RU175492U1

RU175492U1 - ABRASIVE TOOL

Info

Publication number: RU175492U1
Application number: RU2017108264U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Шумячер; Сергей Анатольевич Крюков; Андрей Вячеславович Славин; Ольга Геннадьевна Кулик; Максим Александрович Ткач; Аксинья Сергеевна Крюкова
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2017-12-06

Abstract

Полезная модель относится к области производства абразивного инструмента, в частности высокопористого электрокорундового инструмента на керамической связке. Технический результат достигается в абразивном инструменте, содержащем электрокорундовые абразивные зерна, керамическую связку и частицы карбида бора одинаковой формы в качестве порообразующего огнеупорного наполнителя, при этом частицы карбида бора выполнены изометрической формы с обкатанной поверхностью и размером 0,35÷0,45 размера абразивных зерен. Техническим результатом является повышение стойкости и производительности инструмента.The invention relates to the production of an abrasive tool, in particular a highly porous ceramic-corundum electrocorundum tool. The technical result is achieved in an abrasive tool containing electrocorundum abrasive grains, a ceramic bond and boron carbide particles of the same shape as a pore-forming refractory filler, while boron carbide particles are isometric in shape with a rolled surface and a size of 0.35 ÷ 0.45 of the size of the abrasive grains. The technical result is to increase the durability and performance of the tool.

Description

Полезная модель относится к области производства абразивного инструмента, в частности высокопористого электрокорундового инструмента на керамической связке.The invention relates to the production of an abrasive tool, in particular a highly porous ceramic-corundum electrocorundum tool.

Известен высокоструктурный шлифовальный инструмент из абразивной массы, содержащий абразив из смеси абразивных зерен с различной зернистостью, размеры которых составляют 60-160 мкм и 160-420 мкм, керамическую связку, наполнитель в виде смеси полых сферических частиц из алюмосиликата размером в диапазоне от 85 до 560 мкм и другие добавки (патент RU №2493956, МПК B24D 3/18, B24D 3/34, 27.09.2013). Таким образом, в абразивном инструменте соотношение размера частиц порообразователя и размера абразивного зерна составляет 0,2-9,3.A high-structure grinding tool made of abrasive mass is known, containing an abrasive from a mixture of abrasive grains with different grain sizes, the sizes of which are 60-160 microns and 160-420 microns, a ceramic bond, a filler in the form of a mixture of hollow spherical particles of aluminosilicate with sizes ranging from 85 to 560 microns and other additives (patent RU No. 2493956, IPC B24D 3/18, B24D 3/34, 09/27/2013). Thus, in an abrasive tool, the ratio of the particle size of the blowing agent and the size of the abrasive grain is 0.2-9.3.

Недостатком данного инструмента является повышенная хрупкость полых сферических частиц из алюмосиликата, что ведет к снижению прочности инструмента в целом, а также к уменьшению пористости за счет сокращения дополнительных пор на рабочей поверхности. А также засаливание рабочей поверхности, повышение теплонапряженности процесса шлифования и сил резания, что значительно снижает стойкость и производительность инструмента.The disadvantage of this tool is the increased fragility of the hollow spherical particles of aluminosilicate, which leads to a decrease in the strength of the tool as a whole, as well as to a decrease in porosity by reducing additional pores on the working surface. As well as salting of the working surface, increasing the heat stress of the grinding process and cutting forces, which significantly reduces the durability and productivity of the tool.

Известен шлифовальный круг, содержащий абразивные зерна, керамическую связку и тонкостенные электрокорундовые сферические частицы, величина которых равна 0,45-0,65 величины абразивных зерен, а количество составляет 0,5-0,54 количества абразивных зерен при содержании последних 30-37% (авторское свидетельство SU №1073082, МПК B24D 3/14, 15.02.1984).Known grinding wheel containing abrasive grains, a ceramic bond and thin-walled electrocorundum spherical particles, the value of which is 0.45-0.65 of the size of the abrasive grains, and the amount is 0.5-0.54 of the number of abrasive grains with a content of the last 30-37% (copyright certificate SU No. 1073082, IPC B24D 3/14, 02.15.1984).

Известен высокоструктурный абразивный инструмент из абразивной массы, включающей абразив из смеси абразивных зерен двух различных зернистостей с размерами в пределах 60-160 мкм и 160-500 мкм, керамическую связку, наполнитель в виде смеси полых сферических частиц из легкоплавкого стекла и полых сферических частиц из алюмосиликата размером в диапазоне от 85 до 560 мкм и соответствующие добавки (патент RU №2536576, МПК B24D 3/18, B24D 3/34, 27.12.2014). Таким образом, в абразивном инструменте соотношение размера частиц порообразователя и размера абразивного зерна составляет 0,17-9,3.A high-structure abrasive tool of abrasive mass is known, including an abrasive from a mixture of abrasive grains of two different grain sizes with sizes ranging from 60-160 microns and 160-500 microns, a ceramic bond, a filler in the form of a mixture of hollow spherical particles of fusible glass and hollow spherical particles of aluminosilicate size in the range from 85 to 560 microns and the corresponding additives (patent RU No. 2536576, IPC B24D 3/18, B24D 3/34, 12/27/2014). Thus, in an abrasive tool, the ratio of the particle size of the blowing agent and the size of the abrasive grain is 0.17-9.3.

Недостатком данных инструментов является невозможность получения удовлетворительного качества по равномерности и однородности структуры инструментов из-за резкого различия по удельному весу частиц наполнителя и абразивных зерен. Такое различие приведет к расслоению абразивной массы при ее смешивании и формировании заготовок инструментов. Это повлечет появление локальных очагов повышенной плотности, а, следовательно, неоднородного характера распределения твердости черепка инструментов, что повысит их неуравновешенность и снижение качества обработки и производительности процесса шлифования. Кроме этого, повышенная хрупкость полых сферических частиц дает высокую вероятность их разрушения еще на стадии формирования структуры инструментов, особенно при прессовании формовок. Это приведет к снижению прочности инструмента в целом, а также к уменьшению их пористости за счет сокращения дополнительных пор на рабочей поверхности. Последнее обстоятельство приводит к засаливанию рабочей поверхности, повышению теплонапряженности процесса шлифования и сил резания, что значительно снижает стойкость и производительность инструмента.The disadvantage of these tools is the impossibility of obtaining a satisfactory quality in terms of uniformity and uniformity of the structure of the tools due to the sharp difference in the specific gravity of the filler particles and abrasive grains. Such a difference will lead to stratification of the abrasive mass during its mixing and the formation of tool blanks. This will lead to the appearance of local foci of increased density, and, consequently, the heterogeneous distribution of the hardness of the crock of tools, which will increase their imbalance and reduce the quality of processing and productivity of the grinding process. In addition, the increased fragility of hollow spherical particles gives a high probability of their destruction even at the stage of formation of the structure of tools, especially when molding moldings. This will lead to a decrease in the strength of the tool as a whole, as well as to a decrease in their porosity by reducing additional pores on the working surface. The latter circumstance leads to salting of the working surface, increasing the heat stress of the grinding process and cutting forces, which significantly reduces the tool life and productivity.

Известен абразивный инструмент из абразивной массы, содержащей абразивные зерна из электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, порообразователь и другие компоненты (авторское свидетельство SU №1689355, МПК С04В 35/18, С04В 35/63, B24D 3/18, С09K 3/14, 07.11.1991). При этом, соотношение размера частиц порообразователя и размера абразивного зерна составляет 0,8-8,0, 1,3-6,7 и 2,5-14,5 соответственно для зерен, имеющих размеры 160-500 мкм, 60-120 мкм и 7-40 мкм.A known abrasive tool made of abrasive mass containing abrasive grains of aluminum oxide or silicon carbide, a ceramic bond, a blowing agent and other components (copyright certificate SU No. 1689355, IPC С04В 35/18, С04В 35/63, B24D 3/18, С09K 3/14 , 11/7/1991). Moreover, the ratio of the particle size of the blowing agent and the size of the abrasive grain is 0.8-8.0, 1.3-6.7 and 2.5-14.5, respectively, for grains having sizes of 160-500 microns, 60-120 microns and 7-40 microns.

Недостатком данного инструмента является неоднородность структуры инструмента из-за резкого различия размера частиц наполнителя и абразивных зерен, в результате чего образуются локальные очаги повышенной плотности, способствующие неоднородному характеру распределения твердости черепка инструментов.The disadvantage of this tool is the heterogeneity of the structure of the tool due to the sharp difference in particle size of the filler and abrasive grains, resulting in the formation of local foci of increased density, contributing to the heterogeneous distribution of hardness of the crock of tools.

Наиболее близким является абразивный инструмент, содержащий электрокорундовые абразивные зерна, керамическую связку и частицы карбида бора в качестве абразивного огнеупорного наполнителя, в котором частицы абразивного огнеупорного порообразующего наполнителя имеют равный размер и одинаковую форму с абразивными зернами, при этом отношение объема частиц наполнителя к объему абразивных зерен находится в пределах 0,10-0,15 (патент RU №2215643, МПК B24D 3/18, 10.11.2003).The closest is an abrasive tool containing electrocorundum abrasive grains, a ceramic binder and boron carbide particles as an abrasive refractory filler, in which the particles of the abrasive refractory pore-forming filler are of equal size and shape with abrasive grains, while the ratio of the volume of the filler particles to the volume of abrasive grains is in the range 0.10-0.15 (patent RU No. 2215643, IPC B24D 3/18, 11/10/2003).

Недостатком известного инструмента является то, что в процессе шлифования наблюдается ускоренный износ инструмента из-за возникающих повышенных усилий вырывания из связки частиц наполнителя за счет их большого размера, и как следствие, происходит дополнительное разрушение керамической связки вокруг абразивных зерен, что приводит к ослаблению их закрепления и преждевременному удалению с рабочей поверхности инструмента. Все это приводит к существенному снижению стойкости и производительности инструмента.A disadvantage of the known tool is that in the grinding process, accelerated wear of the tool is observed due to the increased efforts of the filler particles to be pulled out of the bundle due to their large size, and as a result, the ceramic bond around the abrasive grains is further destroyed, which leads to a weakening of their fixing and premature removal from the working surface of the tool. All this leads to a significant decrease in tool life and productivity.

Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения прочности и стойкости абразивного инструмента.The proposed utility model solves the problem of increasing the strength and durability of an abrasive tool.

Техническим результатом является повышение стойкости и производительности инструмента.The technical result is to increase the durability and performance of the tool.

Технический результат достигается в абразивном инструменте, содержащем электрокорундовые абразивные зерна, керамическую связку и частицы карбида бора одинаковой формы в качестве порообразующего огнеупорного наполнителя, при этом частицы карбида бора выполнены изометрической формы с обкатанной поверхностью и размером 0,35÷0,45 размера абразивных зерен.The technical result is achieved in an abrasive tool containing electrocorundum abrasive grains, a ceramic bond and boron carbide particles of the same shape as a pore-forming refractory filler, while boron carbide particles are isometric in shape with a rolled surface and a size of 0.35 ÷ 0.45 of the size of the abrasive grains.

Применение частиц карбида бора размером 0,35÷0,45 размера электрокорундовых абразивных зерен, что в среднем в 2,5 раза меньше по величине в сравнении с частицами абразива, позволяет значительно снизить усилия вырывания этих частиц из связки при образовании поверхностной поры в процессе шлифования и уменьшить зоны разрушения связки вокруг абразивных зерен. Кроме этого, такое сочетание размеров частиц абразива и порообразующего огнеупорного наполнителя обеспечивает более плотную упаковку абразивных зерен и частиц наполнителя в черепке инструмента, обеспечивая повышение прочности инструмента в целом. Одинаковая изометрическая форма частиц карбида бора с обкатанной поверхностью, в отличие от обычных частиц, имеющих острые грани и вершины, способствует устранению локальных очагов повышенных напряжений вокруг этих частиц в процессе изготовления инструмента, приводящих к трещинообразованию в связке и ослаблению закрепления абразивных зерен и, как следствие, к их преждевременному удалению с рабочей поверхности инструмента, создавая на ней в процессе шлифования дополнительные поры без разрушения связки вокруг абразивных зерен.The use of boron carbide particles with a size of 0.35 ÷ 0.45 of the size of electrocorundum abrasive grains, which is on average 2.5 times smaller in size compared with abrasive particles, can significantly reduce the efforts of tearing these particles out of the binder during the formation of a surface pore during grinding and reduce the zone of destruction of the ligament around the abrasive grains. In addition, this combination of particle sizes of the abrasive and pore-forming refractory filler provides a denser packing of abrasive grains and filler particles in the shard of the tool, providing an increase in the strength of the tool as a whole. The identical isometric shape of boron carbide particles with a rolled surface, unlike ordinary particles with sharp edges and peaks, helps to eliminate local foci of increased stress around these particles during the manufacturing process of the tool, leading to cracking in the bond and weakening of the abrasive grains and, as a consequence , to their premature removal from the working surface of the tool, creating additional pores on it during grinding without destroying the ligament around the abrasive grains.

Таким образом, в предлагаемом абразивном инструменте обеспечиваются прочностные характеристики, стойкость и более высокая его производительность.Thus, in the proposed abrasive tool provides strength characteristics, durability and higher productivity.

Для испытания были изготовлены следующие абразивные шлифовальные круги: круг по прототипу (пример 4) и заявляемый инструмент. Характеристики заявляемого абразивного инструмента представлены в таблице.For testing, the following abrasive grinding wheels were made: a wheel according to the prototype (example 4) and the inventive tool. The characteristics of the inventive abrasive tool are presented in the table.

Образец высокопористого абразивного инструмента с наполнителем из частиц карбида бора изометрической формы с обкатанной поверхностью и размером 0,35÷0,45 размера абразивных зерен изготавливали с использованием объемных процентов компонентов в соответствии с рецептурой прототипа (см. Таблицу). Из формовочной массы, состоящей из электрокорундового абразивного зерна, керамической связки и карбида бора готовились образцы «восьмерки» для сравнительных испытаний на механическую прочность предлагаемого инструмента. Прочность обожженных образцов на разрыв определялась на испытательной машине УММ-5. Сравнительные испытания абразивных кругов на эксплуатационные показатели: стойкость и производительность. Испытания проведены на плоскошлифовальном станке модели 3Е711. Обрабатывались образцы из стали ШХ15. Режимы шлифования: V_кр=35 м/с, V_ст=20 м/мин, t=0,01 мм/дв.х.A sample of a highly porous abrasive tool with an isometric-shaped boron carbide particle filler with a rolled surface and a size of 0.35 ÷ 0.45 of the size of the abrasive grains was made using the volume percent of the components in accordance with the prototype formulation (see Table). From the molding mass, consisting of electrocorundum abrasive grain, ceramic binder and boron carbide, “eight” samples were prepared for comparative tests on the mechanical strength of the proposed tool. The tensile strength of the calcined samples was determined on a testing machine UMM-5. Comparative tests of abrasive wheels on performance indicators: durability and performance. The tests were carried out on a surface grinding machine model 3E711. Samples from ШХ15 steel were processed. Grinding modes: V _cr = 35 m / s, V _st = 20 m / min, t = 0.01 mm / dv.

Из таблицы видно, что прочность образцов предлагаемого инструмента в 1,14 раза больше, чем у образцов инструмента прототипа. Анализ результатов по производительности и стойкости кругов, представленных в таблице, показывает, что предлагаемый абразивный инструмент лучшими значениями этих показателей по сравнению с прототипом.The table shows that the strength of the samples of the proposed tool is 1.14 times greater than that of the prototype tool samples. Analysis of the results on the performance and durability of the circles presented in the table shows that the proposed abrasive tool has the best values of these indicators compared to the prototype.

Повышение производительности инструмента происходит за счет выполнения частиц карбида бора изометрической формой с обкатанной поверхностью и размером 0,35÷0,45 размера абразивных зерен, что позволяет значительно снизить усилия вырывания этих частиц из связки при образовании поверхностной поры в процессе шлифования и уменьшить зоны разрушения связки вокруг абразивных зерен. Кроме этого, обеспечивается более плотная упаковка абразивных зерен и частиц наполнителя в черепке инструмента, повышая прочность инструмента в целом. Использование частиц наполнителя изометрической формы с обкатанной поверхностью по сравнению с обычными частицами, имеющими острые грани и вершины, способствует устранению локальных очагов повышенных напряжений вокруг этих частиц в процессе изготовления инструмента, приводящих к трещинообразованию в связке и ослаблению закрепления абразивных зерен и, как следствие, к их преждевременному удалению с рабочей поверхности инструмента, снижая его стойкость и производительность. При этом частицы наполнителя изометрической формы с обкатанной поверхностью будут более легко и быстро удаляться с рабочей поверхности инструмента, создавая на ней в процессе шлифования дополнительные поры без разрушения связки вокруг абразивных зерен.An increase in tool productivity occurs due to the implementation of boron carbide particles with an isometric shape with a rolled surface and a size of 0.35 ÷ 0.45 of the size of abrasive grains, which can significantly reduce the efforts of tearing these particles out of the binder during the formation of the surface pore during grinding and reduce the zones of destruction of the binder around abrasive grains. In addition, a denser packing of abrasive grains and filler particles in the shard of the tool is provided, increasing the strength of the tool as a whole. The use of isometric-shaped filler particles with a rolled surface in comparison with ordinary particles with sharp edges and vertices helps to eliminate local foci of increased stress around these particles during the manufacture of the tool, leading to cracking in the bond and weakening of the abrasive grains and, as a result, to their premature removal from the working surface of the tool, reducing its durability and performance. In this case, particles of an isometric-shaped filler with a rolled surface will more easily and quickly be removed from the working surface of the tool, creating additional pores on it during grinding without destroying the bond around the abrasive grains.

Таким образом, абразивный инструмент, содержащий электрокорундовые абразивные зерна, керамическую связку и частицы карбида бора изометрической формы с обкатанной поверхностью и размером 0,35÷0,45 размера абразивных зерен, обладает повышенной стойкостью и производительностью.Thus, an abrasive tool containing electrocorundum abrasive grains, a ceramic bond and particles of boron carbide of an isometric shape with a rolled surface and a size of 0.35 ÷ 0.45 of the size of the abrasive grains, has an increased resistance and performance.

Claims

An abrasive tool containing electrocorundum abrasive grains, a ceramic bond and boron carbide particles of the same shape as a pore-forming refractory filler, characterized in that the boron carbide particles are isometric in shape with a rolled surface and with a size of 0.35 ÷ 0.45 of the size of the abrasive grains .