На втором этапе приспосабливаемости (после практического завершения топографической) превалирующую роль играет структурно-фазовая приспосабливаемость трущихся поверхностей (площадки износа алмазных зерен и обработанная поверхность СТМ). На этом этапе съем припуска минимизируется и осуществляется в основном за счет термоактивируемых процессов окисления, графитизации, анизотропии тепловых деформаций кристаллитов составляющих фаз, изменения теплофизических характеристик СТМ. Следовательно, в прецизионных процессах алмазного шлифования СТМ особое внимание следует уделять структурно-фазовым аспектам при- спосабливаемости.
Структурная приспосабливаемость РПК характеризуется протеканием различных взаимосвязанных процессов. При первом же контакте зерна с СТМ наряду с процессами хрупкого разрушения обоих контактирующих тел может происходить упругий поворот или смещение зерна, закрепленного в пластичном материале (роль упругости связки рассматривается в гл. 6). Такой поворот или смещение во многом определяется как геометрией зерна и обрабатываемого СТМ, так и механическими свойствами связки. Частично диссипация энергии происходит при реализации именно этих процессов. Локальное выделение тепла, наряду с небольшим изменением физикомеханических свойств зерна, приводит к ослаблению сил сцепления «зерносвязка» за счет повышения температуры последней по всей поверхности удержания. Поэтому последующий контакт зерна с СТМ произойдет в условиях, когда связка несколько ослабла, естественно, что такой процесс не может продолжаться бесконечно и наряду с поворотом зерна происходит частичное разрушение обрабатываемого СТМ. Быстрая структурная приспосаб — ливаемость, вероятно, является следствием установления зерна в связке в таком положении, когда на контактирующую поверхность выйдет участок зерна с минимально развитой микрогеометрией, но с максимально подстроенной структурой, упрочненной в процессе дальнейшего трения зерен круга по СТМ или наиболее «твердая» грань кристаллита. Оценка структурной составляющей приспосабливаемости по изменению площади контакта «твердых» и «мягких» граней заслуживает особого внимания, что обусловлено существенной анизотропией физико-механических свойств кристаллитов, входящих в состав СТМ и алмазных зерен. Из-за существенной неравномерности интенсивностей износа различно ориентированных к зоне контакта кристаллитов СТМ и алмазных зерен в процессе шлифования структура контактирующих поверхностей изменяется. «Мягкие» грани изнашиваются на порядок интенсивнее «твердых» [173] и вследствие упругого демпфирования зерен в связке через определенный период шлифования поверхность СТМ будет представлять ячеистую структуру, в которой на поверхности контакта будут преимущественно «твердые» грани кристаллитов СТМ. Такая структурная приспосабливаемость существенно влияет на число реально работающих зерен и на величину фактической площади контакта в системе «РПК-СТМ». Роль анизотропии физико-механических свойств кристаллитов СТМ и алмазных зерен в процессе приспосабливаемости рассмотрена в п. 5.7.
Свой вклад в структурно-фазовую приспосабливаемость вносят процессы графитизации и окисления контактирующих СТМ и алмазных зерен. Особенно эти процессы интенсифицируются при реализации второго типа взаимодействия в системе РПК-СТМ, т. е. при наличии контакта металлической связки с обрабатываемым материалом. Отрицательное влияние этих видов износа алмазных инструментов, отмеченное Т. Н. Лоладзе и Г. В. Бокучавой [101], может быть использовано в качестве положительного эффекта в процессе термоактивируемой доводки лезвийного инструмента из СТМ на основе алмаза (см. гл. 7). К структурно-фазовым аспектам приспо — сабливаемости можно отнести процесс миграции металлофазы СТМ, обусловленный существенным различием величин коэффициента термического расширения ее и алмазных кристаллитов (рис. 4.9). При этом образующийся в зоне контакта графит и металлофаза могут играть роль твердой смазки и влиять на энергетические аспекты приспосабливаемости.
Поверхность СТМ Профиль режущей Относительный состав
кромки резца из СТМ металлофазы на поверхности СТМ
Таким образом, процесс структурно-фазовой приспосабливаемости носит в нашем случае комплексный характер. В обобщенном виде он включает следующие составляющие: 1) образование в зоне контакта «РПК-СТМ» графита как продукта графитизации контактирующих поверхностей и миграцию металлофазы к зоне контакта; 2) образование в зоне шлифования преимущественного контакта пар «твердый» кристаллит — «твердое» алмазное зерно за счет опережающего износа их «мягких» граней.
Выдвинута гипотеза о возможности трансформации процесса высокопроизводительного шлифования в прецизионный (доводочный), где ответственными за съем являются термоактивируемые процессы.