Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Systems Methods Technologies. V.Yu. Popov et al. Physical models … 2018 № 4 (40) p. 32-39 34 фессором А.С. Янюшкиным теорию контактного модействия при комбинированном электро-алмазном затачивании твердосплавных инструментов. Были ус- тановлены семь разных видов контактного взаимодей- ствия инструментального и обрабатываемого материа- лов [14; 21]. В связи с этим наибольший интерес вызывают исследование влияния и определение физических моделей контактного взаимодействия при комбини- рованной обработке. При выполнении работ задействован широкий спектр современного научного оборудования и ме- тодик, в том числе: 1. Оптический металлографический микроскоп Olympus GX-71, оснащенный цифровой камерой, позволяющей получать снимки исследуемой поверх- ности с предельным увеличением в 2 тыс. раз. 2. Растровый электронный микроскоп Philips SEM 515, оснащенный фотокамерой с разрешением до 8 нм и химическим микроанализатором EDAX Genesis. 3. Растровый электронный микроскоп Carl Zeiss EVO50, оснащенный цифровой камерой с разрешением до 3 нм и химическим анализатором EDS X-Act. 4. Рентгеновский дифрактометр Shimadzu XRD 6000 с детектором X-ray типа NaI и Cu трубкой с длинным LFF фокусом мощностью 2,2 кВт. Интер- вал сканирования составляет от 6 о до 163 о . 5. Рентгеновский дифрактометр ARL X’TRA с энергодисперсионным детектором Si(Li) излучением Cu=1,5406 ангстрем, мощностью трубки 2,2 кВт и углом сканирования 164 о . 6. Комплекс Zygo NewViewTM 7300, предназна- ченный для определения параметров микрорельефа и структуры объектов технического происхождения, с разрешающей способностью 0,1 нм. Использованные методики позволили провести разносторонний анализ отобранных образцов в соот- ветствии с поставленной целью и задачами. Результаты и обсуждение. На основании анали- за экспериментальных исследований нами разрабо- таны и представлены физические модели формиро- вания основных видов контактного взаимодействия при комбинированной электроалмазной обработке (КЭАО), которые не только дополняют, но и углуб- ляют исследования в данной области до атомно- молекулярного уровня. Механическая адгезия (рис. 1 а ). В самом на- чале шлифования, когда алмазное зерно (АЗ) толь- ко начинает врезаться в обрабатываемый материал, происходит механическое адгезионное сцепление срезаемой стружки среди других АЗ и связки ал- мазного шлифовального круга (АШК). При этом возникают сжимающие поверхностные остаточные напряжения. Варьированием значениями скорости пода- чи смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) или глубины резания, а также правильным выбором техни- ческих характеристик шлифовального инструмента воз- можно не только минимизировать процесс образования засаливания АШК, но и сохранить его высокие режущие свойства. За счет периодического отрыва налипающего в результате механической адгезии материала возникает притирочный износ АЗ, который проявляется в локаль- ном микроразрушении и выкрашивании режущих кро- мок зерен, о чем свидетельствуют ранее проведенные исследования [30; 31]. Как правило, при резании пла- стичных материалов АЗ больше засаливается, а при ре- зании хрупких — больше истирается, зачастую до уров- ня связки. Это сказывается на обрабатываемом материа- ле в виде дефектов и изменений в поверхностном слое, являющихся следствием роста сил резания. Увеличива- ется риск получения термических повреждений поверх- ности [32; 33]. Следует отметить, что при обработке без СОЖ в про- цессе формирования засаленного слоя на поверхности (АШК), а также дефектного слоя на обработанной по- верхности тепловой фактор играет первостепенную роль, поскольку, в конечном счете, является основным инициа- тором физико-химических явлений и реакций. В каждом отдельном случае при обработке разных ма- териалов могут преобладать различные механизмы адге- зии, справедливые только для этих термодинамических, фазовых и кинетических характеристик процесса. Адсорбционная (молекулярная) адгезия (рис. 1 б ). Постепенное накопление стружки приводит к ее уплот- нению среди АЗ и в связке АШК, что вызывает увеличе- ние давления, которое способствует распространению адсорбции одновременно по всей активной поверхности, что, в свою очередь, сопровождается выделением тепло- ты адсорбции. Генерируются растягивающие поверхно- стные остаточные напряжения, что создает благоприят- ную возможность для возникновения физической ад- сорбции в трещинах пластически деформируемой массы стружки. На поверхности АЗ продолжают разрастаться площадки износа, а постоянное трение дополнительно способствует окислению АЗ кислородом из окружаю- щей технологической среды. В результате микроразру- шение режущих кромок зерен сменяется более объем- ными сколами. Можно компенсировать процессы молекулярной адге- зии использованием эмульсий или масел, созданием инертной атмосферы либо путем добавления в СОЖ спе- циальных ингибиторов или активных добавок. В этом случае для снижения засаливания, согласно рекомендаци- ям, следует сменить алмазный абразив на кубический нитрид бора, карбид кремния или более пористый абра- зивный инструмент.