Olá pessoal, um novo material semanal na retificação de superfície de carbonetos cimentados ultrafinos. Ler isso provavelmente custa cerca de 15 minutos

Resumo deste artigo: O experimento de retificação de metal duro superfino foi realizado em uma retificadora plana com rebolo de diamante. A morfologia da superfície de moagem foi observada por microscopia eletrônica de varredura e a rugosidade da superfície foi medida pelo testador de rugosidade da superfície. A influência dos parâmetros de moagem na rugosidade da superfície da moagem de metal duro ultrafino foi analisada. Os resultados mostram que a rugosidade da superfície de moagem do metal duro superfino aumenta com o aumento do tamanho do rebolo na mesma profundidade de corte. Ao lixar com o mesmo rebolo de tamanho de grão, a rugosidade da superfície do lixamento de metal duro ultrafino aumenta com o aumento da profundidade de corte. Quando a profundidade de corte aumenta para um determinado valor, a rugosidade da superfície diminui gradualmente.

Introdução

O carboneto cimentado WC-Co é um material de ferramenta convencional. Nos últimos anos, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de corte, os requisitos de força, dureza e resistência ao desgaste dos materiais da ferramenta estão aumentando cada vez mais. Comparados com os carbonetos cimentícios estruturais tradicionais, os carbonetos superfinos (tamanho de grão de WC 0,1-0,6 um) apresentam maior resistência, dureza e resistência ao desgaste, sendo amplamente utilizados na indústria de ferramentas.

parâmetros de moagem

A retificação com um rebolo de diamante é o principal método para produzir ferramentas de metal duro. Muitos estudos demonstraram que a rugosidade da superfície de retificação tem uma influência importante no desempenho de corte e na vida útil das ferramentas de metal duro. Até agora, a pesquisa de moagem de carboneto cimentado em casa e no exterior se concentra principalmente na melhoria do processo tradicional de moagem de estrutura de metal duro e no controle de qualidade da superfície, enquanto o processo de moagem de metal duro superfino, especialmente a rugosidade da superfície de moagem, raramente é estudado. Portanto, através de experimentos de retificação, a influência do tamanho do rebolo e da profundidade de corte na rugosidade da superfície da retificação de metal duro ultrafino é discutida por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e testador de rugosidade da superfície, a fim de fornecer a base para a otimização do processo de moagem de metal duro ultrafino.

Materiais e métodos de teste

Materiais de teste

O material de teste é de carboneto cimentado WC-Co de grão ultrafino, sinterizado pela tecnologia HIP. O tamanho da amostra é 10 mm x 10 mm x 10 mm. A composição química e as propriedades mecânicas são mostradas na Tabela 1.

Tabela 1 Composição química e propriedades mecânicas dos materiais de teste

parâmetros de moagem

As amostras foram fixadas com uma pinça plana de precisão e retificadas no moedor de superfície Modelo M7120. O rebolo usado é um rebolo liso diamantado com resina, com diâmetro externo de 250 mm, largura de 25 mm e espessura da camada de diamante de 8 mm. O líquido de arrefecimento é uma mistura de água e óleo emulsionado. Os parâmetros experimentais de moagem são mostrados na Tabela 2.

parâmetros de moagem

Após o teste de moagem, as amostras foram limpas com acetona anidra no limpador ultrassônico por 30 minutos e secas ao ar quente. A microscopia eletrônica de varredura com detector de reflexão traseira foi utilizada para observar a morfologia da superfície de moagem da amostra. A rugosidade da superfície de moagem da amostra foi medida ao longo da direção perpendicular à direção de moagem com o testador de rugosidade da superfície. A etapa de amostragem foi de 0,25 mm e o comprimento da avaliação foi de 4 vezes. Cada amostra foi medida seis vezes e a média dos resultados.

resultado do teste

A Fig. 1 mostra a variação da rugosidade da superfície de retificação com o tamanho do rebolo sob a mesma profundidade de corte (ap = 10 um). Pode ser observado no gráfico que a rugosidade da superfície de retificação aumenta com o aumento do tamanho do rebolo na mesma profundidade de corte. Mas a influência do tamanho das partículas do rebolo na rugosidade da superfície é diferente. Em comparação com o rebolo 150 #, usando o rebolo 280 #, a alteração da rugosidade da superfície é menor ao usar o rebolo W20, a alteração da rugosidade da superfície é maior. A Figura 2 mostra a variação da rugosidade da superfície com a profundidade de corte AP ao lixar com o mesmo rebolo (150 #). Pode ser visto no gráfico que a rugosidade da superfície de retificação aumenta aproximadamente linearmente com o aumento da PA quando a PA é inferior a 15 mícrons. Porém, quando AP> 15 um, a rugosidade da superfície de retificação diminui gradualmente com o aumento da profundidade de cisalhamento, o que é obviamente diferente dos resultados dos testes de retificação do metal duro de estrutura tradicional.

parâmetros de moagem

A rugosidade da superfície é o reflexo direto da morfologia da superfície de retificação. A fim de analisar as causas dos parâmetros acima afetando a rugosidade da superfície de moagem do metal duro ultrafino, a morfologia da superfície das amostras de moagem foi observada por MEV com detector de elétrons de reflexão traseira. A Figura 3 mostra a imagem eletrônica de reflexão posterior da morfologia da superfície de retificação do solo de amostra com diferentes discos de retificação de diamante sob a mesma profundidade de corte. Como pode ser visto na figura, as marcas de retificação na superfície do moinho de metal duro superfino do rebolo W20 são estreitas e rasas, o fundo e os lados são lisos e as elevações de ambos os lados são muito pequenas (veja a Figura 3a). Após a retificação com o rebolo 280 #, rachaduras aparecem na superfície de retificação. As marcas de retificação são largas e profundas, e o fundo e os lados são ásperos com a estrutura de fratura escamosa (ver Fig. 3b). Após a trituração com o rebolo 150 #, embora a profundidade das marcas de trituração na superfície de trituração seja relativamente rasa, há mais detritos de trituração e estrutura de fratura (consulte a Figura 3c), mostrando características óbvias de fratura frágil.

Análise e discussão

A retificação é realizada por um grande número de abrasivos de alta dureza, dispostos aleatoriamente na superfície do rebolo. Cada grão abrasivo pode ser considerado um pequeno cortador aproximadamente. A superfície de retificação é formada pelo movimento relativo dessas numerosas micro-arestas de corte irregulares na superfície do material retificado. Portanto, o tamanho do rebolo, a profundidade de corte e as propriedades mecânicas do material do solo afetarão inevitavelmente a morfologia da superfície de moagem e, em seguida, a rugosidade da superfície de moagem.

Antes do teste, os abrasivos de diamante afiados podem ser simplificados em cones, porque o mesmo método e material de curativo são usados para cada roda. Ao mesmo tempo, devido à alta rigidez do sistema da retificadora e ao efeito de resfriamento do fluido de retificação, a deformação térmica do rebolo de diamante em contato com a amostra durante a retificação pode ser negligenciada e a profundidade de corte real pode ser substituída pela definir a profundidade de corte do rebolo. Então, no processo de retificação plana, a força radial de retificação Fp exercida pelo rebolo e a espessura máxima de corte Hm de um único grão abrasivo podem ser obtidas pela fórmula (1) e pela fórmula (2), respectivamente.

parâmetros de moagem

Na fórmula, CF é uma constante relacionada ao tipo de material moído; Vw é a velocidade da peça, m / min; Vc é a velocidade do rebolo, m / s; B é a largura da moagem, mm; teta é o meio ângulo do topo do cone de grãos abrasivos; AP é a profundidade de corte definida, mícron; FA é a alimentação axial, mm; m é o número efetivo de grãos abrasivos por unidade de área do rebolo. D é diâmetro do rebolo, mm.

O mecanismo de remoção de materiais duros e quebradiços, como metal duro e cerâmica, geralmente inclui remoção de deformação inelástica, remoção quebradiça e pó de material, etc. Depende das condições de força da superfície de moagem durante a moagem. Quando a carga normal na superfície do material moído abaixo do grão abrasivo é menor que o valor crítico das rachaduras no material, o material moído é removido por deformação não elástica, como deslizamento, aragem e formação de cavacos. Quando a carga normal na superfície de retificação excede a carga normal crítica na qual as trincas ocorrem, as trincas se nuclinam e se estendem gradualmente à superfície de retificação, e o material é removido por meios frágeis, como descascamento e fragmentação. A fase mais difícil do material será pulverizada sob carga normal maior. A fase de ligação de baixa dureza será revestida na superfície da fase dura em pó e parcialmente removida com os detritos da fase dura.

No processo de retificação do metal duro, a carga normal crítica produzida por trincas e detritos pode ser expressa como

parâmetros de moagem

Na fórmula, lambda é uma constante abrangente, lambda_2 * 105; H é a dureza do material; Kc é a resistência à fratura. A fórmula (1) mostra que, nas mesmas condições de moagem que a velocidade da roda, a velocidade da peça, a largura de moagem e a alimentação axial, a força normal de moagem Fp na superfície do material do solo é proporcional à profundidade de corte e aumenta linearmente com o aumento de ap ; A fórmula (2) mostra que o corte máximo de uma única partícula abrasiva é alcançado. A espessura aumenta com o aumento da PA e diminui com o aumento do número abrasivo efetivo M.

Nesta experiência, sob a mesma profundidade de corte (ou seja, o mesmo Fp), as cargas normais exercidas por um único abrasivo na superfície do material retificado também são diferentes devido ao tamanho de partícula diferente do rebolo de diamante. Devido a um grande número de abrasivos efetivos, a carga normal exercida por um único abrasivo na superfície de retificação é pequena. Portanto, quando o metal duro superfino é retificado pelo rebolo W20, seu modo de remoção é principalmente deformação inelástica. Ao mesmo tempo, devido a um grande número de abrasivos efetivos, a espessura máxima de corte Hm de um único abrasivo é relativamente pequena e ocorrem apenas um leve atrito e arado na superfície de retificação, de modo que a superfície de retificação possui marcas de retificação estreitas e rasas, elevação menor (veja Fig. 3a) e menor rugosidade da superfície. Com o aumento do tamanho do rebolo, o número de abrasivos efetivos diminui e a carga normal exercida por um único abrasivo na superfície de moagem aumenta. Quando a carga é maior que a carga normal crítica do fragmento de trinca do material superfino de metal duro, rachaduras e trincas começam a aparecer na superfície de retificação (ver Fig. 3b). Com o aumento do tamanho do rebolo, o grau de trincas se torna mais grave (veja a Fig. 3c). A principal maneira de remoção de material é a remoção frágil. Em comparação com o atrito por deslizamento e o arado leve, as trincas e trincas deterioram seriamente a rugosidade da superfície de retificação, que se reflete no valor medido da rugosidade da superfície. A rugosidade da superfície de retificação diminui com o aumento do tamanho do rebolo (veja a Fig. 1). É preciso, devido à diferença dos métodos de remoção de material, que a rugosidade da superfície da superfície de moagem varie bastante ao moer com o rebolo W20.

Ao moer com o mesmo rebolo e profundidade de corte diferente, a força de moagem normal Fp do rebolo aumenta com o aumento da profundidade de corte, e a carga normal na superfície de moagem aumenta com o aumento da partícula de moagem única, o que torna o modo de remoção de material da superfície de retificação da mudança ultrafina de metal duro. Quando a profundidade de corte AP é inferior a 5 mícrons, a carga normal exercida por uma única partícula abrasiva na superfície de retificação é pequena. O modo de remoção de material durante a retificação é principalmente na deformação inelástica, que produz marcas de retificação profundas na superfície e possui maior elevação em ambos os lados. Quando AP (> 10 um), o modo de remoção de material muda gradualmente para o modo de remoção quebradiço, resultando em rachaduras e rachaduras na superfície, que se tornam cada vez mais graves com o aumento da profundidade de corte, de modo que a rugosidade da superfície de moagem aumenta gradualmente com o aumento da profundidade de corte. No entanto, quando AP> 15 mícrons, o material da superfície da retificação de metal duro superfino começa a pó e uniformemente é manchado com a fase Co, e o valor da rugosidade da superfície de retificação diminui gradualmente (ver Fig. 1).

De acordo com a fórmula (3), a carga normal crítica da nucleação de trincas de metal duro está relacionada às propriedades físicas e mecânicas do próprio material. Quanto maior a tenacidade à fratura ou menor a dureza do material, maior a carga normal crítica Pc de trincas na superfície de retificação. Comparado com o metal duro de estrutura convencional com maior tamanho de partícula de WC, o metal duro ultrafino possui maior dureza e menor tenacidade à fratura, e seu Pc é muito menor no processo de retificação. Sob as mesmas condições de moagem, a superfície de moagem de metal duro ultrafino é mais fácil de produzir pó. Portanto, quando a profundidade de corte atinge um determinado valor, a rugosidade da superfície de retificação diminui gradualmente e o Pc é muito menor no processo de retificação. Sob as mesmas condições de moagem, a superfície de moagem de metal duro ultrafino é mais fácil de produzir o pó. Portanto, quando a profundidade de corte atinge um determinado valor, a rugosidade da superfície de retificação diminui gradualmente.

Observações finais

(1) Sob a mesma profundidade de corte, a rugosidade da superfície de retificação do metal duro superfino aumenta com o aumento do tamanho do rebolo. A rugosidade da superfície é baixa ao lixar com um rebolo fino de diamante.

(2) Ao esmerilar com o mesmo tamanho de rebolo, a rugosidade da superfície de desbaste de metal duro ultrafino aumenta com o aumento da profundidade de corte. Quando a profundidade de corte aumenta para um determinado valor, a rugosidade da superfície de retificação diminui gradualmente.

(3) A influência dos parâmetros de retificação na rugosidade da superfície da retificação ultrafina de metal duro pode ser atribuída à diferença dos métodos de remoção de material durante a retificação.

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