Особенности финишной обработки профильных поверхностей деталей, страница 11

Теоретически обосновано предположение, что при твердой движущейся среде, так же как и в случае газообразной или жидкой движущейся внешней среды, на выступающие частицы поверхностного слоя твердого тела при установившихся условиях механического изнашивания действуют периодически изменяющиеся силы с постоянной амплитудой.

В качестве рабочих элементов в АЭО применяют стеклянные, металлические шарики и абразивные материалы, в основном, искусственные электрокорундовые: белый и нормальный электрокорунд (содержание Аl₂ 0₃ до 99 %) и материалы карбонитридной группы - карбид кремния (SiO₂-99,5%).

Характеристики абразивных материалов изменяются в следующих пределах: плотность 3,85...3,95 г/см3, микротвердость - 18,9...35,3 ГПа, разрушаемость не более 52...53 %, абразивная способность - 0,04...0,09 г. Наиболее распространенная форма кристаллов абразивов-толстотаблитчатая, ромбоэдрическая и неправильная.

Высокая механическая прочность зерен и значительная вязкость, необходимая при выполнении работ с переменными нагрузками, обеспечивает широкое применение нормального электрокорунда в шлифовании. Белый электрокорунд применяется для обработки свободным абразивом, карбид кремния — в операциях доводки и шлифования твердых материалов [24].

В работе [24] на увеличенных фотографиях зерен рассмотренных абразивов видно, что они имеют выступы в виде скругленных и острых граней. Кроме того, по всей их поверхности расположены микровыступы и субмикровыступы. В условиях мягких режимов обработки, характерных для АЭО (малые скорости резания и сравнительно небольшие усилия прижатия), роль микро - и субмикровыступов зерен для контактных взаимодействий будет определяющей. И чем больше твердость обрабатываемой поверхности, тем она значительнее.

На поверхности абразивных зерен имеется большое число активных центров: ребра и углы кристаллитов, свободные (неспаренные) ионы, частично связанные с активными центрами, карбоксильные и лактонные группы. Различная природа активных центров обуславливает широкий спектр взаимодействий между зернами и полимером: от чисто физических (ван-дер-ваальсовых) до водородных и химических связей. Меняются и условия закрепления абразивных зерен в основе.

Вероятность того или иного вида контакта абразивного зерна с поверхностью при обработке нежестко закрепленным абразивом определяется степенью закрепленности зерна в основе, на которую влияют размер самого зерна, вязкость и плотность основы, а также контакт абразивных зерен. Кроме того, вид контакта определяет и исходное состояние обрабатываемой поверхности: величину и направление шероховатости, остаточные напряжения и микротвердость [39].

При АЭО абразивное зерно внедрено в вязкоупругую связку, образованную полимерной основой. Условия его закрепления меняются в зависимости от режимов течения среды. Возможно кратковременное жесткое закрепление, в результате образования вокруг активного зерна целого комплекса зерен, фиксирующих его положение. Возможен и случай, когда происходит когезионное нарушение контакта. При этом слабо закрепленное зерно отдавливается в основу. В общем случае, степень закрепленности зерна при АЭО занимает промежуточное положение между закрепленным и свободным состоянием [33].

Изменение размеров и геометрических параметром режущих элементов зерен вызывает изменение условий снятия элементарных стружек отдельным зерном. Например, при царапании ЕАЗ глубиной от 0,01 до 0,04 мм значения нормальной силы Ру находятся а пределах 2,75...11,8 Н.

Известно, что вершины абразивных зерен округлены, причем радиус скругления возрастает с увеличением размера зерен, Н. И. Богомолов установил, что при полировании имеется связь между размерами зерна Ва и радиусом скругления вершины г (для зерен до 500 мкм):

r = b₁Ba + b₂ , где b₁ и b₂ - постоянные величины, которые зависят в основном от размера зерен и материала абразива.

Для зерен более чем 500 мкм эта связь не выявлена.