Mechanism of chipping of silicon carbide grains during grinding

• Autorzy: Borkowski J. , Borkowski P.

Warianty tytułu

PL

Mechanizm wykruszania się ziaren ściernych węglika krzemu podczas szlifowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The character of chipping of the abrasive grain edges is one of the most important factors affecting grinding efficiency. Such a kind of wear is possible when mechanical and thermal tensions exceed an abrasive material resistance. The mechanism of chipping of silicon carbide grains, which was emphasized by the theory of thermal stresses domination, was discussed in the paper. Both temperature and thermal stresses’ distributions inside the abrasive grains during grinding were analyzed. The test results of the abrasive grains’ heat load fatigue strength allow evaluation of the chipping character as well as the durability of silicon carbide grains. This enables us to define the mechanism of silicon carbide chipping during grinding process.

PL

Na efektywność szlifowania znacząco wpływa charakter zużycia ściernic. Ten zaś zależy przede wszystkim od zużycia ziaren ściernych, które może występować w postaci wyruszeń cząstek materiału ściernego. Z takim zużyciem mamy do czynienia, gdy naprężenia mechaniczne lub cieplne, a najczęściej ich wspólne oddziaływanie, wywołują stan wytężenia materiału ściernego przekraczający jego wytrzymałość. Ten typ zużycia ziaren dominuje najczęściej w warunkach wysoko wydajnej obróbki ściernej. W artykule przedstawiono wyniki badań i analiz dotyczące mechanizmu powstawania zjawiska samoostrzenia ściernic z węglika krzemu, które uwypuklają teorię dominacji naprężeń cieplnych. Opisano kształtowanie się temperatury w ziarnach ściernych, określając rozkład pola temperatur w ziarnach ściernych podczas skrawania i chłodzenia w warunkach szlifowania z różnymi prędkościami. Obliczono także analogiczne rozkłady pola naprężeń cieplnych i omówiono ich wpływ na wykruszanie się ziaren. Zbadano również odporność ziaren ściernych na zmęczeniowe obciążenia cieplne, aby wyodrębnić jedynie wpływ zjawisk cieplnych na trwałość ziaren ściernych, a pominięto inne rodzaje oddziaływania. Badania intensywności i charakteru zużycia ziaren węglika krzemu, przeprowadzone przy użyciu pojedynczych ziaren ściernych skrawających w warunkach odpowiadających szlifowaniu pozwoliły wyjaśnić rzeczywisty mechanizm ich zużycia. Pod wpływem zmęczeniowego oddziaływania naprężeń mechanicznych i cieplnych wykruszenia ziaren węglika krzemu wy-stępują zwykle po płaszczyznach poślizgu kryształu .-SiC. Takie uzewnętrznienie heksagonalnej budowy kryształów sprzyja powstawaniu licznych wierzchołków ziarna o kącie 120o i ostrych krawędziach utworzonych przez gładkie powierzchnie. Jest to korzystne, gdyż zapewnia ziarnom odpowiednie własności skrawne w całym wydłużonym okresie trwałości ściernicy. Na podstawie powyższych wyników opracowano użyteczne modele zużycia ziaren węglika krzemu umożliwiające zadowalająco dokładne obliczanie wielkości i intensywności zużycia takich ziaren i całych ściernic.

Słowa kluczowe

EN

abrasive grain; silicon carbide; wear; grinding

PL

obróbka mechaniczna; węglik krzemu; szlifowanie

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 2, no 1
• Strony: 5--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Borkowski J.

• Technical University of Koszalin, Racławicka 15–17, 75-620 Koszalin

autor

Borkowski P.

• Technical University of Koszalin, Racławicka 15–17, 75-620 Koszalin

Bibliografia

• [1] Bokučava G.V.: Temperatura rezanija pri šlifovanii, Vestnik Mašinostroenija, 1963, nr 11, s. 62–66.
• [2] Borkowski J.: Zużycie i trwałość ściernic, PWN, Warszawa, 1990.
• [3] Borkowski J., Borkowski P.: Physical aspects of attritious grain wear in grinding conditions, Scientific Publication of Mechanical Department: Modern techniques and technologies, Technical University of Koszalin, Koszalin, 2001, pp. 54–66.
• [4] Borkowski J., Szymański A.: Uses of abrasives and abrasive tools, Ellis Horwood Ltd., New York–London–Toronto–Sydney–Tokyo–Singapore, 1992.
• [5] Hahn R.S.: On the nature of the grinding process, 3rd Intern. MTDR Conf., Birmingham, Pergamon Press, 1963, pp. 129–154.
• [6] Kim N.K., Guo C., Malkin S.: Heat flux distribution and energy partition in creep–feed grinding, Annals of the CIRP, Vol. 46, 1997, No. 1, pp. 227–232.
• [7] Koziarski A.: Czynna powierzchnia ściernicy. Metody badań makro- i mikogeometrii. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź, 1996.
• [8] Malkin S.: Grinding technology. Theory and applications of machining with abrasives, Ellis Horwood Ltd., New York–Chichester–Brisbane–Toronto, 1989.
• [9] Oczoś K., Porzycki J.: Szlifowanie. Podstawy i technika, WNT, Warszawa, 1986.
• [10] Rowe W.B., Jin T.: Temperatures in high efficiency deep grinding (HEDG), Annals of the CIRP, Vol. 50, 2001, No. 1, pp. 205–208.
• [11] Rowe W.B., Morgan M.N., Black S.C.E.: Validation of thermal properties in grinding, Annals of the CIRP, Vol. 47, 1998, No. 1, pp. 275–279.
• [12] Ueda T., Sato M., Sugita T., Nakayama K.: Thermal behaviour of cutting grain in grindin, Annals of the CIRP, Vol. 44, 1995, No. 1, pp. 325–328.
• [13] Warnecke G., Zitt U.: Kinematic simulation for analyzing and predicting high-performance grinding processes, Annals of the CIRP, Vol. 47, 1998, No. 1, pp. 265–270.
• [14] Weiss Z.: Szlifowanie szybkościowe, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1987.
• [15] Zheng H. W., Gao H.: A general thermal model for grinding with slotted or segmented wheel, Annals of the CIRP, Vol. 43, 1994, No. 1, pp. 287–290.