое формируются остаточные напряжение растяжения (см. рис. 4), которые имеют максимум на глубине 0,2..0,3 мм, а затем уменьшаются до

глубины 1,5 мм и стабилизируются. С увеличением твердости связки аЩг) повышаются с 3 МПа до 12 МПа. Для АИ из 91А характерно увеличение растягивающих напряжений ов(1) на 2-4 МПа, что связано, на наш взгляд, с увеличением модуля упругости. В тоже

время для АИ зернистостью 8 наблюдалось изменение знаха ов(0 на противоположный, что совпадает ^результатами,теоретических исследований кинетики усадки при термообработки.

■ бщ

МПа

-5

Рис. 4. Остаточное напряжение в АИ после термообработки.

Известно, что керамические изделия; в том числе и АИ, имеет пределы прочности на растяжение в 6-8 раз меньше, чем предел прочности на сжатие, поэтому предложен новый способ увеличения прочности кругов. Эффект упрочнения достигается следующим образом. В отверстие прессованной заготовки АК с зазором Д'}ГР вставляется металлическая оправка из жаропрочного сплава, которая в процессе обжига с ©т создает натяг между оправкой и кругом днср. Величина дзСР определяется по формуле

ДЗСР = й,СР -0,(ам, -а.,), (65)

а АНСР = а. сг ■ (1 +вт сх.,Х0г - в,Хам - а.)

(66)

где 11,,.,, - средний диаметр отверстия круга, ам, аМ1, а,, а„ - соответственно коэффициенты термического расширения оправки и круга при температурах 0Т и 0,, 01 - температура, при которой Л3,,г = 0.

Экспериментальные исследования а, и ас осуществлялось на образцах АИ в ди-

латрометре Ульбрихта. Установлено, что а., при 0 = 600°С равно (4,0...4,5) 10"*—, а при

0Т = 1250"С а, - (о,14 .0,18)-10""-^,что совпадает с теоретическими результатами Т.Д.

Шермергора (а, = Сг^г). Разработана методика расчета геометрических параметров оправки по натягу ЛНИ, Исследования остаточных напряжений показали, что в упрочненных образцах формируются остаточные напряжения сжатия (см. рис. 5). Экспериментальные данные по ав(1) сравнивались с теоретическими

°е<„=(1 + ©т-«м)-®т-а.,-Е-; (67)

где а„ - коэффициент термической усадки (а„ = а,). а т.к. а„ отрицательное, то ов(„ будут сжатие.

Расчеты по формуле (67) показали хорошую корреляционную связь (г„ = 0,6...0,8) с экспериментом а6(1)„„,что вполне приемлемо для расчетов.

Таким образом в АИ при шлифовании возникают суммарные напряжения аг от действия центробежных сил о„, сил резания а„, сил закрепления, дисбаланса и термические <тг. Анализ литературных данных показал, что наиболее существенное влияние на ох оказывают а„ и стт • Максимальные а„„„ определялись по формуле С П Тимошенко

где - средний диаметр отверстия круга, ам , ам,, а,, а., - соответственно коэффициенты термического расширения оправки и круга при температурах 0Г и ©,, - температура, при которой ЛЗСР = 0.

Экспериментальные исследования а, и а, осуществлялось на образцах АИ в ди-

лапрометреУльбрихта. Установлено, что сс„ при © = 600"С равно (4,0 . 4,5)10'—, а при

0Т = 1250°С = (0,14...0,18)-Ю"6-^-,что совпадает с теоретическими результатами Т.Д.

Шермергора (а.« С2 г). Разработана методика расчета геометрических параметров оправки по натягу днс{ - Исследования остаточных напряжений показали, что в упрочненных образцах формируются остаточные напряжения сжатия (см. рис. 5) Экспериментальные данные по ов(1) сравнивались с теоретическими

Ое<г> = (1 + 0т"ам)-0та..-Е'; (67>

где а„ - коэффициент термической усадки (<х„ = а,), а т.к. а„ отрицательное, то

°в<.) будут сжатие.

Рис. 5. Остаточное напряжение в АИ после упрочнения

Расчеты по формуле (67) показали хорошую корреляционную связь (гч = 0,6 .0,8) с экспериментом ое(,)т„ ,что вполне приемлемо для расчетов.

Таким образом в АИ при шлифовании возникают суммарные напряжения а, от действия центробежных сил о„, сил резания ак, сил закрепления, дисбаланса, и термические ат . Анализ литературных данных показал, что наиболее существенное влияние на Ov оказывают ст„ и от. Максимальные awmit определялись по формуле С П Тимошенко

Р.-УЛ 3 +V

8

Из приведенной формулы видно, что а„ „,„ будут в отверстие круга, а разрыв круга ПРИ „,., о,, Упрочнение существенно изменяет напряженную ситуацию в отверстии,

т к. п.. = с + ог - оя

,а критическая скорость разрыва круга составит

К

р.(з + у)

(69)

Отличие данной формулы от зависимостей предложенных Л.Н. Филимоновым и В. И. Пилинским заключается в учете термических напряжений и теоретическом определении у*-

Для подтверждения эффекта упрочнения были проведены экспериментальные исследования динамической прочности АИ.

Упрочненные и неупрочненные круги испыть1вались на станке СИП - 350С . Исследовались высокоскоростные круги из разных абразивных материалов и характеристик 1 ЮТ 200 х 8 х 102. Выбор данных кругов обусловлен тем, что большой диаметр отверстия позволял регулировать натяг при упрочнении в широких пределах Исследованиями установлено (см. рис. 6), что с увеличением натяга [Ук] повышается и при АН = 0,74 мм приращение скорости составило 30 м/с. С уменьшением диаметра отверстия и с увеличением зернистости круга повышался эффект упрочнения. Кроме этого наилучшие результаты были подучены при упрочнении АИ из 91А и 24А, а также 54С на связке КЗ.

Повышение прочности кругов связано не только с изменением напряженного состояния, но и с повышением класса точности отверстия. Установлено, что после упрочняющей термообработки отверстие квалибруется и разброс его диаметра соответствует 8 квапитету точности.

яГ &Г до твердость по нес

Рис .6. Влияние твердости связки и натяга при упрочнении на критеческую скорость разрыва.

Особенность абразивной обработки инструментами из С ВС материалов и эффективность их применения.

Получение новых абразивных СВС материалов требует не только разработки специальной технологии изготовления АИ, но и проведение широкого комплекса исследований работоспособности этих инструментов при обработке стали и сплавов.

Проведены исследования процесса внутреннего врезного шлифования АИ из СВС КР, при этом круги изготавливались по двум технологиям. В первом случае порошки из СВС КР проходили окислительный обжиг, тогда структура соответствовала стандартам, а во втором случае частицы Сг3С2 удалялись в процессе обжига, что создавало дополнительное поровое пространство. Обрабатывались образцы диаметром 72 мм, шириной 20 мм из стали 16ХНЗМА (НИС 58...62), ШХ-15 (НЯС 62...65), 40Х (НЯС 52 .55), 45 (НИС 42...48). Режимы правки кругов соответствовали рекомендациям, полученным при моделировании рабочей поверхности. АИ из СВС КР сравнивались с другими инструментами из 91А и 24А-, Установлено, что максимальную производительность при шлифовании стали 16ХНЗМА имели круги из СВС КР с очисткой и 24А, что связано, на наш взгляд с микровыкрашиванием поверхности зерен. Если процесс самозатачивание зерен 24А хорошо известен, то для зерен СВС КР этот процесс связан с микронапряжениями. Установлено, что с увеличением твердости обрабатываемых материалов эффективность работы зерен СВС КР повышаются и это связано с не только с повышением твердости

[А^Сг^О,; но и наличием на поверхности микрочастиц Сг203. Износ рабочей поверхности круга при шлифовании является сложным физико - химическим и механическим процессом. Однако, влияние качества изготовления АИ и его характеристик на износ при шлифовании изучены мало. При моделировании макроскопических свойств установлено, что большое влияние на Е* и V* оказывают реальное число контактов зерен между собой . Показано, что с увеличением зернистости величина г3 снижается и составляет для отечественных инструментов 2,0—2,5, в тоже время круги фирмы "Нортон" имеют 23 =4...5. Такое различие связано в первую очередь с тем, что зерна фирмы "Нортон" имеет модуль 1.17, по ГОСТ - модуль 1.25, а реально -1.60 (16У25, 25/40).

Установлено также хорошая корреляционная связь между стойкостью АИ и величиной 7,3 по всех диапазонах изменение режимов обработки. Исследования показали, что с увеличением врезной подачи удельная производительность уменьшалась для всех марок кругов кроме АИ из СВС КР без очистки. Определена устойчивая область применения таких кругов - обдирочное и черновое шлифование. Моделирование рабочей поверхности АИ показало, что существенную роль при шлифовании играет связка, особенно при обработке более твердых сталей. Расчетами по формуле (34) установлено, что для

АИ зернистости 16 из СВС КР Н^ =14 ..16 ГПа при микротвердости зерна 24 ГПа, для 24А

Н^ = 10. ..12 ГПа, а для зльборовых кругов Н„, =19...21 ГПа. Данное обстоятельство учтено при расчете стойкости АИ по формуле

_ Ст • <1^* ПО

к ~ у-з^м^ину,! ; (70)

где ст,хт,ут,2т,р ,,111, -коэффициент и показатели степени определяемые экспериментально.

Эффективность процесса шлифования и качества обработанной поверхности в известной мере зависит от полноты и глубины обобщения теоретического и экспериментального материала. Формирований шероховатости поверхности уделяется большое вни-

мание со стороны отечественных и зарубежных ученых. Есть два принципиальных подхода: один основан на обобщении экспериментальных данных, второй использует физическую модель образования микронеровностей, что на наш взгляд более предпочтительно. Л.Н. Филимонов предложил учитывать при расчетах высоты шероховатости и высоту наплыва в Ьи .

= а/ + !>„ „,.,{£,«." С, (71)

Р° 1 и [Г~ п-

0,023

о - 1 - л , сн - коэффициент пропорциональности, зависит от марки стали

(для ст. 45 Си =0,0025), ук - передний угол, зависит от условий шлифования (для чистового и получистового шлифования ук =-60*...-80°,. для чернового ук = -40°...-55"), НУ^ = 1220. Исследованиями установлено, что шероховатость поверхности при шлифовании кругами из СВС КР увеличивается пропорционально радиусу'закругления вершины зерна, врезной подаче и обратно пропорциональной скорости вращения круга заготовки и твердости обрабатываемого материала. Сравнение величины Я, при обработке кругами из 91А показало, что на чистовых режимах шлифования шероховатость поверхности при обработке АИ СВС КР меньше на 10-15%, а при черновых несколько выше. Это связано с увеличением радиуса закругления вершины зерна {р3) - с одной стороны и повышением аг другой. Кроме этого на величину я, оказывают влияние и другие факторы: состав СОЖ, аз, В, и тд. Математическая обработка опытных данных позволила определить эмпирическую зависимость по расчету шероховатости поверхности

„ " С.-у^-^ ^' К. Кз Кз К,

Расчеты по форм. (72) показывают, что величина Я, всегда меньше значений, полученных из форм. 71.

Современное представление механизма возникновения остаточных напряжений при шлифовании учитывает роль силового и температурного фактора, а также структурные и фазовые изменения. Известно, что при шлифовании деформации поверхностного слоя достигают критических, разрушающих значений, а при обработке зернами с большими отрицательными передними углами относительные деформации составляет с,, ~ 20%. В то же время величина ер от действия температурного поля не превосходит 1.5%, поэтому превалирующее влияние на величину и знак остаточных напряжений оказывает силовое поле. Разработана модель контактного взаимодействия абразивного зерна с металлом при срезании стружки. Отличие этой модели от схемы Е.Н. Маслова заключается в том, что образование стружки начинается не из вершины зерна, а на некотором расстоянии, которое зависит от величины у, р,, тогда угол сдвига будет рассчитываться по формуле

^ =--

а7 - К, +р3 созу 8ту ^[45°-^ I (73)

где к, - поперечная усадка стружки.

При расчете по форм (73) для у = -60° и а2 =1-5 мкм величина ($2 = 9- ] 1°, что совпадает с экспериментальными данными С.С. Силина, и на 4-6 % меньше при расчете по известным зависимостям. Показано, что при малых углах сдвига средний угол текстуры стружки р2 составляет 90 97°, имеет место больший относительный сдвиг 5... 10. Из теории формирования поверхностного слоя, разработанной Б А. Кравченко, известно что от действие силового поля стружки с т), » Р2, при г| > 45" будут формироваться остаточные напряжения растяжения. Кроме этого абразивное зерно производит пластическую деформацию, которая приводит к образованию сжимающих остаточных напряжений

Величина этих напряжении зависит от угла л2 = ~, где са - угол действия разнодеиствую-щей силы.

со = arcctg<3 - 10

1-cos(45°-Y/2

(74)

При у = -60", е> = 21°. а riz = тогда г)2 <45° и формируются остаточные напряжения сжатия.

Таким образом остаточные напряжения при шлифовании зависит от действия силового поля стружки и пластической деформации. Роль температуры связана с изменением пластических свойств сталей. Для подтверждения данных предложений были проведены экспериментальные исследования остаточных напряжений при внутреннем шлифовании кругами из СВС KP. Остаточные напряжения измерялись на круглых образцах по методу H.H. Давиденкова. Установлено, что с повышением твердости обрабатываемого

материала o0t растяжение увеличивается, а глубина их залегания уменьшается.

Анализ параметров стружхообразования показывает, что обработке сталей высокой твердости увеличивается угол сдвига и передний угол, уменьшается толщина срезаемого единичным зерном слоя. Данное обстоятельство свидетельствует об уменьшении интенсивности силового поля стружки и пластической деформации. Для незакаленных сталей характерно повышение силы резания, поэтому максимум остаточных напряжений растяжения уменьшается и смещается в глубину поверхностного слоя. При исследовании влияния самозатачивания АИ на величину а„л установлено, что при достижении критического значения az зерна разрушаются, тем самым уменьшая действие силового поля стружки. Аналогичный эффект наблюдается и при увеличении врезной подачи.

Оптимизация характеристик АИ и режимов шлифования.

Оптимальные характеристики и область применения нового АИ не могут быть найдены без разработки технологических основ процесса шлифования. В качестве критериев при оптимизации могут бьггь производительность процесса Q или себестоимость обработки С. Если целевая функция не имеет экстремума, то вводится система технических ограничений. Для построения математической модели АИ необходимо оптимизировать следующие характеристики: марку зерна, зернистость (dQ), объемное соотношение компонентов (C„C2,Cj), характер упаковки <р, степень контактного взаимодействия (а) и

количество режущих зерен (пр). Разработана система технических ограничений по оптимизации зернистости и количества режущих зерен:

1. Условие контакта рабочей поверхности круга с обрабатываемой поверхностью,

2. Условие контакта режущих зерен с обрабатываемой поверхностью, т.е.

КЬ'Ь

3. Условие достижения абразивным зерном критической глубины резания,

а

/р п р • 60 - '

4. Предельное содержание зерен пг < 1

5. Условие образования шероховатости поверхности при резании единичным зерном

^Кр]р Рз +(Е0 -СнУк) р,^[екр]р•

6. Кинематическое условие образования шероховатости

Я > УД"Ьус -ТА• -(1Д4-0,0025-У„)■

7. Условие образования шероховатости режущим профилем

Я^/В-р,.

После подстановки соответствующих параметров получим систему неравенств, представляющих модель рабочей поверхности при шлифовании в условиях ударного взаимодействия зерен с обрабатываемой поверхностью (работа в режиме самозатачивания)

I- d„<

2. d0-np'>

г-к^-сЦф./г)'

,13 0015- Kfcjy • cos(<|>c / 2) - Уд

Пр ° " V£.[tg(6e,/2)r '

4 п,<1;

ь n„'-d„<

2.3 [tg(Ecp /2)]" • (1.24 — 00025- VK)■ 0.75 ' 30- Vv -B R,

V, -KtpV- cos(<p r / 2) • ■ S • (1.24 - 0.0018 ■ VK )' Rz-7tz-D^-tg(er,,/2)

d"'n,> >7.7-[К.В.Кь^-соК«рс/2)]"

С точки зрения АИ максимизация функции процесса достигается при

dQ ■ n,, -> max. (76)

Решая совместно систему (75) и условие (76) находим оптимальные значения dtt „,

пр .„ по заданной производительности 0уд и rz .

В процессе правки расстояние между зернами в продольном и поперечном направлениях изменяются, поэтому в систему (75) вместо l„. подставим Lyp, тогда получим систему неравенств, представляющую математическую модель АИ с принципиально новыми условиями износа круга (работа в режиме затупления):

1 d„<;

LK-(Sff -0.65-[S,f") 2-Sn. -К^-аифс/г

2 ¿.ц^Ь'^ -^5 [S?r)

3. nPdJ,J <

2 Sn. -К^-ак^П

O.OlS-K^y-Si, со5(фгр/2)-Уд

V£-(Sff -0.65-Si")

4. n,<l

Irri CP .

arccos(S,p/2p.)j

R 7 ' V"

6. Hp'd.S

+ arcco^Sp, /2p.)

(1.24-0.0018 VK) 0.75 :

30 VK B- Rz -0.65 S"2)

Vfl-K^-S,, -cos(9c/2) VA7-S (L24 - 0.0018 Vk)'

7. d „-» -t8(eCP -Q.65-S°")2

' ? 7.7-fK B-K^-S^ cos((pr/2)f

8. d„-n,-*max.

(77)

Огтяиизация гористости и структуры является наиболее важным разделом при проектировании АИ. Рассмотрим ряд технических ограничений:

1. Условие обеспечения поровым пространством круга заданной скорости съема припуска, т.е. объем пор V, должен быть больше объема стружки приходящейся на 1 оборот круга V, или V, 2 V, •

2. Необходимо, чтобы минимальный размер единичной поры был больше максимального размера единичной стружки 1ГТРМЛХ, те

'нмт ^ 'сТР.МЛХ '

3. 4. 5. 6 - связаны с технологией изготовления АИ и предельными объемными соотношениями С, и с,

7. Условие обрабатываемости материала, те.

НИ>2НУМ.

8. Условие формирования требуемого количества мостиков связки, с целью увеличения прочности и стойкости АИ, те. 7,, > ГС,.

9. Условие формирования отрицательной усадки и упрочнения АИ

Л, „Г Ж > о;

1 «мр ^>1 С, / Ж ^С, ) к

10. Условие достаточности связки при взаимодействии, те. К^у < 1.7. Подставив соответствующие параметры и преобразовав их находим модель оптимизации пористости и структуры состоящей из 10 линейных неравенств

1. С,>-

10

^ IcpV ' ^OOIT

_ IQyfl Ирогг

DK ±ад уУк-яяч>с,'

2. C,+-

»K '^Д'РЭ

AoV.-Z,

a ^CJ MPOIT

D,

•c, Si;

3. C , 2 0.26;

4. C, <0.48;

5. C, 2 0.24,

6. C, < 0.62,

7. C,+-

6A„

1 +

2-h„

b».

C3<1-

b'

2HVM - H —b-

(Z3-2)2

■C,>1;

8(zj -O.6Z3 -v.76^0.5-^^-

doar ^

(5.3, 56)dan.

l-ct,.„

■C3 +C, 21;

10 C.^-C.sl;

Л„

9

В данной системе количество зерен на 1 мм* гс соответствует структуре круга, а

Ък, - правке его рабочей поверхности. В данном случае максимальная производительность процесса достигается при

С3 + С, шах (целевая функция). (79)

Решая совместно систему неравенств (78) и условие (79) находим Сюпти С10ПГ.

Таким образом, зная оптимальные характеристики АИ с точки зрения технологического обеспечения производительности и качества, можно определить оптимальные режимы шлифования (заключительный этап проектирования). В модель оптимизации режимов входят следующие технические ограничения: 1) шероховатость к.^ ,2) мощность шпинделя Ы, 3) точность обработки, 4) стойкость инструмента, 5) температура шлифования, 6) скорость съема припуска, 7, 8, 9, 10, 11, 12,13, 14) кинематические возможности станка.

Для примера, приведем математическую модель процесса круглого наружнего шлифования с продольной подачей для АИ из СВС КР

2. у; Ч'-Б; Г,

3. V; ч* -вГ 5

4

'Са К, •К,-К,-К< В<"

Ц-п_

с„-а;-к,-к,-к,-в;:

юго-Си ^-^-в^-Кц к, к6-к,'

V".»* -<;Уг <_Ст - ■( Н|* )

^ 1 ь' "вГ-т? \2 Hvj

5 ^(»-0,15) ,

г

(0Л5-Ч) ,и<1-У)

8765-а"-К..-К -К,

6. Л*.

7. Б, ^ •

1000-5М

* с

•л-<1.

9.

10. 15 «„ И

11 ^ 1000 •

13. v, £ус/40;

14. V, й /100;

15. У^-Б,тах(целсвая функция).

1000

-Л.

(80)

Для решения системы (80) разработана программа на ЭВМ, которая определяет Уот • 'от и 51СТГ , произведение которых дает реальную производительность процесса

38

Q,,. Найденную Qp сравнивают с заданной величиной Q = Qy(¡ S, necni/iQ,, <Q,то проектирование операции шлифования заканчивается. В случае Q, > Q необходимо изменить d„ и и, , т.е. вернуться к решению системы (77). Таким образом на основании приведенных обобщений теоретических и экспериментальных результатов разработана методика проектирования АИ и оптимизация режимов шлифования.

Опытно-промышленная проверка и внедрение.

На основании результатов теоретико-экспериментальных исследований разработаны и внедрены высокоэффективные технологии получения новых абразивных материалов методом СВС, изготовления шлифзерен, шлифпорошков и микропорошков, а также инструментов на их основе. Наиболее важно с практической точки зрения является разработка методики расчета основных параметров АИ.

На базе предложенной методике проектирования АИ и операций шлифования, разработаны новые абразивные инструменты из зерен СВС КР на керамических связках, характеристики которых определялись из условий обеспечения требуемой производительности, стойкости и шероховатости поверхности. Наибольший эффект от применения АИ из СВС КР на керамических связках был получен при работе кругов в экстремальных условиях, когда требуются большие скоростей съема припуска и высокой стойкости инструмента. Так, например, были спроектированы и изготовлены круги из СВС КР для обдирочного шлифования, которые нашли широкое применение в промышленности (АО "Тяжмаш", АО "Нефтемаш", АО "СЗТМ"). Установлено, что производительность увеличилась в 1.5-2.0 раза, а стойкость в 2.0-2.5 раза. Полученные результаты свидетельствовали о правильной методике расчета основных характеристик АЙ по заданной производительности. Экономический эффект подтвержден актами внедрения и получен в результате снижения стоимости крути на 15-20%, увеличение стойкости в 1.5-2.5 раза. Общий эффект в денежном выражении при внедрении крупов для обдирочного шлифования составляет примерно 60 млн. руб.

Круги и шлифовальные головки из СВС КР для внутреннего шлифования прошли широкое испытание на АО "Автомет" и АО "Волгобурмаш" при обработке закаленных сталей. Экономический эффект получен за счет снижения расхода АИ в 1,5 раза, правящего алмазного инструмента в 3 раза, а также брака на данной операции на 10%. АО "Автомет" закупил партию кругов и шлифовальных головок на общую сумму 18.2 млн. руб.

Кроме операций шлифования работоспособность АИ из СВС материалов и на других операциях. В частности была разработана новая конструкция армированных отрезных кругов вулканитовой связке зоо х з х 32 из СВС КР 25П СТ В1. Испытание кругов проводилось на операциях отрезки сортового круглого проката (30 мм (ГОСТ 2590-88) и труб бесшовных горячекатанных (60 (ГОСТ 8732-78). На АО 'Нефтемаш" экономический эффект составил 4.2 млн. руб.

С целью повышения качества АИ на ЗАО ЗПОН внедрена технология упрочнения АК 1 200 х 4 х 102 54 С 6П СМ2 6 КЗ, которые применяются на операции высокоскоростного шлифования дорожки качения внутреннего круга подшипника 6018 из стали ШХ-15 HRC 58..65. Упрочнение позволило увеличить критическую скорость разрыва кругов на 20-30%, уменьшить брак при термообработке на 5-7%, повысить класс точности отверстия круга, не повышая трудоемкость их изготовления. В результате экономический эффект составил 8,25 млн. рублей.

Разработана технология изготовления абразивных брусков из СВС материалов. Бруски прошли производственные испытания при хонинговании гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания из высокопрочного чугуна на ремонтных предприятиях агро-прома г Самара Установлено, что бруски 15x15x150 из СВС КР 6Н СТ1 В1 повысили

стойкость на 20-30% по сравнению с брусками из 63С на керамических связках. Была изготовлена партия брусков 1 ООО шт., которую приобрело Ставропольское РТП на общую сумму 20 тыс. рублей (1991). Процесс хонингования гильз спеццилиндров в упор хонгаловками [62] внедрен на предприятии п/я Р - 6977. Экономический эффект за счет повышения ресурса двигателя составил 64 тыс. рублей (1984 г).

На АО "Моторостроитель" прошли производственные испытания и внедрены абразивные шкурки из СВС корундов на операции виброконтактного полирования профиля пера лопаток в ступени турбины из жаропрочного сплава ЖС6 - ФВИ. Работоспособность шкурок сравнивалась с аналогичным инструментом из 14А. Испытания показали, что производительность процесса повысилась на 15-20%, за счет повышения режущей способности шкурок из СВС КР, при этом уменьшился расход шкурок и цена 1 м2 шкурки, поэтому экономический эффект составил 2,5 млн. рублей. Широкое применение в промышленности нашли пасты, приготовленные на основе абразивных микропорошков из СВС материалов. В шариковом цеху ЗАО ЗПОН проведены технологические испытания микропорошков из абразивных СВС материалов на операции предварительной доводки шариков из ШХ-15 Н13С 62 .65.

На основании проведенных испытаний ЗАО ЗПОН закупил по более дешевой цене

микропорошки из СВС "ПС-740 кг, СВС [А1Сг]2Оэ - 55 кг, СРС "ПМ-780 кг. Экономический эффект от применения микропорошков из СВС абразивов составил по годам: 1994 - 2.5 млн. руб., 1995 -4 млн. руб., 1997 -15 млн. руб. Кроме этого, в настоящее время создан участок по изготовлению тонких микропорошков из СВС "ПС и СВС КР.

Таким образом опытно - промышленная проверка и внедрение показало, что абразивные СВС материалы находят применения на различных операциях абразивно-алмазной обработки, а общий экономический эффект составил 215 млн руб Основные выводы по работе

1. В результате теоретического обобщения и проведения комплексных исследований решена крупная актуальная научная проблема, имеющая важное народно-хозяйственное значение и заключающаяся в научном обосновании проектирования и изготовления новых АИ, в том числе из абразивных материалов, получаемых самораспространяющимся высокотемпературным синтезом как перспективного направления повышения эффективности процесса шлифования.

2. Установлены новые закономерности моделирования структуры АИ, получены новые аналитические выражения для определения основных функциональных параметров АИ (объемные концентрации компонентов, структурный угол, характер кон-тастного взаимодействия зерен и количество мостиков связки и т.д.) На базе указанных закономерностей разработаны статическая и кинематическая модели рабочей поверхности АИ, параметры которой функционально связаны с характеристиками АИ и учитывают условия и реекимы правки. Полученные зависимости являются основой для оптимизации основных характеристик инструмента с целью стабильного обеспечения производительности процесса шлифования и качества обработанной поверхности..

3. На основании макроскопических моделей композиционных материалов предложена феноменологическая модель АИ, которая позволяет с учетом физико-механических свойств зерна и связки, их объемных концентраций и параметров связности

„с; зерен и пор определять эффективный модуль упругости и коэффициент Пуассона . Проведены экспериментальные исследования упругих и прочностных свойств АИ Установлено, что модуль упругости АИ в большой мере зависит от зернистости и связности пор. Это говорит о том, что принятые в макроскопической модели АИ допущения вполне корректны.

4. Выполнены комплексные экспериментальные исследования макрогеомегрических

характеристик и физико-механических свойств АИ на керамических связках. Установлено, что закономерности изменения пористости и размера пор АИ характерны для материалов с однородными свойствами, у которых структура инструмента подчиняется принципам гомогенности. Результаты исследования фильтрационных свойств АИ подтверждают адекватность математической модели структуры с реальными условиями их изготовления и принятой процедуре статистического осреднения

5. Доказана корреляционная связь между параметрами структуры АИ с параметрами рабочей поверхности. Получены аналитические зависимости для расчета оптимальных режимов правки и влияния на них кинематики процесса шлифования.

6. Впервые на практике автором, совместно с сотрудниками института структурной макрокинегики методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза получен широкий класс абразивных материалов с регулируемыми физико-механическими свойствами. Применение С ВС технологии позволило синтезировать целую гамму твердых растворов корундов, легированных окислами Сг и "П до 6... 10%..

7. Разработана технология изготовления высококачественных шлифпорошков и шлиф-зерен из абразивных СВС материалов. На основе теоретических расчетов и рекомендаций разработана технология изготовления различных АИ (кругов, брусков, шкурок, паст и т.д.).

8. Исследование прочности АИ из СВ СКР показали, что величина их, на 10-20% меньше, чем прочность инструментов из 91А и 24А, что связано с уменьшением адгезионной активности керамической связки по отношению к зернам СВС КР

9. На основе анализа напряженно-деформированного состояния АК в процессе работы и экспериментального определения термических остаточных напряжений разработана новая технология упрочнения АИ. Установлено, что посла термообработки в отверстии круга формируются остаточные напряжения растяжения. Разработанный нами новый способ упрочнения абразивных кругов позволяет, не меняя установившуюся технологию изготовления инструментов, формировать у отверстия сжимающие напряжения достаточного уровня, что приводит к повышению критической скорости разрыва на 25 - 35%! Кроме того при этой технологии отверстие в круге калибруется до 8 квалитета точности.

10. Проведены исследования производительности процесса шлифования, износа и стойкости АИ из СВСКР. Установлено, что областью эффективной работы АИ из СВСКР являются шлифование сталей твердостью НЯС 58...62, с врезными подачами на 40-60 % больше, чем при шлифовании кругами из зерен 91 А. Кроме этого при обработке этих материалов стойкость АИ из СВС КР на 30-50% больше, чем у крупов из 91А или 24А, что, объясняется увеличением количества мостиков связки между зернами.

11. Комплексное теоретическое и экспериментальное исследования шероховатости поверхности показало, что наиболее приемлемой расчетной моделью является учет особенностей микрорезания единичным зерном. Установлено, что шероховатость поверхности при шлифовании АИ из СВСКР на 10-15% ниже, чем при обработке кругами из 91 А. Это связано с тем, что на рабочей поверхности зерен СВС и в связке присутствуют более твердые и мелкие зерна Сг,0, (4...15%).

12. Предложен механизм образования остаточных напряжений при шлифовании, который основан на принципе суперпозиции двух силовых полей: силового поля струж-кообразования (растяжения) и пластической деформацией, вызываемой зернами (сжатия). Роль температуры шлифования связана с изменением физика - механических свойств обрабатываемого материала в тонком поверхностном слое. Исследования тангенциальных остаточных напряжений при внутреннем шлифовании АИ

из СВС КР показали, что по форме эпюры и знаку они не отличаются от таковых при ' обработке инструментами из 91А и 24А.

13. Разработаны теоретические основы и методика проектирования характеристик АИ, базирующихся на решении системы линейных уравнений по оптимизации зернистости, количества режущих зерен, пористости и структуры, а также режимов шлифования и учитывающая технологические возможности АИ.

14. Проведены сравнительные исследования работоспособности АИ из СВС КР на финишных операциях (хонингованим, виброконтактном полировании, доводке). Установлено, что бруски, шкурки и пасты из более дешевых СВС материалов могут успешно конкурировать с известными абразивными материалами

15. Разработаны новая технология получения абразивных СВС материалов, оригинальные составы абразивных масс и конструкций АИ, новые способы абразивно-алмазной обработки и управления качеством АИ и обработанной поверхности. Эти разработки защищены 1 патентом, 13 авторскими свидетельствами и 5 решениями о выдачи патентов.

16. Разработан комплекс программ на ЭВМ для расчетов и графической интерпретации основных теоретических положений работы,' оптимизации характеристик АИ и режимов шлифования.

17. Результаты исследования внедрены на ЗАО(ЗПОН, ОАО "Волгобурмаш", АО "Моторостроитель", АО СЗТМ, РТП агропрома (г. Самара), АО "Нефтемаш", АО "Тяжмаш" (г. Сызрань), что дало качественный и количественный эффект от применения как новых инструментов, так и новых технологий, что подтверждается целым рядом актов внедрения и опытно-промышленной проверки. Общий экономический эффект от внедрения составил 215 млн. рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Носов Н.В., Кравченко Б.А., Юхвид В.И., Китайкин В.Л. Абразивные СВС материалы и инструменты. - Самара, СамГТУ, 1997. - 400с.

2. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Эффективность и качество обработки инструментами на гибкой основе. - М.: Машиностроение, 1985. - 88с.

3. Носов Н.В. Расчет надежности и качества технологических процессов: - Самара, Сам. политехи, ин-т, 1992. - 127с,

4. Филин А.Н., Носов Н.В., Рахчеев В.П. Шлифование фасонных поверхностей деталей машин: - Самара, СамГТУ, 1994. - 57с.

5. Носов Н.В. Исследование работоспособности инструментов из алмазных зерен, полученных СВС процессом. // 60 лет КПтИ. - Куйбышев, 1990. - с.38.

6. Носов Н.В. Особенности работы режущих зерен, закрепленных на эластичном основании Н Управление качеством в механо-сборочном производстве I. Пермь, 1981. -с.38-45.

7. Носов Н.В. Хонинговальная головка для обработки глухих отверстий повышенной точности II Современные методы повышения эффективности и качества механической обработки. - Куйбышев, 1989. - с.30-34.

8. Носов Н.В. Исследование влияния алмазного ленточного шлифования на параметры корреляционной функции поверхности // Технология обработки деталей машин. - Брянск, 1989. - с. 10-12.

9. Носов Н.В. Исследование износа алмазных лент с помощью корреляционной функции И Управление технологическими процессами. - Иркутск, 1989. - с.32-39.

10. Носов Н.В. Исследование прочности и однородности зерен из СВС корунда II Надежность конструкции. - Самара, 1995. - с.65.

11. Носов Н. В. Применение Абразивных СВС материалов при обработке деталей машин II Современные высокие технологии в авиационном машиностроении. - Самара,

1995. - с. 15.

2. Носов H.В. Разработка абразивных инструментов на основе новых материалов, полученных СВС методом II Управление качеством деталей машин. - Пенза, 1991. -с.52-54.

3. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Физико-механические свойства алмазных эластичных

i лент// Синтетические алмазы (СА). -1976, - №4, с.36-38.

¡4. Носов Н.В., Николаев Ю.А., Горшков В.А. Шлифование абразивными кругами на керамической связке из СВС порошков // Отделочно-упрочняющая технология в машиностроении. - Минск, 1994. - с.56-57.

15. Иванов Ю.И. Носов Н.В. Влияние волнистости на износ при трении II Вестник машиностроения. -1978, -№9, с. 19-21.

6. Носов Н.В., Амосов А.П., Николаев Ю.А. Юхвид В.И. Разработка и освоение.тех-нологии производства абразивного инструмента на основе порошков СВС // Проблемы современных материалов и технологий. - Пермь, 1994, - с.55-56.

7. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Влияние параметров волнистости и шероховатости поверхности на трение и износ II Трение и износ. Т.5 - Минск: Наука и техника, 1987, -с.735-739.

8. Носов Н.В., Николаев Ю.А. Технологические особенности полирования алмазными лентами профиля пера лопаток ГТД II СТМ р ресурсосберегающей технологии. -Киев, 1989, с - 27-28.

9. Кравченко Б. А, Носов Н.В. и др. Виброконтактное полирование труднообрабатываемых материалов II Авиационная промышленность. -1980, -№8, с.10-12.

0. Кравченко Б.А., Носов Н.В. Николаев Ю.А. Качество поверхности при виброконтактном полировании лентами И Известие вузов СССР: Авиационная техника. -1983, -№4, с.88-92.

1. Носов Н.В., Николаев Ю.А. Технологическое обеспечение оптимального состояния поверхностного слоя лопаток ГТД II Качество и надежность. - Куйбышев, 1989. -с. 108.

2. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Влияние параметров поверхности на износ и работоспособность трущихся пар И Механика и физика контактного взаимодействия. - Калинин, 1978. - с.99-103.

3. Носов Н.В., Иванов Ю.И., Жидкова Н.А. Оценка волнистости поверхности с помощью корреляционной функции II Обработка высокопрочных сталей и сплавов инструментами из СТМ. - Куйбышев, 1989. - с.32-36.

4. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Определение составляющих сип резания при ленточном шлифовании // Обработка высокопрочных сталей и сплавов. - Куйбышев: КуАИ, 1978.

- с.50-56.

5. Иванов Ю.И., Носов Н.В., Николаев Ю.А. Установка для пропитки абразивных кругов //Абразивы. - 1976, -№12, с. 12-15.

6. Носов Н.В., Николаев Ю.А., Рожнятовский А.В. Исследование абразивной способности порошков, полученных методом СВС литъя//ВМ. -1996, №5, с.31-32..

7. Кравченко Б.А., Носов Н.В., Юхвид В.И. Сверхтвердые композиционные абразивные материалы // Управление качеством финишных методов обработки. - Пермь, 1996.

- с 48-55.

В. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Эффективность изменения алмазных инструментов на эластичных связках при обработке закаленных сталей и сплавов // Проблемы использования алмазов в промышленности. - М.: 1980. - с.60-63.

Э. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Эффективность шлифования алмазными эластичными лентами профильных деталей // ВМ. - 1975, №12, с.37-40.

3. Носов Н.В., Китайкин В.Л., Николаев Ю.А. Виброконтактное полирование жаро-

прочных сплавов абразивными лентами из СВС-материапов И Тезисы доклада на XXVI Международной научно-технической конференции к 85-летию со дня рождения Н.Д .Кузнецова. - Самара, 1996, - с. 106-107.

31. Носов Н.В., Ражнятовский А.В. Основы получения СВС-корундов// Ученые Сызрани - науке и производству. - Самара, 1996, - с.48-59.

32. Носов Н.В. Исследование процесса шлифования деталей из закаленных сталей кругами из СВС-карбонитридоэ //60 лет КПтИ. - Куйбышев, 1990, с.35-36.

33. Кравченко Б.А., Носов Н.В. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства лопаток ГТД // Вибрационная прочность и надежность авиадвигателей. - Куйбышев, 1981, с.81-82.

34. Кравченко Б.А., Носов Н.В. Новая технология упрочнения абразивных инструментов IIТезисы доклада международной конференции "Интерлартнер-96". -Харьков 1996. с.21-23.

35. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Определение составляющих тангенциальной суммарной силы при шлифовании алмазными лентами II Известия вузов: Машиностроение. -1980, №10, с.127-131. ,

36. Иванов Ю.И., Носов Н.В1 Оптимизация режимов и условий шлифования лепестковыми кругами // Доклад на II Всесоюзной конференции "Оггтим-шлифабразив". - Л., 1981. С78-80.

37. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Выбор оптимальных режимов шлифования с учетом себестоимости Свойств алмазных лент II Прогрессивные методы абразивно-алмазной обработки в машиностроении. - М.: 1979. с.94-96.

38. Амосов А.П., Носов Н.В. О применении материалов и процессов СВС в инстру-' ментальном производстве // Тезисы докладов на XIV научно-технической конференции инструментальщиков Западного Урала. - Пермь, 1989, с.29.

39. Носов Н.В., Кигайкин В.Л. Повышение качества лопаток турбин из сплава ЖС6-9И //Технологическая надежность конструкции. - Куйбышев, 1986, с.52-53.

40. Носов Н.В., Николаев Ю.А., Ражнятовский А.В. Шлифование закаленных сталей кругами из СВС корунда II Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении. - Рыбинск: 1994. -с.98-99.

41.' Носов Н.В., Ражнятовский А.В. Физико-механические свойства абразивных инструментов II Отдел очно-упрочняющая технология в машиностроении: Минск. 1994. -с. 4849.

42. Иванов Ю.И., Носов Н.В. Эффективность шлифования лепестковыми абразивными кругами II Абразивы. - 1982, №2 -с.7-10.

43. Иванов Ю.И., Носов Н.В., Бородина ПР. Влияние свойств эластичных связок на выбор режимов обработки алмазными инструментами // СА -1980, №4,- с.48-52.

44. Иванов Ю.И., Носов Н.В., Гутман Г.Н. Эффективность заточки долбяком и протяжки эльборовыми кругами И Станки и инструменты -1975. - №3. - с.20-23.

45. Амосов А.П., Носов Н.В. и др. Разработка и освоение технологии производства абразивных кругов на керамической связке из СВС порошков // Проблемы материалов и технологий. - Пермь. 1993 - с.153-154

46. Носов Н.В., Матвеев Ю.М. Управление качеством выпускаемой продукции технологическими методами И Физические процессы при резании металлов. - Волгоград, 1993,- с.82-88.

47. Носов Н.В., Кузьмин Ю.Н., Рожнятовский А.В. Моделирование абразивного инструмента // Современные проблемы автоматизации машиностроения. - Самара. 1995 -с. 14-15.

48. Носов Н.В., Николаев Ю.А., Горшков В.А. Финишная обработка деталей машин СВС материалами II Надежность машин и технологического оборудования - Ростов-

на-Дсну, 1994. -с.34-36.

49. Кравченко Б А., Носов Н.В. Термообработка шлифовальных крупов из абразивных композиционных материалов полученных методом СВС // Опыт и перспективы применения композиционных материалов в машиностроении. - Самара, 1996. -с. 74.

50. Носов Н.В., Сараев Л.А., Сахабиев А.В. Математическая модель абразивного инструмента из СВС корунда II Вестник Самарского технического университета. - Самара, 1994. -N91 -с 82-94.

51. Амосов А.П., Носов Н.В. Разработка технологии изготовления хонинговальных брусков из зерна розового корунда марки СВСЛII Проблемы материалов и технологий. -Пермь. 1993.-с. 14-15.

52. Носов Н В., Кузьмин Ю.Н., Рожнятовский А.В. Структурная модель АИ II Тезисы докладов на XXVI международной конференции к 85-летию со дня рождения Н.Д.Кузнецова. - Самара, 1996.-с.56.

53. Носов Н.В., Рожнятовский А.В. Математическая модель АИ // Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении. - Рыбинск. 1994. - с.101-102.

54. НосовН.В., РожнятовскийА.В„ОсиповД.Л. Исследованиетеплофизическихсвойств АИ из СВС корунда II Современные проблемы автоматизации машиностроения, Самара, 1995,-с. 15.

55. Носов Н.В., Сараев Л.А., Рожнятовский АВ._ Определение прочности АИ из СВС корунда // Актуальные проблемы, Самара 1994. - с.20-21.

56. Носов Н. В., Рожнятовский А.В. Программирование эксплуатационных свойств АИ I I Надежность машин и технологического оборудования. - Ростов-на-Дону, 1994. - с.60-62.

57. Кравченко Б.А., Носов Н.В. Повышение прочности абразивных кругов //Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. - Волжский. 1997. - с. 9-10.

58. Носов Н.В. Новый подход к процессу формирования структуры АИ // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. - Волжский. 1997. - с. 19-21.

59. А с. № 1024251 СССР МКИ > В 24 Д11/00. Способ изпзтовления абразивной шкурки / Ю.И. Иванов, Н.В. Носов и др. - 2с.

60. А.с. № 1033300 СССР МКИ3 В24Д13/00. Способ изготовления лепесткового фуга / Носов Н.В., и др. - 2с.

61. А. с. № 1153468 СССР МКИ3 В 24 Д 1/00. Способ виброконтактного полирования / Н.В. Носов, Ю.А. Николаев, В.Н. Баев и др. - 5с.

62. А с. № 1155428 СССР МКИ3 В 24 В 33/02. Хонинговальная головка при обработке глухих отверстий / Н В. Носов, Б.А. Кравченко и др. - 2с.

63. Ас. № 1346416 СССР МКИ3 В 24 Д 13/02. Лепестковый полировальный круг/Н.В. Носов, Ю И Иванов и др. -4с.

64. А.с № 1510253 СССР МКИ' В 24 В 34/00 // В 24 В 21/16. Способ изготовления лопаток / Н В. Носов, Ю.А. Николаев и др. -4с.

65. А с № 1685685 СССР МКИ3 В 24 Д 1/00. Способ шлифования деталей / А Н. Филин, Н.В Носов и др. - 7с.

66. А с № 1720850 СССР МКИ3 В 24 Д 5/00 // В 24 В 17/00. Шлифовальный инструмент / А.И Филин, Н.В. Носов и др. - 5с.

67. А с. № 1743809 СССР МКИ3 В 24 В 1/00. Способ шлифования / А.Н. Филин, Н.В. Носов и др. - 7с.

68. А с. № 1772214 СССР МКИ3 С 24 С 8/02, 10/02. Способ комбинированной обра-

ботки деталей / А.М. Пронин, Н.8. Носов и др. - 9с.

69. А.с. № 1773705 СССР МКИ 3 В 24 В 53/06. Способ профиллирования шлифовального круга / Н.В. Носов, Ю.Д. Шихгорин и др. - 7с.

70. А.с. № 851349 СССР МКИ3 В 24 В 3/60. Способ заточки зуборезных долбяков шлифовальным кругом I Ю.И. Иванов, Н.В. Носов. - 5с.

71. А.с. N2 1798123 СССР МКИ3 В 24 В 1/00. Способ шлифования / А.Н. Филин, Н.В Носов и др.

72. Пат. 2062206 Россия МКИ В24 В 1/00. Способ шлифования /И.А. Швидак, А.Н. Филин, Н.В. Носов, В.Г. Рахчеев - 2 с.

73. Положительное решение к заявке № 5045715/02 от 10 03.92. Технология получения новою абразивного материала методом СВС. Авторы: Юхвид В.Н., Горшков В.А , Носов Н.В. и др.

74. Положительное решение к заявке № 5059736/02 от 23.06.92. Абразивная масса для изготовления абразивного инструмента, авторы: Носов Н.В., Амосов А.П. и др.

75. Положительное решение к заявке № 5064176/08 от 26.06.92: Способы обработки поверхностей вращения. Авторы: Филин АН., Носов Н.В. и др.

76. Положительное решение к заявке № 98836275/02 от 16.06.1997: Абразивная масса для изготовления высокопористого инструмента. Авторы: Носов Н.В., Амосов А.П., Рожнятовский А.В. '

77. Положительное решение к заявке № 951117184/02 от 27.05.1997: Способ упрочнения абразивных кругов. Авторы: Кравченко Б.А., Носов Н. В., Самарин Ю.П.

с/ЗЬя^г

Подписано в печать 04.11.97. Формат Печать оперативная. Объем 2,875 усл. п. Отпечатано в НПФ "РАКС", ул.

60 х 84 1/16. Бумага офсетная, л. Тираж 100 экз. Заказ № 2573. Молодогвардейская, 194.

Введение

Глава 1. Современное состояние теории и технологии обработки абразивными инструментами (ЛИ).

1.1. Перспективные направления синтеза новых абразивных материалов

1.2. Теоретические аспекты оптимизации операции абразивно-алмазной обработки

1.3. Анализ методов моделирования АИ

1.4. Выводы и задачи проводимых исследований

Глава 2. Теория взаимодействия абразивных зерен и связки при изготовлении АИ в свете современных физических представлений.

2.1. Моделирование зерен, гранул и их контактного взаимодействия

2.2. Абразивный элемент как основа структурной модели АИ

2.3. Статическая и кинематическая модели рабочей поверхности АИ

2.4. Макроскопическая модель АИ

2.5. Выводы

Глава 3. Разработка технологии изготовления и исследование качественных параметров АИ из СВС-материапов.

3.1. Особенности технологии изготовления абразивных СВС-материалов и инструментов

3.2. Исследование общей пористости, размеров и форм пор

3.3. Исследование расстояния между зернами

3.4. Исследование физико-механических свойств

3.5. Выводы

Глава 4. Разработка технологии управления прочностью АИ.

4.1. Закономерности формирования остаточных напряжений при изготовлении АИ

4.2. Исследование остаточных напряжений в АИ

4.3. Упрочнение АИ

4.4. Напряженно-деформированное состояние АИ при рабогге

Глава 5. Особенности абразивной обработки инструментами из СВС-материалов и эффективность их применения.

5.1. Исследование производительности обработки,износа и стойкости

С ВС-инструментов

5.2. Формирование шероховатости поверхности при обработке АИ из СВС-материалов

5.3. Теоретико-экспериментальные исследования остаточных напряжений при шлифовании

5.4. Оптимизация характеристик АИ и режимов шлифования

5.5. Исследование работоспособности абразивных С ВСинструментов на финишных операциях

5.6. Опытно-промышленная проверка, внедрение и выводы 405 Общие выводы по работе 420 Литература. 423 Приложение(в отдельном томе).

1. Программы расчета на ЭВМ

2. Акты опытно-промышленной проверки и внедрения

3. Авторские свидетельства и патенты

Научно-технический прогресс, определивший в последнее время развитие многих важных областей технологии машиностроения, в известной мере связан с ролью стде-лочно-упрочняющих операций. Важным направлением совершенствования этих процессов является применение новых абразивных материалов. Существующие методы получения абразивных материалов связаны с большими энергозатратами и экологическими издержками. Перспективным методом синтеза тугоплавких неорганических соединений является использование процессов горения с высокой температурой, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Большой вклад в развитие С ВС-процессов внесла школа академика А. Г Мержанова (ИСМАН РФ), где были созданы фундаментальные основы синтеза и получены более 400 различных тугоплавких соединений, многие из которых являются хорошими абразивными материалами

Определение эффективности применения новых абразивных инструментов из СВС-материалов требует создания адекватной математической модели процесса абразивной обработки. Ряд разделов исследований выполнены в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ МНТК "Термосинтез" и Государственной научно-технической ассоциации 'Термосинтез", а также государственными комплексными научно-техническими программами "Порошковая металлургия" (г.Пермь), "Надежность" (НИИ ПНМС СамГТУ, г.Самара).

Целью данной работы является разработка принципов построения системы проектирования и технологии изготовления абразивных инструментов из СВС-материалов. Достижение поставленной цели осуществляется путем комплексных теоретико-экспе-риментапьных исследований: технологии синтеза новых абразивных материалов, получаемых методом СВС; теории проектирования абразивных инструментов с использованием новых фундаментальных разработок в области порошковой металлургии; технологии изготовления абразивных инструментов на базе управления их функциональными показателями.

Эти исследования в рамках системного анализа позволили построить модель АИ и обосновать основные пути повышения его эффективности и качества.

Научная новизна работы заключается в разработке теоретических основ изготовления новых инструментов из СВС-материалов, оптимизации характеристик АИ и определении их корреляционных связей с производительностью и качеством обработки.

Решение этой проблемы содержит: разработку технологии получения абразивных С ВС-материалов с регулируемыми свойствами и исследование их физико-механических свойств; структуризацию основных характеристик абразивных инструментов на керамических связках; статическую и кинематическую модели рабочей поверхности АИ и влияния на ее параметры технологии изготовления и правки; структурно-феноменологический подход к созданию макроскопической модели АИ и теоретическое прогнозирование его физическо-механических свойств; закономерности управления прочностными свойствами АИ путем направленного регулирования напряженного состояния в процессе их изготовления; исследование влияния параметров АИ на износ и стойкость инструмента при эксплуатации; закономерности образования шероховатости поверхности при шлифовании абразивными кругами из СВС материалов; исследование механизма формирования остаточных напряжений при шлифовании; особенности системного подхода при оптимизации основных характеристик АИ и режимов обработки.

В работе широко использовались экспериментальные методы исследования. Разработанные научные представления положены в основу создания новых абразивных материалов и инструментов из СВС-абразивов, а также определению оптимальной области их применения.

В результате проведенных исследований изготовлена целая гамма абразивных инструментов из СВС-материалов (круги, бруски, шкурки, пасты и т.д.), которые могут успешно конкурировать с традиционными АИ из 91 А, 63С, эльбора и т.д.

В настоящее время синтезировано в центре СВС СамГТУ 1,5 тыс. кг TiC и 3,0 тыс. кг СВС КР Инструменты из этих материалов прошли широкие испытания на ряде промышленных предприятий Самарской области: ЗАО ЗПОН, АО "Моторостроитель", АО "Мотосгроитель", АО"Автомег", АО СЗТМ, АО"Волгобурмаш", РТМагропрома, АО "Неф-темаш", АО "Тяжмаш". Общий экономический эффект от внедрения и реализации АИ из СВС-материалов составил 215 млн. рублей.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту, заслуженному деятелю науки и техники, д.т.н., профессору Кравченко Б.А. за ценные советы в процессе выполнения данной работы, а также сотрудникам кафедр "Технология машиностроения", ИСАП и "Материаловедение в машиностроении" СамГТУ за оказанную помощь при проведении исследований и внедрении.

17. Результаты исследования внедрены на ЗАО ЗПОН, ОАО "Волгобурмаш", АО "Моторостроитель", АО СЗТМ, РТП агропрома (г. Самара), АО "Нефтемаш", АО "Тяж-маш" (г. Сызрань). Это дало качественный и количественный эффект от использования как новых инструментов, так и новых технологий, что подтверждается целым рядом актов внедрения и опытно-промышленной проверки. Общий экономический эффект от внедрения составил 215 млн. рублей.

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник/Под ред.А. Н.Резникова. -М.: Машиностроение, 1977. -391 с.

2. Абразивные материалы и инструменты: Каталог справочник/Под ред. В.А. Рыбакова. - М: НИИМаш, 1976. - 375 с.

3. Абразивные СВС материалы и инструменты/Н.В.Носов, Б.А Кравченко, В.И.Юхвид, В.Л.Китайкин. Самара, СамГТУ, 1997. -400 с.

4. А.с. 1290673 Россия Способ получения литых тугоплавких соединений /В.А. Горшков, В.И. Юхвид, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов (ДСП).

5. А.с. №1024251 СССР МКИ3 В 24 Д 11 /00. Способ изготовления абразивной шкурки /Ю.И. Иванов, Н.В. Носов и др. -2с.

6. Ас. №1033300 СССР МКИ3 В 24 Д13/00. Способ изготовления лепесткового круга /Н.В. Носов, Ю.А. Николаев и др. -2с.

7. А.с. №1153468 СССР МКИ3 В 24 В 1/00. Способ виброконтактного полирования / Н.В. Носов, Ю.А. Николаев, В.Н. Баев и др. -5с.

8. А.с. №1155428 СССР МКИ3 В 24 В 33/02. Хонинговальная головка для обработки глухих отверстий /Н.В. Носов, Б.А. Кравченко и др. -2с.

9. А.с. №1346416 СССР МКИ3 В 24 Д 13/02. Лепестковый полировальный круг /Н.В. Носов, Ю.И. Иванов и др.-4с.

10. Ас. №1510253 СССР МКИ3 В 24 В 39/00//В 24 В 21/16. Способ изготовления лопаток /Н.В. Носов, Ю.А. Николаев и др. -4с.

11. Ас. №1685685 СССР МКИ3 В 24 В1 /00. Способ шлифования деталей /А Н. Филин, Н.В. Носов и др. -7с.

12. Ас. №1720850 СССР МКИ3 В 24 Д 5/00//В 24 Д17/00. Шлифовальный инструмент /А.Н. Филин, Н.В. Носов, и др. -5с.

13. А.с. №1743809 СССР МКИ3 В 24 В 1/00. Способ шлифования /АН. Филин, Н.В. Носов и др. 4с.

14. Ас. №1772214 СССР МКИ3 С 24 С 8/02,10/02. Способ комбинированной обработки деталей /Н.В. Носов, А.М. Пронин и др. -9с.

15. Ас. №1773705 СССР МКИ3 В 24 В 53/06. Способ профилирования шлифовального круга /Н.В. Носов, Ю.Ф. Шихторин и др. -7с.

16. А.с. №1798123 МКИ3 В 24 В 1/00. Способ шлифования /А Н. Филин, Н.В. Носов и др.

17. Ас. №851349 СССР МКИ3 В 24 В 3/60. Способ заточки зуборезных долбяков шлифовальным кругом /Н.В.Носов, Ю.И. Иванов -5с.

18. Александров К.С. К вычислению упругих констант квази изотропных поликристал-лических материалов //Докл. АН СССР. - 1967. Т.176. - №2. - С. 295 - 297.

19. Алмазно абразивный инструмент на металлических связках для обработки твердого сплава и стали /Гапицкий В.Н., Курищук А.В., Мудровский В.А. и др. Киев: Наук, думка, 1986. -144 с.

20. Амосов А. П. Композиционные и порошковые материалы, покрытия: Самара. СПтИ, 1992. -102 с.

21. Амосов А.П., Носов Н.В. О применении материалов и процессов СВС в инструментальном производстве. //Тезисы докл. на XIV научно техн. конф. инст Западного Урала, Пермь, 1992. - С. 29.

22. Амосов А. П., Носов Н.В. и др. Разработка и освоение технологии производства абразивных кругов на керамической связке из СВС порошков //Проблемы материалов и технологий. Производство наукоемкой продукции. 4.1. - Пермь, 1993. -С.153 -154.

23. Амосов А.П., Носов Н.В. и др. Разработка технологии изготовления хонинговаль-ных брусков из зерна розового корунда марки СВСЛ //Проблемы материалов и технологий. Производств наукоемкой продукции. 4.2. - Пермь, 1993. - С. 14 - 15.

24. Амосов А.П., Сеплярский Б.С. Тепловая теория воспламенения и горения: Куйбышев: КПтИ, 1989. - 86 с.

25. Андриевский РА. Порошковое материаловедение. М.: Металлургия, 1991. -204 с.

26. Абдельмонейм Н.Е. Округление режущей кромки и образование стабильного нароста при чистовом точении //Режущие инструменты. Экспресс. информ. - М.: ВИНИТИ, 1975, - №22. - С. 11 - 20.

27. Ахмеров М.А. Методика производственных испытаний абразивного инструмента и контроль качества по эксплуатационным показателям //Новые методы абразивной обработки, М., 1975 - С. 73 - 79.

28. Бабичев А. П. Хонингование. М.: Машиностроение, 1965. - 112 с.

29. Байкапов А.К. Введение в теорию шлифования материалов. Киев: Наукова думка, 1978. - 207 с.

30. Байкалов А.К., ДубовикН.П., Коломеец В.В., Процессы правки и правящий инструмент из СТМ //Синтетические алмазы ключ к техническому прогрессу. - Киев, 1974. -С.1 -8.

31. Байкалов А. К., Полупан Б. И., Коломиец В. В. Формирование поперечного микрорельефа обработанной поверхности при врезной правке абразивных кругов //Синтетические алмазы (СА.) 1976 - №5, - С.34 - 38.

32. Бакаев В.В. Повышение стабильности режущих свойств шлифовальных кругов II Станки и инструменты (СТИН). -1991. - №5. - С. 23 - 27.

33. Бакуль В.Н. и др. Синтетические алмазы в машиностроении. Киев: Наукова думка, 1976. - 351 с.

34. Бакуль В.Н. и др. Шлифование и полирование алмазными эластичными лентами. -М.: ГОСИНТИ, 1972. -15 с.

35. Балакин В.А. Основы прочности поверхностного слоя. Гомель: изд-во Гомельского ун-та, 1974. -242с.

36. Балакин В.А. Трение и износ при высоких скоростях скольжения. М.: Машиностроение, 1980. -136 с.

37. Балкевич В.Л. Техническая керамика. М.: Стройиздат, 1984. - 256 с.

38. Бапьмин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии. М.: Металлургия, 1972. - 336 с.

39. Банчук Н.В. Оптимизация форм упругих тел. М.: Наука, 1980. - 256 с.

40. Баранов В.М. Определение констант упругости образцов материалов, имеющих форму диска //Заводская лаборатория -1972, Вып.9. С. 1120 - 1124.

41. Бахвалов И.С. Осреднение характеристики тел с периодической структурой //Докл. АН СССР. 1987, Т.218. - №5. - С. 1046 - 1048.

42. Бедеутунг Р Влияние качества поверхности шлифовального круга на процесс шлифования II: Автомат, линии и метаплореж. ст ки. Экспресс. - инф. -1975. - №5. -С.1 -21.

43. Беззубенко Н.К. Кинематика абразивного зерна при внутреннем шлифовании с непрерывными продольными и поперечными подачами II: Резание и инст т. Экспресс. - инф. - 1975. - №13. - С. 15 - 24.

44. Белик В.Д. Связь между плотностью упаковки и координационным числом порошковой смеси //Порошковая металлургия. -1989. - №8. - С. 18 - 22.

45. Белл Ф.Дж. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. 4.1: Малые деформации. М.: Наука, 1984. - 596с.

46. Белов С.В. Пористые металлы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1981.-247 с.

47. Бетчелор Дж. Введение в динамику жидкости. М.: Мир, 1973. - 758 с.

48. Богомолов Н.И. Исследование прочности абразивных зерен в процессе микрорезания //Заводская лаборатория. -1966. №3. - С.353 - 354.

49. Бокучава Г.В. Механизм износа шлифовального круга //Тезисы докладов межвузовской научной конф. по современным проблемам резания металлов. Тбилиси, 1958. -С.175-176.

50. Бокучава Г.В. Температура резания при шлифовании //Вестник машиностроения (ВМ). -1963. №11. - С.62 - 66.

51. Барский М.Д. Оптимизация процессов разделения зерновых материалов. М.: Наука, 1978. - 168 с.

52. Брекер П. Прочность абразивных зерен /Яруды Амер.общ ва инженеров - механ-ников: Сер. В. Конструирование и технология машиностроения. -1974. -т.96, - №4.- С. 160 164.

53. Бреслер С.Н., Суров С.П., Удилова И Г. Абразивный инструмент для скоростного обдирочного шлифования //Абразивы. 1980. - - №1. - С.9 - 10.

54. Бирпер.И.А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1963. - 232с.

55. Валфоур А.М. Алмазные инструменты для правки абразивных кругов //Режущий инструмент. Экспресс. инф. -1976. - №24. - С.36 - 24.

56. Ван Фо Фы Г.А. Конструкции из армированных пластмасс. Киев: Техшка, 1971. -220 с.

57. Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов. Киев: Наукова думка, 1985. -304 с.

58. Ванин Г.А. Теоретические основы связи физико механических свойств композитов с их структурой //Методы и средства диагностики несущей способности изделий из композитов. - Рига, 1983. - С. 18 - 32.

59. Ваксер Д.Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании. -М. Л.: Машиностроение, 1964. - 123с.

60. Ватанабэ. Теория шлифования. Применение теории к работе шлифовального круга. Износ шлифовального круга/Пер. сяп. //"Эндзиниярингу". -1959. Т.44. - №4.- С.152 -159.

61. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов. М.: Машиностроение, 1964.-203с.

62. Вейлль Р. Современное состояние экспериментальных исследований при обработке металлов шлифованием //Mecunique industrielle, 1956. №22. - с.11 - 20.

63. Винокуров В.Г., Носов Н.В., Иванов Ю. И. Автомат для полирования кулачков //Механизация и автоматизация производства. -1975. №8. - С.8 - 10.

64. Винтер В. Многолезвийный алмазный инструмент для правки шлифовальных кругов //Режущий инструмент. Экспресс. инф. -1975, - №33. - С.ЗЗ - 35.65