автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение обрабатываемости поликорундовой керамики при шлифовании путем воздействия на контактные процессы эффективными смазочно-охлаждающими технологическими средами

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР ПО ДЕЛАМ ПАУКИ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

ТЭРЬКОВСКИЙ ОРДЕНА 1 РУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

КЛЮЧНИКОВ Сергей Вллдимирстич

УДК 821.9.°.3.7:621.802

ПОВЫШЕНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ ПОЛИКОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ ПРИ ШЛИФОВАНИИ ПУТЕМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНТАКТНЫÜ ПРОИЕССЫ ЭФФЕК i ИВНЫМИ СМАЗОЧНО-ОХЛ Л Ж ДА 1011! 11МИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СРЕДАМИ

Специальность 0^.03.01 - Процессы механической и физико-химической обработки, станки и инструмент

Автореферат диссертации соискание ученой степени кандидата технических наук

Горький 1990

/

Работа выполнена на кафедре физики твердого тепа Ива! гс государственного jниперситета имени первого в России И) Вознисеиского общегородского Совета рабочих депутатов.

Научный руководитель -

Заслуженный центе.'ь науки и техн: РСОСР, доктор технических наук, профессор В.Н.ЛАТЫШЕЬ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ю. Г.КАБА ЛДИН

кандидат технических наук, старший преподаватель В.В.КУЗИН

Ведущее предприятие -

Ивановское производственное объединение "ТОЧПРИБОР"

Зашита состоится " 2 в " декабря 1990 г. в 13. часон но заседании Специализированного совета К 063.85.07 по присуждению ученей степени кандидата технических наук в Горьковском ордена Трудового Красного Знамени политехниче< ком институте по адресу: 603600, Горький ГСП-41, ул. Мш на, 24, корп. 1, ауд. 258.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Горьк< схого политехнического института.

Автореферат разослан "_" ___ 1990 г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат технических наук, доцент

З.М.СУХОРУК

0Н'1АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛБОТИ

- Акту ал ь иго т ь про бл вг.и В нчстоэдрэ яроул рэзртото электронного приборостроении невозможно без испольгопангл ковух спэщпльш« кон-струшигоншк материалов, среда которэд особое va ото зэки;,тот поро-ходнле металлы и их сплэвн, полупроводниковые монокристаллы, твердые лоликрйстэллм ( к^Т'еНнгкз t Ck'T ялли, твордчп сллавн). Особое место в ряду радиотехнических материалов антпвт Уптпррзлокэрамым на основе огнеупорного окисла элет.шшя "лоликор" (ПК IDO I), прпмснле-шя l качестве" мехзничэйкоы носителя БИС. функциональное на виз тейпе поликорундовых пластин предъявляет особне требования и качеству их обработки: пероховзтости поверхности, ^изичеокому соотояи:м apuno верх ноотшх слоев (тлу-.та пршонерхгюстяж трещи«, уропвнь»мак--ро- я мякроналряжениИ). Специфические физико-механические свойства позволит отнести поликор к группе наиболее труднообрабатываемых материалов, ре. ние которых вследствие зысокуП силовой я те п. вой наирятеяностч процесса обработки практически не-озг-гаяно'без гтрпмо-нешм сказэчно-охлпадащих технологических орец (СОТС), При это;.? стандартнее технологические смазки для реэзнот материалов ¡id обзо-печпьэют достижения требуемых параметров качества при 1.мл5овзккл поликора, что приводи-* к высокому браку. Отсюда становится очевидной задача разработки чпэциэльных СОТО' путем изучения особенностей контактных процессов в системе "абразив-керамика-среда" и определения влияния функциональных свойств среди на технологические параметры обработки. , ' Диссертационная работа являлась частью научно-исследовательских работ кафедры физики твердого тела Ивановского гоЬуиипероите-та в ргпкэх госбгаяетной темы "Исследовать и разработать составы омазочно-охлаздающпх технологических сред для резания труднообрабатываемых уатергаяоз",- выполняемой согласно приказу ХНО Мчнвуза РС-5СР ft II-3S-48Q ин/П-06- 36 от IS,T2.87r., постановления Сонжка СССР .4 326 от 13,03.8?, Всесоюзной нзучно-тех.члческоЛ лрограмш ГКНТ СССР на I936-1990 гг. 0.03.02 "Создать н оезоить производство высококачественных смазочных материалов, в том числе универсальных сортов'га-сел, обеспечивающих унификация, сокращение ассортимента,. .) также смазочных материалов, реализущих эффект безызносности при трении"; Всесоюзной научно-технической программы ГСЯТ CCCF G.I8.I0 "Созда'ние я освоение СП", д-'.т метзяло'брэбагтавдкх модулей и гибких автоматизированных систем", Постановление,Совмина СССР 555 от 30.10.85г., хоздоговорных научкс--ксслеповательских работ о п/я Х-5476, A-730?,

- г -

н wiiwa г; рамках договоров о цоучно-техяическом сотрудничестве о

л/я Г-4СГ0, В-2034, прадпраяггшс "ГГопикоо", НПО "Мзхаиика" Минэлея-онпг о'.'о С'>Л\

HsiiJHiii'ii' ^оии/шла обшбатизземоотк поликорундовой кера-. ,'ка ajt.v по'Зп.оЛств,и ксдавкишв процессы при шлифовании &5-•l'CiCïHa:,::;. >;t о-л'.данис-ох^^^йшвки орадамл.

1. "стаиовдвчо, ч?о перо^оватооть обработанной поверхности спроделятоо?' глпвич-j образом структурши тапоа разрушения. При шлг.^оваши: ролккриогалаячеог.о* перамгки наиболее технологичным яв-лке-тсч ог-ализ. ция »¡гутризвронного окола.

2. î1jpoaï.t-'0h ноэн." подход к ошгимяззади процесса разрушенья гюлккрг.от^ллг.чеокоП кер^пгга прл ¡здаУтвиии с целью гшшмпзащщ

ро'сvocva а'юпбохгмуой поверхности состоящий в поадерхяппи в <-01.е рг.кп:»! тег-даврз^ур, ао преышкпсда предела терхостоГ&ооот о ьязки пел:-wr.:ioгвллрчесухА crpjvïypu.

3. Пою;а":го, что улучшение обрлбэтнваьмости под действием ^ек'лпншх СОТС вызвано снетекпем тепловой к силовой напряженности процеооа ылиГоаанш и определяется синергизмом охлавдащгос и антк-одгозлоишк сгю"отв СОГС.

Про к? tri ев кая .денкфо ть. Даш рекомендации по созданию и выбору составов СОТС, способствующих повышению квчеотва поверхности деталей аз поликристэлл!тчес;кЛ кврашке, для пошивши производительности обработки и отойксоти алмазного инструмента при абразивной обработке этого материала. С целью улучшении обрабатываемости керамики к других высокопрочных материалов предложены составы ССС, закиданные авторскими свидетельствами СССР (А.С.СССР И 1427810, А.С.СССР й I57028P, Л.С.СССР 1549062)

Апробация работе. Рсиоаныо результата работы додотечн на-.jpo-

рой областной конференция молодас ученых по научио-техЧЕческлм пробяэыэм, Иваново, IS85; ш областной научно-технической конференции "Трение :i износ деталей макип я радщего инструмента", Иваново, ISS6; ца Всесоюзном научно-техническом пеалкнара "Сзы? применения еовнх смазочно-охяаглаших технологически cpgj; при обработке ve-таллоз резанием", Горький, 1967; на Воесотепой научно-технической конференции "Разработка и промышленная реализация iiob-v. механических и фиэико-химичеогак методов обработки", ''осквч, ТС-<:8; на

научно-технические конференциях лреяодазатолпл « «оедудго'щ» 'iivi-новокого гооунпворситечз (IOffi-I'.r^pr.)

Диссертация обсузденя и опобгекя ия оовегяи.тл оплтр.-.что;» Ивановского производственного объединим "Tonapttfop"', IXO г.

Реализация: работы. Рег#льтэтн робота внолрега iffl Bf pwrpwf ws п/я X-547S, "Ноликор", т.Кяьешиа; !Т0 "Точприоор", г.Гьаьово; ле-Т9ЙНО-5СЭКЯчичесхом заводе Подольского ITC Тал'слзд", г.3о*ч:о»о; о общим окономячеокигл v^jetscot 53,1 рублей в год. *Ь;">т»~г дичесмю разработки автора иополк»ук>точ в ле''йои процесса пл (■::-зичооком факультете "»{вазовского господахсвиного унявсрси?«5.'>.

11у{5дякзш1Г. Но то длооертэцги сщ'Ллгп.ов-'но М pador, получено три. авторских свидетельств» "ССР на пзсЗретскпа ¡1 тгг рачо-ш патентной экспертизы о вздэче авторских свидетельств на нэабротсгшя.

Структура объем рэйруа. Дсссчртация состоят гз зго^скгз:, пяти глав, основных выводов по работе; включает ?5 отроют wü-ho-писного текста, 10 таблта, 50 ргтсунков, список лчтератдц 171 mn-менование и пркг.ожонио,

ОСНОВНОЕ СОЛЖ','.!"^ РАБОТ','

Зо введении обооясванн актуально зтъ теуы л наутоьс подэсеаля, вииоегше на запит?. 7?на зрнотзция работа.

3 первой главе внявлонн параметр» структур« « дродосса |>о ikphui корашческвс катерка лов, определена особенности контакт»». взаикодеЗстапЛ при айягмом шдя;ч>вгнш: сзпрхгведок иогзетзклэтеогегге поликристаллов, дэн знэняз отэтествкшга я зорубвпшк по тп

диссертации. От^ориулировапэ работая гапотеза и коякротззирчташ-; отдачи исследования.

^кнервлокерокакз и?.:еет чеодяородку» 1Юл:1"ргст9л.чпчоскую структуру , состояло из двух составляя:;;«. Первая iv vsr. - твордаэ пэра-виоиернохнепопепне зерна корунда, прочностнне юторгстж: которых в силу внутршляч особенное?аП .мог.лузто'нюг) ог'ропгая узтуиогт только о»плог"«ке.* 8л:.5»зэ. - ^еякрноталлп-

чоскгЛ опо'Я, с-остоя1';:тл кз ст<зклосг>р2 aywu*

Раздав^«:« керчтилчеогах катерналов носат крушепй характер. Ъпг.о?ь до шеокях те.улоратур порлдгл (0.75 - (%00)4ГЯЧ> яластлче-сгуэ до*^«?:^), езяззк^с'з о дчвлстронжга двзяетазм, ;>е даблг'ист.

3 соответствии о технологической схемой изготовления поликристалли-чеоких керамических материалов хрупкая магистральная трещина при разрешении стремится локализоваться в ыежзераяны/. стыках. Ого оо-ломыется наличием пор н чужеродных примесей - и^лциаторов межзе-ренлоЗ хрупкости. В качестве "т -.?ыобэ" .меязоренного разрушения используют 'вэполион-э мехчристаллигннх стыков двуокисью цц^чония (3-4?» объема), спосо(5-ой и 15 раз увеличивать вязкость разрушения алюмооксидной керамики. Наличие в кемэреишх грантах двурхиск циркония ппь^одит к примерному паритету прочностных характеристик объема ьерпя и ше.таристэллитной связки, Б этом случае каправненхе распространения магистральной трещини будет соответствовать линии ' действия максима лихих гасателышх напряжений и слабо откликаться на иаличпэ в иеж}азних объемах отеклообрадующего наполнителя.

Ял», полукристаллических материалов характерна конкуренция ' прочностных свойств, с одкоЛ сторона, границы и, о другой, тела зерна. Это является причина!! явно выраиенноА не;монотонной температуркой зависимости прочноетних свойств', которая имеет две переходные томдорзтупн: первая критическая температура соответствует оптимальной температуре охрупчивзнш. зерен, а вторая - локализации ■ сдвиговых. дзформациЛ й ма.ысриоталлитнья стыках. Подобная температурная зависимость прочности тела и границы зерна от температуры описывается, в частности, ВЛТ.Подураевым, который рассматривает эту зависимость в более простом варианте о од: эй критичекоЗ у аппаратурой, соответствующей началу интенсивных кеякристаллитных сдвигов.

Анализ контактных процессов, происходящих при шлифований сверхтвгрдкс неметаллических материалов, проведанный В.АДрулько-' бым А.В.Подзее.«!, В. А.Тародеем, А.АДЦтэлиным и ад., показывает, что при взаимодействии абрвзив-кэрашха в условиях абразивной обработки отсутствует зона пластических деформаций, разрушение Поверхности носит хрупкий характер. Однако в условиях, когда температуры в зоне обработки превышают определенный предел термос .ой- -кости вджкриогаллитной связки, наблюдаются следы квазивязкого разрушения, проявляемого в виде межзереннях вырывов и сдвигов на поверхности резания, что является следствием ветвления разрушающей тречшнц в меакристаллитянх стыках и квазивязкой ; чсовпации деформирующей нагрузки. Исследованиями В.А.ХрулькоЕа и других показано,

что л ля г.вгэ]!15элоб, пл.9С««со-'Г(Я /.з&рпциг готор'х пчу-

трршгой структурой, керохоеэтоот». обрэботм.чи".! ро'"»1>х»:оагл ^'рсд-?-ляетеч ир<?обдадзкк',км типом хрупкого рззруен:«. Пул ?том ири-Зслс« технологиям л, о точк;; ррюш .'ntim.nt.vnn»* I •лпфогсроютлггл", отся впутркгт'риккг; окол, готор:гЛ, соглюпо пролотэдяенлт.* ".Г.Т-'-ч-бзлдэтт, отллчаэгыт 1.",;?т;о"; оп^ргоо^овтт»». .'•'•¿соточоч;?'» ^--п.-оп обработал и", как олелетви», уэ^г.лери'» те ■:,'рртг7рч рсгз"гл, лр;"-стт тс появления иа обряда ?кпап:.гд:: новерлоогях крумнолсльеччш участков ►летсрекгагх скоася. >ю злиотсльствуот о лопзлвзпод* ра зру::кчпп мрдарясталлячнч?. стнглх, кг>пктя"д''г" хпг.актчр которого позволяет привлечь к опиоашго данного прэцо га модель ятко-хруяиого оо^хо'Д.

Пэучепиэ те. лнгэгуриы полеП при л бри зшз ю" обря^о-г" кврана-1«! показало, что в репл*.тх po-.iv.rix резания 7с*чло,Т,:тз\,чйо.кя<» хчрэр-терястпчя о;с .■ гдпих пэлчк. истадлоя огЗчспэчнвиют прогрег! пргт.човяр:-:-ностекх слоев з.!Гото1Ш! на гдубчну 35-40 т>* до тсмчерзтур, лмло отличающихся от икеши.* место в зоне де^орг'.кгионного контакта. Оэт челкпляэ сояз-'ерт.® с сяубхшой пспнгл. Несладко позлен« прод-полагать характер впутроншгс структуршгс яодпекпП в прароверхносх-пт,'г. опта обрзбптовзег.'ой корэшчвокоЯ детали, вклглая продцо'Тср'и-ционнуя зону.

ХЪ основании анализа особпччостр."( разрушения л контактных взапмоде&стзи1 при годоТоваявк полдкрлстэллкч люй керамики ¿ыло СД9Л8Р0 ПРС-ДП0Л0!К9НИ6, что П??ь к Я0ВШЗ"Н1Ш ОбрЯба ЯИП е!.'.0С7й пели— кора следует кокать в иэдоконги механизма разрушения при чглкСювэ-ш:н в пользу трзнскрястзллптного скола за счет он ирония силовой и тепловой напряженности процесса чбра зивяоЯ обработки.

3 работах научных школ зкад.П.А.Ребяэдера, лро1>.Л.З.Кудо_'икл п лроТчВ.Н.^дткшвэ показано, что внешняя среда молзт оказывать существенное влияние па характер дефорчяровэншг и рззрушешга шерла лов при резани.. зз счот протег^нм ловорхиоитних гт'гоцеолоп, значительно язг.'эшгоцих эплопум обстановку п зоне реязкия, С'Хуегс-тивнооть дед ¿вил СОТС определяется через проявление ео Т'угосцпоиа-лышх свойств. По даннгм исследований С.Ч.Парсеговэ, В.С.Гсбзпцо-воп, П..\.Рутк:к1.1 кои-Котиептн значимости ф/нкциокальннх-своЗотз "Г-Г пр;т ябра з'-в;ю" оброботк? дачртэллячоеккх сверхтверда яояикрп-огбляов можно ряспологлть л ряд по убывзгада: охяазздашря, мстря» счазоч-'ч.ч ^,чгп>зг'1,:г:упт"пт ¿утаим. Р силу локшолятмооти при

- в -

шоокия скоростях и нагрузках .термодинамического условия проявления а^Текта Т-ебяндера, маловероятно охцдзть, чтобы радикалы1, образующиеся в результате механохимических процессов во время абразивной обработки, били бы способны существенно облегчить де>5ормцшо н рэзруь'еяке лолпкорупдовой керамики ы счет хемооорбционнчх процессов из ее поверхности. В то г.» время («о дэяныч Х.В.Худобша и В.Н.Латшаева) неа&змо.*но четко шделпть или разделить сказочшй и моючий а^»[.екти деЯоттшя внешней сроду. Поэтому на основании пред-вэрятелыых результатов било оделчио предположение, что ^»ккцко-нальнаш овойотьамя СОТО, определяющими ее технологическую »1>5ек- . тивкооть при шли^оваты оксидной керамики, должны быть охлаждающая и антадгедаонная. Синергизм последних (по данным А.М.Ьелэ-

уолог.а) обзопечивоет иакошяядеов отекание температур в зоне обработки, что, согласно модели вязко-хрупкого перехода, вызывает ежп-лэнио садовых параметров разрушения посредством реал в за аи! низко-янэртоемкого янугризеренного скола.

Б ооответег'впи с шиеирлояшным, для достижения поставленной цели автором били определены оледуадцпе задачи исследования:

1, Изучить закономерности образования поверхности поликора при шлифовании для того, чтоби виявить оптималы*диапазон температур л нагрузок для реалигзции технологически приемлемого, о точки зрония бшшк.шза.,лп шероховатости, механизма разрушения керамики.

2, Изучить особенности влияния виеспей среды на контактные процессы и характер Армирования поверхности при алмазном.шлифовании поликора. Установить особенности влияния функциональных свойств СОТ. на технологические показателя процесса шлифования.

3, Провести пронышленнум апробации разработанных составов и техники лркмвнеалт. СОТС.

Во второй гляае дена характеристика филкс-химических а механических свойств инструментального и обрабатываемого материала, ваявдеш особенности струхкосбра зова кия и формирования повех>хност-пого слоя при шлифовании полшеорун-довол керамики. Проведен георе-тичеакиК анализ роли отдельных структурных компонентой поверхности и внутренней дефектности материала в формировать шероховатость. Определено влияние внесших условий деформирования пи структурный тип разрушения поликора.

Анализ стружки и изучение премила поверхности покчггыг.ух, что при шлифовании поликора сохраняются обеде зико'ло'.'.чрноом

струякообразовянм и Формирова »та ло«?рхкосет, хзрпкториие длч od— рззшюй обработки хдапккх (гечвтзллэтосн-ях иатвряалов. Рязруаение лоперхноатк при этом носит чг.сто гх-хатяесгиП характер. П процесса обработки от поверхности отдоллетсч плкрсскошпескзя стру;/кя поо-пооделеняоЛ геометрической Форш. Г^ееточенп'! режимов обработки приводит к ПОЛВЛвЯШ) в ют» î-рупннх кусков-зерен корунда, т<?ряю~ сдо ме:язере1пую связь.

ТЗылвлега следувцне разион.таюстн рагрупенкя поверхности яоликора :

скалнвэние и дроблонпо зерен корунде;

сдвиг!» зерен но ме/.чрпсгаллюи;!.' ст!'коп;

стрыв sep-îH я блоков кристаллов; ГТсследнпе два ¿дада разрупсш'" ci укгурн дзтзт крушше осцилляции профиля поверхности при про^аяог.г'п'рпк и явлшотся нежелательны: и; с то^кп сргиот получения технологически троЗуем»х параметров качества поверхности.

Я-лшнс ^рпктографдческого анализа позволяй? установить положительную коррадгщшнну» «вязь кгвод устойчивостью кехзерелчч« границ о одной стороны и качеством обработки да с другой. Укрепление межряогзллнтннх стыков блокирует возможность г/е-.зеренкых сколов, что повышает общий объем внутреннего разрушения.

Гс следование влетн/л температуры на структурный тип и энер-гттп рпэрушетпи полтора показал?, что вч:пе темп эра ту 1« 550°С п условиях статического нэгпухеши, соответствующего схоме одноосного растяжения, лреоблад? '■•труктучним тчпом рязгуценга: становятся кнтеряристэллпткне дефщ. .лхпонше сдвига. Птс яЕдяетсч следствием резкого сни.т.еная энергоемкости ие^зереннь - границ. Поскол у в .-ольншс услозж шлифования п охе.г-, и длнакикэ нэгрукеняя значительно отяячэлтся от приведенных вьгпе, следует ожидать смещения критического бзрьеря з область более высотах температур. ГГ;.этому в уело ЛЕЯХ плоского Ш««Т!ОВОНЯ.Ч пол^корупдовой SOi ЧАЙКИ нэобчодипо обеспечить ллбо р<ш«н обработка, /ибо эптат оред>- та поте, «тэбн температура гокфояшгля ire превосходила внгеоукзээшшЛ грнтнчеоглй барьер.

Особое влияние па характер деформационных процессов при раз-гу тени и .'«'пкерз чокэр^млкч огззкваот внутренняя дефектность поллкр -стялоччрсксй структуры, наиболее одоочнми является.логсалыше рлз-рпхлэчтп ял«?ячх открой (пори), "сследованш, проведенные

- в -

В,А.лрулы--овии, шми зизов-г, что лори дьдяо-т «..оцихш иилцла тора-га че.тзврепчюс оке зв. Теорот::ческиЛ расче? пою зал, что при ога-тисустескц равновероятно:! ¿а определяй«' пор ао позврхассти пласть-Ш1 и уореднтшем зетчешк линейно". кокцентрмич. вероятность встречи при престо:» ер'/а госпвгадоедш имя раковга находится из уроыю ТГ>£, 'Гшскг,! образом, еол:г считать, что всо раковии, являю-•здсоя аоуочшиш крушг* оспилляций профиля поверхности лря из;.;е-ронйп «^эчояогостл, рис»» сечзь "ли определена голодно?. концои-7рзя,!геЛ пор, и облгетл рл'.утрпипреиного скола ззчолня'от всю остав-вд»сч позор>:г:ссть и соответствует тепгалопгчаекп требуе.лс?£ Широкова тооти, то допя вк.«з;.ена.*, соот-ветствумцях па растром К'чьс'ва гр;;перно составлдсг

Г* г-"',от:-'Д'.1 г«а1'Г' шюг-еш результата модельшх исследований, проссдеч;п1л о цмкш шяьленнл особенностей влияния отделышх циоиалыпк. тео^ств С?" г.ь технологические пзт.пиетгн процесса пли-фовош-.ч пплчкорувдоъоЯ кера?;:ши, сформулирован обц:;й принцип кон-стру'лровр.Ш'л с^дюльшк СОТ" для аброз-лвкоЯ обработки -високопроч-шк поликристалл кчои.юс материалов.

I? качпнть? зоггегратквного технологического показателя качества обработки г>н!1 принят ойцпб процент шкода после вшивания подложек, удовлетворял,^их требуемому уровгш рерохогагости 11.25;ли) при измерении последней по пятя базовым линяям подложки.

?, соответствие со значимость» функционэлышх овойота внеинеП среды при абразивной обработке неметаллических катеркалев, била проведояа оценка тецло^изпческюс характеристик жидкостей с целке опречэлшдя общей базовой основч СОТС, удовлетворяются оптм.уэль-ним услозипп теплообмена в условиях контакта с разогретым тверди,< телом. Теплофвзэтеские характеристики С СП исследовались стаццарт-шм термографическим методом, позволяющим.проследить проследить ' теки ера турку» д:шшжку теплооодержанкя и теплостойкости жидкости, посчитать величину теплового аффекта процесса тэшообкена. К кс-пнтаклям бнки принять' следующие группы жидкостей: водные раствори электролитов, ПАВ, спиртов, эмульсии. В результате термографических лееледоваркй было установлено, что теплоты испарения растворов впзроят от обмей концентрации соответствующих органических или гооргэшнеоких соединений, прячем для слабокояцентрировпннид {2%) рэстроров наибольшей теплотой испарения обладает вс.г'.гие раствори хлоридов нрлочноземель;ых тетпдлов, что связгшо с более шоой«"п

значениями , по сравнению о водой, ^тальиш испарения. 'То люре увеличения: к.онц&нтрацни соло'! в растворах ,;гх тейко^зичеокие характеристики по значении теплоты испарения и температур:,! кипения растут, достигая максимального значения (на 60--У.}"' ваша анз.тог-лч-них характеристик вода) » области, к цнешдеиш). Однако их

чрезвычайно в"сспчя коррозионная агрессивность но позволяет использовать данные водние раствори в качестве тепиолегачеокп» гдщюотеа. В работах Б.Короткозэ показано, что паилучи::™ топяоТч'.зчческинк харэктер!1стика:'.«г.0б;'>адавт 3-12/!-нае растворы а- 'ленглпколя в веде. Термографический анализ водних растворов зчилеиглдшля показал, что уг'.э ГО£-инл раствор превосходит воду, явлдадуюся ооиовидл теплоносителе:.' "С!.:, по величине теплом "испарения ¡;п 3~>% при вязкости, близкой к апалопттао'ду показателя поли.

Исследования темпов охлаждения СО'.;, и озедешше по петодаке Трента, показала, что, хотч добавки этнленглпколя и тормозчт процесс пленочного кипения вследствие увеличения тепчоти испареши раствора, в ряду зодноэткленглкколезих растворов, начиная о 12/5-ноа коткнтрад;.я, увеличение энтальпия парообразования и температур:-! кгпеиил не прпвогят к росту темпов ехдакдеяия. "то евчачно с рт-г.им увеличением вязкооглг вышеукззаннта растворов. Причем, в отди-чив'-от растворов электролитов, воднае раствори этиленгликодя корро-зпонпо кнактивнн.

Для опроделорпя корреяяциоштах отнеЛ »'еяд* теспанн охлаждения, тепло'Г'иаичеетсики характеристиками среды у. техаслогичьакнта пч~ рзкегрв\зд обработки бзли проведены жягаташш эгяшгпяколовнх растворов в качество текнолоп'чеекзйх жидкостей при плтгТойэнгп «->рто поли коровах пластин на станке ЗЛ722 кругом ДЛЯ АСР 63/50 !: I в ре-т::г.ях: V ЗГ> ,л/с, и = П.1 ПиП<= I т/дз.ход,5 п ~

12 »л/мин. По интегрально«?? :;окззэтелга кэчес-г-э коЗ'И'тткзнтн корреляции мекду ладаиенвем геплэчжзячссюп хэ^шкто^готпя ередч >' усгь шопяем обес Зптнваодости политопа определен рзвнч,.' 0.0"'.

На основании рогедсчшчх иссдедова ни" т!о:**но оделась р"вод о |%Я9СООбХПаНООТВ чолотьяэпэшя 1С-12л~ВЧХ растворов ртглонгитолч ч качестве базового теплоносителя СОТО.

В после,т,>ге<з яре;-я поязг/яись робот !:»о"и лвядввля Ц,А.Рй(5"п-дерз, однозначно угл^лапчпг? на ьезмо'тюоть ироязчонт з^октл С .чдерп » уо.чот<ос пбррзигнон обработки хрушетх говалептних ярч-ОГнЛЛРО. Я;_|'Т':.-;г! ^ЛОбоД'л;к. К Г.П,.гаэп9К упГ'ГНТ'Ч'ОТ , что г.»>:о*т— плг-кч" гтполсг-псотП к? следует оэтдч?ь от гсоаяьзовчичп

- 10 - ,

в качестве ССТС растворов гояогенчых ПЛТЗ и спиртов, Склероуетрпче-окиб исследования, проведенные на установке, собранно."! кч база станка мод.ЗБ^З алюзнш инструментом, при скорости сколккенда I" поковали, что вижчняя среда рзпдпчкоП хш.тическол природы

в области реальных нагрузок не изменяет Xf»pi.' герз рлзрусення скрайбируемоП поверхности полккора п в области квязипластпческих сдвпгсв, в в области хрутжс бочовш: околов, Поэтов повышение обра батывасиос та поликопу ¿¡дезой керамики зз счет использования к качестве тохколйгпчесгах зпдкостей водных раоугороя двухатоглюго спирта игплепглшшя) нельзя связывать с вогохиюя проивленкем диспергирующего ,ач5.ствия растворов глмколеГ; и оргштеохлс гвда-тиро ваших: соединений.

Оцеак? смазочной способности различных сред (растворов ЛАП, электролитов, спиртов) определялась калирккетркчеоюа! методо;«". с.а гданккз трения СВД-2 по <гсеш дток-шлодка, в условиях контакта корундового диска е латунной колодки с врезанным абразивнаи бруском. Голодка пдопшчпсь к врзпощемуся со сиоростья 2 ы/с кругу с уси-лтад 150 П, транспорт копыту ено?. среда в контактную гону осуществлялся смачивзниеп икккей половина крутя в калор;тлотрз, заполненном .тлдчостьп.

Оценка сказочнех свойств G0TC производилась по силе трения к ка основе "чэлиза уст повившегося через 1С кинуг работа температурного баланса в сиотеае дя^ч-жкцкостъ. Исследования повдзалй на-

устойчивой функциональной свази ютду сило" тренгог и температурой гдлдкостя, изменение последней являлось следствие.'; чеилооб-гл»на с кснтакгируеуда-'и в ГрхдациоиноЗ паре телами.

Электронная .микроскопия позволила зафиксировать на контактах поверхностях устойчивые вторичные структуры трения, не связанна« химическими взакшдейсгвяягл» с коотахщ?у9шда поверхностями. Однако одолений нестехио«етрическй состав не позволял дать точнув ютэрвретяцшэ структур трения известными таическими соединениями.

В результате наиболее перспективной в плане сг/гзочного действия бппп /з-'-'долйнн группа аяионактивних ПАВ -ДНС-А, 01",1. Причем поль зторячиих соединений трения оказалась гораздо пира, кечелп просто otrronsrote ка стельных сдвиговых непрягвяю* и удучпение грпк-ivioKaoro контакта в зоне обработки. Те саыке присадки проявили оллочиость к уменытскшо засал'гвзе.лосгп гпжропрауиля абряз'-зглс 8«-рол злгязногс инструмента, т.е. обеспечивал/ реалнасппы шовега'оЕо и прямого чогя'его эСч>апта. Ясоледпоз позволяет говорить сб единой зиткодгогиозиоЧ $уккцш виешгей огедя.

"ою.дая способность ^астворов ПЛВ оценивалась по роадщей способности лруга ЛСР 63/50 "I при шлифования полпкора в различи« лсид;<остях. При внборз способа подачи ССП; ¡,ц исходили из того, что он должен б.чть тяковнм, чтобн по всзмомгостч перекрыть прояснение .других эдиктов СОТС. К тякосым был отнесен ннеэоннш1 способ подачи жидкости, предлоконнк" Л.В.Худоб'гшм.

определения кооф^диечта корреляции мевду технологическими параметрами обра бог ка и активность?) проявления антзкздгепионного действия среди били проведены испытания СОТС о добавкам! исследуемых Ш.В при шлифовании полгаюуундовнх глас чш в стандартных режимах •на предает ьмхода подлокек тробуе:.'ой шероховатости (Т.25 дал). 0по~ нершюнга.чькые данные позволили определить коэффициент корреляции мезду технологической э^йектюшостно обработки и зктичдгезнонной Ф.ушищеЯ преда = 0.85.

В результате асдельних исследований разработаны специальные СОТО для шлифования сгерхтвердих материалов лолякорундовои керамики, содерадщлэ в качестве теплоносителя раствор этиленгкзиоля, в качестве антиадгэзионмше присадок - шпюиактишшх ЛАТ), а также пакет антикоррозионных, ангишшшх, бактерицидных присадок - "Про-гресс-П" и "Прогресс-13".

'" В четвертой.гязвв изложены результаты лабораторных и прэиз-эодственшге техкодогичеокзгх. иг -ытаний омазочио-охлаэдащга технологических сред.

Основными оценочными критериями эффективности СОТС были приняты:

■ группа характеристик качества поверхности (шероховатость, Фактическое распределение высоты шжронерошосте^ по поверхности ¡¿шрованнх плпеги, физическое состояние поверхности);

стойкость инструменте, темпера тури и силы резания. К испнтпниям для определения технологической эффективности вновь разработанных СОТС серии "прогресс" для шлифования радиотехнической: керамики били припятм; базовые составы, рексг/ондуемме для сравнительных испытанна при абразивной обработке материалов Л.В.Ху-добюш.м; -липкости, рекомэндуемче для прецезионаого или$оваши керамических материалов влгизкюл! кругами на металлвчеокоЗ овэзкэ В,А; Хрульковкч; ряд кодольшх составов; серийно выпускаемые омульсолы, по некоторж этапах работы определялось влияние на силовые параметр:! обработки керамики СОТО С. - 35, (Финляндия) в процентной соотношении, рекомендуемом для данных операнд" .т<доздо-изготовителям!.

Таблица I

лишние СОТС ка параметры йункця-нироваштя слеге?..;-' резания

То: :снояог:гсескэя Средняя тем- Шероховатость Число измерении, "йсяо подложек,

ср рТТО пе раздрз в обработанной со ОТВЙ т с твуггшх откеиенгоп; со

оспе резаши поверхности, мкм уеовню 1.25 мкм Я* к 7 7

вода 6пи°С 1.6Я % и

С. содовый р-р 605°С 1.30 35«?

р-с этилея- 590°С

жксяя 12,1 1.20 42,1

р-р ПАЗ ДНС-А 6Ю°С 1.35 П-с* 13%

"Прогресс-3" 1.05 ■ сЛ/,» 37$?.

•3. "Прогглесс-ТЗ" .-,3 с°с 1.03 и ■:'/_ 627,

Шлифование политого осуществлялось кругами пря.гсго профиля (АСР) зернистостью 63/50 э ногалличеокоп связке Ш1), на станке 3JI722, в стащи ртних резчгалах V = 36 а/с, - 0.1 им, -S = ми/да.ход, S = 12 м/мин. Статистическая обработка гезудьтатп ооуиюствлямоь с* поыоцко персональной 31Л ДЕК-ЗМ,-

Температуры в зоне обработки -измерялись полуиокусптвенпой. термопарой, когда одним электродом горячего спая терг.голапя являлас совокупная поверхности абразивных зерен и медьсодержащей связки круга, а вторы.; - тонкая пластина монокр'лстэляЕческогс? кремния B0Q пкл, размещенная в плоскость разъема керакичс-ной. заголовки. По результатам температурных исследований установлено, что CQTC перш ' Прогресс еншшт средшю температуры в зоне обработки в услсвиях использования стандартных скоростных реотлов резания по сравнению о базовыми СОТС ка 10-15/?, сдвигая область безопасных,о точки зрения термостойкости кеЯкршталдитнод связки, режимов обработки о V - 36 м/с, к - 0.1 игл, 170П>= 1 м/Дз.ход, 4 ы/мш для

базоэнх СОТО, до Y = 36 r/c, t ~ 0Л мм, ^КПЯ1 = I ш/дв.ход. 5 .. Ю м/мш. Это соответствует стандартным, экономически обоснованным по производительности и удельном затратам, ремшм обработки поликорундовой керамики плоским шлифованием.

. По мере роста тепловой напряярчности процесса шлакования пояи-кора, в соответствии со схемой вязко-хрупкого перехода, растут силы резания, что обменяется появлением деформационных составляющих диссипации режущей нагрузки. Результата измерения о»л реванш доказали, что использование в качестве СОТС вода, знилающей среди" теперзтурк в зоне обработки ка 15£ по сравнении о обработкой без смазки, снимет составляйте силы резания Р^ из 5 + 1С%, э.?2 п-а ,25 + 40%.' Добавление кальцинированной ооды в чу позволяет каьо-нить интенсивность снижения силовых параметров обработки вдвое. На несколько меньшую величину изменяют интенсивность ишг^ния составляющих сил разами добавки поверхностно-активных веществ. Применение раэработjhhux для шлифованияе неметаллических поликристаллов СОТС: "Прогресс-5", "Прогресс-13" и СОТС А - 35 (США) лрлзодят к уменьшению сил резания на величину в 2 f'3 раза большую но сравнению о другими СОТС.

В соответствии о тепловой и силовой напряженностью процесса шлифования поликора определилось ранлирование С Ж по вдияг то на шероховатость, жзоткосгь системы резаши и стойкость абразивного инструмента . По всем шд:елеречислешшм параметрам СОТС серия Лрогресс

занимают ведущее ыесто. Сопоставлз:;ие данных пзг.'эрекия перохсвато-с г л и Одакгографячеодоо анализа плийоваягзс поверхностей позволяют сделать рнпод о существовании уото'иквой корреляционной связи между нэтщтеем на обработанной поверхности раковин, следов ьирызя серен илл блока корундових кристаллов, крушат осцяллявдями ппо^йля п иреднзк вне ото?! микронэрозностел поверхности ноликора.

Ддк о'шлвт.'овзнных пластин, функц'гональнзя нагрузка которых определяется требованиями радиоэлектроники, особое значение ижет вопрос о гТщз^гтеокош состоянии приповерхностных слоев, урозне и знаке макронапрягешь" в подложке. Двнчнз рентгеноструктупнсго анализа пока очли, что вря всех яопольздепсг рехяллс вляОошшвх зг СОЛ в приповерхностных слоях формируются избыточные нзпряшшя растяжения, уровень которых в условиях отсутствия интенсивных пластических деформаций определяется темпера турно!! вэцрялкншостыо процесса обработки. Поз.ому практически мекронапрялонля всть "замороженная" ин-'[ориацпл о юевилх тесто при гаялфовании температурах. В связи о этим появление участков крупнозернистого рельефа является не результатом изменения знака напряжений, а следствием повыиенкя уровня коктакпшх температур выше некоторого критического для данного ли-териэла значения. Последнее подтверждается следц'О'дим пактом: низ-ля» значениям макрояапрядении соответствует низкое значение блочно-сти характеристики, определяемо"; процессам дробления к скалывания кристаллов.

Совокупное рассмотрение полученных результатов позволяет сделать вывод, что сяжоняе силовой и тепловой напряженности процесса абразивной обработки ноликора, происходящее з'З счет воздействия на контактные продессн эмрективныш СОТС, обеспечивает приоритетную резл^зчцкю внутри зоренного разрушения поверхности, что обеспечивает высокие технологические показатели обработки и определяется синергизмом охла:ущщего к аятшдгезиоиного аистов внешней среди.

3 пятоЯ главе обоугщекн полученные результаты и приведены результата промышленной апробация п внедрения рлботн из предприятиях: л/я Х-5476, ПО "Гочпркбор", г.Иваново, Л35 ПО "Лше'каш", г.Иваново, с общпм экономическим »фт®ктом 59.1 тыс.рублеГ; в год.

СН5ПЗ ЗНВОДЧ ПО РАБСТЗ

I. Трудность дсстяаег-пк требуегых технологических. параметров обработки вузвэнп спецй^ическшд 0йзккоч.кда)1гечеошлр л тепло ~>нзп-чеоюалх «зоЗства ми корунда, а тэкгк наследственно« техполог;мосг.о"

дефектностью полисристаллотеской структуры.

2. Р.'ероховотост1/ обработанной поверхности определяется главки» образом структурным типом разруаонил керамик)!. !1ря ^т^фовптптг, полжрнсталличзского корунда Ж 100—I наиболее техполоплич:.-. с точки эронш пкшч'.мзпзцш вкоотк млкрокеровностей является реэлиноц;ш зпутризэренгтого около.

С. Улучмеиле обрабатываемости под действием »»ictîbkhï СОТС вчябоно скжгением тепловоз и о. лозой нзпрялэнкостч процесса ¡ллнфо-ванпя и определяется синергизмом охлагдагадих и антиздгезпонних свойств СОТС. При этом внганадгезиокная функция обеспечнюо? формз-розакио янтиадгозпонннх структур в зоне деформационного контакта, что удуч;;:аэт усчомш фр'якзСионного взаимодействия деузль-мпотруменг ч обеспечивает очеотку ¡.юкропрофиял поверхности а бра айвних зорои. I 4. С целью достз»нения чэкопмапьаого охлатдовдего зфОогд-а ■ найден оптимальный состав подпо-гликолввоЗ основа СиТС. Установлено, что при добавке этиленгликолл тормозится процесс пленочного кипения, что лрззодзгг к болео активному теплоотяоду из зоны обработки.

5. Предложено использовать в качество грибоактизноЛ дрпсадкн к СОТС раствора аняонактямшх ПАЗ, что в сочетания о оптимальной охлзэдаюшей способностью обеспечивает положительный технологический . эффект.

6. Установлено, что использование СОТС, разработастшх автором, онижи высоту микронеровностей о К3 = 1.30 мкм до Sg = 1.05 мкм п увеличивает Вькод технологически годных поликорундо&нх подлокек по оравнвняя с базовтш СОТС п 2 +• 2.5 раза. •

7, Раэрзбсгаяшо СОГС вяедренн на заводах Чинэлектрояпрома и министерства приборостроения, Экономический эффект от внедрения 59.1 тыо." рублей в год.

. пушшодш гго TJv.tE диссертации

1. Электронографическке доследования износа твердосплавного инструмента а*яла ПК -- 8 // 2 облаеттая конференция молодых ученых по научно-техническим проблемам» Иваново» 1986 (в ооавторство),

2. А.С.СССР SI 142.781 Ш! CI ОМ "Смазочно-охяатдащпя жидкость для обработки материалов" (в соавторстве).

3. К вопросу о механизме действия ССГ. при резании полупроводниковых монокристаллов //В кн. : Опнг применения новых СОТС при обработке металлов резанием. Тезисы докл.Всесоюзного научно-технического семинара, Горький, 1987 (в соавторстве).

4.. Разработка и внедрениэ эфректпвчнх сл^зочш-охладдающих жидкостей д. л ¿езки полупроводниковых монокристаллов. Иваново, 1987. Гоо.рег..'' 01.06.0 T03I97 (в соавторстве).

5. '.С.СССР J» I57ÜÜÍ.G Ш1 CIQ.I "С;лазочио-охлакдаздая жидкость для механической обработки металлов" (в соавторства).

6. Об одной аспекте действия СС" //В кн.: Разрабог1-.э ч ирош-иленнэл роализащ * новых механических и физико-химических гетодов обработки. Тезисы докл. ТЗсееодазнои научно-технической конференции, "осква, KGG (в соавторстве).

7. 0 механизма разрушения металлов при резанш; /'/В кн.: Тео-ро'пгческие и практические аспекты теории контактных взаимодействий при резанш металлов. Чебоксары, 1983 (в соавторства).

3. Разработав и внедрение эффективных смазочно-охдакдактщтх жидкостей для розшгия -грудкообрабатынаешх материалов. Гос.per.

0187 00П8ЛЕ1, г*.Иваново, 1938 (в соавторстве).

У. А,С.СССР 1549062 ЖИ С1Ш "Смазка для механической обработки металлов" (в соавторстве).

10. Смаэочно-охлаадающая жидкость для механической обрьоотки ыетг^лов./Ранение о выдаче авт.свид.СССР от 18,03.89 по заявке

IT. Смазочно-охлаадзющая жидкость для механической обработки металлов./Решение о ввдаче авт.св.СССР .''> 46094S1/3I Св соавторстве).

Ï2. Смазочно-охлавдающая кидкость для механической обработки монокристаллов./Решение о выдаче авт. св.СССР от 15,05.89 (в соавторстве).

13. Нсследованиз механизма действия и разработка ооставоь эффективных сыазочно-охлаадающих технологических сред.-Гос.per. П 0189 0017202, г.Иваново, 1989 (в соавторстве).

14. Разработка и внедрение ¿рфективных омазочно-охлаядащих жидкостей для резания труднообрабатываемых материал/Рос,per. Б 0187 00087181, г.Иваново, 1989'(в соавторстве).

Поддисано в печать 19ЛГ 90. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Объем I печ. л. Печать плоская. Тираж 100 экэ. Заказ 671. Беплатно.

И 4460655/31 (в соавторстве).

Автор

С.В.Ключников

Лечагно-мнояительный участок ИвГУ. 153377 Иваново, ул. Ермака, 39.