Контроль связанных абразивных инструментов, шлифовальных кругов из смолы и резины

Контроль связанных абразивных инструментов: шлифовальных кругов из смолы и резины

Введение
Шлифовальные круги на связках из синтетической смолы (бакелита) и резины являются незаменимым инструментом в металлообработке, камнеобработке и других отраслях. Однако их работа на высоких скоростях вращения сопряжена с риском разрушения, что может привести к тяжелым последствиям. Поэтому строгий контроль их эксплуатационных характеристик и безопасности – неотъемлемая часть технологического процесса. Данная статья освещает ключевые аспекты контроля таких инструментов.

1. Объекты испытаний

Объектом контроля являются связанные абразивные инструменты, в первую очередь:

• Шлифовальные круги: Прямого профиля (тип 1), с выточками (тип 5), чашечные (тип 6), тарельчатые (тип 12, 13), профильные и др.
• Связующий материал: Основное внимание уделяется кругам на:
  • Смоляной (бакелитовой) связке (B): Наиболее распространенная связка для общего шлифования.
  • Резиновой связке (R): Применяется для отрезных кругов, чистового шлифования, где требуется высокая эластичность и гладкая поверхность реза.
• Характеристики: Контролируются круги различных размеров (наружный диаметр, толщина, посадочный диаметр), структуры (номер структуры, определяющий соотношение абразива, связки и пор), твердости и типа абразивного зерна (электрокорунд, карбид кремния, CBN, алмаз).

2. Область испытаний (Контролируемые параметры)

Контроль охватывает характеристики, критически важные для безопасности и эффективной работы круга:

• Механическая прочность (разрывная прочность): Способность круга выдерживать центробежные силы, возникающие при номинальной рабочей скорости, без разрушения. Ключевой параметр безопасности.
• Статическая неуравновешенность (балансировка): Распределение массы круга относительно оси вращения. Неуравновешенность вызывает вибрации, снижает качество обработки, увеличивает нагрузку на шпиндель станка и риск разрушения.
• Твердость: Сопротивление связующего выкрашиванию абразивных зерен под нагрузкой. Определяет агрессивность круга и его способность к самозатачиванию. Контролируется для обеспечения заданных режущих свойств.
• Структура: Однородность распределения абразивного зерна, связки и пор по объему круга. Неоднородность приводит к неравномерному износу, вибрациям, снижению стойкости и точности обработки.
• Геометрические параметры: Соответствие наружного диаметра, толщины, посадочного диаметра и формы профиля чертежам и спецификациям.
• Внешний вид (визуальный контроль): Отсутствие трещин, сколов, расслоений связки, посторонних включений, неравномерного окрашивания.

3. Методы испытаний

Для контроля указанных параметров применяются стандартизированные методы:

• Испытание на разрывную прочность (Разгонные испытания):
  • Суть: Круг закрепляется на испытательном стенде с защитным кожухом и раскручивается до скорости, превышающей номинальную рабочую на заданную величину (обычно на 50-100%). Выдерживается на этой скорости определенное время (например, 30 секунд). Круг не должен разрушаться.
  • Варианты: Испытания проводятся на "сухих" кругах и (для некоторых спецификаций) после предварительного вымачивания в воде (имитация впитывания влаги при хранении или работе с СОЖ).
• Испытание на статическую неуравновешенность:
  • Суть: Круг устанавливается на опоры балансировочного стенда (призмах или параллельных роликах). Положение точки неуравновешенности определяется по отклонению круга при его ручном повороте. Величина неуравновешенности определяется путем добавления корректирующих масс или рассчитывается по смещению центра тяжести. Нормируется максимально допустимая величина дисбаланса в гсм или гмм на единицу массы круга.
• Испытание на твердость:
  • Суть: Измерение сопротивления вдавливанию эталонного индентора (шарика или алмазного конуса) в рабочую поверхность круга под определенной нагрузкой. Применяются специализированные твердомеры для абразивного инструмента.
  • Методы: Наиболее распространены метод вдавливания шарика (пневматический или механический твердомер) и метод вдавливания алмазного конуса (по Роквеллу, адаптированный для кругов). Результат – индекс твердости (буквенно-цифровой код).
• Контроль структуры:
  • Суть: Оценка однородности преимущественно визуальная или с использованием простых измерительных инструментов (на образцах после разрушения при разгонных испытаниях или на специально подготовленных срезах круга). Проверяется отсутствие явных зон уплотнения или разрыхления, пустот, скоплений зерна или связки.
• Контроль геометрических параметров:
  • Суть: Измерение наружного диаметра, толщины и посадочного диаметра с помощью штангенциркулей, микрометров, нутромеров. Проверка формы профиля шаблонами.
• Визуальный контроль:
  • Суть: Внимательный осмотр всей поверхности круга (торцев, периферии, отверстия) при хорошем освещении на предмет любых дефектов: трещин (в том числе микротрещин), сколов, раковин, посторонних включений (металл, уголь и т.д.), неравномерной окраски, признаков расслоения связки.

4. Испытательное оборудование

Для проведения необходимых испытаний используется специализированное оборудование:

• Разгонные испытательные стенды (Центробежные машины):
  • Назначение: Основное оборудование для проверки прочности.
  • Характеристики: Мощный электропривод с частотным регулированием скорости, прочная станина с массивным защитным кожухом (бронекожухом), рассчитанным на удержание осколков при разрушении круга. Система точного измерения и контроля скорости вращения (тахометр, энкодер). Системы безопасности (блокировки, датчики вибрации).
  • Типы: Стенды различаются по максимальной мощности, скорости вращения и размерам испытываемых кругов.
• Стенды для статической балансировки:
  • Назначение: Определение величины и места статической неуравновешенности.
  • Конструкция: Прецизионные опоры (параллельные ролики или призмы), установленные на жестком основании. Могут иметь градуированную шкалу для определения угла положения дисбаланса и приспособления для определения его величины методом "хода часов".
• Приборы для измерения твердости (Твердомеры):
  • Назначение: Определение индекса твердости круга.
  • Типы:
    • Пневматические твердомеры: Используют сжатый воздух для создания нагрузки на шарик, вдавливаемый в круг. Глубина вдавливания измеряется пневматическим датчиком.
    • Механические твердомеры: Механический привод для вдавливания шарика, результат считывается по индикатору глубины.
    • Твердомеры по Роквеллу (специализированные): Используют алмазный конус для вдавливания под двумя последовательными нагрузками.
• Измерительный инструмент:
  • Штангенциркули (электронные, нониусные), Микрометры, Нутромеры, Калибры: Для точного измерения геометрических размеров (диаметр, толщина).
  • Профильные шаблоны (контрольные калибры): Для проверки соблюдения заданного профиля круга.
• Вспомогательное оборудование:
  • Станки для отрезки образцов: Для подготовки образцов для контроля структуры и твердости (если требуется).
  • Весы: Для взвешивания кругов при балансировке или расчете дисбаланса.

Заключение

Система контроля связанных абразивных инструментов, особенно высокооборотных смоляных и резиновых шлифовальных кругов, является жизненно важным элементом обеспечения безопасности труда и стабильного производства. Многоэтапный процесс, включающий испытания на прочность, балансировку, проверку твердости, структуры, геометрии и визуальный осмотр, позволяет гарантировать, что каждый допущенный к работе инструмент соответствует строгим требованиям нормативной документации (ГОСТ, ISO, EN и др.) и безопасен при использовании на указанных рабочих скоростях. Инвестиции в качественное испытательное оборудование и квалифицированный персонал для проведения этих проверок – это инвестиции в безопасность людей и надежность технологических процессов.