РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Загальна методика виконання роботи
Дослідження по роботі були побудовані таким чином, щоб на основі вивчення
особливостей обробки загартованих сталей та високоміцних чавунів сформулювати
вимоги до інструментального матеріалу, призначеного для їх ефективної обробки,
визначити теоретичні передумови розробки шаруватих інструментальних пластин на
основі підбору їх структурних елементів за термомеханічною сумісністю,
виготовити шаруваті керамічні інструментальні пластини на базі таких
теоретичних передумов, експериментально перевірити міцністні та стійкістні
властивості, а також дослідити властивості нового композиційного матеріалу
“кераміка-твердий сплав” у залежності від спів-відношення величини різального
шару та підложки. Для створення та використання такого композиційного матеріалу
вивчали особливості алмазного шліфування багатошарових пластин з урахуванням
величини співвіднощення шарів та наявності перехідної зони між шарами.
Провадили порівняльні випробування стандартних та шаруватих керамічних пластин
в лабораторних та виробничих умовах з наступною розробкою необхідної технічної
документації на багатошарові інструментальні пластини підвищеної зносостійкості
групи застосування Р10.
Наукові дослідження, що їх викладено у дисертації, базуються на результатах
дослiджень у областях теорiї різання, шлiфування, пружності, тертя та
зношування, масопереносу, порошкової металургії, матеріалознавства.
Для вирішення завдань, які поставлені у роботі, використовувалися відомі та
спеціально розроблені методики досліджень. Дослідження провадилися на
устаткуванні, яке широко використовується в інструментальній промисловості, з
певною додатковою його модернізацією для розширення областей досліджень.
Вивчення закономірностей процесів різання загартованих сталей та чавунів
високої міцності, шліфування багатошарових керамік, стану поверхонь круга та
обробленого виробу здійснювалося із залученням сучасних методів профілометрії,
оптичної та електронної мікроскопії, термічного аналізу, металографії,
тензометрії.
Вірогідність наукових результатів підтверджується достатнім обсягом проведених
експериментальних досліджень з застосуванням сучасних методик обробки
експериментальних даних, стандартних та спеціальних програм до ПЕОМ
«Термопружність» з використанням методів кінцевих елементів та найменших
квадратів. Набір експериментальних даних для певного дослідження проходив
математичну обробку на ПЕОМ. Використовувалися програми, які дозволяли,
виходячи з методу найменших квадратів, обчислювати апроксимацію заданої
дискретної функції f(x) раціональною функцією P(x)/Q(x), а також функціями
виду : F(x)=axb , F(x)=aebx , .
Відбір функцій провадився за допомогою оцінки відносної похибки апроксимації.
Експерименти проводились таким чином, що кожна точка на графіках була
результатом на менше п’яти дослідів.
2.2. Устаткування та технологічні режими виготовлення багатошарових
керамічних пластин
2.2.1. Виготовлення суміші
Основні вимоги до вибору компонентів шарів та їх кількістного співвідношення
стосовно багатошарових керамічних пластин сформульовані нами далі в підрозділах
3.4, 4.2, 4.3, 4.4, де показано, що для керамічних шарів необхідно
використовувати оксидно-карбідні кераміки типу ВОК, а для підложки необхідно
використовувати безвольфрамові тверді сплави типу ТН, тому у методичній частині
нами викладені лише особливості виготовлення сумішей та підготовки наважок для
виготовлення багатошарових керамічних пластин.
Для виготовлення зразків багатошарових пластин готували дослідні партії суміші
типу марок ВОК60 та ВОК71 у лабораторному 9-ти літровому млині, футерованому
пластинами з твердого сплаву ВК6, ВК8 з розмелювальними тілами того ж сплаву. У
якості компонентів різальної кераміки використовували випалений глинозем марки
Г-00 (випалення у водні при температурі 15500С протягом 1 години); карбід
титану з вмістом Сзаг 19,5 % мас., Свіл 0,3 % мас.; двооксид цирконію та
двооксид гафнію марок Х4 і оксид магнію марки ОСЧ. Співвідношення компонентів
брали у відповідності з розробками, викладеними нижче у розділах 3 та 4, а
також у відповідності з технологічною інструкцією на виробництво різальної
кераміки марок ВОК60, ВОК71.
Режими розмелювання сумішей, подібних до ВОК60 наведені у табл. 2.1, а сумішей
подібних до ВОК 71 у табл. 2.2.
Таблиця 2.1.
Режим розмелювання сумішей, подібних до ВОК60
Завантаження шихти, кг
Вага роз-мельних тіл, кг
Швидкість обертання у млині, об/хв.
Час роз-мелю-вання, діб
Об’єм спирту, л
(парафін, кг)
Al2O3
TiC
MgO
ZrO2
2,71
0,700
0,017
0,070
32
38
4,5
Дисперсність суміші після розмелювання 0,10ё0,15 мкм (метод Дерягіна)
Таблиця 2.2.
Режим розмелювання сумішей, подібних до ВОК71
Завантаження шихти, кг
Вага роз-мельних тіл, кг
Швидкість обертання, об/хв
Час роз-мелю-вання, діб
Об’єм спирту, л
(парафін, кг)
Al2O3
MgO
Карбідовмі-щуючий матеріал
2,535
0,015
0,950
32
38
4,5
Грануляція суміші провадилася в 5-ти літровому пластиковому барабані протягом
30 хвилин, частота обертання барабану 45 об/хв, завантаження 0,33 від його
об’єму.
Суміш БВТС типу ТН20 готували у 9-ти літровому лабораторному млині,
футерованому ВК сплавом, розмельні тіла – сплави ВК6, ВК8. У якості сировини
використовували карбід титану, нікель металевий у вигляді порошку згідно ГОСТ
9722-79, молібден металевий у вигляді порошку згідно ТУ 48-19-316-80 та ніобій
у вигляді порошку згідно ТУ 48-4-284-73. Співвідношення компонентів брали у
відповідності з технологічною інструкціє