Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.


  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Повышение эффективности работы абразивного инструмента при шлифовании сварных стыков
18 июня 2020             

А.С. ИЛЬИНЫХ, доктор техн. наук, доцент; М.С. ГАЛАЙ, канд. техн. наук, доцент; Э.С. СИДОРОВ, преподаватель (СГУПС, г. Новосибирск); Галай М.С. – 630049, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191, Сибирский государственный университет путей сообщений, e-mail: galayms@mail.ru
 

Введение

 
Для финишной обработки рельсовых стыков, полученных термитной сваркой, применяют шлифование, которое позволяет обеспечить необходимый профиль рельса и заданный уровень шероховатости. Шлифование сварных соединений рельсов осуществляют кругами на бакелитовой связке из электрокорунда нормального с зернистостью F16, F24 и F30. Опыт эксплуатации данных шлифовальных кругов показал, что при шлифовании сварных соединений происходит интенсивное «засаливание» их рабочей поверхности. Обеспечить эффективную работу шлифовальных кругов возможно за счет изменения глубины резания.
 

Теория

Одним из показателей эффективности работы абразивного инструмента является коэффициент шлифования:
   alt 
             (1)
 
 
 
где Qm– объем снятого металла, мм3; Qa– объем изношенной части круга, мм3.
 
Низкие значения коэффициента шлифования свидетельствуют об интенсивном износе абразивного инструмента и небольшом объеме снимаемого металла. В таких случаях интенсивный износ шлифовального круга, как правило, происходит из-за больших значений глубины резания, при которых на абразивные зерна воздействуют чрезмерные усилия, преждевременно отрывающие их от связки. В случае шлифования с небольшой глубиной резания износившиеся абразивные зерна не отделяются от связки, а поры заполняются продуктами износа, то есть происходит засаливание шлифовального круга, и он теряет режущую способность. При шлифовании с оптимальной глубиной резания происходит самозатачивание шлифовального круга. По мере износа абразивные зерна отделяются от связки и в процессе резания включаются новые зерна. Такой режим работы шлифовального круга обеспечивает наиболее высокие значения коэффициента шлифования – максимальный объем снимаемого металла при минимальном износе абразивного инструмента.
 
Таким образом, коэффициент шлифования зависит от глубины резания. Определить необходимые значения глубины резания, обеспечивающие работу разных шлифовальных круга в режиме самозатачивания возможно с помощью формулы:
 
Повышение эффективности работы абразивного инструмента при шлифовании сварных стыков      (2)
 
где d3 – средний диаметр абразивных зерен в шлифовальном круге, мм; σсв – предел прочности материала связки при растяжении, МПа; Vср – средняя скорость вращения зерен шлифовального круга, м/с; Rкр – наружный радиус шлифовального круга, мм; rкр – внутренний радиус шлифовального круга, мм; К1 – коэффициент учитывающий угол между линией среза и плоскостью сдвига; τс– величина напряжений при которых происходит сдвиг в зоне деформации, МПа; Sπ – скорость продольной подачи, м/мин.
 
Коэффициент структуры абразивного круга:
 
alt 
 
                (3)
 
 
 
 
где  Vc– объемное содержание связки в шлифовальном круге;  Vπ– объемное содержание пор в шлифовальном круге.
Концентрация абразивных зерен на поверхности шлифовального круга, шт/мм2:
 
 alt   
 
                 (4)
 
 
 
где Vз– объемное содержание абразивных зерен в шлифовальном круге.
 
Глубину резания определяли для шлифовальных кругов с зернистостью F16, F24 и F30, структурный состав и геометрические характеристики абразивных кругов приведены в таблице 1.
 
Таблица№1
Структурный состав абразивных кругов, применяемых для шлифования сварных швов термитных рельсовых соединений
 
Маркировка шлифовального круга Объемное содержание компонентов в круге, % Средний диаметр зерна, мм
Абразивные зерна Связка Поры
 36 150х73х56 14А 16 O-P-Q B  56  11  33  1,23
 36 150х73х56 14А 24 O-P-Q B  58  9  33  0,745
 36 150х73х56 14А 30 O-P-Q B  60  7  33  0,625
 

Результаты и обсуждение

Результаты расчетов глубины резания по формуле (2) для разных шлифовальных кругов приведены в таблице 2. Необходимая глубина резания для шлифовальных кругов с зернистостью F16 согласно расчетам, должна составлять 0,216 мм. При использовании более мелкозернистых кругов F24 и F30 глубина резания должна быть меньше – 0,202 и 0,182 мм соответственно.
 
Таблица 2
Значения глубины резания для различных шлифовальных кругов
 
Маркировка шлифовального круга Глубина резания Отклонение экспериментальных значений от расчетных, %
tрасч., мм tэксп., мм
 36 150х73х56 14А 16 O-P-Q B  0,216  0,20  8
 36 150х73х56 14А 24 O-P-Q B  0,202  0,19  6,32
 36 150х73х56 14А 30 O-P-Q B  0,182  0,17  7,06
 
С целью проверки достоверности расчетных значений был проведен эксперимент, заключающийся в шлифовании сварных швов термитных соединений рельсов абразивными кругами разных марок при различных значениях глубины резания. Коэффициент шлифования определяли по формуле (1). Объем изношенной части шлифовальных кругов определяли с помощью штангенциркуля ШЦ-II-250-0,05, а величину снятого слоя металла сварных швов при помощи штангенрейсмаса ШР-250-0,05.
 
Согласно результатам экспериментального исследования, представленным на рисунке 1, коэффициент шлифования зависит от глубины резания и зернистости абразивного инструмента.
 
 
Повышение эффективности работы абразивного инструмента при шлифовании сварных стыков
Рис. 1. Влияние глубины резания на коэффициент шлифования
 
 
Наиболее высокие значение коэффициента шлифования 5,7…5,8 обеспечивают абразивные круги марки 36 150х73х56 14А 24 O-P-Q B с зернистостью F24 при глубине резания от 0,19 до 0,20 мм. Увеличение глубины резания до 0,21…0,24 мм приводит к повышенному износу абразивного инструмента и понижению коэффициента шлифования до значений 5,5…4,3. Снижение коэффициента шлифования также наблюдается при уменьшении глубины резания до 0,17…0,14 мм из-за засаливания шлифовального круга и снижения его режущей способности. Шлифовальные круги марки 36 150х73х56 14А 16 O-PQ B с зернистостью F16 также позволяют добиться достаточно высоких значений коэффициента шлифования 4,9…5,1 при глубине резания от 0,19…0,21 мм. Однако в данном случае увеличение глубины резания до 0,23…0,25 мм приводит к значительному снижению коэффициента шлифования до значений 3,9…2,2. Абразивные круги марки 36 150х73х56 14А 30 O-P-Q B с зернистостью F30 наименее эффективны. Коэффициент шлифования не превышает 3,7…3,8 при глубине резания от 0,17 до 0,18 мм.
 

Выводы

Таким образом, наиболее высокие значения коэффициента шлифования, и как следствие высокую эффективность процесса шлифования обеспечивают абразивные круги марки 36 150х73х56 14А 24 O-P-Q B с зернистостью F24 при глубине резания от 0,18 до 0,20 мм. Экспериментальные данные отличаются от расчетных не более чем на 6…8 %, что свидетельствует о высокой степени достоверности результатов расчетов.
 
 
Список литературы
 
1. Bouazaoui O., Chouaf A. Severity of the residual stress depending on the width of welding in the rails // International Review of Mechanical Engineering. – 2016. – Vol. 10. – P. 523–530. – DOI: 10.15866/ireme.v10i7.9730.
2. Тропанова Н.Г., Рахчеев В.Г., Кириченко С.В. Способ обеспечения точности формы головки рельса при шлифовании // Вестник транспорта Поволжья. – 2018. – № 5 (71). – С. 96–100.
3. Ильиных А.С., Галай М.С., Сидоров Э.С. Повышение износостойкости термитных сварных швов за счет применения горячего шлифования // Инновации в машиностроении (ИнМаш–2019): сб. тр. 10 междунар. науч.-практ. конф., Кемерово, 26–29 нояб. 2019 г. – Кемерово, 2019. – С. 769–774.
4. Алексеев Н.С., Капорин В.А., Иванов С.В. Сравнительный анализ работоспособности кругов на керамической и бакелитовых связках // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2016. – № 2 (71). – С. 21–27.
5. Наерман М.С., Наерман Я.М. Исаков А.Э. Справочник молодого шлифовщика. – М.: Высшая школа, 1991. – 207 с.
6. Худобин Л.В., Унянин А.Н. Минимизация засаливания шлифовальных кругов. – Ульяновск: УлГТУ, 2007. – 298 с.
7. Архипов П.В., Янюшкин А.С., Ковалевский С.В. О природе засаливания шлифовальных кругов // Труды Братского государственного университета. Сер.: Естественные и инженерные науки. – 2008. – Т. 2. – С. 169–174.
8. Contact processes in grinding / A.S. Yanyushkin, D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, V.V. Ivancivsky // Applied Mechanics and Materials. – 2015. –Vol. 788. – P. 17–21. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.788.171.
9. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: учеб. для машиностроит. и приборостроит. специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1985. – 304 с.
10. Ильиных А.С. Обоснование и разработка научно-методических основ высокопроизводительной технологии шлифования рельсов в условиях железнодорожного пути: дис. … д-р. техн. наук. – Новосибирск, 2013. – 331 с.
11. ГОСТ Р 53410–2009. Круги зачистные для ручных шлифовальных машин. Технические условия / Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении. – Введ. 2011-01-01. – М.: Стандартинформ, 2009. – 10 с.
12. ГОСТ 3647–80. Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля / Министерство станкостроительной и инструментальной промышленности. – Введ. 1982-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 18 с.
 
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 7. № 1-2. 2020 ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
pr()i-mash.ru