автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Структура и свойства высокопористых суперфинишных брусков, технология их производства и контроля

На правах рукописи

СИВКОВ Илья Николаевич

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ВЫСОКОПОРИСТЫХ СУПЕРФИНИШНЫХ БРУСКОВ, ТЕХНОЛОГИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА И КОНТРОЛЯ

Специальность 05.02.01. - материаловедение (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I

Самара 2003

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение в машиностроении» Самарского государственного технического университета

Научный руководи гель: доктор физико-математических наук, профессор Амосов А.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Филин А.Н. доктор технических наук, профессор Трусов В.Н.

Защита диссертации состоится « 3 » июля 2003 г. в «10-00» час в ауд. 28 на заседании диссертационного совета Д. 212.217.02 в Самарском государственном техническом университете по адресу: 443010, г.Самара, ул. Галакгионовская, 141

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГТУ.

Отзывы на автореферат просим присылал» по адресу: 443100, г.Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Самарский государственный технический университет, главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д. 212.217.02

Ведущее предприятие:

ОАО «Самарский подшипниковый завод»

Автореферат разослан « » Л^в? 2003

г.

доктор технических наук

Ученый секретарь диссертационного совета

А.Ф. Денисенко

© Самарский государственный технический университет

ИО.52.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перед абразивной промышленностью нашей страны стоит задача получения высокопористого (с пористостью > 40%) абразивного инструмента (АИ) открытой структуры на основе микропорошков абразивных материалов для отделочных операций, в частности брусков для суперфиниширования. Высокопористый суперфинишный АИ открытой структуры, изготовленный по технологии прессования, имеет следующие преимущества перед традиционным суперфинишным АИ с ограниченной пористостью (до 40%), изготовленным как по технологии прессования, так и литья из шликерных масс:

- производит резание без образования прижогов на обработанной поверхности;

- имеет лучшие условия для удаления отходов обработки из рабочей зоны, так как металлическая стружка, обломки зерен и связки накапливаются в поро-вом пространстве и затем вымываются смазочно-охлаждающими технологическими средствами (СОТС), что намного уменьшает засаливание рабочей поверхности АИ;

- обладает повышенными антифрикционными свойствами за счет циркуляции СОТС через сообщающиеся поры АИ, что существенно снижает грение и увеличивает стойкость инструмента;

- работает в режиме самозатачивания в течение всего времени обработки и обладает повышенными режущими свойствами.

Известен промышленный способ получения высокопористого АИ путем введения порообразователей, выгорающих в процессе обжига, однако этот способ повышает число замкнутых, а не сообщающихся пор и не применяется для АИ на основе микропорошков.

Диссертационная работа направлена на решение актуальной для современного абразивного производства задачи по созданию АИ из микропорошков с высокой открытой пористостью, разработке технологии его получения, исследова-

ния структуры и контроля свойств.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА \

J

Автор защищает:

1. Методики выбора характеристик и рецегпур высокопористых с>пер-финишиых брчеков открытой структуры.

2. Разработанную технологию изготовления высокопорисгого АИ открытой структуры.

3. Предложенные методики лабораторных измерений и аналитические методы расчетов физико-механических, фильтрационно-емкостных и эксплуатационных характеристик, способы акустической дефектоскопии АИ.

4. Результаты опытно-промышленных испытаний разработанных высокопористых суперфинишных брусков повышенной износостойкости.

Цель работы: создание высокопористых износостойких суперфинишных брусков открытой структуры на керамической связке из тонких микрошлифпо-рошков с повышенными эксплуатационными характеристиками, разработка технологии их проектирования и изготовления, методик оперативных неразрушаю-щих исследований структуры и свойств.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Обоснован выбор материала высокопористых суперфинишных брусков открытой структуры с помощью математической модели.

2. Рассчитаны рецептуры высокопористого суперфинишного инструмента различных характеристик по номограмме, учитывающей влияние параметров структуры АИ на его технологические параметры.

3. Рассчитан оптимальный режим нагрева и охлаждения брусков по математической модели разрушения АИ (образования трещины откола) для предотвращения образования термических трещин при спекания.

4. Оптимизирована техноложя производства суперфинишных брусков для получения инструмента повышенной пористости, открытой структуры, с высокими эксплуатационными характеристиками.

5. Разработаны методики аналитического определения фильтрационно-емкостных и физико-механических характеристик АИ неразрушаю-щим акустическим методом контроля. Изучена возможность качественного и количественного контроля дефектов АИ по изменению его частоты собственных колебаний (ЧСК).

6. Проведены испытания режущей способности, стойкости, удельной производительности разработанных высокопористых суперфинишных брусков.

7. Даны рекомендации по промышленному использованию нового АИ, оценена экономическая эффективность его применения.

Методика исследования: Аналитические методы исследования базировались на положениях теории материаловедения порошковых композиционных материалов (частным случаем которых является АИ), теории упругости и акустики многофазных пористых сред, теории механических напряжений, разрушений и прочности Мора. Экспериментальные исследования выполнены по предложенным методикам определения фильтрационно-ёмкостных свойств АИ методами взвешивания, пропитки и акустического исследования, упругих и прочностных свойств - механическими и акустическими неразрушающими методами с применением математических моделей, методов регрессионного анализа программы Excel 2000. Также использовались специально разработанные компьютерные программы для обработки изображений и математического моделирования.

Научная новизна: Исследована взаимосвязь структурных, физико-механических и фильтрационно-ёмкостных характеристик абразивных суперфинишных брусков, позволившая получить следующие новые результаты:

1. Получена номограмма, объясняющая возможность регулирования пористости АИ при неизменной его твердости и регулирования твердости АИ при неизменной его пористости в широком диапазоне за счет изменения его структуры.

2. Представлена математическая модель оптимизации режима нагрева и охлаждения АИ для предотвращения образования чрезмерных температурных напряжений и трещин откола.

3. Предложены методики аналитического определения фильграционно-емкостных и физико-механических свойств АИ неразрушающим акустическим методом, позволившие исследовать следующие свойства опытных и стандартных образцов: скорости распространения продольных и поперечных акустических волн в материале АИ, общую и открытую пористость, проницаемость, модуль Юнга, модуль сдвига, пределы прочности на изгиб, сжатие и скол.

4. Разработана методика оценки износостойкости АИ путем определения его характеристик трения с обрабатываемой деталью.

Практическая ценность и реализация работы:

1. Впервые получены суперфинишные бруски высокой открытой пористости без введения порообразователей, открытой структуры, с оптимизированными эксплуатационными характеристиками.

2. Предложены методики расчета рецептур высокопористого АИ открытой структуры, регулирования его пористости и плотности при прессовании, удобные для производственной реализации.

3. Оптимизированы традиционные режимы гранулирования, прессования, сушки и спекания для получения инструмента с однородной структурой, высокой пористостью (до 53%) и хорошими прочностными свойствами.

4. Успешно испытан в опытно-промышленных условиях на Самарском подшипниковом заводе (СПЗ) полученный АИ. Даны рекомендации по промышленному применению опытного АИ.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Международной конференции «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте», СамГТУ, г. Самара, 1999 г; Всероссийской научно-практической конференции «Редкие металлы и порошковая металлургия», МИСиС, г. Москва 2001 г; Международной научно-технической конференции

«Высокие технологии в машиностроении», СамГТУ, г. Самара 2002 г.; на заседаниях кафедры «Материаловедение в машиностроении» СамГТУ в 19972002 гг.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ. Объём и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 120 наименований и 3 приложений. Она включает 174 страницы машинописного текста, 13 таблиц, 37 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель, научная новизна и практическая ценность работы. Приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Аналитический обзор литературы» выяснено, что снижение себестоимости, повышение производительности процесса абразивной обработки и достижение требуемых характеристик обработанной поверхности возможно как при выборе оптимальных условий и режимов обработки, так и при использовании новых абразивных инструментов повышенной стойкости, пористости, с оптимизированными режущими свойствами. Значительный вклад в разработку новых прогрессивных технологий окончательной обработки и инструмента для них внесли: В.Н. Бакуль, Ю.М. Ковальчук, A.B. Королев, Г.Ф. Кудасов, А.Н. Мартынов, Н.В. Носов, В.М. Оробинский, Ю.В. По-лянсков, В.Г. Рахчеев, А.Н. Резников, А.Н. Сальников, С.С. Силин, В.К. Старков, В.Н. Трусов, А.Н. Филин, Л.В. Худобин, A.B. Якимов, П.И. Ящерицын, X. Круг, X. Опитц, И. Пекленик и др. отечественные и зарубежные исследователи. Рассмотрены характеристики суперфинишных брусков, исследована технология их производства. Свойства прессованных брусков сравнивались со свойствами брусков, изготовленных методом шликерного литья, которые являются базовым вариантом операции суперфиниширования на Самарском подшипниковом заводе (ранее ГПЗ №9), где проводились опытно-промышленные испытания нового АИ. Рассмотрены преимущества высокопористого суперфинишного инструмента открытой структуры. Изучено со-

стояние вопроса моделирования АИ. Рассмотрены традиционные методы контроля его эксплуатационных характеристик. Определены чалами исследования

Во второй главе «Разработка теоретических основ формообразования высокопористого АИ» обоснован выбор абразивного материала и структуры высокопористых суперфинишных брусков с помощью математической модели, разработанной Н.В. Носовым. Данная модель учитывает влияние связки АИ на процесс обработки. Абразивные инструменты являются разновидностью порошковых композиционных материалов. Они представляют собой систему, состоящую из трех фаз: большого количества абразивных зерен (С;), связки (С;), выполняющей роль матрицы, и пор (СД В АИ выполняется условие: С1+С2~Сз = 1 (100%). Соотношение этих фаз определяет структуру абразивного инструмента, правильность выбора которой оказывает большое влияние на производительность процесса абразивной обработки и качество обработанных поверхностей. Расчеты по модели показали, что оптимальным сочетанием открытой структуры и высокой пористости обладает инструмент из карбида кремния зеленого. Общая пористость полученного инструмента соот-ветств)ет расчетной, что доказывает адекватность модели для АИ высокой пористости.

Рассчитаны рецептуры высокоиористого инструмента различных характеристик для суперфиниширования по номограмме, учитывающей взаимосвязи структурных (структурный угол <р (0...90") и степень сближения гранул а; (0...1)) и технологических (С;, С:.С.?) параметров АИ (рис.1). В данном исследовании область применения модели Н.В. Носова была расширена на высокопористый ЛИ открытой структуры. На основе модели установлено, что разработанный АИ имеет значение структурного угла, приближающееся к 90° и величину сближения гранул 0,4...0,6, что свидетельств)ет об образовании мостиков связки с большой площадью поперечного сечения, т. е. АИ становится достаточно прочным, несмотря на высокую пористость. Следовательно, существует возможность получать высокопористый АИ, обладающий высо-

кой прочностью и износостойкостью. Достоверность этой модели проверена опытным путем (анализом процессов производства ЛИ) и физическими испытаниями (ультразвуковым просвечиванием) инструмента.

(1-17- путч выбора рецептур АИ с учетом его структурных параметров)

Предложена методика использования диаграмм Гиббса для наглядного сравнения пористости разработанного АИ с традиционным. Выяснено, что по этим диаграммам удобно оценивав важные фильтрационно-емкостные свойства суперфинишных брусков (общая и активная пористость). В третьей главе «Разработка технологии изготовления высокопористых суперфинишных брусков» приведены результаты исследования технологии производства суперфинишного инструмента. Оптимизированы режимы гра-

нулирования, прессования и термообработки для получения инструмента повышенной пористости, огкрытой структуры, с высокими эксплуатационными характеристикам и.

Исследовано влияние концентрации раствора клеящей добавки — декстрина на формирование высокопористой открытой структуры АИ. Выяснено, что повышенная концентрация раствора клеящей добавки увеличивает вязкость формовочной массы, что обеспечивает сохранение высокой пористости (до 60%) и открытой структуры, образовавшейся при свободной засыпке гранул формовочной смеси после протирки ее через сито. Концентрация раствора увеличивается за счет изменения соотношения компонентов, лучшего растворения декстрина в подогретой до 80 °С дистиллированной воде и этиловом спирте, в сравнении с применявшейся ранее водопроводной водой. Этиловый спирт обладает вязкостью на 20% выше, чем у воды при нормальных условиях, что повышает вязкость всего раствора декстрина. Кроме того, спиртовой растворитель способствует увеличению открытой пористости (сообщающиеся поры) формовочной массы вследствие его активного испарения.

Выяснено, что при уменьшении степени сближения зерен за счет уменьшения плотности формовок, достигнутого путем уменьшения навески формовочной смеси при прессовании до упора, структура АИ становится более открытой и пористой. Анализ показывает, что нет жесткой зависимости между твердостью и пористостью, как указано в литературных источниках. Для объяснения этого факта предложена номограмма выбора параметров структуры АИ. На рис.2, изображена структура двух суперфинишных брусков. Точка А соответствует инструменту структуры п= 14 (С/=0,34; Ст=0,14; СУ=0,52). Точка В соответствует инструменту структуры и=9 (С/=0,44; Ст=0,12; 0=0,44). Графики соответствуют инструментам открытой структуры и=9...14 (С,=0,44...0,34), твердости ВМ1-СТ2 (5...150 НЯС), пористости 41 - 53%. При фиксированном содержании абразивного зерна, С/ (одном и том же номере структуры АИ, и), пористость Сз уменьшается с увеличением твердости АИ (увеличением количества связки С;). Хорошо видно, что как уменьшение

содержания нор Си так и уменьшение содержания связки Сз, достигается путем увеличения количества абразивных зерен С/, то есть изменением номера структуры АН (степени сближения зерен). При фиксированном сближении зерен (определенном номере структуры ЛИ) увеличение твердости (прочности ЛИ) досгигас!ся увеличением содержания связки (мостики связки утолщаются). Увеличение пористости в этом случае доспи аегея за счет уменьшения количес1ва связки (мостики связки утончаются).

Как видно из рис.2, существует возможность ре1улирова!Ь порисюсгь суиерфинишных брусков при неизменной твердости, если двигаться по оси пористости, Сз (точка А'). При этом номер структуры АИ изменится с п-14 до п-12. Не меняя содержания связки, это можно сделагь за счет изменения давления прессования. Установлено, что применение новой технологии позволяет повысить пористость АИ в среднем на 7%.

Можно регулировать твердость АИ при фиксированной пористости, двигаясь но оси содержания связки, С2 (точка А"). Номер сгр> ктуры измени гея с «=14 до п= 12. Не меняя давления прессования, лою можно достичь путем изменения содержания связки в АИ.

С},%

ВШ ВШ 141 М2 Ю СМ! СМ2 С! С2 СТ1 СТ2

1'яс.2. Помшрачма реагирования пористое!и и твердое!и омерфинишиых бросков

Предложено наглядное представление структуры АИ диаграммами Гиб-бса в бариненфических координатах (рис.3). Вершины треугольников соответствуют 100% содержания зерен (С/), связки (С¡) и пор (СД Процентное содержание каждого компонента характеризуется высотой противолежащего треугольника, откладываемой в барицентрических координатах треугольника. Точка А (0,34; 0,14; 0,52)) на диаграмме Гиббса соответствует структуре АИ с таким же соотношением фаз, как в точке А (см. рис.2), а точка В (0,44; 0,12; 0,44) соответствует структуре с соотношением фаз, как в точке В на рис.2

Рис.3. Диаграммное представление структуры ЛИ в барицентрических координатах

Для предотвращения термического растрескивания брусков при спекании использована математическая модель образования трещины откола. При неверном температурном режиме печи в процессе изготовления АИ от чрезмерных внутренних напряжений в теле инструмента мо1уг возникнуть скрытые микро-

С„ 100%

Сь 100%

Съ 100%

трещины и открытые трещины, приводящие к разрушению изделия. При выборе режимов спекания АН необходимо знание механизма и величины внутренних напряжений с целью управления ими для предотвращения растрескивания изделия. Нарушение целостности материала и разрушение АН при нагреве и охлаждении после спекания в печи происходит в результате образования трещин растяжения материала.

Получены расчетные формулы для выбора температурного режима:

А/ Еа-1' аапг

где АТ/&1 - градиент температуры, Л/ -время охлаждения

Ттж - начальная максимальная температура изделия в печи, Ткам„ - конечная (комнатная) температура остывшего изделия, а - коэффициент температуропроводности, / - полудлина бруска, Огф - предельное напряжение растяжения, Е- модуль упругости Юнга, а - коэффициент линейного расширения бруска. Рассчитанные по данной модели значения времени нагрева и охлаждения были использованы для корректировки режимов спекания суперфинишных брусков. В результате получены бруски без осыпания, раскола, трещин. Кроме того, спеченный инструмент имеет равномерное распределение твердости, плотности и повышенную пористость порядка 50%.

Впервые в материаловедении АИ проведено исследование внутренней струк-гуры инструмента методом микроскопии шлифов в проходящем поляризованном и неполяризованном свете при увеличении в 250 раз. Установлено грануляропо-добное строение матрицы и преимущественно межгран\лярный вид пористого пространства в материале опытных брусков. Выяснено, что высокопористые бруски имеют равномерную, открытую структуру и сообщающиеся поры (рис.4

а)). В стандартном инструмент отмечена слоистая структура укладки зерен, что можно объяснить гравитационным расслоением при шли керном литье (рис.4 б)).

а) высокопористый (прессованный) АИ б) стандартный (литой) АИ

1'ис.4. Микроструктура суперфинишных брусков

3 четвертой главе «Физическое обоснование и разработка методик исследования физико-механических и эксплуатационных свойств абразивных брусков» предложены методики определения фильтрационно-емкостных и физико-механических характеристик АИ акустическим резонансным методом по частоте, собственных колебаний образцов. По результатам акустического исследования образцов рассчитаны и сопоставлены следующие физико-механические ха-рак;ернегики разрзбо!анных и сшщартных обращоа АИ: скорость рае г ¡рос гранения продольных и поперечных акустических колебаний в среде материала АИ, общая и активная пористость, проницаемость, модуль Юнга, модуль сдвига, предел прочности на из!иб, на сжатие и на скол. Расчешые упругие и прочностные характеристики сравнивались со значениями, определенными путем механических испытаний брусков на сжатие и изгиб. Отмечена хорошая сходимоаь результатов, полученных акустическим неразрушающим методом и механическими испытаниями предела прочности на изгиб и сжатие на прессе. Это создает пре,'.посылки к использованию нерафушаюшего акустического метода для контроля прочности и упругих свойств АИ. Значения активной и общей пористости, проницаемости материала брусков, полученные акустическим методом, также имеют высокую корреляцию с экспериментальными результатами, полученными методами пропитки и взвешивания. Следова^лыш, целссообрлпо применип>

14

нетрудоемкий ульгразвуковой экспресс-метод определения этих важных харак-1еристик АИ в массовом производстве.

Предложен аналитический способ определения коэффициента общей пористости, основанный на решении модифицированного уравнения среднего времени Уайли для высокопористых сред:

где / - измеренное время пробега волны в двухфазной среде; время пробега в твердой фазе (зерно и связка); - время пробега в порозаполнителе.

Входящие в выражение (2) параметры находятся: 1 - по результатам измерений при ультразвуковом исследовании абразива, 1Т, ¡п по таблицам физических свойств веществ.

Сравнение характеристик опытного и серийно! о АИ, полученных по результатам механических и акустических испытаний, показало, что опытный АИ, обладая значительно большей пористостью и проницаемостью, почти не уступает при этом по прочностным характеристикам серийному АИ.

Для определения области устойчивого состояния АИ (без раф\шення) применена теория прочности Мора. Построены круги Мора предельных напряжений сжатия (раздавливание), растяжения при изгибе (огкол) для стандартного и нового АИ и огибающие кругов Мора для нахождения области устойчивого состояния материала (рис.5). Данные диаграммы могут использоваться для выбора рабочих напряжений АИ; эти напряжения не должны превышать пределы прочности (значения рабочих напряжений находятся в области, ограниченной огибающими кругов Мора).

(2)

6)

Рис.5. Диаграммы Мора: а) для высокопористого АИ, б) для стандартного АИ.

Предложены способы качественного и количественною контроля качества (дефектоскопии) АИ по изменению его частоты собственных колебаний. Упругость материала абразивного бруска характеризуется модулем Юнга Е. Найдена связь частоты колебаний/с модулем упругости Е. На основе использования аналогии процессов, описываемых формулами F = кх, где х - смещение колеблющейся точки, к = тсо2 - жесткость (упругость) колеблющейся системы, /0 = ^к/т и сг = Ее, где а - напряжение, е - деформация, получена зависи-

где т - масса бруска.

У дефектного бруска по сравнению с эталонным (бездефектным) уменьшается Ей/п. Таким образом, по частоте собственных колебаний /о суперфинишного бруска можно качественно судить об его упругих свойствах.

мость:

(3)

Показана зависимость частоты собственных колебаний АН от диссипатив-ной характеристики материала инструмента, вызывающей поглощение энергии и уменьшение амплитуды акустического сигнала. Предлагаемый способ основан на сравнении собственных частот эталонною образца АИ с испытуемыми. Количественно дефектность абразивных брусков характеризуется безразмерным коэффициентом затухания:

а = А/Т>, (4)

где а - коэффициент затухания акустического сигнала, определяемый по изменению частоты,

Д/- изменение частоты собственных колебаний АИ,

Тэ - период собс твенных колебаний эталонного бруска; Коэффициент а изменяется от нуля до единицы. При акустическом контроле абразивных брусков коэффициент а является показателем дефектности испытуемых образцов и обосновано может называться коэффициентом дефектности изделия.

В пятой главе кОпытно-производственные испытания высокопористых суперфинишных брусков» предложена методика оценки износостойкости суперфинишных брусков путем определения коэффициента трения, исходя из положения, что высокие антифрикционные свойства обеспечивают высокую стойкость АИ на операции суперфиниширования при обработке со смазочно-охлаждающими технологическими средствами. Выяснено, что при условиях жидкого трения опытные бруски имеют коэффициент трения в 2 - 3 раза ниже, чем серийные.

Хорошо известно, что эксплуатационные свойства АИ в значительной мере определяются взаимодействием его рабочей поверхности с СОТС. Необходимо обеспечить поток СОТС изнутри инструмента через его рабочую поверхность. На основе положений теории фильтрации жидкостей в пористых средах и эффекта дросселирования предложен механизм фильтрации СОТС через инст-

румент с выходом в зону резания. Объем профильтрованной жидкости за время / и перепад давления Ар, создающий фильтрационный поток, выражаются как:

Ьр~р.*, (5)

М-1

где Ар - перепад давления, р - плотность СОТС,

у - скорость движения СОТС в контактной зоне // - вязкость СОТС, г - радиус порового канала, I - длина порового канала.

Установлено, что высокопористые абразивные бруски для суперфиниширования по фильтрующей способности почти в 20 раз превосходят сравнительно низкопористые стандартные бруски, что обусловило существенное улучшение их эксплуатационных свойств (вымывание отходов обработки, предотвращение возникновения прижогов, уменьшение износа АИ).

Оценены рабочие напряжения, возникающие в брусках при суперфинишировании. Выяснено, что новый АИ имеет большой запас прочности. Рассчитан минимальный критический размер сечения базового и высокопористого АИ.

Проведенные на Самарском подшипниковом заводе (СПЗ) опытно-промышленные испытания разработанных суперфинишных брусков показали, что высокопористые бруски имеют стойкость и удельную производительность в 3 раза выше по сравнению с базовым вариантом при обработке внутренних колец роликовых конических подшипников за счет повышенных режущих и антифрикционных свойств. Величина шероховатости Яа составила менее 0,16 мкм (допускалось 0,16 мкм). Некруглость не превышала 1,00 мкм (допускасся 1 мкм). Прямолинейность составила от 0 (прямой профиль) до +1,2 мкм (допускается +1,5 мкм), волнистость поверхности не превышала 0,36 мкм (допускается 1 мкм). Таким образом, новые бруски обеспечивают высокие производственные показатели процесса суперфиниширования колец подшипников при выполнении всех требований к качеству обработанной поверхности.

Даны рекомендации по технологическим режимам суперфиниширования новыми высокопористыми абразивными брусками. Предлагаемая технология проектирования, производства и контроля высокопористого абразивного инструмента готова к внедрению в производство. Внедрение новой технологии даст годовой экономический эффект порядка 400 ООО руб.

ВЫВОДЫ:

1. Расчетным путем обоснован выбор абразивного материала высокопористых суперфинишных брусков открытой структуры. Предложено использование диаграмм Гиббса для наглядного представления структуры пор высокопористых и стандартных абразивных брусков. Рассчитаны рецептуры высокопористою инструмента различных характеристик для суперфиниширования по номограмме параметров структуры материала абразивного инструмента. Предложена методика расчета рецептур абразивных инструментов, удобная для применения в производственных условиях.

2. Оптимизирован процесс гранулирования формовочной массы путем применения технологии сухого смешивания компонентов с последующим добавлением подогретой до 80 "С дистиллированной воды и спиртового растворителя; повышения концентрации пластификатора и уменьшения его количества в рецептуре АИ для увеличения вязкости формовочной смеси. Это привело к сохранению высокой пористости свободной засыпки гранул (до 60%) и предотвратило растрескивание, расслоение и осыпание инструмента на стадии сушки брикетов.

3. Предложена методика, позволяющая сохранить высокую пористость и открытую структуру суперфинишных брусков за счет регулирования давления прессования (плотности брикетов). Выяснено, что твердость брусков не имеет жесткой связи с их пористостью, как традиционно считалось. С помощью разработанной номограммы показаны пути регулирования пористости при нешменной твердости АИ и регулирования твердости ири

неизменной пористости за счет изменения номера структуры (количества абразивного зерна) брусков. Предложено диаграммное представление структуры образцов в барицентрических координатах треугольников Гиб-бса.

4. Оптимизированы режимы сушки суперфинишных брусков перед обжигом. Предложена математическая модель образования трещины откола для предотвращения термического растрескивания брусков при спекании. Модель позволяет вычислить безопасное для керамических суперфинишных брусков время нагрева и охлаждения. Результаты расчетов использованы для оптимизации технологических режимов обжига суперфинишных брусков. В результате получены бруски без осыпания, раскола, трещин.

5. Изготовленный по оптимизированной технологии инструмент имеет равномерное распределение твердости, плотности, открытую структуру, высокую общую (до 53 %) и открытую (до 48%) пористость. Изучена микроструктура нового прессованного и стандартного литого суперфинишного инструмента. Выяснено, что опытные бруски имеют сообщающиеся поры и равномерную структуру, в то время как стандартные литые бруски имеют слоистую низкопористую неравномерную структуру.

6. Предложены методики аналитического определения физико-механических и фильтрационно-емкостных характеристик абразивного инструмента на основе акустического метода определения частоты собственных колебаний. По результатам акустического исследования опытных образцов рассчитаны следующие характеристики: скорость распространения продольных и поперечных акустических колебаний в среде материала образцов, общая и активная пористость, проницаемость, модуль Юнга, модуль сдвига, предел прочности на изгиб, на сжатие и на скол.

7. Обоснован способ качественного и количественного неразрушающего контроля дефектов брусков по изменению его частоты собственных колебаний. Установлено, что внутренние дефекты изделия ухудшают его упругость (уменьшают модуль Юнга) и увеличивают диссипативность (затуха-

ние акустического сигнала), приводя к снижению частоты собственных колебаний испытываемых образцов.

8. Предложена методика оценки износостойкости суперфинишных брусков путем определения их характеристик трения. Произведена сравнительная оценка коэффициентов и углов трения традиционных и опытных брусков при сухом, граничном и жидкостном трении. Выяснено, что при условиях жидкого трения разработанные бруски имеют коэффициент трения в 2 - 3 раза ниже, чем серийные.

9. Проведены опытно-промышленные испытания разработанных высокопористых суперфинишных брусков, которые показали, что эти бруски имеют стойкость и удельную производительность в 3 раза выше по сравнению с базовым вариантом при обработке роликовых дорожек подшипников за счет повышенных режущих и антифрикционных свойств. Даны рекомендации по технологическим режимам применения разработанных абразивных брусков для суперфинишной обработки внутренних колец роликовых конических подшипников.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Сивков И.Н., Русяев П.В. Разработка способа изготовления абразивного инструмента целевого назначения на основе карбида кремния с размерами зерна менее 20 мкм. Тезисы докладов Всероссийской молодежной научной конференции «XXIV Гагаринские чтения», Москва, РГТУ-МАТИ, 7-11 апреля 1998, с. 170.

2. Сивков H.H., Носов Н.В., Амосов Л.П. Повышение надежности абразивного инструмента для суперфиниширования. 'Груды международной конференции «Надежноеть и качество в промышленности, энергетике и на транспорте», Самара, 6-8 октября 1999, с 215 - 216.

3. Сивков И.Н. Математическое моделирование высокопористых суперфинишных брусков. Материалы I Всероссийской научно-практической

конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях», Бийск, 8-9 июня 2000, с. 101 - 104.

4. Носов Н.В., Сивков И.Н. Оценка физико-механических свойств высокопористых суперфинишных брусков. Материалы I Всероссийской научно-практической конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях», Бийск, 8-9 июня 2000,236 - 239.

5. Сивков И.Н. Моделирование пористости абразивных брусков. Материалы Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология на рубеже веков», Томск, 5-8 декабря 2000, с. 209-211.

6. Сивков И.Н. Высокопористые абразивные бруски для суперфиниширования. Вестник СамГТУ. -2001.-№11, с. 145 -147.

7. Сивков И.Н. О влиянии пористости абразивного инструмента на его износостойкость. Материалы V Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении», Пенза, 19-20 февраля 2002, с. 132 - 134.

8. Сивков И.Н. Ультразвуковой метод исследования абразивных брусков. Материалы Международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии-2002», Пенза, 29-31 мая 2002, с. 322 -324.

9. Сивков И.Н. Дефектоскопия абразивных брусков акустическим резонансным методом. Материалы Третьей Всероссийской научно-технической конференции "Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях" (ИАМП - 2002) г. Бийск, 3-5 октября 2002, с. 145 - 147.

10. Сивков И.Н. Моделирование режима спекания абразивного инструмента. Материалы Третьей Всероссийской научно-технической конференции "Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и

научных исследованиях" (ИАМП - 2002) г. Бийск, 3-5 октября 2002, с. 11-13.

Сивков. И.Н. Определение пористости суперфинишных брусков ультразвуковым методом. Материалы международной научно-технической конференции «Высокие технологии в машиностроении», Самара, 19 -21 ноября 2002 г., с. 189- 191.

Заказ№1166,Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе. Самарский государственный технический университет. Отдел типографии и оперативной полиграфии. 443100, г. Самра, ул. Молодогвардейская, 244.

>11 0 3 2 £оо?-/|

. 1 tûJ2

Введение.

1. Аналитический обзор литературы.

1.1. Выбор характеристик суперфинишных брусков.

1.2. Моделирование характеристик АИ.:.

1.3. Производство абразивного инструмента на керамической связке.

1.4. Акустический метод контроля физико-механических свойств АИ.

1.5. Выводы и постановка задач исследования.

2. Разработка теоретических основ формообразования высокопористого АИ.

2.1. Выбор материала высокопористых брусков.

2.2. Расчет рецептур абразивного инструмента.

2.3. Сравнение высокопористых и традиционных суперфинишных брусков путем диаграммного представления пористых систем.

2.4. Выводы по главе.

3. Разработка технологии изготовления высокопористых суперфинишных брусков.

3.1. Подготовка компонентов и приготовление формовочных масс.

3.2. Формование инструмента.—

3.3. Сушка формовок.

3.4. Спекание суперфинишных брусков.

3.4.1. Предотвращение термического разрушения брусков.

3.4.2. Спекание опытных брусков.

3.5. Микроскопические исследования структуры суперфинишного АИ. . 79 3.5. Выводы по главе.

4. Физическое обоснование и разработка методик исследования фильтрационно-емкостых и физико-механических свойств АИ.

4.1. Способы неразрушающего контроля пористости и проницаемости

4.1.1. Определение общей пористости брусков методом взвешивания.

4.1.2 . Определение общей пористости абразивного бруска гидростатическим взвешиванием.

4.1.3. Определение пористости абразивного инструмента ультразвуковым методом.

4.1.4. Определение открытой пористости АИ акустическим методом

4.1.5. Корреляционный метод оценки открытой пористости по общей пористости АИ.

4.1.6. Теоретическое определение коэффициента проницаемости абразивного бруска по параметрам его структуры.

4.1.7. Корреляционный метод оценки проницаемости по коэффициенту открытой пористости.

4.2. Определение упругих характеристик и прочностных свойств абразивных брусков методами механических и акустических испытаний.

4.2.1. Определение скоростей упругих волн резонансным акустическим методом.

4.2.2. Определение упругих параметров по акустическим скоростям.

4.2.3. Определение прочностных характеристик брусков.

4.3. Разработка акустического способа дефектоскопии суперфинишных брусков по изменению частоты собственных колебаний.

4.4. Выводы по главе.

5. Опытно-производственные испытания высокопористых суперфинишных брусков.

5.1. Влияние высокой пористости и открытой структуры на износостойкость брусков.

5.2. Сравнительная оценка износостойкости высокопористых и стандартных брусков на основе характеристик трения.

5.3. Оценка напряжений, возникающих в брусках при суперфинишировании.

5.4. Механизм фильтрации СОТС через высокопористый АИ открытой структуры

5.5. Исследование режущей способности, стойкости разработанных брусков и качества обрабатываемой поверхности.

5.6. Рекомендации по применению разработанных суперфинишных брусков.

5.7. Оценка экономического эффекта при применении разработанного

5.8. Выводы по главе.

Качество абразивного инструмента (AM) повышается за счет применения новых видов абразивных зерен, наиболее эффективных связок, внедрения новых, более прогрессивных методов смешивания, формования, сушки и спекания, обеспечивающих получение инструмента с равномерной твердостью и плотностью, методов механической обработки, повышающих точность геометрической формы и размеров инструмента. Эффективность абразивного инструмента характеризуется материалом и размером режущего абразивного зерна, твердостью, пористостью, составом связки, механической прочностью, структурой [1].

Структура АИ определяется количественным соотношением в нем зерен, связки и пор. Чем структура более открытая (выше ее номер), тем меньше в единице объема АИ зерен и больше пор [3,4]. Инструмент с открытой структурой имеет увеличенные размеры пор по сравнению с АИ закрытой и средней структуры, что обеспечивает улучшенные условия отвода стружки и меньшее тепловыделение из-за интенсивной подачи смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) в зону резания. Это особенно важно для предотвращения прижогов (структурных изменений обрабатываемой поверхности) при отделочной обработке изделий.

Высокопористый АИ из микропорошков для отделочной обработки (тонкое шлифование, хонингование, суперфиниширование) с пористостью > 40% открытой структуры, имеет следующие преимущества перед традиционным АИ с ограниченной пористостью до 40%:

- производит резание без образования прижогов на обработанной поверхности;

- имеет лучшие условия для удаления отходов обработки из рабочей зоны, так как металлическая стружка, обломки зерен и связки накапливаются в поровом пространстве и затем вымываются СОТС, что намного уменьшает засаливание рабочей поверхности АИ;

- обладает повышенными антифрикционными свойствами за счет циркуляции СОТС через сообщающиеся поры АИ, что существенно снижает трение и увеличивает стойкость инструмента;

- работает в режиме самозатачивания в течение всего времени обработки и обладает повышенными режущими свойствами, поэтому значительно увеличивается производительность обработки.

Кроме того, при обработке высокопористым АИ шероховатость деталей уменьшается по сравнению с обработкой обычным АИ. Особенно важным фактором при обработке с СОТС является открытая пористость, характеризующая связанные, сообщающиеся поры [16, 37].

Известен промышленный способ получения высокопористого АИ путем введения порообразователей [3, 4, 118], выгорающих в процессе обжига, однако этот способ повышает число замкнутых, а не сообщающихся пор и не применяется для АИ на основе микропорошков. В связи с этим перед абразивной промышленностью нашей страны стоит задача получения высокопористого АИ открытой структуры на основе микропорошков абразивных материалов для отделочных операций, в частности брусков для суперфиниширования.

В настоящей работе приводятся результаты решения актуальной задачи по созданию высокопористых износостойких суперфинишных брусков открытой структуры на керамической связке из тонких микрошлифпорошков с повышенными эксплуатационными характеристиками, разработка технологии их проектирования и изготовления, методик оперативных неразрушающих исследований структуры и свойств и результаты опытно-промышленных испытаний.

Автор защищает результаты экспериментальных исследований:

1. Методики выбора характеристик и рецептур высокопористых суперфинишных брусков открытой структуры.

2. Разработанную технологию изготовления высокопористого АИ открытой структуры.

3. Предложенные методики лабораторных измерений и аналитические методы расчетов физико-механических, фильтрационно-емкостных и эксплуатационных характеристик, способы акустической дефектоскопии АИ.

4. Результаты опытно-промышленных испытаний разработанных высокопористых суперфинишных брусков повышенной износостойкости.

Научная новизна работы:

Исследована взаимосвязь структурных, физико-механических и фильтрационно-емкостных характеристик абразивных суперфинишных брусков, позволившая получить следующие новые результаты:

1. Получена номограмма, объясняющая возможность регулирования пористости АИ при неизменной его твердости и регулирования твердости АИ при неизменной его пористости в широком диапазоне за счет изменения его структуры.

2. Представлена математическая модель оптимизации режима нагрева и охлаждения АИ для предотвращения образования чрезмерных температурных напряжений и трещин откола.

3. Предложены методики аналитического определения фильтрационно-емкостных и физико-механических свойств АИ неразрушающим акустическим методом, позволившие исследовать следующие свойства опытных и стандартных образцов: скорости распространения продольных и поперечных акустических волн в материале АИ, общую и открытую пористость, проницаемость, модуль Юнга, модуль сдвига, пределы прочности на изгиб, сжатие и скол.

4. Разработана методика оценки износостойкости АИ путем определения его характеристик трения с обрабатываемой деталью.

Практическая ценность:

1. Впервые получены суперфинишные бруски высокой открытой пористости без введения порообразователей, открытой структуры, с оптимизированными эксплуатационными характеристиками.

2. Предложены методики расчета рецептур высокопористого АИ открытой структуры, регулирования его пористости и плотности при прессовании, удобные для производственной реализации.

3. Оптимизированы традиционные режимы гранулирования, прессования, сушки и спекания для получения инструмента с однородной структурой, высокой пористостью (до 53%) и хорошими прочностными свойствами.

4. Успешно испытан в опытно-промышленных условиях на Самарском подшипниковом заводе (СПЗ) полученный АИ. Даны рекомендации по промышленному применению опытного АИ.

Научная и практическая ценность работы подтверждена актом опытно-промышленной проверки.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Сивков И.Н., Русяев П.В. Разработка способа изготовления абразивного инструмента целевого назначения на основе карбида кремния с размерами зерна менее 20 мкм. Тезисы докладов Всероссийской молодежной научной конференции «XXIV Гагаринские чтения», Москва, РГТУ-МАТИ, 7-11 апреля 1998, с. 170.

2. Сивков И.Н., Носов Н.В., Амосов А.П. Повышение надежности абразивного инструмента для суперфиниширования. Труды международной конференции «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте», Самара, 6-8 октября 1999, с215-216.

3. Сивков И.Н. Математическое моделирование вьтсокопористых суперфинишных брусков. Материалы I Всероссийской научно-практической конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях», Бийск, 8-9 июня 2000, с.101 - 104.

Носов Н.В., Сивков И.Н. Оценка физико-механических свойств высокопористых суперфинишных брусков. Материалы I Всероссийской научно-практической конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях», Бийск, 8-9 июня 2000, с. 236 - 239.

Сивков И.Н. Моделирование пористости абразивных брусков. Материалы Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология на рубеже веков», Томск, 5-8 декабря 2000, с. 209-211.

Сивков И.Н. Высокопористые абразивные бруски для суперфиниширования. Вестник СамГТУ. -2001 .-№11, с. 145 -147.

Сивков И.Н. О влиянии пористости абразивного инструмента на его износостойкость. Материалы V Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении», Пенза, 19-20 февраля 2002, с. 132 - 134.

Сивков И.Н. Ультразвуковой метод исследования абразивных брусков. Материалы Международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии-2002», Пенза, 29-31 мая 2002, с. 322-324.

Сивков И.Н. Дефектоскопия абразивных брусков акустическим резонансным методом. Материалы Третьей Всероссийской научно-технической конференции "Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях" (ИАМП - 2002) г. Бийск, 3-5 октября 2002, с. 145 - 147.

Сивков И.Н. Моделирование режима спекания абразивного инструмента. Материалы Третьей Всероссийской научно-технической конференции "Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях" (ИАМП - 2002) г. Бийск, 3-5 октября 2002, с. 11 - 13.

Сивков. И.Н. Определение пористости суперфинишных брусков ультразвуковым методом. Материалы международной научно-технической конференции «Высокие технологии в машиностроении», Самара, 19 -21 ноября 2002 г., с.189-191.

5.8. Выводы по главе

1. Отмечено, что высокопористые суперфинишные бруски открытой структуры отличаются от серийных высокой режущей способностью, отсутствием засаливания, умеренным самозатачиванием, высокой износостойкостью и удельной производительностью.

2. Выяснено, что стойкость нового АИ обеспечивается высокой активной пористостью и открытой структурой. Определяющую роль при абразивном износе играет сипа трения контактирующих поверхностей. Уменьшение трения у опытных брусков происходит за счет меньшего содержания в них зерен и связки по сравнению с традиционным инструментом. Следует отметить, что в процессе суперфиниширования гораздо большее влияние на уменьшение трения оказывает высокая пористость и открытая структура, так как эти факторы обеспечивают циркуляцию СОТС через поры АИ, значительно снижающую коэффициент трения между обрабатываемой поверхностью заготовки и рабочей поверхностью АИ.

3. Произведена сравнительная оценка коэффициентов и углов трения традиционных и опытных брусков при сухом, граничном и жидкостном трении. Установлено, что в случае жидкостного трения новые суперфинишные бруски имеют коэффициенты трения в 2 - 3 раза ниже, чем традиционные.

4. Оценены напряжения, возникающие в брусках при суперфинишировании. Установлено, что малый коэффициент трения новых суперфинишных брусков при суперфинишировании снижает рабочие изгибающие нагрузки по сравнению со значениями для стандартных брусков. Напряжения при обработке значительно меньше предела прочности высокопористых брусков, т.е. существует большой запас прочности инструмента. Выяснено, что величина рабочих нормальных и тангенциальных напряжений снижается с увеличением площади сечения бруска. По приведенным графикам можно определить минимальный критический размер сечения опытных и стандартных суперфинишных брусков, т.е. размер, при котором рабочие напряжения достигают предела прочности АИ. Проведен расчет критического размера традиционного и разработанного брусков, используя аналитическую зависимость.

5. Опытно-промышленные испытания разработанных суперфинишных брусков показали, что они имеют стойкость и удельную производительность в 3 раза выше, режущую способность на 30 % выше, чем базовый вариант. При этом выполняются все требования к качеству обработанной поверхности.

6. Даны рекомендации по технологическим режимам обработки разработанными суперфинишными брусками. Исследовано влияние характеристик инструмента на производительность процесса суперфиниширования

7. Определен „ экономический эффект от внедрения разработанного АИ. Он составит 414000 руб. в год.

Заключение

Результаты, полученные в настоящей работе, позволяют сделать следующие общие выводы.

1. Расчетным путем обоснован выбор абразивного материала высокопористых суперфинишных брусков открытой структуры. Предложено использование диаграмм Гиббса для наглядного представления структуры пор высоко пористых и стандартных абразивных брусков. Рассчитаны рецептуры высокопористого инструмента для суперфиниширования различных характеристик по номограмме параметров ф структуры материала абразивного инструмента. Предложена методика расчета рецептур абразивных инструментов, удобная для применения в производственных условиях.

2. Оптимизирован процесс гранулирования формовочной массы путем применения технологии сухого смешивания компонентов с последующим добавлением подогретой до 8СРС дистиллированной воды и спиртового растворителя; повышения концентрации пластификатора и уменьшения его количества в рецептуре АИ для увеличения вязко

Ф сти формовочной смеси. Это привело к сохранению высокой пористости свободной засыпки гранул (до 60%) и предотвратило растрескивание, расслоение и осыпание инструмента на стадии сушки брикетов.

3. Предложена методика, позволяющая сохранить высокую пористость и открытую структуру суперфинишных брусков за счет регулирования давления прессования (плотности брикетов). Выяснено, сто твердость брусков не имеет жесткой связи с их пористостью, как l традиционно считалось. С помощью разработанной номограммы показаны пути регулирования пористости при неизменной твердости АИ и регулирования твердости при неизменной пористости за счет изменения номера структуры (количества абразивного зерна) брусков. Предложено диаграммное представление структуры образцов в барицентрических координатах треугольников Гиббса.

4. Оптимизированы режимы сушки суперфинишных брусков перед обжигом. Предложена математическая модель образования трещины откола для предотвращения термического растрескивания брусков при спекании. Модель позволяет вычислить безопасное для керамических суперфинишных брусков время нагрева и охлаждения. Результаты расчетов использованы для оптимизации технологических режимов обжига суперфинишных брусков. В результате получены бруски без осыпания, раскола, трещин.

5. Изготовленный по оптимизированной технологии инструмент имеет равномерное распределение твердости, плотности, открытую структуру, высокую общую (до 53 %) и открытую (до 48%) пористость. Изучена микроструктура нового прессованного и стандартного литого суперфинишного инструмента. Выяснено, что опытные бруски имеют сообщающиеся поры и равномерную структуру, в то время как стандартные литые бруски имеют слоистую низкопористую неравномерную структуру.

6. Предложены методики аналитического определения физико-механических и фильтрационно-емкостных характеристик абразивного инструмента на основе акустического метода определения частоты собственных колебаний. По результатам акустического исследования опытных образцов рассчитаны следующие характеристики: скорость распространения продольных и поперечных акустических колебаний в среде материала образцов, общая и активная пористость, проницаемость, модуль Юнга, модуль сдвига, предел прочности на изгиб, на сжатие и на скол

7. Обоснован способ качественного и количественного неразрушающе-го контроля дефектов брусков по изменению его частоты собственных колебаний. Установлено, что внутренние дефекты изделия ухудшают его упругость (уменьшают модуль Юнга) и увеличивают диссипативность (затухание акустического сигнала), приводя к снижению частоты собственных колебаний испытываемых образцов.

8. Предложена методика оценки износостойкости суперфинишных брусков путем определения их характеристик трения. Произведена сравнительная оценка коэффициентов и углов трения традиционных и опытных брусков при сухом, граничном и жидкостном трении. Выяснено, что при условиях жидкого трения разработанные бруски имеют коэффициент трения в 2 - 3 раза ниже, чем серийные.

9. Проведены опытно-промышленные испытания разработанных высокопористых суперфинишных брусков, которые показали, что эти бруски имеют стойкость и удельную производительность в 3 раза выше по сравнению с базовым вариантом при обработке роликовых дорожек подшипников за счет повышенных режущих и антифрикционных свойств. Даны рекомендации по технологическим режимам применения разработанных абразивных брусков для суперфинишной обработки внутренних колец роликовых конических подшипников.

Исследования целесообразно продолжить по следующим направлениям:

- ввиду дефицита микрошлифпорошка карбида кремния зеленого изучить возможность замены его на микрошлифпорошки новых абразивных материалов, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС);

- изучить технологию измельчения шлифзерна в микрошлифпорошки;

- изучить технологию классификации измельченных шлифовальных материалов с целью получения микрошлифпорошка абразивного зерна требуемой фракции;

Итак, в результате исследований были получены суперфинишные бруски с оптимальными эксплуатационными характеристиками. Успешно решены поставленные задачи. Изготовленные партии абразивных брусков успешно прошли опытно-производственные заводские испытания. Важно, что значительно возросла стойкость суперфинишных брусков, что существенно повышает удельную производительность работы новым абразивным инструментом.

Выполненная работа имеет перспективы широкого внедрения: предполагается наладить производство абразивного инструмента на производственном участке алмазно-абразивного цеха СПЗ-4 и снабжать им ряд заводов. Ввиду дефицита классифицированных микрошлифпорошков карбида кремния зеленого планируется наладить их производство а также производство микрошлифпорошков из других абразивных материалов на участке технопарка «Петра-Дубрава» СамГТУ. Особый интерес представляет исследование возможности замены традиционных шлифовальных материалов на материалы, полученные СВС. При этом ожидается значительный экономический эффект.

1. Кудасов Г.Ф. Абразивные материалы и инструменты. Л. «Машиностроение», 1967.

2. Амосов А.П. Прогрессивные абразивные материалы марки СВС. Материалы международной научно-технической конференции «Высокие технологии в машиностроении», Самара, 19-21 ноября 2002

3. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. Под. ред. д.т.н. В.Н. Бакуля. М. «Машиностроение» 1975.

4. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. Под. ред. Ю.М. Ковальчука М. «Машиностроение» 1984.

5. Носов Н.В., Кравченко Б.А., Юхвид В.И., Китайкин B.J1. Абразивные СВС материалы и инструменты: Самара, СамГТУ, 1997.

6. Носов Н.В., Амосов А.П. Разработка технологического процесса получения абразивных материалов на основе розового корунда марки СВС, изготовление и испытание опытных партий. Научно-исследовательский отчет Т2, 1990.

7. Основные закономерности процессов производства абразивных материалов и инструментов. Под. Ред. Лысанова B.C. Труды ВНИИАШ, 1975.

8. Материалы абразивные в зерне. Карбид кремния. ОСТ 2-144-71. М., Мин-станкопром, 1971.

9. Материалы абразивные в зерне. Особо тонкие микропорошки карбида кремния зеленого. ТУ 2-036-102-72. Л., ВНИИАШ, 1972.

10. Ю.Равикович В.В. Состояние и тенденции развития производства микропорошков. Обзор. М., НИИмаш, 1979.

11. П.Зарецкая Г.М., Лавров И.В., Филоненко Н.Е. Искусственные абразивные материалы под микроскопом. М.: Недра, 1981.

12. Лысанов B.C., Букин В,А., Глаговский Б.А. Эльбор в машиностроении. Под ред. B.C. Лысанова. Л. Машиностроение, 1978.

13. Несмелое А.Ф. Алмазные инструменты в промышленности. М., «Машиностроение», 1964.

14. Любомудров B.H., Васильев H.H., Фальковский Б.И. Абразивные инструменты и их изготовление. М.-Л.: Машгиз, 1953.

15. Производство абразивных материалов. Под. Ред. В.Н. Крылова. М.-Л., «Машиностроение», 1968.

16. Абразивные материалы и инструмент: Каталог-справочник. В.А. Рыбаков, В.И. Муценко, Б.А. Глаговский и др. Под общ. Ред. В.А. Рыбакова, М.: НИИМаш, 1976.

17. Ковальчук Ю.М. Развитие производства абразивного, алмазного и эль-борного инструмента. М.: Машиностроение, 1976.

18. Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник. Под. Ред. д-ра техн. наук проф. Резникова А.Н. М. «Машиностроение», 1977.

19. Якимов А.В. Оптимизация процесса шлифования. М., «Машиностроение», 1975.

20. Королев А.В. Исследование процесса образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке. Саратов. СПИ, 1975.

21. Ящерицын П И. Мартынов А.Н. Чистовая обработка деталей в машиностроении. Минск. «Вышэйшая школа», 1983.

22. Евсеев Д.Г., Сальников А.Н. Физические основы процесса шлифования. Саратов: Саратов, политехи, ин-т, 1978.

23. Абразивные материалы и инструменты. Каталог-справочник М., НИИ информации по машиностроению, 1972.

24. Абразивный инструмент на органических связках, серийно выпускаемый в 1985-87 г. М., НИИ маш. 1985.

25. Абразивные материалы и инструменты. Каталог ВНИИАШ М. ВНИИГЭМР 1986.

26. Самарин Ю.П., Филин А.Н., Рахчеев В.Г. Технологическое обеспечение точности сложнопрофильных поверхностей прецизионных деталей при абразивной обработке, М.,: «Машиностроение», 1999.

27. Кудасов Г.Ф. Механическая обработка абразивных инструментов. M.-JI.: Машгиз, 1956.

28. Вольский Н.И. Обрабатываемость металлов шлифованием. M.-JL, Машгиз, 1950.

29. Ваксер Д.Б. Исследование геометрии и размеров абразивного зерна. -«Абразивы», 1956.

30. Ипполитов Г.М. Абразивные инструменты и их эксплуатация. М., Машгиз, 1959.

31. Абразивные материалы и инструменты. Каталог ВНИИАШ М. ВНИИГЭМР 1991.

32. Абразивные материалы и инструменты для высокоэффективного шлифования. Под ред. Лысанова B.C. ВНИИАШ 1979.

33. Технологические процессы изготовления абразивного инструмента. Биб-лиогр. М. НИИ маш, 1980.

34. Абразивные инструменты с полимерными и керамическими связующими. Свердл. 1982.

35. Гаршин А.П., Гроняков В.М., Лагунов Ю.В. Абразивные материалы. -Л. «Машиностроение», 1983.

36. Маслов Е.Н. Теория шлифования металлов. М. «Машиностроение», 1974.

37. Витязь П.А., Капцевич В.М. Шелег В.К. Пористые порошковые материалы и изделия из них. Минск: Вышейшая школа, 1987.

38. Кащук В.А., Верещагин А.Б. Справочник шлифовальщика. -М. «Машиностроение», 1988.

39. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей-М. «Машиностроение», 1974.

40. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. -М. «Машиностроение», 1984.

41. Ящерицын П.И. Зайцев А.Г. Повышение качества шлифованных поверхностей и режущих свойств абразивно-алмазного инструмента. Минск: Наука и техника, 1972.

42. Кулаков Ю.М. ,Хрульков В.А., Дунин-Барковский И.В. Предотвращение дефектов при шлифовании.-М. Машиностроение, 1975.

43. Гарбер М.И. Декоративное шлифование и полирование. Изд. 2-е. «Машиностроение» М. 1964.

44. Якимов А.В. Абразивно-алмазная обработка фасонных поверхностей. М. «Машиностроение», 1984.

45. Оборудование и оснастка предприятий абразивной и алмазной промышленности: Учеб. Пособие для машиностроительных техникумов. В.А. Рыбаков, В,А. Авакян, О С. Масевич и др. Под общ. Ред. В.А. Рыбакова. М.: Машиностроение, 1981.

46. Гуревич А.С. Оборудование для производства абразивных инструментов. M.-J1., «Машиностроение», 1964.

47. Производство абразивных материалов. А.С. Полубелова, В.Н. Крылов, В В. Карлин и др.; Под ред. В Н. Крылова. Л: Машиностроение, 1968.

48. Глаговский Б.А., Ронштейн Г.М., Яшин В.А. Контрольно-измерительные приборы и основы автоматизации производства абразивных инструментов. Л.: Машиностроение, 1980.

49. Глаговский Б.А.,Московенко И.Б.: Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении, Л., Машиностроение, 1977.

50. Контроль качества абразивного инструмента акустическим методом. Методические рекомендации. М.:НИИмаш, 1979.

51. Красильников В.А. Звуковые и ультразвуковые волны. М., Физматгиз, 1960.52.0СТ2-362-1-76. Контроль качества. Неразрушающий контроль. Акустический метод контроля физико-механических свойств абразивных инструментов, 1976.

52. Глаговский Б.А., Московенко И.Б. "Звуковой индекс критерий оценки характеристик абразивных инструментов", Сборник докладов международной конференции "Intergrind'88", Будапешт, 15-17 ноября 1998.

53. Чернявец A.H., Московенко И.Б., Коварская Е.З. " Акустический нераз-рушающий метод контроля качества углеродных тиглей для плавки металла", Цветные металлы, №3, 1997.

54. Воронкова Л.В.: Ультразвуковой контроль чугунных отливок, Москва, Типография МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.

55. Нешпор B.C., Зайцев Г.П., Славина Л.Я. и др. "Физико-механические характеристики высокотвердых поликристаллических материалов", Огнеупоры, №9, 1995.

56. Московенко И.Б., Коварская Е.З., Славина Л.Я. "Применение низкочастотного акустического метода для контроля качества изделий и конструкций из металла", Сборник докладов конференции "УЗДМ-98", Санкт-Петербург, 3-5 июня 1998 г.

57. Глаговский Б.А., Московенко И.Б., Славина Л.Я. и др. "Способ контроля качества заготовок режущего инструмента из искусственных сверхтвердых материалов", А. с. 1567969, 1990 г.бО.Черемской П.Г. Поры в твердом теле. Москва. Энергоатомиздат 1990.

58. В.М. Добрынин и др. «Петрофизика», М., «Недра». 1991.

59. Плювинаж. Г. «Механика упругопластического и хрупкого разрушения», М., «Мир», 1993.

60. Композиционные материалы: Справочник;. Под ред. В.В.Васильева. -М.: Машиностроение, 1990.

61. Материаловедение: Учеб для студентов; Под ред. Г.П.Фетисова.-М.: Высш.шк., 2000.

62. Композиционные материалы в машиностроении. -К.: Тэхника, 1990.

63. Материаловедение и конструкционные материалы: Учеб. Пособие для вузов; под ред. В.А. Белого. -Мн.: Выш.шк., 1989.

64. Материаловедение: Учеб. Для втузов; под ред. Б.Н. Арзамасова -М. «Машиностроение», 1986.

65. Композиционные материалы: Справ. Под ред. Д.К. Карпиноса -Киев: Наукова думка, 1985.

66. Д. Мур. Основы и применения трибоники. „МИР" 1978.

67. Дзядыкевич Ю.В., Бочар И.И. //Неорганические материалы.,Т.30, N10, 1994.

68. Подоба А.П., Голубяк JT.C., Кулич В.Г. //Сверхтвердые материалы. 1988, N6.

69. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы. М: Металлургия, 1977.

70. Шабанов Ш.Ш. Получение и исследование керамики на основе карбида кремния. Автореф. канд. дисс. Санкт-Петербург, 1993.

71. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы. М.: Мир, 1964.

72. Кашталян Ю.А. Характеристики упругих материалов при высоких температурах. Киев, Наук.дум,1970.

73. Кочергин А.И. и др. Металлообрабатывающие станки, линии и инструменты. Минск, 1979.

74. Гаршин А.П. и др. Абразивные материалы. Л., 1983.

75. Эфрос М.Г., Миронюк B.C. Современные абразивные инструменты. Л., 1987.

76. Закис Ю. Р. Дефекты в стеклообразном состоянии вещества. Рига: Зинат-не, 1984.

77. Основные проблемы теории физической адсорбции. М.: Наука, 1970.

78. Карнаухов А.П. Модели пористых систем.// Моделирование пористых материалов. Новосибирск: СО АН СССР, 1976.

79. Хейфиц JI. И., Неймарк А. В. Многофазные процессы в пористых телах. М.: Химия, 1982.

80. Черемской П. Г. Методы исследования пористости твердых тел. М.:Энергоатомиздат, 1985.

81. Рейтлингер С. А., Чеховский Ю. В. Механизм переноса газов и жидкостей через бетон и методы исследования структуры пор бетона. М-, 1961.

82. Чизмаджев Ю. А. и др. Макрокинетика процессов в пористых средах. М.: Наука, 1971.

83. Адсорбенты, их получение, свойства и применение. Л.: Наука, 1985.

84. Черепов А. Г., Вороякбитова Л. Н. Методы исследования пористой структуры высокодисперсных пористых тел. Л. ЛТИ им. Ленсовета. 1984.

85. Классификация свойств пористых материалов. П.А. Витязь, В.К. Шелег, В.М. Капцевич и др. Порошковая металлургия, 1986, №12.

86. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость: Пер. с англ. М.: Мир, 1970.

87. Строение и свойства адсорбентов и катализаторов: Пер. с англ. М.: Мир, 1973.

88. Основные проблемы теории физической адсорбции. М.: Наука, 1970.

89. Методы исследования структуры высоко дисперсных и пористых тел. М. -Л.: Изд. АН СССР, 1958.

90. Беркман А.С., Мельникова И.Г. Пористая проницаемая керамика. Л: Стройиздат, 1959.

91. Плаченов Т.Г., Колосенцев С.Д. Порометрия. Л.: Химия, 1988.

92. Белов С.В. Пористые материалы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1981.

93. Огородников В.В., Ракицкий А.Н., Роговой Ю.И. Порошковая металлургия. 1988. №1.

94. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1965.98.0стапчук П.Н., Слезов ВВ., Сагалович В.В. Газовая пористость при диффузионном распаде: Обзор. М.: Изд. ЦНИИатоминформ, 1986.

95. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике.-Л.1952 г.

96. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М. Высшая школа, 1977.

97. И.Я. Левин. Справочник конструктора точных приборов. -М.: Машиностроение. 1964.

98. Емельяненко А.А. Исследование износостойкости новых абразивных брусков без связки при суперфинишировании. Автореферат дисск.т.н. Волгоград 1999.

99. Осипов А.П. Оптимизация процесса шлифования на основе целенаправленного формирования рабочей поверхности абразивного инструмента. Автореферат дисс. .к.т.н. Самара, 1999.

100. Носов Н.В. Повышение эффективности и качества абразивных инструментов путем направленного регулирования их функциональных показателей. Автореферат дисс .д.т.н. Самара, 1997.

101. Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов. Киев: Наукова думка, 1985.

102. Байкалов А.К. Введение в теорию шлифования материалов. Киев: Наукова думка, 1978.

103. Швидак И.А., Филин А Н., Николаев В.А. Теоретические и экспериментальные исследования износа фасонного профиля круга при врезном шлифовании // Подшипниковая промышленность. 1991. №4.

104. Швидак И.А., Филин АН. Шлифование фасонных поверхностей деталей машин. Самара: Самарское книжное издательство, 1993.

105. А.с. 872238 СССР, МКИ3 В24Д 17/00. Сборный шлифовальный инструмент/А.В. Еремин, А.Н. Филин, Б.М. Кондаков, Б.П. Балабашин (СССР) № 2875981/25-08; Заявлено 29.01.80; Опубл. 15.10.81, Бюл. №38.

106. А.с. 1572797 СССР, МКИ3 В24Д 5/00 В24Д 17/00. Сборный шлифовальный инструмент/ А.В. Еремин, А.Н. Медведев, А.Н. Филин (СССР) №4432585/25-08; 3аявлено30.05.88; Опубл. 23.06.90, Бюл.№23.

107. A.c. 1720850. Al СССР, МКИ3 В24Д 5/00 11 В24Д 17/00. Шлифовальный инструмент/ А.Н. Филин, А.В. Еремин, Н.В. Носов, А.П. Кузнецов (СССР)№481981/08; Заявлено 26.12.89; Опубл. 23.03.92, Бюл.№11.

108. Филин А.Н., Акчурин А.А. Прогрессивная технология фасонного шлифования. Куйбышев: Куйбышев, кн. Изд-во, 1977.

109. ВН. Трусов, Д.Л. Скуратов. Теоретические основы круглого электроабразивного шлифования. Самара, Самарский научный центр РАН, 2001 г.

110. Трусов В Н., Скуратов Д.Л. Определение рациональных условий обработки при производстве деталей ГТД. Самара, изд-во Самарского научного центра РАН, 2002 г.

111. Трусов В.Н., Скуратов Д.Л. Производительность, износ и прочность АИ. Вестник СГАУ, серия: Проблемы и перспективы развития двигателе-строения, вып.2, часть 2, Самара, 1998 г.

112. Трусов В.Н., Опарик С.М. Изготовление высокопористых кругов. Повышение эффективности использования режущих инструментов при обработке авиационных материалов. Куйбышев, 1983 г.