Микромеханические характеристики и эксплуатационные свойства абразивных материалов

Для определения микромеханических характеристик абразивных материалов применяют метод их индентирования на приборе ПМТ-3 при помощи микровдавливания алмазной пирамиды Виккерса в поверхность испытуемой.

Рис. 4.39. Схема расположения зоны трещин и зоны хрупкой повреждаемости материала вокруг отпечатка алмазной пирамиды: а — общий вид прибора ПМТ-3; б — схема определения механических свойств абразивного материала пробы зерен абразива (рис. 4.39). При этом для оценки механических свойств служат микротвердость, микрохрупкость и микропрочность. Микротвердость определяется по формуле Н = 1854/^>/</<sup>2, где Н — микротвердость, Р— нагрузка на пирамиду, Н, d— диагональ отпечатка квадратной формы пирамиды Виккерса, мкм; микрохрупкость определяется по формуле Т = Z)_c²_p — J²_p /Д.²_р, где Т— микрохрупкость, Z)_cp, d_cp— средние арифметические размеры диагонали зоны повреждаемости и отпечатка. Определяемая по приведенной формуле микрохрупкость характеризует соотношение площади, ограниченной хрупким разрушением вокруг отпечатка (зона хрупкой повреждаемости и трещины на рис. 4.39, б), и площади самого отпечатка индентора. Микрохрупкость в сущности характеризует соотношение хрупких и пластических свойств материала, поскольку зона повреждаемости материала исключительно хрупкого происхождения, поэтому чем больше значение Т, тем более хрупок материал. Под микропрочностью понимают напряжение о, необходимое для образования единицы площади хрупкого разрушения вокруг отпечатка пирамиды и определяемое по формуле о = /у/)_с²_р. В табл. 4.56 приводятся механические свойства ряда абразивных материалов поданным |6|. Проведенное в работе |6| определение механических свойств абразивных материалов методом микроиндентирования показало, что наиболее хрупким абразивом является карбид бора, а наименее хрупким и наиболее прочным — монокорунд; наименьшей микропрочностью обладает нормальный электрокорунд (см. табл. 4.56).

В работе [10) методом микроиндентирования изучены микромеханические характеристики абразивных зерен разных марок размером 400—1250 мкм. Результаты этих исследований показали следующее: микротвердость, микрохрупкость и микропрочность абразивных материалов зависят от глубины проникновения Механические свойства абразивных материалов, определенные методом индентирования.

Примечание. Определения велись при нагрузке пирамиды, равной 0,98 Н.

алмазной пирамиды в поверхность шлифа (глубины отпечатка, сделанного алмазной пирамидой) (см. рис. 4.39—4.42). Большой цикл работ поданному вопросу реализован В. Ф. Бердиковым с сотрудниками [29—35). Проведенный на основе этих работ анализ взаимосвязи механических свойств абразивных материалов.

Рис. 4.40. Микротвердость Я зерен различных абразивных материалов в зависимости от глубины И проникновения алмазной пирамиды в поверхность шлифа:

1 — WB; 2- 54С: 3— 64С; 4- 34А; 5- 45А; 6- 24А; 7- I5A; 8- ZrC; 9 — WC; 10- Si0₂

Рис. 4.41. Микрохрупкость (V + 1)-зерен различных абразивных материалов:

/- WB; 2- 54С; 3— 64С; 4- 34А; 5- 45А; 6- 24А; 7- 15А; 8— ZrC; 9 — WC; 10 — Si0₂

Рис. 4.42. Микропрочность о зерен различных абразивных материалов:

/- WB; 2- 54С: 3— 64С; 4- 34А; 5- 45А; 6- 24А; 7— I5A; 8— ZrC; 9- WC; 10- Si0₂

с их эксплуатационными свойствами показал, что по мере уменьшения микрохрупкости и увеличения микропрочности повышаются износостойкость материала при микрорезании единичным зерном и режущая способность абразивных кругов, изготовленных из этих материалов. В табл. 4.57 приведены физико-механические характеристики шлифзерна и износ изготовленного из него круга, из анализа которых видно, что наиболее явная связь износа круга наблюдается с микропрочностью шлифовальных зерен, используемых для его Таблица 4. 5 7.

Физико-механические характеристики шлифматериала и абразивного инструмента по данным [101.

изготовления. Систематические исследования механических свойств абразивных материалов оксидной и карбидной групп показали, что по мере увеличения микропрочности абразивных зерен повышается их износостойкость при микрорезании и увеличивается удельная производительность кругов, изготовленных из этого материала. На этом основании авторы [ 10] рекомендуют показатель микропрочности использовать для прогнозирования эксплуатационных характеристик шлифматериалов и стойкости изготовляемых из них шлифинструментов.