Введение к работе
Актуальность темы. В машиностроении качество выпускаемой продукции предопределяется степенью обработки поверхностей деталей на завершающем этапе цикла производства. В машиностроении, судостроении, авиационной промышленности и приборостроении при применении труднообрабатываемых материалов в настоящее время используется большой объем дорогостоящих технологических операций финишной обработки деталей шлифованием и полированием, выполняемых с использованием специальных абразивных инструментов. Для качественной обработки таких деталей из вязких и пластичных материалов требуются абразивные изделия, сочетающие в своей структуре высокую пористость (свыше 30% объема) и эластичность, что невозможно достичь на существующих в настоящее время на органических или неорганических связующих. Абразивные инструменты на бакелитовой или вулканитовой связке не обладают достаточной пористостью, а известные пористые круги на основе полиуретанов имеют низкие физико-механические и эксплуатационные характеристики.
Поэтому для достижения необходимых свойств обработки при шлифовании и полировании вязких металлов типа меди, бронзы, титановых сплавов и изделий из нержавеющей стали необходимо разработать абразивный инструмент на новом полимерном связующем, который обеспечит качественную абразивную обработку этих материалов, что является в настоящее время актуальной научной задачей, имеющей важное прикладное значение.
Цель работы. Решение важной научно-технической задачи – разработка абразивного инструмента, его рецептуры и технологии изготовления новых высокопористых эластичных шлифовально-полировальных кругов (ВЭШПК) с повышенными эксплуатационными свойствами, обеспечивающими высокое качество обработанной поверхности, необходимых для дальнейшего развития ряда отраслей промышленности (машиностроения, судостроения, авиационной и радиоэлектронной).
Задачи работы.
1. Изучение закономерностей взаимодействия компонентов связующего на основе эпоксидно-новолачного блоксополимера, модифицированного бутадиен-нитрильным каучуком марки СКН-40 и олигоэфирными продуктами деструкции полиэтилентерефталата для разработки рецептур эпоксидно-новолачно-каучуковых (ЭНК) композиций.
2. Исследование влияния условий и режимов термообработки полимерных композиционных материалов на основе эпоксидно-новолачно-каучуковой композиции и абразивных наполнителей (шлифовальных материалов) на свойства крупногабаритных ВЭШПК.
3. Выбор и оптимизация состава высоконаполненного композиционного материала для получения ВЭШПК с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
4. Разработка технологии изготовления ВЭШПК на основе эпоксидно-новолачно-каучуковой композиции и модифицированной эпоксидно-новолачно-полиэфирной композиции, наполненных шлифовальным материалом и специальными добавками.
5. Исследование эксплуатационных свойств ВЭШПК на разработанной эпоксидно-новолачно-каучуковой композиции и модифицированном связующем на основе эпоксидно-новолачно-полиэфирно-каучуковой композиции различных групп сталей, цветных и титановых сплавов.
Научная новизна
-
Проведены систематические исследования влияния эпоксидно-новолачного связующего, модифицированного бутадиен-нитрильным каучуком и олигоэфирными продуктами деструкции вторичного полиэтилентерефталата на физико-механические и эксплуатационные свойства высоконаполненных полимерных композиционных материалов.
-
Исследована модификация эпоксидно-новолачных олигомеров олигоэфирными продуктами деструкции полиэтилентерефталата. Показано, что необходимым условием получения связующих с заданными свойствами является предварительное взаимодействие исходных компонентов.
-
Изучены закономерности изменения свойств олигомерных композиций от содержания и условий введения модификаторов в эпоксидно-новолачную матрицу. Показано, что в результате модификации получены связующие, которые предложены для изготовления высокопористых эластичных шлифовально-полировальных кругов.
-
Установлено взаимное влияние компонентов для оптимизации рецептур при изготовлении абразивных композиций на основе эпоксидно-новолачного блоксополимера (ЭНБС), модифицированного бутадиен-нитрильным каучуком СКН-40 и наполненный шлифовальным материалом на физико-механические и эксплуатационные характеристики получаемых изделий.
-
Показано, что кажущаяся плотность разработанных полимерных композиционных материалов является одним из важных параметров, влияющих на эксплуатационные свойства абразивного инструмента.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
1. Разработаны составы полимерного композиционного материала на основе ЭНК и эпоксидно-новолачно-полиэфирно-каучуковых композиций, примененные в качестве связок при получении ВЭШПК и технологические процессы их изготовления. Определена область оптимальных значений рецептуры и составлены рекомендации для изготовления опытных образцов абразивного инструмента.
2. Разработана технология изготовления кругов. Получены круги девяти типоразмеров различного назначения для радиотехнической, электронной, судостроительной и авиационной отраслей промышленности для обработки различных групп сталей, цветных и титановых сплавов. Технология производства новых кругов освоена на Санкт Петербургском абразивном заводе. Применение таких кругов позволило заменить в ряде случаев импортные круги и некоторые отечественные круги с низкими эксплуатационными характеристиками.
Публикации и апробация работы. Основное содержание работы опубликовано в 8 авторских свидетельствах, в 2 патентах и 1 заявке на патент, в 7 статьях и 7 тезисах докладов. По материалам диссертации опубликованы 2 статьи в научных журналах, входящих в перечень научных изданий, рекомендуемых ВАК РФ.
Основные результаты работы докладывались на Всероссийских и отраслевых научно-технических семинарах и конференциях «Механизация финишно-зачистной и отделочных работ в машиностроении», Белгород, 1990; «Передовой опыт алмазно-абразивной обработки прецизионных деталей машин», Одесса, 1990; Материалах II международной научной конференции «Актуальные вопросы современной науки» 31 авг. 2012 г., Санкт-Петербург. Разработанные высокопористые эластичные шлифовальные инструменты экспонировались на выставках: «Машиностроение-86», «Изобретение и рационализация-88», за внедрение разработки в промышленность автор награжден 2 серебряными и бронзовой медалями ВДНХ СССР.
Структура и объем работы.
