АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОБРАБОТКА

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АБРАЗИВА

Процесс шлифования в значительной степени зависит от таких механических свойств зерен абразивного инструмента, как предел прочности при изгибе и сжатии. Н. И. Волский, испытывая меха­нические свойства корунда, электрокорунда и карбида кремния, пришел к выводу, что монокристалл корунда обладает более вы­соким пределом прочности при изгибе и сжатии, чем карбид крем­ния, и что у поликристалла электрокорунда предел прочности при изгибе и сжатии ниже, чем у монокристалла корунда и карбида кремния.

Предел прочности при сжатии у монокристалла корунда равен 224—304 кГ/мм², у поликристалла электрокорунда 76 кГ/мм², у монокристалла карбида кремния 229 кГІмм² (перпендикулярно оптической оси). Предел прочности при изгибе монокристалла корунда, перпендикулярно оптической оси, равен 37 кГ/мм², поликристалла электрокорунда 8,7 кГ/мм² и карбида кремния 15,5 кПмм². Из приведенных данных видно, что пределы прочности электрокорунда при сжатии и изгибе и карбида кремния при из­гибе значительно ниже, чем у обрабатываемых ими металлов и сплавов.

В зависимости от способа приложения нагрузки зерна карбида кремния ведут себя по-разному. При статической нагрузке зерна карбида кремния дробятся меньше, чем зерна электрокорунда, в то время как при динамической нагрузке зерна карбида кремния дробятся больше, чем зерна электрокорунда.

Несмотря на то, что сопротивление изгибу твердых сплавов значительно выше, чем карбида кремния (100—150 к Г/мм²), круги из карбида кремния хорошо обрабатывают твердые сплавы, так как работают главным образом на сжатие. Это обстоятельство сви­детельствует также о том, что для эффективной работы инструмен­тами из абразивных материалов их не следует подвергать слишком 28

большой нагрузке, так как работа, сопряженная с большими силами, может вызвать разрушение зерен еще до момента их за­тупления.

Определение прочности алмазных зерен на сжатие по методу, предложенному УКРНИИСМИ, производится путем раздавлива­ния одного зерна алмаза, помещенного на корундовой пластинке, на столе микроскопа под действием постепенно увеличивающегося груза (дроби). Разрушающий зерно вес груза определяется путем наблюдения через микроскоп. Для установления прочности зерна данного, номера зернистости производится раздавливание 50 зерен и среднее из пятидесяти значений принимается за разрушающую нагрузку. Согласно этим определениям прочность синтетических алмазов тем ниже прочности природных, чем крупнее номер зер­нистости. Так, если принять прочность природного алмаза за 100%, то прочность разных марок синтетических алмазов будет следующая (табл. 4). При определении по методу, предложенному

УКРНИИСМИ, получается, что прочность природных алмазных зерен более чем в 2 раза выше, чем прочность электрокорундовых зерен, и несколько ниже, чем прочность зерен карбида кремния. Таким образом, прочность при сжатии карбида кремния, по этим данным, более чем в 2 раза превышает прочность электрокорунда. Следовательно, абразивные материалы, имея исключительно вы­сокую твердость, в то же время обладают сравнительно низкой прочностью при сжатии и особенно при изгибе.

Прочность зерен зависит не только от химического состава, но и от их величины: чем меньше размеры зерна, тем больше удель­ная прочность при сжатии. Например, зерна карбида бора разме­ром 42—20 мк в несколько раз прочнее при сжатии, чем крупные зерна размером 420—250 мк. Зерна монокорунда № 40—16, как правило, имеют более высокую (на 20—25%) прочность, чем зерна электрокорунда. Зерна монокорунда, представляющие агре­гаты и сростки крупнее № 50, имеют значительно меньшую меха­ническую прочность, чем монолитные зерна. Под действием Охла­ждающей жидкости и сил резания у таких зерен прочность сни­жается и они частично разрушаются, обнажая новые режущие по­верхности. Это увеличивает расход абразивного инструмента, но
и улучшает его самозатачиваемость. Прочность зерен электроко­рунда при растяжении и особенно при сжатии резко снижается с повышением температуры шлифования, что способствует раз­рушению и износу зерен (скалыва- Таблща 5 нию). Вообще же прочность зерен электрокорунда при растяжении в несколько раз меньше, чем прочность при сжатии, особенно при темпера­туре, возникающей в процессе шли­фования.

Зерна зеленого карбида кремния имеют несколько большую прочность (на 10—15%), чем зерна черного кар­бида кремния, что позволяет рабо­тать ими с большей нагрузкой.

Прочность абразивного зерна при раздавливании по стандартному ме­тоду определяется путем сжатия на­вески зерен в 5 г под давлением 250 кГ/см^г в прессформе диаметром 2 см. Процент оставшихся на снте нераздавленных зерен определяет прочность подвергнутого испытанию зерна. Прочность зерен кар­бида кремния № 25 составляет по этому методу 80%, № 40— 25 — 90%, № 16 — 95%.

Прочность алмазных зерен, измеренная таким же методом, но при давлении в 500 кПсм² и навеске в 5 каратов, приведена в табл. 5.

Механическая прочность зерен кубического нитрида бора при­мерно такая же, как у зерен алмаза марки АСВ.