Chào m?i ng??i, m?t v?t li?u m?i hàng tu?n trên b? m?t mài các cacbua xi m?ng siêu m?n. ??c cái này có l? b?n s? m?t kho?ng 15 phút

Tóm t?t bài vi?t này: Thí nghi?m mài cacbua xi m?ng siêu m?n ???c th?c hi?n trên máy mài ph?ng v?i bánh mài kim c??ng. Hình thái b? m?t mài ???c quan sát b?ng kính hi?n vi ?i?n t? quét và ?? nhám b? m?t ???c ?o b?ng máy ki?m tra ?? nhám b? m?t. ?nh h??ng c?a các th?ng s? mài ??n ?? nhám b? m?t c?a mài cacbua siêu m?n ?? ???c phan tích. K?t qu? cho th?y ?? nhám b? m?t mài c?a cacbua xi m?ng siêu m?n t?ng lên cùng v?i s? gia t?ng kích th??c bánh mài ? cùng ?? sau c?t. Khi mài v?i cùng m?t bánh mài c? h?t, ?? nhám b? m?t c?a mài cacbua xi m?ng siêu m?n t?ng lên cùng v?i s? gia t?ng ?? sau c?t. Khi ?? sau c?t t?ng ??n m?t giá tr? nh?t ??nh, ?? nhám b? m?t gi?m d?n.

Gi?i thi?u

WC-Co xi m?ng cacbua là m?t v?t li?u c?ng c? th?ng th??ng. Trong nh?ng n?m g?n ?ay, v?i s? phát tri?n kh?ng ng?ng c?a c?ng ngh? c?t, các yêu c?u v? ?? b?n, ?? c?ng và kh? n?ng ch?ng mài mòn c?a v?t li?u d?ng c? ngày càng cao h?n. So v?i cacbua xi m?ng c?u trúc truy?n th?ng, cacbua xi m?ng siêu m?n (c? h?t WC 0,1-0,6 um) có ?? b?n, ?? c?ng và ch?ng mài mòn cao h?n, vì v?y chúng ???c s? d?ng r?ng r?i trong ngành s?n xu?t d?ng c?.

Nghi?n b?ng bánh mài kim c??ng là ph??ng pháp chính ?? s?n xu?t các c?ng c? cacbua xi m?ng. Nhi?u nghiên c?u ?? ch? ra r?ng ?? nhám b? m?t mài có ?nh h??ng quan tr?ng ??n hi?u su?t c?t và tu?i th? c?a các c?ng c? cacbua xi m?ng. Cho ??n nay, nghiên c?u mài cacbua xi m?ng trong và ngoài n??c ch? y?u t?p trung vào c?i ti?n quy trình mài cacbua xi m?ng truy?n th?ng và ki?m soát ch?t l??ng b? m?t, trong khi quy trình mài cacbua siêu m?n, ??c bi?t là ?? nhám b? m?t mài, hi?m khi ???c nghiên c?u. Do ?ó, th?ng qua các thí nghi?m mài, ?nh h??ng c?a kích th??c bánh mài và ?? sau c?t ??n ?? nhám b? m?t c?a mài cacbua xi m?ng siêu m?n ???c th?o lu?n b?ng ph??ng pháp kính hi?n vi ?i?n t? quét (SEM) và máy ?o ?? nhám b? m?t, ?? cung c?p c? s? cho vi?c t?i ?u hóa(chǎn) c?a quá trình nghi?n cacbua siêu m?n.

V?t li?u và ph??ng pháp th?

V?t li?u th?

V?t li?u th? là h?t cacbua siêu m?n WC-Co ???c thiêu k?t b?ng c?ng ngh? HIP. C? m?u là 10 mm x 10 mm x 10 mm. Thành ph?n hóa(chǎn) h?c và tính ch?t c? h?c ???c th? hi?n trong B?ng 1.

B?ng 1 Thành ph?n hóa(chǎn) h?c và tính ch?t c? h?c c?a v?t li?u th?

Các m?u ???c k?p b?ng k?p ph?ng chính xác và ti?p ??t trên máy mài b? m?t Model M7120. Bánh mài ???c s? d?ng là bánh mài ph?ng kim c??ng ngo?i quan có ???ng kính ngoài 250 mm, chi?u r?ng 25 mm và ?? dày l?p kim c??ng là 8 mm. Ch?t làm mát là h?n h?p n??c và d?u nh? hóa(chǎn). Các tham s? mài th? nghi?m ???c th? hi?n trong B?ng 2.

Sau khi th? nghi?m nghi?n, các m?u ???c làm s?ch b?ng acetone khan trong ch?t t?y r?a siêu am trong 30 phút và làm kh? b?ng kh?ng khí nóng. Kính hi?n vi ?i?n t? quét v?i máy dò ph?n x? ng??c ???c s? d?ng ?? quan sát hình thái b? m?t mài c?a m?u. ?? nhám b? m?t mài c?a m?u ???c ?o d?c theo h??ng vu?ng góc v?i h??ng mài v?i máy ?o ?? nhám b? m?t. B??c l?y m?u là 0,25 mm và chi?u dài ?ánh giá là 4 l?n c?a b??c. M?i m?u ???c ?o sáu l?n và k?t qu? ???c tính trung bình.

k?t qu? ki?m tra

Hình. 1 cho th?y s? thay ??i c?a ?? nhám b? m?t mài v?i kích th??c bánh mài d??i cùng ?? sau c?t (ap = 10 um). Có th? th?y t? bi?u ?? r?ng ?? nhám b? m?t mài t?ng khi t?ng kích th??c bánh mài ? cùng ?? sau c?t. Nh?ng ?nh h??ng c?a kích th??c h?t mài bánh xe ??n ?? nhám b? m?t là khác nhau. So v?i bánh mài 150 #, s? d?ng bánh mài 280 #, s? thay ??i ?? nhám b? m?t nh? h?n trong khi s? d?ng bánh mài W20, s? thay ??i ?? nhám b? m?t l?n h?n. Hình 2 cho th?y s? thay ??i c?a ?? nhám b? m?t v?i ?? sau c?t AP khi mài v?i cùng m?t bánh mài (150 #). Có th? th?y t? bi?u ?? r?ng ?? nhám c?a b? m?t mài t?ng x?p x? tuy?n tính v?i m?c t?ng c?a AP khi AP nh? h?n 15 micron. Nh?ng khi AP> 15 um, ?? nhám b? m?t mài gi?m d?n khi t?ng ?? sau c?t, ?i?u này r? ràng khác v?i k?t qu? th? nghi?m mài c?a cacbua xi m?ng c?u trúc truy?n th?ng.

?? nhám b? m?t là s? ph?n ánh tr?c ti?p c?a hình thái b? m?t mài. ?? phan tích nguyên nhan c?a các th?ng s? trên ?nh h??ng ??n ?? nhám b? m?t mài c?a cacbua xi m?ng siêu m?n, hình thái b? m?t c?a m?u mài ???c quan sát b?ng SEM b?ng máy dò ?i?n t? ph?n x? ng??c. Hình 3 cho th?y hình ?nh ?i?n t? ph?n x? ng??c c?a hình thái b? m?t mài c?a m?t ??t m?u v?i các bánh mài kim c??ng khác nhau d??i cùng ?? sau c?t. Nh? có th? th?y t? hình v?, các v?t mài trên b? m?t c?a cacbua xi m?ng siêu m?n b?ng bánh mài W20 r?t h?p và n?ng, ?áy và hai bên nh?n, và các ???ng lên ? hai bên r?t nh? (xem Hình 3a). Sau khi mài v?i ?á mài 280 #, các v?t n?t xu?t hi?n trên b? m?t mài. Các v?t mài r?ng và sau, và ?áy và các c?nh ??u g? gh? v?i c?u trúc g?y có v?y (xem hình 3b). Sau khi mài v?i bánh mài 150 #, m?c dù ?? sau c?a v?t mài trên b? m?t mài t??ng ??i n?ng, có nhi?u m?nh v?n và c?u trúc g?y (xem Hình 3c), cho th?y các ??c ?i?m g?y giòn r? ràng.

Phan tích và th?o lu?n

Vi?c mài ???c th?c hi?n b?ng m?t s? l??ng l?n Ch?t mài mòn có ?? c?ng cao ???c s?p x?p ng?u nhiên trên b? m?t c?a ?á mài. M?i h?t mài mòn có th? ???c coi là m?t máy c?t nh? kho?ng. B? m?t mài ???c hình thành b?i s? chuy?n ??ng t??ng ??i c?a nhi?u c?nh vi c?t kh?ng ??u này trên b? m?t v?t li?u ??t. Do ?ó, kích th??c bánh mài, ?? sau c?t và tính ch?t c? h?c c?a v?t li?u n?n ch?c ch?n s? ?nh h??ng ??n hình thái b? m?t mài, và sau ?ó ?nh h??ng ??n ?? nhám b? m?t mài.

Tr??c khi th? nghi?m, các mài mòn kim c??ng s?c nét có th? ???c ??n gi?n hóa(chǎn) thành hình nón vì cùng m?t ph??ng pháp và v?t li?u thay th? ???c s? d?ng cho m?i bánh xe. ??ng th?i, do ?? c?ng cao c?a h? th?ng máy mài và hi?u qu? làm mát c?a ch?t l?ng mài, bi?n d?ng nhi?t c?a bánh mài kim c??ng ti?p xúc v?i m?u trong quá trình mài có th? ???c b? qua và ?? sau c?t th?c t? có th? ???c thay th? b?ng ??t ?? sau c?t c?a bánh mài. Sau ?ó, trong quá trình mài m?t ph?ng, l?c mài xuyên tam Fp tác d?ng b?i ?á mài và ?? dày c?t t?i ?a c?a m?t h?t mài mòn có th? thu ???c theo c?ng th?c (1) và c?ng th?c (2).

Trong c?ng th?c, CF là m?t h?ng s? liên quan ??n lo?i v?t li?u ???c nghi?n; Vw là t?c ?? ph?i, m / phút; Vc là t?c ?? c?a bánh mài, m / s; B là chi?u r?ng c?a mài, mm; theta là n?a góc c?a ??nh hình nón c?a h?t mài mòn; AP là ?? sau c?t ??t, micron; FA là th?c ?n d?c tr?c, mm; m là s? h?t mài mòn hi?u qu? trên m?t ??n v? di?n tích c?a ?á mài. D là ???ng kính bánh mài, mm.

C? ch? lo?i b? các v?t li?u c?ng và giòn nh? cacbua xi m?ng và g?m th??ng bao g?m lo?i b? bi?n d?ng kh?ng ?àn h?i, lo?i b? giòn và b?t v?t li?u, vv Nó ph? thu?c vào ?i?u ki?n l?c c?a b? m?t mài trong quá trình mài. Khi t?i tr?ng bình th??ng trên b? m?t v?t li?u m?t ??t bên d??i h?t mài mòn th?p h?n giá tr? t?i h?n c?a v?t n?t trong v?t li?u, v?t li?u m?t ??t ???c lo?i b? b?ng bi?n d?ng kh?ng ?àn h?i nh? tr??t, cày và hình thành chip. Khi t?i tr?ng bình th??ng trên b? m?t mài v??t quá t?i tr?ng th?ng th??ng mà trên ?ó x?y ra v?t n?t v?t li?u, v?t n?t s? t?o m?m và d?n d?n m? r?ng ra b? m?t mài, và v?t li?u ???c lo?i b? b?ng các ph??ng ti?n giòn nh? bong tróc và phan m?nh. Pha c?ng h?n trong v?t li?u s? ???c nghi?n thành b?t d??i t?i tr?ng l?n h?n bình th??ng. Pha liên k?t có ?? c?ng th?p s? ???c ph? lên b? m?t c?a pha c?ng b?t và lo?i b? m?t ph?n b?ng các m?nh v?n pha c?ng.

Trong quá trình nghi?n cacbua xi m?ng, t?i tr?ng th?ng th??ng quan tr?ng ???c t?o ra b?i các v?t n?t và m?nh v?n có th? ???c bi?u th? b?ng

Trong c?ng th?c, lambda là h?ng s? toàn di?n, lambda_2 * 105; H là ?? c?ng c?a v?t li?u; Kc là ?? d?o dai g?y x??ng. C?ng th?c (1) cho th?y trong cùng ?i?u ki?n mài nh? t?c ?? bánh xe, t?c ?? ph?i, chi?u r?ng mài và c?p li?u tr?c, l?c mài th?ng th??ng Fp trên b? m?t v?t li?u m?t ??t t? l? v?i ?? sau c?t và t?ng tuy?n tính khi t?ng ap ; C?ng th?c (2) cho th?y vi?c c?t t?i ?a m?t h?t mài mòn duy nh?t ?? ??t ???c. ?? dày t?ng khi t?ng AP và gi?m khi t?ng s? l??ng mài mòn hi?u qu? M.

Trong thí nghi?m này, d??i cùng ?? sau c?t (t?c là cùng Fp), t?i tr?ng th?ng th??ng gay ra b?i m?t mài mòn duy nh?t trên b? m?t v?t li?u m?t ??t c?ng khác nhau do kích th??c h?t khác nhau c?a bánh mài kim c??ng. Do m?t s? l??ng l?n ch?t mài mòn hi?u qu?, t?i tr?ng th?ng th??ng tác ??ng b?i m?t ch?t mài mòn duy nh?t trên b? m?t mài là nh?. Do ?ó, khi cacbua xi m?ng siêu m?n ???c nghi?n b?ng bánh mài W20, ch? ?? lo?i b? c?a nó ch? y?u là bi?n d?ng kh?ng ?àn h?i. ??ng th?i, do m?t s? l??ng l?n v?t li?u mài mòn hi?u qu?, ?? dày c?t t?i ?a c?a m?t v?t li?u mài mòn t??ng ??i nh?, và ch? có ma sát và cày nh? x?y ra trên b? m?t mài, do ?ó b? m?t mài có các v?t mài h?p và n?ng, nang lên nh? h?n (xem hình 3a) và ?? nhám b? m?t th?p h?n. V?i s? gia t?ng kích th??c bánh mài, s? l??ng mài mòn hi?u qu? gi?m và t?i tr?ng th?ng th??ng tác ??ng b?i m?t mài mòn duy nh?t trên b? m?t mài t?ng. Khi t?i tr?ng l?n h?n t?i tr?ng th?ng th??ng c?a m?nh v? c?a v?t li?u cacbua xi m?ng siêu m?n, các v?t n?t và v?t n?t b?t ??u xu?t hi?n trên b? m?t mài (xem hình 3b). V?i s? gia t?ng kích th??c bánh mài, m?c ?? n?t tr? nên nghiêm tr?ng h?n (xem hình 3c). Cách lo?i b? v?t li?u chính là lo?i b? giòn. So v?i ma sát tr??t và l??i cày nh?, v?t n?t và v?t n?t làm gi?m nghiêm tr?ng ?? nhám c?a b? m?t mài, ???c ph?n ánh trong giá tr? ?o c?a ?? nhám b? m?t. ?? nhám c?a b? m?t mài gi?m khi t?ng kích th??c bánh mài (xem hình 1). Chính xác là do s? khác bi?t c?a các ph??ng pháp lo?i b? v?t li?u mà ?? nhám b? m?t c?a b? m?t mài thay ??i r?t l?n khi mài v?i bánh mài W20.

Khi mài v?i cùng m?t bánh mài và ?? sau c?t khác nhau, l?c mài th?ng th??ng Fp c?a bánh mài t?ng khi t?ng ?? sau c?t, và t?i tr?ng th?ng th??ng trên b? m?t mài t?ng khi t?ng h?t mài ??n, làm cho ch? ?? lo?i b? v?t li?u c?a b? m?t mài c?a thay ??i cacbua siêu m?n. Khi ?? sau c?t AP nh? h?n 5 micron, t?i tr?ng th?ng th??ng tác ??ng b?i m?t h?t mài mòn duy nh?t trên b? m?t mài là nh?. Ch? ?? lo?i b? v?t li?u trong quá trình mài ch? y?u là cày trong bi?n d?ng kh?ng ?àn h?i, t?o ra các v?t mài sau trên b? m?t và có ?? nang cao h?n ? c? hai m?t. Khi AP (> 10 um), ch? ?? lo?i b? v?t li?u d?n d?n chuy?n sang ch? ?? lo?i b? giòn, d?n ??n các v?t n?t và v?t n?t trên b? m?t, ngày càng nghiêm tr?ng h?n khi t?ng ?? sau c?t, do ?ó ?? nhám c?a b? m?t mài t?ng d?n theo t?ng ?? sau c?t. Tuy nhiên, khi AP> 15 micron, v?t li?u b? m?t c?a mài cacbua xi m?ng siêu m?n b?t ??u b?t và ???c làm nh?n b?ng pha Co, và giá tr? ?? nhám c?a b? m?t mài gi?m d?n (xem hình 1).

Theo c?ng th?c (3), t?i tr?ng th?ng th??ng quan tr?ng c?a quá trình t?o m?m n?t c?a cacbua xi m?ng có liên quan ??n tính ch?t v?t ly và c? h?c c?a chính v?t li?u. ?? b?n g?y càng cao ho?c ?? c?ng c?a v?t li?u càng th?p thì t?i tr?ng th?ng th??ng quan tr?ng c?a v?t n?t b? m?t mài. So v?i c?u trúc cacbua xi m?ng th?ng th??ng v?i kích th??c h?t WC l?n h?n, cacbua xi m?ng siêu m?n có ?? c?ng cao h?n và ?? b?n g?y th?p h?n, và Pc c?a nó nh? h?n nhi?u trong quá trình nghi?n. Trong cùng ?i?u ki?n mài, b? m?t mài c?a cacbua xi m?ng siêu m?n d? s?n xu?t b?t h?n. Do ?ó, khi ?? sau c?t ??t ??n m?t giá tr? nh?t ??nh, ?? nhám c?a b? m?t mài gi?m d?n và Pc nh? h?n nhi?u trong quá trình mài. Trong cùng ?i?u ki?n mài, b? m?t mài c?a cacbua xi m?ng siêu m?n d? s?n xu?t b?t h?n. Do ?ó, khi ?? sau c?t ??t ??n m?t giá tr? nh?t ??nh, ?? nhám c?a b? m?t mài gi?m d?n.

K?t lu?n

(1) D??i cùng ?? sau c?t, ?? nhám b? m?t mài c?a cacbua xi m?ng siêu m?n t?ng khi t?ng kích th??c bánh mài. ?? nhám b? m?t th?p khi mài b?ng bánh mài kim c??ng m?n.

(2) Khi mài v?i bánh mài có cùng kích th??c, ?? nhám b? m?t c?a mài cacbua xi m?ng siêu m?n t?ng khi t?ng ?? sau c?t. Khi ?? sau c?t t?ng ??n m?t giá tr? nh?t ??nh, ?? nhám b? m?t mài gi?m d?n.

(3) ?nh h??ng c?a các th?ng s? mài ??n ?? nhám b? m?t c?a mài cacbua siêu m?n có th? ???c quy cho s? khác bi?t c?a các ph??ng pháp lo?i b? v?t li?u trong quá trình mài.

?ay là tài li?u c?a tu?n này hàng tu?n. T?i hy v?ng nó s? h?u ích cho b?n.