Особенности технологии зачистки поверхности проката абразивами

09.06.2018
Технология шлифования в металлургии развивается быстрыми темпами. Этот процесс конкурирует с машинной огневой зачисткой прокатных заготовок из углеродистых сталей, а относительно недавно абразивная зачистка считалась оправданной только при производстве сложнолегированных сталей и сплавов.

Ряд авторов и в особенности соперничающие зарубежные фирмы определили абразивную обработку в металлургии как силовое скоростное шлифование. В последнее время получает также распространение понятие «безотходное шлифование».

Операция шлифования вслед за металлургией охватывает машиностроительные и другие отрасли народного хозяйства, где шлифование ведется на относительно низких скоростях процесса — до 50 м/с и применяется в основном как чистовая операция с малыми съемами металла в единицу времени.

Шлифование в металлургии осуществляется связанными абразивами, изготовленными в виде кругов, дисков, сегментов, лент. Абразивные круги получают смешиванием абразивных зерен со связкой и наполнителем, дальнейшим прессованием требуемой формы и термообработкой до определенной твердости инструмента. Свойства шлифовального инструмента зависят от материала и размера абразивных зерен, материала связки и состава наполнителя, от соотношения зерна, связки с наполнителем и пор, а также технологии приготовления абразивной массы, прессования и термообработки. Термины на абразивные материалы и инструменты определены ГОСТ 21445—75.

Производство шлифовальных кругов не обеспечивает получение идентичности инструмента. Особенно сильно отличаются круги, изготовленные разными заводами и фирмами, несмотря на идентичность характеристики инструмента. Как правило, маркировка круга включает следующие обозначения: марку абразивного материала, размер зерна, твердость, материал связки, структуру. Например, маркировка 15А160Т1Б2 обозначает: 15А — электрокорунд нормальный; 160 — крупность зерна основной фракции 1600 мкм; T1 — твердый; Б — фенолформальдегидная связка (бакелитовая); 2 — закрытая структура. На кругах также обязательно указывается допустимая скорость шлифования.

Основное назначение процесса шлифования в металлургии состоит в удалении дефектов поверхности прокатной заготовки, слитков, слябов, а также готового проката. Глубина удаляемого припуска значительна — до 5 мм, сошлифованный металл часто не имеет справочных физико-механических данных, так как представляет собой так называемую «литейную корку», содержит значительное количество окалины, имеет резкие нарушения сплошности поверхности. Количество снимаемого в стружку металла только на одном переделе составляет до 15% с тонны металла. Совершенствование техники шлифования не снижает потребности металлургии в абразивном инструменте, которая является одной из самых абразивоемких отраслей, потребляющей около 30% массы инструмента, изготавливаемой абразивной промышленностью. Высокое потребление абразивов свойственно также металлургической промышленности США, Японии, ФРГ и других экономически развитых стран.

Главной особенностью процесса является работа режущих абразивных кромок инструмента в постоянном режиме самозатачивания. Режим самозатачивания наступает при определенной удельной величине давления (от 0,5 до 10 кгс/мм высота круга) и зависит от технической характеристики инструмента и свойств обрабатываемого металла. Под оптимальным режимом самозатачивания понимают наивысшую производительность по съему стружки при минимальном износе инструмента в единицу времени и характеризуют коэффициентом шлифования

где Qм — съем металла, кг/ч;

qаб — износ инструмента, кг/ч.

Например, для круга ПП600x80x305 (ПП — прямой профиль; 600, 80 и 305 — соответственно наружный диаметр, высота круга и посадочное отверстие в миллиметрах) с технической характеристикой 15А200ВТ2Б 60 м/с (15А — электрокорунд нормальный, 95% Al2O3; 200 — размер основной фракции абразивных зерен в микрометрах; ВТ2 — весьма твердый второй степени; Б — бакелитовая, фенолформальдегидная связка; 60 м/с — допустимая рабочая скорость шлифования) при зачистке прокатной заготовки квадратного сечения 100 мм из нержавеющей стали 12Х18Н10Т требуется усилие самозатачивания 450—500 кгс, что обеспечивает съем стружки до 300 кг/ч при коэффициенте шлифования 40. Удельное давление самозатачивания зависит от материала, крупности и формы абразивных зерен, скорости шлифования и обрабатываемого материала, но главным образом определяется твердостью инструмента, которая определяет прочность кругов. В современной практике шлифования в металлургии получили распространение круги весьма твердые BT1, ВТ2 и чрезвычайно твердые ЧТ1, ЧТ2, которыми заканчивается стандартный ряд твердости (рис. 3). Авторами в лаборатории Электростальского филиала МИСиС получена твердость инструмента, изготовленного из серийных абразивных материалов, превышающая ЧТ2, — это позволяет прогнозировать еще более высокие технико-экономические показатели процесса шлифования: съем стружки до 8000 кг/ч при коэффициенте шлифования ~ 1000 и более. В табл. 8 приведены показатели работы абразивных кругов в режиме самозатачивания.

Другой особенностью процесса силового и скоростного шлифования являются геометрические параметры зерен-резцов, определяющих характер стружкообразования. Круг состоит из бесчисленного количества зерен-многогранников крупностью 0,8—2,0 мм, имеющих отрицательные углы резания.