Szlifowanie jest szeroko stosowaną metodą skrawania metali, służącą głównie do obróbki twardych materiałów, które trudno skrawać tradycyjnymi narzędziami oraz materiałów wymagających wysokiej jakości powierzchni i dokładności wymiarowej. Wraz z pojawieniem się dużej liczby nowych materiałów i zastosowaniem dokładności części, wymagań jakościowych, zastosowania obróbki szlifierskiej wzrosły bardziej niż w przypadku innych tradycyjnych metod przetwarzania. W procesie szlifowania ważną rolę w obróbce odgrywa wielkość, kształt i rozmieszczenie cząstek ściernych. Jednakże w obróbce metalu ciągliwego,Ściernicaulega ostremu zablokowaniu i pasywacji, co prowadzi do skrócenia żywotności ściernicy. Aby uniknąć niekorzystnych skutków zatykania ściernicy oraz pasywacji i produkcji, należy przeanalizować mechanizm i przyczynę zatykania ściernicy.
1. Tworzenie się wiórów ściernych
Proces szlifowania ma na celu uzyskanie wyższej jakości i dokładności powierzchni poprzez wycięcie określonej ilości materiału obrabianego, a powszechnie stosowanym narzędziem jest ściernica. Ściernica jest luźnym korpusem wykonanym z materiału ściernego i spojonym poprzez zagęszczenie, suszenie i spiekanie, a jej pojedyncza cząstka ścierna to maleńka krawędź tnąca o dużym ujemnym kącie przednim i tępym promieniu krawędzi tnącej. Materiał ścierny poruszający się z dużą prędkością po wsunięciu, wbiciu w obrabiany przedmiot, materiał warstwy tnącej wyraźnie ślizga się po powierzchni ścinania, tworząc krótkie i cienkie wióry, które w strefie szlifowania są podgrzewane do bardzo wysokiej temperatury, a następnie utleniają się i stopiony i zestalony w kulę cząstek, na powierzchni kuli znajdują się pewne rozgałęzienia wideł, jest to główna forma mielenia wiórów. Podczas szlifowania kwasoodpornej stali nierdzewnej Cr20Ni24Si4Ti stwierdza się, że duża liczba kulistych wiórów mielących, którym towarzyszą wstęgi, guzowate wióry mielące i popiół, wiele części tych wiórów mielących zostanie wprowadzonych do szparek przymocowanych do ściernicy do otoczenia ścierniwa, powodując zatykanie ściernicy, co skutkuje zmniejszeniem dokładności szlifowania, spalaniem przedmiotu obrabianego i skracaniem żywotności ściernicy.
2. Analiza rodzaju i mechanizmu zatykania ściernicy
2.1 Rodzaje zatykania ściernicy
Rodzaje zatykania ściernicy są typu osadzonego, typu klejącego i typu mieszanego. Zatykanie typu osadzonego to stan zatykania, w którym wiór ścierny jest wprowadzany w szczelinę powierzchni roboczej ściernicy. Zatykanie adhezyjne to stan zatykania, w którym wióry ścierne stapiają się z cząstkami ściernymi i spoiwem. Mieszany rodzaj zatykania to zarówno zatykanie osadzane, jak i zatykanie klejone.
2.2 Analiza mechanizmu wtykania typu wbudowanego
Czynniki zewnętrzne: Obróbka szlifowania ma bardzo ważną cechę, ogólne Fy/Fz jest większe niż 2 ~ 10, im twardszy materiał przedmiotu obrabianego, tym mniejsza plastyczność, tym większy stosunek, powierzchnia szlifowania pod silnym nadciśnieniem, szlifowanie Wióry są mechanicznie wciskane w szczelinę na powierzchni ściernicy. Wióry ścierne wysuwają się wzdłuż czoła ziaren ściernych, a kilka warstw wiórów ściernych gromadzi się lokalnie przed ziarnami ściernymi. Pod wpływem szybkiego obrotu ściernicy za ziarnami ściernymi tworzy się obszar wirowy przepływu powietrza, a ciśnienie powietrza w obszarze wirowym znacznie się zmniejsza. Pod wpływem podciśnienia część wiórów ściernych przyczepia się do tylnej części ziaren ściernych, tworząc blokadę klejową na powierzchni noża za ziarnami ściernymi, a osady składają się głównie z popiołu i cząstek.
Wpływ pola elektrostatycznego: w małych obszarach strefy szlifowania powstaje małe pole elektryczne składające się ze ściernicy i przedmiotu obrabianego. Pod wpływem pola elektrycznego niektóre wióry szlifierskie będą wykazywać polaryzację. Zgodnie z zasadą przeciwieństw, wióry szlifierskie o przeciwnej polaryzacji ściernicy będą adsorbowane na powierzchni roboczej ściernicy. Dzięki dużemu naciskowi mechanicznemu pomiędzy ściernicą a obrabianym przedmiotem pył szlifierski zaadsorbowany na powierzchni ściernicy może zostać stabilnie osadzony w szczelinie pomiędzy powierzchnią ściernicy.
2.3 Analiza mechanizmu blokowania kleju
Wiązanie topiące: W procesie mielenia większość mocy wejściowej jest przekształcana w ciepło mielenia, tak że temperatura mielenia wynosi aż 1200 K, a wióry mielące są szybko utleniane w powietrzu, tworząc tlenki metali o niskiej temperaturze topnienia. Nagrzewanie w wysokiej temperaturze w strefie szlifowania topi się lub lekko topi, pokrywając powierzchnię ściernicy. Gdy ta część powierzchni ściernicy zostanie ponownie zaangażowana w szlifowanie, ulega ona ściskaniu lub wzmacnianiu pod działaniem siły szlifowania. Zwiększa się powinowactwo i przyczepność do ściernicy, a niektóre są wytłaczane i przyklejane do powierzchni rowka powierzchni przedmiotu obrabianego. W wyniku wielokrotnego losowego mielenia wokół cząstki przylega wiele wiórów mielących, co zwiększa siłę mielenia i temperaturę, powodując błędne koło, które intensyfikuje blokowanie, aż cząstka pęknie lub odpadnie.
Wiązanie chemiczne: Powinowactwo chemiczne pomiędzy różnymi pierwiastkami jest kolejnym ważnym powodem zatykania klejem. Cząstki ścierne i materiał mielący stykają się w wysokiej temperaturze, a współczynnik temperaturowy zwiększa ich aktywność i powinowactwo. Po spełnieniu określonych warunków nastąpi reakcja chemiczna, w wyniku której cząstki ścierne i wióry szlifierskie utworzą na powierzchni ściernicy kryształ, który utraci zdolność cięcia.
3. Wpływ samej ściernicy na blokadę
3.1 Rodzaje materiałów ściernych
Różny stopień zablokowania ściernicy jest bardzo różny, od zmniejszenia stopnia zablokowania, poprawy efektu szlifowania, różnych materiałów przedmiotu obrabianego, należy wybrać różne rodzaje materiału ściernego. Jeśli wybrany materiał ścierny nie jest w stanie dostosować się do wydajności szlifowania materiału przedmiotu obrabianego, łatwo jest spowodować ostrą blokadę, przez co obróbka nie będzie mogła przebiegać normalnie. Jeśli stop żelaza i węgla zostanie zmielony za pomocą korundu, węgiel wytworzy cienką warstwę tlenku z tlenem w powietrzu, co może skutecznie zapobiec powinowactwu chemicznemu między przedmiotem obrabianym a materiałem ściernym, ale jeśli stop tytanu zostanie zmielony, blokada jest znacznie większa poważniejszy. W niektórych fabrykach ściernica na szlifierce nie jest wymieniana przez długi czas, a może szlifować wszystko, co wydaje się oszczędne i wygodne, ale w rzeczywistości traci wydajność i dokładność.
3.2 Wielkość cząstek ściernych
Rozmiar cząstek ściernych ma pewien wpływ na zatykanie ściernicy, a ogólnie drobne ziarna są łatwiejsze do zatykania niż gruboziarniste. Ponieważ objętość porów i pole przekroju poprzecznego ściernicy drobnoziarnistej są małe, liczba krawędzi skrawających ściernicy drobnoziarnistej wzrasta, wiór jest również większy, a temperatura szlifowania wzrasta, ściernica drobnoziarnista jest łatwa do blokowania w zakresie małych czasów skrawania. Wraz ze wzrostem czasu skrawania w przypadku ściernicy gruboziarnistej w porównaniu z ściernicą drobnoziarnistą głębokość skrawania jest większa, zużycie krawędzi skrawającej jest większe, a temperatura szlifowania wzrasta, wzrasta bezpiecznik wiórów w porach. Po określonej liczbie razy stopień zablokowania ściernicy gruboziarnistej przekracza wielkość blokady drobnoziarnistej ściernicy. Szlifowanie półdrobne i szlifowanie drobne, małe cięcie, niska temperatura, lekka blokada, wybierz drobną tarczę piaskową; Szlifowanie zgrubne tnie duże, w wysokiej temperaturze, blokuje szczelinę wiórów szlifierskich, stopiona materia, wybierz gruboziarnistą ściernicę.
3.3 Twardość ściernicy
Twardość ściernicy odnosi się do trudności odpadania cząstek ściernych, którą gwarantuje wytrzymałość spoiwa. Im wyższa wytrzymałość spoiwa, tym większa twardość ściernicy, im bardziej matowe są cząstki ścierne, tym większe jest tarcie i wyciskanie przedmiotu obrabianego przed odpadnięciem cząstek ściernych, tym łatwiej jest wprowadzić wióry ścierne do wnętrza szczeliny ściernicy, a ciepłu tarcia towarzyszy również większe ciepło tarcia, co stanowi bezpiecznik dla zatykania kleju. Dlatego twardość ściernicy ma większy wpływ na wielkość blokady, a im twardsza ściernica, tym większa ilość blokady. W normalnych warunkach twardość ściernicy wynosi G ~ H, a twardość D ~ 0 jest również stosowana w niektórych trudnych materiałach.
3.4 Konstrukcja ściernicy
Struktura ściernicy odzwierciedla proporcjonalną relację pomiędzy ścierniwem, spoiwem i otworem powietrznym. Im gęstsza tkanka ściernicy, tym więcej cząstek ściernych jest obrabianych, tym mniejsza jest odległość między krawędziami tnącymi, a ściernica łatwiej się blokuje. Tarcza zawierająca 45% cząstek ściernych powoduje mniej niż połowę średniego stopnia zatykania niż tarcza zawierająca 49,2% cząstek ściernych; Ściernica zawierająca 53% ścierniwa szlifuje obrabiany przedmiot z dwukrotnie większym zatykaniem niż ściernica zawierająca 49,2% ścierniwa. Przy szlifowaniu trudnych materiałów należy wybierać ściernicę o numerze organizacji od 7 do 9, a lepszy efekt daje ściernica o dużej porowatości.
4. Wpływ warunków szlifowania
4. 1 prędkość linii ściernicy
Zwiększenie prędkości linii ściernicy zmniejsza maksymalną głębokość skrawania cząstek ściernych, zmniejsza pole przekroju poprzecznego wiórów, zwiększa czas skrawania i ciepło szlifowania. Obydwa te czynniki zwiększają stopień zatykania, ale gdy prędkość linii ściernicy jest do pewnego stopnia (na przykład do 50 m/s), stopień zatykania ściernicy jest znacznie zmniejszony. Podczas szlifowania stali nierdzewnej i nadstopów w produkcji prędkość ściernicy 50 m/s jest od 30 do 100 procent mniejsza niż prędkość ściernicy 30 m/s. Dlatego przy szlifowaniu materiałów trudnych stosuje się prędkość mniejszą niż 20 m/s lub większą niż 50 m/s, a prędkość szlifowania pomiędzy nimi jest bardzo niekorzystna dla blokowania ściernicy. W przypadku różnych materiałów obrabianych istnieje pewna krytyczna wartość prędkości ściernicy przy małej ilości zatykania.
4. 2 Prędkość detalu
Wpływ prędkości przedmiotu obrabianego na stopień zatkania ściernicy jest ściśle powiązany z innymi czynnikami panującymi w warunkach skrawania. Prędkość linii przedmiotu obrabianego jest podwojona, a ilość zatykania ściernicy zwiększa się trzykrotnie. Dzieje się tak dlatego, że im większa prędkość przedmiotu obrabianego, tym płytsza głębokość skrawania ścierniwa, tym mniejsze pole przekroju wióra, co odpowiada hartowaniu charakterystyki ściernicy, więc łatwo jest spowodować zablokowanie ściernicy.
4. 3 Metody szlifowania
Szlifowanie płytek powoduje większe zatykanie niż szlifowanie wzdłużne. Podczas cięcia w celu szlifowania powierzchnia styku między ściernicą a przedmiotem obrabianym jest duża, krawędź tnącą materiału ściernego należy kilkakrotnie pocierać w tym samym miejscu szlifowania, płyn szlifierski ma trudności z przedostaniem się do obszaru szlifowania, a ciepło jest wysokie podczas szlifowanie, które łatwo powoduje zablokowanie. Podłużny kontakt szlifowania z materiałem obrabianym stanowi jedną z bocznych krawędzi ściernicy. Kiedy powierzchnia zużycia zwiększa się do pewnego stopnia, cząstki ścierne rozbijają się i pękają pod działaniem siły szlifowania, aby osiągnąć samoostrzenie. Większość cząstek ściernych może pracować w stanie ostrym, dzięki czemu siła szlifowania i ciepło szlifowania są stosunkowo niskie. Jednocześnie znaczna część strefy oddziaływania siły szlifowania i ciepła szlifowania może zostać odprowadzona do przedmiotu obrabianego wzdłuż wzdłużnego kierunku szlifowania, dzięki czemu zmniejsza się możliwość adhezji chemicznej.
4.4 Cięcie promieniowe
Wpływ skrawania promieniowego na zatykanie ściernicy wykazuje tendencję garbową. Gdy ilość cięcia promieniowego jest mała (ok<0.01mm), the blockage phenomenon occurs. With the increase of the cut quantity, the average plug quantity also increases. When the cut quantity increases to a certain extent (ap =0.03mm), the plug quantity shows a decreasing trend, and then increases sharply with the continuous increase of the cut quantity (ap =0.04mm). When grinding difficult materials, it is very important to control the last radial cut to improve the surface quality and accuracy of the workpiece.
4.5 Temperatura mielenia
Podczas szlifowania każdy czynnik zwiększający ciepło szlifowania i powodujący wzrost temperatury szlifowania pogłębi blokadę ściernicy, a formą blokady jest głównie blokada związana i oczywiście towarzyszy jej również blokada dyfuzyjna.
4.6 Prędkość obciągania ściernicy
Gdy prędkość obciągania ściernicy jest mała, powierzchnia robocza ściernicy jest płaska, a liczba efektywnych narzędzi szlifujących na jednostkę powierzchni wzrasta, co powoduje mniejsze pole przekroju poprzecznego wiórów i zwiększa się liczba skraweń, a więc łatwo jest spowodować blokadę. Gdy prędkość obciągania ściernicy jest duża, powierzchnia robocza ściernicy staje się grubsza, liczba efektywnych cząstek ściernych maleje, a na powierzchni ściernicy pojawia się wklęsłość, która pełni rolę porowatości, a wióry można je łatwo zmyć, a stopiony materiał łatwo odpada.
4.7 Płyn szlifierski
Różne płyny szlifierskie mają duży wpływ na efekt szlifowania. Obecnie powszechnie stosowaną emulsją, zawierającą dużą ilość oleju mineralnego i dodatków oleistych, po rozcieńczeniu jest mleczna ciecz typu olej w wodzie. Jego pojemność cieplna właściwa i przewodność cieplna są niewielkie, a w procesie intensywnego tarcia łatwo jest spowodować zużycie adhezyjne i dyfuzyjne pomiędzy ściernicą a przedmiotem obrabianym, przez co ściernica zostaje zablokowana i wzrasta siła szlifowania. Na koniec cząstki ścierne ulegają rozbiciu i przedwczesnemu odpadaniu, a stopień zmielenia ulega zmniejszeniu. Wybór doskonałego płynu szlifierskiego odgrywa ważną rolę w poprawie wydajności szlifowania.
5. Wniosek
Zatykanie ściernicy jest powszechnym zjawiskiem w obróbce szlifowania, niezależnie od tego, jak rozsądne zostaną wybrane warunki przetwarzania, nie da się całkowicie zapobiec zatykaniu, ale stopień jest różny. Rodzaj ściernicy i warunki obróbki mają duży wpływ na zatykanie ściernicy, jednak najważniejsze są właściwości fizyko-mechaniczne obrabianego materiału oraz obecność płynu szlifierskiego.
https://www.xfabrasive.com/vitrified-grinding-wheel/stożkowe-grinding-wheel.html
