Результат интеллектуальной деятельности: ТВЕРДЫЙ СМАЗОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к абразивной обработке материалов, а именно к твердым смазочным материалам (ТСМ), применяемым на операциях шлифования.

Известен твердый смазочный материал, состоящий из порошка сверхпластичного сплава, гудрона жирового, мелкодисперсного керамического абразива, стеариновой кислоты (см. заявку РФ 96120057, МПК⁷ C10M 125/04, опубл. 27.06.1997).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного состава твердого смазочного материала, относится то, что мелкодисперсный керамический абразив и гудрон жировой известного состава твердого смазочного материала обладает низкой смазочной способностью, что препятствует его использованию на операции абразивной обработки.

Известен твердый смазочный материал, включающий, мас.%: хлорфторуглеродное масло 3,7-7,2; низкомолекулярный полиэтилен 0,9-1,8; минеральное масло 6,8-13,5; высокодисперсный порошок соединения, выбранного из группы карбид кремния, нитрид титана, карбид титана, продукт углетермического восстановления лейкоксена, оксид алюминия, оксикарбонитрид титана, нитрид алюминия, оксид церия и/или лантана 10-54,3, стеариновая кислота - остальное (см. патент РФ 2114903, МПК⁷ C10M 141/04, C10M 141/04, опубл. 04.09.1996).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного твердого смазочного материала, относится то, что высокодисперсный порошок соединения, выбранного из группы карбид кремния, нитрид титана, карбид титана, продукт углетермического восстановления лейкоксена, оксид алюминия, оксикарбонитрид титана, нитрид алюминия, оксид церия прототипа обладает низкой смазочной способностью, что препятствует его использованию на операции абразивной обработки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа твердый смазочный материал для абразивной обработки (патент РФ №2030449, МПК⁷ C10M 125/02, C10M 105:24, C10M 159:02, C10N 30:06, C10N 40:20/ А.И. Баранов и др. Опубл. 10.03.1995.), включающий по мас.%: серу - 10…15, дисульфид молибдена - 10…20, инденкумариновую смолу - 5…7, порошок ультрадисперсного алмаза или ультрадисперсной алмазосодержащей шихты - 1…15, стеариновую кислоту - остальное.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного твердого смазочного материала, относятся недостаточное активирование контактирующих в процессе шлифования поверхностей, ограниченные возможности влиять на адгезионные взаимодействия абразивных зерен с ювенильными поверхностями, образующимися в процессе шлифования, и, как следствие этого, отсутствие условий для интенсификации процесса абразивной обработки при обеспечении требуемого качества обработанных поверхностей. Кроме того, наличие серы в известном составе твердого смазочного материала ухудшает экологические условия выполнения шлифовальных операций при его применении.

Сущность изобретения заключается в следующем. Повышение скоростей шлифования, появление новых труднообрабатываемых материалов сделало особенно актуальной проблему повышения производительности операций абразивной обработки и качества обработанных деталей. Одним из путей решения вышеуказанных проблем является совершенствование состава твердого смазочного материала, наносимого перед началом обработки контактным способом на рабочую поверхность абразивного инструмента.

Технический результат - повышение производительности шлифования и качества шлифованных деталей, увеличение периода стойкости абразивного инструмента.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный твердый смазочный материал для абразивной обработки содержит стеариновую кислоту и дисульфид молибдена. Особенность заключается в том, что твердый смазочный материал дополнительно содержит ультрадисперсный порошок диатомита, пропитанный минеральным маслом с поверхностно-активными веществами и химически-активными присадками, и ультрадисперсный порошок алмазографитовой шихты при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок диатомита - 15-25; дисульфид молибдена - 10-15; порошок алмазографитовой шихты - 0,1-1; стеариновая кислота - остальное.

Введение в состав твердого смазочного материала дополнительно частиц диатомита размером от 0,5 мкм до 5 мкм, обладающих высокой адсорбционной способностью по отношению к минеральному маслу с поверхностно-активными веществами и химически-активными присадками и высокой адгезией к рабочей поверхности абразивного инструмента, обеспечивает стабильное транспортирование в зону шлифования поверхностно-активных веществ и химически-активных присадок, обладающих высокой поверхностной активностью при контакте с рабочей поверхностью абразивного инструмента и обрабатываемой поверхностью заготовки. Модифицирование рабочей поверхности абразивного инструмента алмазно-графитовыми частицами, сочетающими в себе высокую твердость алмазного ядра и высокие антифрикционные свойства слоистой графитосодержащей оболочки с повышенной поверхностной активностью и структурообразующими свойствами ультрадисперсной среды способствует снижению трения и теплообразования в зоне шлифования. В результате чего снижаются составляющие силы шлифования и средняя контактная температура в зоне обработки и, как следствие этого, на 25-40% повышается производительность обработки, в 1,4-1,6 раза снижаются высотные параметры шероховатости, повышается износостойкость абразивного инструмента, улучшаются экологические условия выполнения шлифовальных операций за счет исключения из состава твердого смазочного материала серы и инденкумариновой смолы.

Предложенный твердый смазочный материал для абразивной обработки получают следующим образом. Первым этапом технологического процесса изготовления твердого смазочного материала является операция пропитки порошка диатомита минеральным маслом с поверхностно-активными веществами и химически-активными присадками. На второй операции расплавляют стеариновую кислоту, в которую на следующей операции вводят компоненты наполнителя твердого смазочного материала (диатомит, дисульфид молибдена, порошок ультрадисперсной алмазографитовой шихты) и тщательно перемешивают полученный состав, который затем в расплавленном состоянии разливают в заранее подготовленные формы.

Твердый смазочный материал применяют на операциях шлифования заготовок деталей и заточки режущего инструмента в виде карандашей твердой смазки (КТС).

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существующих признаков заявленного объекта и достигнутым техническим результатом показано в таблице.

Испытания предложенного твердого смазочного материала проводили в лабораторных и производственных условиях. Лабораторные испытания проводили на плоскошлифовальном станке при шлифовании заготовок из закаленной стали Р6М5 при следующем режиме: окружная скорость круга 35 м/с; скорость стола 15 м/мин, врезная подача 0,01 мм/дв.х. Твердый смазочный материал наносили на рабочую поверхность шлифовального круга после его правки до начала шлифования. При прижиме КТС к рабочей поверхности шлифовального круга смазка заполняет поры между абразивными зернами и наносится непосредственно на режущие и давящие абразивные зерна. В ходе испытаний фиксировали среднюю контактную температуру и определяли шероховатость шлифованной поверхности на профилографе-профилометре.

В таблице приведены примеры конкретных составов заявленного твердого смазочного материала и показатели их технологической эффективности.

Показано, что наилучшие показатели технологической эффективности имел состав, содержащий (% по массе): диатомита - 15: дисульфида молибдена - 10; порошка алмазографитовой шихты - 0,1), остальное - стеариновая кислота. Опытно-промышленные испытания, которые были проведены на ряде промышленных предприятий г.Ульяновска и г. Димитровграда, подтвердили высокую эффективность твердого смазочного материала при плоском шлифовании деталей и заточке режущего инструмента.