Структурно-фазовые аспекты приспосабливаемости

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.

Updated: 28.03.2016 — 18:44