РОЗРОБКА ЛЕГКОПЛАВКИХ СКЛОКЕРАМІЧНИХ ЗВ’ЯЗОК ДЛЯ ВИСОКОРЕСУРСНОГО АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОГО ІНСТРУМЕНТУ

Автор(и)

  • Олена Федоренко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0831-3485
  • Лариса Ященко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4939-1244
  • Дмитро Федоренко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2300-8171
  • Володимир Федорович Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4440-3656
  • Олександр Конєв Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0821.2021.02.14

Ключові слова:

алмазно-абразивний інструмент, легкоплавка склокерамічна зв’язка, техногенні мікросфери, крупнопориста структура робочого шару, різальна здатність.

Анотація

Дослідження спрямовано на створення високоресурсних алмазно-абразивних інструментів з крупнопористою структурою робочого шару, використання яких зменшує виникнення дефектів шліфування при обробці чутливих до перегріву матеріалів. За наявності відкритої структури робочого шару забезпечується ефективне видалення стружки, що виключає зниження різальної здатності інструменту внаслідок забруднення шліфувальним шламом та створює сприятливі умови для інтенсивного різання матеріалів при використанні за швидкісних режимів шліфування. Для реалізації цієї задачі розроблено легкоплавкі склокерамічні зв’язки для алмазно-абразивних інструментів, які дозволяють збільшити ресурс експлуатації інструменту завдяки попередженню передчасного руйнування алмазних зерен та створенню умов для раціонального самозвточування алмазних зерен під час шліфування. З використанням комплексу розрахункових даних щодо основних характеристик склокомпозицій шляхом факторного планування визначено залежності «склад – властивості» та встановлено область оптимальних складів склокерамічних зв’язок, які забезпечують спікання алмазовмісного композиту за температури 550–650 °С. Показана ефективність використання алюмосилікатних мікросфер техногенного походження як структуроутворюючого наповнювача, що забезпечує формування крупнопористої структури. Визначено особливості хімічного і фазового склад техногенних золосфер, вилучених із золи виносу Криворізької ТЕС. Встановлено, що при спіканні алмазоносного шару інструменту в оболонці золосфер  відбувається формування кристалічних новоутворень з високою твердістю (герциніт, муліт, маггеміт, шпінель). З використанням золосфер та розроблених легкоплавких зв’язок, до складу яких входять до 30 мас. % відходів скловиробництва, виготовлено лабораторні зразки алмазовмісних композитів з відкритою пористістю 45–50 %. Дослідження їх мікроструктури та морфологічних особливостей дозволили визначити розміри пор (130–200 мкм) та встановити, що при шліфуванні відбувається часткове руйнування золосфер з утворенням додаткових різальних елементів, що підвищує різальну здатність інструменту в цілому. Результати досліджень вказують на доцільність використання обраного підходу до вибору складових алмазно-керамічного композиту, а також режимів термообробки алмазоносного шару при створенні інструменту. Такий підхід суттєво розширить можливості виготовлення алмазно-абразивного інструменту на легкоплавких склокерамічних зв’язках та сприятиме покращенню обробки деталей з важкооброблюваних матеріалів.

Біографії авторів

Олена Федоренко, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

доктор технічних наук, професор кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей; м. Харків

тел.. +38(057)707-64-82

 

Лариса Ященко, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

 кандидат технічних наук, старший викладач кафедри безпеки праці та навколишнього середовища; м. Харків

тел.: +38(057) 707-64-65

Дмитро Федоренко, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

кандидат технічних наук, молодший науковий співробітник кафедри Інтегрованих технологій машинобудування; м. Харків

тел.. +38(093)254 -51-61

Володимир Федорович, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Олексійович (Федорович Алексеевич, Oleksiiovych) – доктор технічних наук, , профессор кафедри кафедри Інтегрованих технологій машинобудування; м. Харків

тел.. +38(093)254 -51-61

Олександр Конєв, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

студент кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей, м. Харків

тел. +38(057) 707-64-82

Посилання

Uede K. Latest technical trends of machine tools. Koyo Engineering Journal English Edition. 2004. No. 165E. P. 14-19.

Klockea F., Barth S., Mattfeld P. High performance grinding. Procedia CIRP. 2016, Vol. 46. P. 266–271.

Rowe W.B. Principles of modern grinding technology.– USA: Elsevier, 2014. 480 p.

Chen Y., Zhang L. Polishing of diamond materials: mechanisms, modeling and implementation. – London: Springer, 2013. 174 p.

Staniewicz-Brudnik B., Plichta J., Nadolny K. Effect of porous glass-ceramic materials addition on the cubic boron nitride (cBN) tools properties. Optica Applicata. 2005. Vol.35. No. 4. P.809–817.

Boland J.N., Li X.S. Microstructural characterisation and wear behaviour of diamond composite materials. Materials. 2010. Vol.3. P.1390–1419.

Majstrenko A.L., Novikov N.V., Bogatyreva G.P., Olejnik N.A. Substantiation of a concept of a selective destruction of diamond synthesis product. Sverkhtverdye Materialy. 2005., No. 1,P.17–27.

Meng D., Yue W., Lin F., Wang C., Wu Z.Thermal stability of ultrahard polycrystalline diamond composite materials. Journal of Superhard Materials. 2015. Vol.37. P.67–72.

Maystrenko A. L., Borimskiy A. I., Devin L. N. Bologova L.M., Shcherbakov A.V., Sulima A.G. К voprosu o mekhanizme razuprochneniya kristallov sinteticheskogo almaza pri vysokotemperaturnom nagrevanii. Porodorazrushayushchiy i metalloobrabatyvayushchiy instrument – tekhnika i tekhnologiya ego izgotovleniya i primeneniya: sb. nauch. tr. – K.: ISM im. V.M. Bakulya NAN Ukrainy. 2010. Vyp. 13. S. 272–279.

Wang Q., Wang D., Chen H. The role of fly ash microsphere in the microstructure and macroscopic properties of high-strength concrete. Cement and Concrete Composites. 2017. Vol. 83. P. 125–137.

Jow J., Dong Y., Zhao Y., Ding S., Li Q., Wang X., Lai S. Fly Ash-based Technologies and Value-added Products Based on Materials Science. 2015 World of Coal Ash (WOCA) Conference in Nasvhille, May 5–7, 2015. 26 p.

Kompleksnaya pererabotka zoloshlakovykh otkhodov TETs / Cherepanov A.A.. Kardash V.T. // Geologiya i poleznyye iskopayemyye Mirovogo okeana. – 2009. – № 2. – S. 98–115.

Liu, H. Morphology and Composition of Microspheres in Fly Ash from the Luohuang Power Plant, Chongqing, Southwestern China / H. Liu, Q. Sun, B. Wang, P. Wang, J. Zou // Minerals. – 2016. – Vol. 6, No. 2. – P. 30. https://doi:10.3390/min6020030

Ilchenko K. D., Morozenko E. P. Ilchenko K. D. Planirovaniye eksperimenta pri issledovanii teplofizicheskikh svoystv shikhtovykh materialov metallurgii. – Dnіpropetrovsk: Sіch. 2004.176 s.

Andal V., Buvaneswari G., Lakshmipathy R. Synthesis of CuAl2O4 Nanoparticle and Its Conversion to CuO Nanorods. Journal of Nanomaterials. Nanomaterials for Sustainable Development: the UN 2030 goals Volume 2021 |Article ID 8082522 | https://doi.org/10.1155/2021/8082522.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-23