(54) СПОСОБ СИЛОВОЙ СКОРОСТНОЙ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
1
Изобретение относится к металлообработке, в частности силовой скоростной абразивной зачистке, а также резке поковок, проката и слитков на металлургических заводах при производстве высоколегированных сталей и сплавов.
Известен способ абразивной обработки, включающий обработку в химически активной среде 1.
Наибольшая экономическая эффективность наблюдается при реакциях с образованием оксидов и карбидов. При подаче в зону шлифования химически активный газ вступает в экзотермическую реакцию с поверхностными слоями обрабатываемого металла, что одновременно с увеличением производительности, отрицательно влияет на качество поверхности заготовки, вызывая ее окисление или науглероживание, недопустимо при обработке жаропрочных сплавов.. Низкая теплопроводность газов, ограниченная .поверхность контактного пятна не позволяет получить большого экзотермического эффекта в зоне контакта. Указанные недостатки сдерживают дальнейшее увеличение производительности труда, препятствует расширению сортамента обрабатываемого металла и ограничивают область применения способа силовой скоростной абразивной обработки в химически активной среде.
Целью изобретения является повышение производительности обработки.
Поставленная цель достигается тем, что в зону шлифования подводят химически активные при контактной температуре веш,ества, молекулы которых обладают большим химичесим сродством к кислороду
Путем проведения экзотермических реак15ций в контактной зоне между газом и. твертым веществом или жидкостью окисление или науглероживание обрабатываемой поверхности не происходит. Кислородо- или углеродсодержащие газы (например мета20нол СН2 О или бутан С4Н ю) разлагаются с быделением кислорода или углерода, который вступает в химическую реакцию с молекулами распыленного этим газом твердого вещества (например алюминием или титаном) или жидкости (например гидрооксидом кальция или нитратом никеля Ni(NOj)2) с экзотермическим эффектом. Твердое вещество или жидкость выбираются, исходя из химического сродства к кислороду согласно ряду СаО; MgO; О,; гзОг; TiO2;SiO2; ТагО,; MnO; CrjOj; WOj; F12O4; FeO;F2Oj;MoO3; NiO; CuO(1) или углероду B4C; AUC,; Z.C; TiC; VC; Cr.C.; SiC; CaQ; МогС(2) Соединения расположения в рядах по возрастающим значениям свободной энер1ПИ. т. е. Са может восстанавливать все оксиды, стоящие справа. Аналогично химическое сродство А1 к углероду выще, чем титана. В твердых растворах карбидообразующие элементы располагаются отлично от приведенного выше ряда Ti; Nb; W; Mo; Сг; Мп; Fe. При этом основным фактором, влияющим на положение элемента является тип и прочность связи. В твердых растворах (стали, сплавы) преимущественное образование карбидов связано с металлическим типом связи, тогда как А1, Si и т. д. имеют ковалентный тип связи. При введении в зону шлифования элементов образуется химическое соединение, тип связи не имеет преимущественного значения. Поэтому вещество должно выбираться, исходя из химического сродства реагирующего вещества к кислороду, ряд (1) или углероду, ряд (2). Следующим определяющим фактором в выборе газа, твердого вещества или жидкости является величина дополнительной тепловой энергии, выделяемой в процессе образования химического соединения, и указывающая возможность протекания самой реакции в заданном направлении (энтальпия образования). В данном случае возможно протекание следующих реакций 4А1 + ЗОз 2А12Оз + Q Ti-f 02 TiOa + Q 8А1 + С2 2AUC + Q 2Ti + C2 2TiC + Q fCa(OH)2- CaO + НгО l-CaO + CO2 CaCOj-f Q ЛН - 1847 Дж/моль-К АН -938,6 Дж/моль-К ДН -418 Дж/моль-К ДН -418 Дж/моль-К ЛН -197,9 Дж/моль-К Таким образом, большим экзотермическим эффектом обладает соединение Al2Oj (- 1847 Дж/моль К), наименьшим - CaCOj (-197,9 Дж/моль К)- Увеличение экзотермического эффекта приводит к возрастанию производительности при шлифовании. Положительное значение энтальпии говорит о протекании реакции справа налево. Таким образо.м, энтальпия образования конечных продуктов должна быть по абсолютной величине не ниже 197,9 Дж/моль-К. Экспериментально установлено, что смеси указанных выше веществ могут реагировать с теплотой образования 2ГОО Дж/моль-К. Это является верхним пределом протекания реакции. Заметное снижение скорости протекания реакции за время контакта абразивного инструмента и металла зафиксировано при теплоBOM эффекте 150 Дж/моль К. Ниже этого значения экзотермического эффекта не обнаружено. Таким образом, расчетные и экспериментальные данные практически совпадают и позволяют установить границы эффективности применения веществ, способных вступать в экзотермическую реакцию с теплотой образования конечных веществ по абсолютной величине 150 Дж/мольК (АН) 2100 Дж/моль-К. На чертеже показана схема осуществления предложенного способа. При щлифовании (или резке) абразивным инструментом 1 заготовки 2, перемещающейся при щлифовании в направлении А в зону шлифования, посредством сопла подается газ, жидкость, твердое мелкодисперсное вещество или комбинация веществ. В сопло 3 вещества подаются через смеситель 4 со специальным дозометрическим устройством. Подача твердого мелкодисперсного вещества осуществляется из конусного бункера 5 и регулируется вентилем 6. Подача в смеситель 4 газа осуществляется из баллона 7 через специальный расходомер 8. Расход газа регулируется вентилем 9. Подача жидкости осуществляется из специального бака 10 посредством компрессора 11. Количество жидкости контролируется манометром 12 и регулируется вентилем 13. Конструкция, включающая сопло, смеситель и конусный бункер, закрепляется таким образом, что может поворачиваться на 90°, и смесь из сопла истекает нормально или тангенциально к линии контакта, что необходимо при абразивной резке. Таким образом, предложенный способ позволяет увеличить производительность абразивной обработки. Формула изобретения Способ силовой скоростной абразивной обработки, при котором детали обрабатывают в химически активной среде, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки, в зону абразивной обработки подводят химически активные при контактной температуре вещества, молекулы которых обладают большим химическим сродством к кислороду или углероду, чем обрабатываемый металл, и вступают в экзотермическую реакцию с теплотой образования конечных продуктов по абсолютной величине не ниже 150 Дж/мольК и не выше 2100 Д ж/моль-К. 952536 № Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 772823, кл. В 24 В 1/00, 1979.
