>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Шлифовальные работы

13.5. Связка абразивных инструментов

Материал или совокупность материалов, применяемых для закрепления абразивных зерен в абразивном инструменте, называют связкой. Механизм закрепления зависит от характера взаимодействия связки с зернами. В зависимости от химического состава и физических свойств входящих в связку материалов различают органические, минеральные (керамические) и металлические связки.

К органическим связкам относятся бакелитовая, вулка-нитовая, эпоксидная, глифталевая и др. Для бакелитовой связки в качестве связующего компонента используют порошкообразный или жидкий бакелит с соответствующими наполнителями и увлажнителями. Основным компонентом вулканитовой связки является синтетический каучук. Введение в связку различных наполнителей и ускорителей вулканизации позволяет изменять технологические и эксплуатационные свойства абразивных инструментов. Глифталевая смола используется в качестве связки для инструментов из карбида кремния зеленого зернистостью 6—М14, применяемых при полировании, а вспененный поливинилформаль — для поропластовых кругов, объем пор в которых равен 80%.

Инструмент на бакелитовых связках обладает более высокой прочностью на сжатие по сравнению с керамикой. Круги на бакелитовой связке, армированные стеклосеткой, работают на очень высоких скоростях (80 м/с и более). При достаточно длительном воздействии температуры 250—300°С бакелитовая связка выгорает, при 200°С и выше становится хрупкой и круги быстро срабатываются. При действии щелочных растворов бакелитовая связка разлагается, поэтому поверхность кругов на бакелитовой связке покрывают водонепроницаемой краской, лаком, суриком, серой или пропитывают парафином. Концентрация щелочного раствора, применяемого для охлаждения бакелитовых кругов, не должна превышать 1,5%. Работа кругами на бакелитовой связке часто ведется без охлаждения. Бакелитовая связка имеет три основные разновидности: пульвербакелит (Б, Б1), жидкий бакелит (Б2) и специальная (БЗ), которая используется для профильных кругов при резьбошлифовании и для тонких отрезных кругов. Круги на бакелитовой связке обладают высокой прочностью и упругостью (модуль упругости связки в 20—50 раз меньше, чем у стали).

Вулканитовая связка по сравнению с другими видами связки более плотная и упругая, что вызывает повышенный нагрев обрабатываемой заготовки. Теплостойкость каучука низкая (150—180°С). Создать большие давления при шлифовании кругами на вулканитовой связке нельзя, так как зерна утапливаются в связку. Упругость связки позволяет создавать очень тонкие отрезные круги при значительном диаметре (десятые доли миллиметра по толщине при диаметре 150—200 мм). Вулканитовую связку выпускают нескольких разновидностей: В, Bl, В2, ВЗ. В связке В1 используют синтетический каучук, а круги формируют прокаткой на вальцах. Связку В2 используют в профильных кругах для шлифования резьб с малым шагом.

Абразивные инструменты на вулканитовой связке, имеющие большие упругость и плотность, хорошую водоупорность, но обладающие несколько меньшей прочностью и теплостойкостью, широко применяют при отрезании и шлифовании для получения малой шероховатости поверхности.

Керамические связки являются многокомпонентными смесями огнеупорной глины, полевого шпата, борного стекла, талька и других минеральных материалов, составленными по определенному рецепту с добавками клеящих веществ — растворимого стекла, декстрина и др. Спекающиеся керамические связки К2, КЗ используют для закрепления зерен из карбида кремния. В процессе термической обработки они частично расплавляются и по своему состоянию и составу становятся близки к фарфору или стеклу. Плавящиеся керамические связки К1, К5, К8 обеспечивают прочное закрепление зерен из электро-корундовых материалов.

Недостатком керамической связки является ее высокая хрупкость, более сложный и длительный цикл изготовления инструментов, состоящий из приготовления связки, затем приготовления формовочной массы, формования, термической и механической обработки и испытаний. Формование абразивных инструментов в основном осуществляется прессованием в специальных пресс-формах. При термической обработке происходит окончательное скрепление абразивных зерен и придание инструментам определенных свойств. Круги на керамической связке обладают высокой прочностью, теплостойкостью, жесткостью (табл. 13.10), имеют универсальное применение и используются для разнообразных шлифовальных операций.

13.10. Механические свойства абразивных
кругов на различных связках

Однако из-за повышенной хрупкости их не применяют при ударной нагрузке и малой высоте круга. Тонкие круги (толщиной менее 3 мм) легко ломаются от боковой нагрузки. Выпуск абразивного инструмента на керамической связке составляет 50—60% от общего объема производства, на бакелитовой—30—39%, на вулканитовой—4—7% и на других связках—не более 1—2% (табл. 13.11).

13.11. Связки для абразивных инструментов

Металлические связки представляют собой сплавы меди, олова, цинка, алюминия, никеля и других элементов и используются в основном для алмазных инструментов.

Алмазные и эльборовые круги состоят из корпуса и абразивного слоя в виде кольца. Корпус обычно изготовляют из алюминиевых сплавов АК6 и Д16, пластмасс или сталей СтЗ, 20, 25, 30. Абразивный слой состоит из алмазного или эльборового порошка, связки и наполнителя. Толщина абразивного слоя зависит от связки, закрепляющей зерна, и может колебаться от нескольких десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров (у большинства кругов она находится в пределах 1,5—3 мм). Алмазные и эльборовые круги в настоящее время изготовляют на четырех основных связках: органической, керамической, металлической порошковой или гальванической.

Из органических связок основной является бакелитовая, состоящая из связующего вещества — фенолформальдегидной смолы и различных наполнителей, объемное содержание которых в зависимости от различной концентрации алмазов составляет от 37,5 до 12,5%. В качестве наполнителя в бакелитовых связках используют абразивные материалы (связки Б1, БЗ и Б4), металлические порошки (связка Б2) или более сложные композиции (связки ТО2, БП2, Б156, Б8 и др.). Алмазные круги на бакелитовой связке обладают хорошими режущими свойствами, что позволяет работать с небольшими силами резания. Малое количество образующейся при шлифовании теплоты создает благоприятные условия для шлифования без охлаждения, поэтому эти круги широко используют при заточке многолезвийного инструмента, когда применение охлаждения не позволяет заточнику наблюдать за зоной шлифования.

Круги на керамической связке обладают наиболее высокими режущими свойствами и в основном предназначены для одновременной обработки режущей части и корпуса инструментов из твердого сплава со стальными державками или корпусами, а также для обработки некоторых высоколегированных сплавов и материалов.

Металлическую порошковую связку применяют в кругах, предназначенных для алмазной обработки при сравнительно невысоких требованиях к шероховатости поверхности (обычно Ra > 0,63 мкм). Удельный износ алмаза и изменение размеров по профилю у кругов на металлической связке значительно меньше, чем на бакелитовой. Однако в процессе шлифования возникают сравнительно большие силы и работа без охлаждения невозможна.

Алмазные круги на металлической связке выбирают для шлифования твердосплавных деталей штампов, высадочных матриц, заточки твердосплавного инструмента и других видов шлифования, а также для обработки драгоценных и полудрагоценных камней, ферритов, керамики, стекла и т. п.

В кругах на никелевой связке используют метод гальванического закрепления алмазных зерен на металлический корпус той или иной конфигурации. Алмазные зерна могу! закрепляться а один или несколько слоев.

Большое разнообразие связок для абразивных инструментов из сверхтвердых материалов позволяет дифференцированно учитывать виды обработки и обрабатываемых материалов, технологические требования к качеству обработанных деталей, себестоимость обработки, особенности шлифовальных материалов разных марок. Рекомендации по выбору связок для алмазных кругов приведены в табл. 13.12.

13.12. Связки для алмазных кругов