Антиприжоговоя добавка к смазкам для абразивной обработки сталей и твердых сплавов и твердая смазка для абразивной обработки сталей и твердых сплавов (варианты)

д Изобретение относится к твердым смазкам, применяемым при металлообработке деталей из талеи и твердых сплавов абразивными инструментами, в частности при шлифовании, заточке,оводке и т.п. абразивными кругами, работающими без смазочно-охлаждающих жидкостей.Известно смазочно-охлаждающее технологическое средство для шлифования твердых сплавов хбыстрорежущих сталей, содержащее парафин и органическую добавку 1. В состав смазки одят также хлористый аммоний, бихромат калия и глицерин (органическая добавка). Известная смазка, переходя в жидкое состояние при шлифовании, оказывает смазочно-охлахщающее ействие, что, как и действие любой смазочно-охлахщающей жидкости, способствует снижению емпературы цшифования и вероятности возникновения прижогов. Однако известная смазка не обеспечивает существенное, а главное, длительное снижение температуры шлифования при выоких нагрузочно-скоростных (жестких) режимах шлифования, поскольку компоненты смазки ыстро разлагаются в зонах резания абразивными зернами, слабо удерживаются на поверхности абразива и быстро удаляются из зоны обработки. Высокие контактные температуры в зонах резания абразивными зернами обуславливают высокий уровень прижогов при использовании известного средства при жестких режимах шлифования, а высокая средняя температура шлифования и высокие контактные температуры при шлифовании твердых сплавов обуславливают повышенную вероятность термомеханического разрушения абразивного инструмента из-за термической деструкции последнего (прижог абразивного инструмента). Необходимость частых правок в связи с прижогами является одной из существенных причин, предопределяющих повышенный расход абразивного инструмента при жестких режимах шлифования., Известна твердая смазка для абразивной обработки сталей, содержащая стеариновую кислоту и рганические добавки 2. В известной смазке в качестве органических добавок используют миеральное масло и полиизобутилен, а в качестве неорганических - серу и диселенид молибдена. При повышении температуры обработки сера и диселенид молибдена способствуют формированию антифрикционного твердосмазочного слоя, что повышает стойкость абразивного инструмента. Однако компоненты смазки не обеспечивают существенного снижения контактных температур в зонах резания абразивными зернами, органические добавки быстро разлагаются, а твердосмазочные компоненты ускоренно удаляются из зоны обработки при жестких режимах последней. В связи с этим известная смазка не обеспечивает в достаточной мере уменьшение средней температуры обработки, предотвращение и/или существенное снижение прижога при жестких режимах обработки. Прижог при этом наблюдается раньше, чем существенно изменяются геометрические размеры абразивного круга. Правка после появления прижога приводит к повышенному расходу абразивнго инструмента. Известна твердая смазка для абразивной обработки твердых материалов, содержащая стеариновую кислоту, мелкодисперсный керамический абразив и порошок металла 3. В известной смазке в качестве антифрикционных добавок используют дисульфид молибдена и порошок олова (порошок металла). Помимо антифрикционного действия частицы дисульфида молибдена оказывают мягкое абразивное действие, что позволяет отнести их к абразивному материалу. Поошок олова, расплавляясь при обработке, способствует снижению средней температуры обраотки за счет хорошего теплоотвода из зон резания абразивными зернами. Однако зерна порошка и металлоплакирующие участки олова быстро разрушаются из-за наклепа и, также, как дисульфид молибдена, уносятся из зон обработки. В силу этого средняя температура обработи является достаточно высокой, чтобы вызвать при жестких режимах повышенную вероятность термомеханического разрушения абразивного инструмента, а недостаточность и кратковременность уменьшения контактных температур в зонах резания абразивными зернами способствует высокой вероятности возникновения и высокому уровню прижога при указанных режимах на сталях. Необходимость частой правки предопределяет повышенный расход абразивного инструента. Порошок олова в составе смазки не способен обеспечить заметное снижение прижога за ериод между правками, обусловленными изменениями геометрических размеров абразивного нструмента при жестких режимах обработки. Наиболее близкой к заявляемой твердой смазке (ее варианту) является смазка для абразивной обработки металлов, содержащая стеариновую кислоту, мелкодисперсный керамический абразиви порошок металла 4. В известной смазке в качестве порошка металла используют порошок кадмия, а в качестве мелкодисперсного керамического абразива-дисульфид молибдена. Введе а снижение температур в зоне обработки становится менее эффективным. В силу указанных ричин ни порошок кадмия 4, ни порошок олова 3 не являются эффективными антиприжоговыми добавками, поскольку не оказывают существенного влияния на уменьшение вероятности прижога, а их влияние существенно зависит от условий обработки и химического состава твердой смазки.Предлагаемое изобретение решает проблему создания твердой смазки для абразивной обработки сталей и твердых сплавов, обладающей ярко выраженным антиприжоговым действием и заметно снижающей среднюю температуру обработки. Предлагаемое изобретение решает также проблему создания антиприжоговой добавки к смазкам для абразивной обработки сталей и твердых сплавов.Технический результат изобретения заключается в существенном снижении средней температуры абразивной обработки и уменьшении вероятности образования прижогов при любых, в том числе и жестких, режимах обработки, включая уменьшение вероятности термомеханического разрушения абразивного инструмента.Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в качестве твердой смазки дляабразивной обработки сталей и твердых сплавов используют сверхпластичный сплав эвтектического или эвтектоидного состава из цветных металлов, Достижение указанного технического результата обеспечивается также тем, что в качестве антиприжоговой добавки к смазкам для абразивной обработки сталей и. твердых сплавов используют порошок сверхпластичного сплава эвтектического или эвтектоидного состава из цветных металлов. Кроме того, достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается также тем,что твердая смазка для абразивной обработки сталей и твердых сплавов, включающая стеариновую кислоту и порошок металла, дополнительно содержит гудрон жировой, в качестве порошка металла в ней используют порошок сверхпластичного сплава эвтектического или эвтектоидного состава из цветных металлов, в качестве компонента в ней применяют стеариновую кислоту или парафин, а ее компоненты взяты при следующем соотношении, в мас.пенный расход при жестких режимах резания. При отсутствии серы действие порошка кадмияпорошок указанного сверхпластичного сплава 210 гудрон жировой 840 стеариновая кислота или парафин до 100.Достижение указанного технического результата, а также улучшение качества обрабатываемой поверхности обеспечивается также тем, что твердая смазка для абразивной обработки сталей и твердых сплавов, содержащая стеариновую кислоту, мелкодисперсный керамический абразив и порошок металла, дополнительно содержит гудрон жировой, в качестве порошка меалла используют порошок сверхпластичного сплава эвтектического или эвтектоидного состава з цветных металлов, в качестве компонента смазки используют стеариновую кислоту или паафин, а ее компоненты взяты при следующем соотношении, в мас.порошок указанного сверхпластичного сплава 21 О гудрон жировой 1240 мелкодисперсный керамический абразив 317 стеариновая кислота или парафин до 100.Кроме того, в качестве мелкодисперсного керамического абразива в твердой смазке используют мраморную пыль, полученную при резании или шлифовании абразивными кругами мрамора, Предлагается группа изобретений, связанных единым изобретательским замыслом и находящихся в соотношении друг с другом как варианты решения одной и той же задачи, а также как целое и его часть.В основу изобретений положено использование сверхпластичного сплава эвтектического или эвтектоидного состава из цветных металлов (далее по тексту - СПС). К числу указанных СПС тносят (в по массе) А 1 - 33 Си (т.е. 67 А 1 и 33 Си), Мв 33 А 1, Си - 10 Мг, 511 8 РЬ, Зп- 15 Вй, п 32 РЬ- 18 Сс 1, 811-33 С 1, 211-22 А 1 В 140 СаидРУгие.Указанные СПС известны 5 и применяются для получения изделий горячей обработкой давлением либо не нашли практического применения 56. Известно также применение СПС кадмий - свинец - олово и висмут свинец - олово в качестве металлоплакирующих смазок на снове пластичных смазок в качестве антифрикционных добавок 7, 8, причем в последнихлучаях действие указанных СПС основано на формировании металлоплакирующего слоя.На момент подачи заявки экспериментально установлена область применения СПС и по Еошка СПС по их новому назначению для абразивной обработки сталей и твердых сплавов притипоразмеров абразивных инструментов и обрабатываемых изделий. Установлено, что СПС для любых режимов обработки выполняет функции твердой смазки, а его порошок - антиприжого ой добавки к ним. Причем введение СПС в достаточном количестве позволяет полностью ликидировать прижог на сталях или предотвратить возможность термомеханического разрушения абразивного инструмента при абразивной обработке твердых сплавов (т.е. прижог абразивного инструмента). Применение СПС в качестве твердой смазки для абразивной обработки основано на высокой степени намазываемости (способности к нанесению) СПС как твердого тела на абразивный интрумент (т.е. в виде карандаша твердой смазки). Возможность применения порошка СПС в каестве антиприжоговой добавки к смазкам для абразивной обработки сталей и твердых сплавов бусловлена сохранением сверхпластичных свойств сплава в порошке и способности СПС длильно удерживаться на поверхности абразивного инструмента при абразивной обработке. Использование порошка СПС в качестве добавки уменьшает расход СПС, наносимого на поверхность в качестве твердой смазки. Как известно, для абразивной обработки сталей и твердых сплавов в местах резания абразивными зернами наблюдается значительное повышение температур, достигающих 1 О 0 О 1400 С (так на зываемые температуры вспышек), за счет которых происходит повышение средней температуры обработки. Экспериментально установлено, что СПС (порошок СПС) подавляет (т.е. значительно снижает) температуры вспышек и среднюю температуру обработки. Снижение температур наблюдается длительное время и зависит от наличия и количества СПС на поверхности абразивного инструмента. СПС сохраняется на поверхности абразивного инструмента до значительного износа последнего, требующего нормативной правки инструмента с целью обеспечения геометрических параметров обработки. При этом металлоплакируюший слой на поверхности абразива и/или на обрабатываемых поверхностях стали для твердого сплава, как правило, не образуется. Механизм действия СПС можно объяснить следующим образом. После нанесения на поверхность частицы СПС многократно деформируются без наклепа, легко вдавливаются в поры и трещины абразивной поверхности, прочно удерживаются в них, скапливаясь преимущественно в межзеренном пространстве. Деформируясь, частицы (а при повышении температуры часть расплава) СПС увлекаются в зоны резания и в состоянии расплава, благодаря высокой теплопроводности, охлаждают их. Оставшаяся часть расплава после выхода из зон резания проникает во вновь образованные поры и трещины абразивной поверхности и, вместе с частью деформируемых частиц СПС, забивает (залечивает) их, отдавая при этом тепло. Эвтектоидный или эвтектический состав зерен частиц СПС обуславливает сохранение мелкого зерна, а следовательно, и сверхпластичных свойств при деформациях и при переходах расплава в сплав, а также высокую емачиваемость, адгезию частиц и расплава СПС к абразивной поверхности. Механизм действия порошка СПС в составах многокомпонентных твердых смазок, повидимому, аналогичен. При этом органические компоненты смазок оказывают свое смазочноеействие как перед, так и одновременно с частицами порошка СПС в зависимости от режимов бработки.При воздействии СПС, порошка СПС в качестве добавки к смазкам многокомпонентного состава, при мягких режимах обработки сталей, достаточное количество СПС полностью устраняет рижоги в периоды хиежду нормативными правками. При жестких режимах обработки введение ПС уменьшает прижоги, а при достаточном количестве СПС - ликвидирует их. Аналогичное ействие оказывает СПС, порошок СПС, при обработке твердых сплавов, уменьшая или ликви ируя прижог абразивного круга (инструмента), т.е. термомеханическое его разрушение при ысокой температуре. Кроме того, использование СПС, введение порошка СПС в твердые смазИ, ОбЕСПЕЧИВЗЕЪ как правило, ПОВЫШЕНИЕ КЗЧЕСТВН поверхности ПО сравнению С ОбРЗбОТКОЙ ЕЗ смазки. УЛУЧШЕНИЕ качества ПОВЕРХНОСТИ выражается В СОХРЗНЕНИИ ИЛИ СНИЖЕНИИ ШЕРОХО предотвращении прижога. Введение в твердые смазки стеарина (стеариновой кислоты) или парафина в указанных пределах обеспечивает формуемость твердых смазок в виде карандашей твердой смазки. При значе Введение в твердые смазки гудрона жирового обеспечивает хороший смазочно-охлаждающий эффект при мягких режимах обработки, снижает износ абразивного инструмента. При жестких ежимах гудрон жировой обеспечивает, преимущественно, нанесение и удержание порошка ПС до закрепления последнего на поверхности абразивного инструмента, а также способствует миграции частиц порошка в зону резания. Введение гудрона жирового менее нижних пределов ухудшает прочностные характеристики КТС и затрудняет нанесение на поверхность абразивного шнструмента порошка СПС (и мелкодисперсного абразива), что приводит к его (их) повышен ому расходу. Введение гудрона жирового более верхних пределов также снижает прочность КТС.В варианте твердой смазки мелкодисперсный керамический абразив повышает качество обаботки поверхности изделий из сталей и твердых сплавов, а также за счет абразивного действия елкодисперсного зерна снижает интенсивность засаливания инструмента. Введение мелкодисперсного керамического абразива менее нижнего предела в сочетании с порошком СПС не беспечивает существенного улучшения качества поверхности, а введение его более верхнего редела - ухудшает прочность КТС, ухудшает наносимость СПС на поверхность абразивного нструмента, что увеличивает расход СПС, уменьшает степень снижения температуры обработи. Предлагаемый вариант твердой смазки для абразивной обработки с мелкодисперсным керамическим абразивом предлагается использовать для получения поверхности более высокого качества обработки в случае отсутствия абразивного инструмента с необходимым для качественной обработки размером зерна.В качестве мелкодисперсного керамического абразива используют микропорошки и тонкие микропорошки карбида кремния, моно- и электрокорунда, кубического нитрида бора, окись алюминия и т.п.Использование мраморной пыли в качестве мелкодисперсного керамического абразива обеспечивает удешевление КТС за счет использования отхода производства. Кроме того, использование мраморной пыли предотвращает вероятность осаждения частиц абразива на дно формы при заливке, что обеспечивает однородность свойств КТС. Мраморная пыль, полученная при езании или шлифовании абразивными кругами мрамора, имеет дисперсность частиц 13 мкм. ля получения мраморной пыли смесь мраморной пыли и воды упариваюгг до удаления воды. ухую мраморную пыль используют для приготовления КТС.Жировые гудроны являются кубовыми остатками дистилляции жирных кислот соапстоков астительных масел и/или технических жиров. В экспериментах использовали жировые гудроны о ТУ 205 БССР 699-82 и ТУ 18 УССР 392-74.СПС получали в виде прутков диаметром 5 мм и длиной 200 мм литьем из расплавов металлов. заданной концентрации с последующей механической обработкой давлением полученных заготовок (например, экструзией на 50-70 ). Полученные прутки использовали как КТС. Соетавы и свойства твердых смазок из СПС приведены в таблице 1.Порошки СПС получали методом ультразвукового распыления из расплава 9. Для приготовления твердых смазок использовали порошки СПС с дисперсностью частиц 3-50 мкм.