Цирконий корундты абразивтер неге ерекшеленеді?

Микроқұрылымдық инженерия: Цирконий-корундты абразив қалай жоғары деңгейде беріктікке ие болады?

Алюмина матрицасындағы тетрагоналды цирконийдің дисперсиясы түрлендіру арқылы беріктенуді қамтамасыз етеді

Цирконий-корундты абразивтің біз «инженерлік микрқұрылым» деп атайтын құрылымы бар, онда метастабилді тетрагоналды цирконий кристалдары жоғары тазалықтағы алюминий оксиді негізінде қатынасы біркелкі таралған. Бұл материалды ерекшелейтін нәрсе — «трансформациялық қатайту» деп аталатын құбылыс, яғни ол сынықтарға қарсы өте жақсы төзімділік көрсетеді. Бұл абразивтер шынымен де ұнтақтау кезінде қысымға ұшырағанда тетрагоналды цирконий монооклинді цирконийге фазалық өзгеріске ұшырайды, ал бұл процессте көлемі шамамен 4% артады. Бұл кеңею трещиналардың шеттерінде қысу аймақтарын тудырады және материал ішінде трещиналардың одан әрі таралуын тоқтатады. Атақты журналдарда жарияланған зерттеулер бұл нақты құрылымның қалыпты балқытылған алюминий оксиді абразивтерімен салыстырғанда сыныққа төзімділікті шамамен 50% арттыратынын көрсетеді. Ең жақсысы неде? Түйіршіктер ұзақ уақыт бойы бүтін күйінде сақталады және басқа кейбір материалдарға тәндей, бір-біріне жабысып қалмайды.

Фазалық тұрақтылық пен бақыланатын тетрагоналдан моноклинге ауысу термиялық шокқа төзімділікті арттырады

Материалдардың жылу әсеріне тұрақтылығы — бұл кейбір тұрақтандырғыш оксидтерді, мысалы иттрия оксидін қолдануға байланысты. Бұл қосылыстар материалды тыныш күйінде тетрагоналды формада ұстайды, бірақ оның нақты пайдаланылу кезінде механикалық кернеу әсерінен жылдам түрленуіне мүмкіндік береді. Тәжірибеде бұл фазалық өзгерістер тек нақты механикалық қажеттілік туғанда ғана жүреді, ал температураның кездейсоқ тербелістерінен емес. Материал жылу энергиясын бақыланатын кеңею арқылы сіңіреді, ал қатты трещиналардан қирап кетуден емес. Қиын жағдайларда абразивтермен жұмыс істейтін адамдар үшін бұл өте маңызды. Материал ыстық пен суық циклдарын жүзден астам рет өткеннен кейін де беріктігін сақтайды және 1000 °C-тан жоғары температурада да жақсы ұсталады. Мұндай сапа ыстықтың өте көп болатын қолданыстарда — мысалы, үздіксіз металлды өңдеу немесе әуе қозғалтқыштарының бөлшектерін жабдықтау кезінде — принциптік маңызға ие.

Жылулық және механикалық сипаттамалар: Цирконий корундты абразивтің жылуға төзімділігі мен өзін-өзі өткірлеу қабілеті

1000°C-тан жоғары температурада ерекше отқа төзімділік пен жоғары температурадағы беріктік

Цирконий-корундты абразив 1000 °C-тан жоғары температурада ұзақ уақыт бойы әсер еткенде өзінің қаттылығының шамамен 85%-ын сақтайды. Бұл түрдегі қасиеттер әртүрлі өнеркәсіптік орындарда, мысалы, болат өндіретін зауыттар мен электр энергиясын өндіретін кәсіпорындарда сынақтан өткізіліп, расталған, мұнда экстремалды жағдайлар жиі кездеседі. Бұл таңғажайып термиялық төзімділіктің себебі цирконийдің табиғи түрде жылу өткізгіштігі төмен болуында жатыр. Жұмыс істеген кезде бұл қасиет өңделетін материалға берілетін жылу мөлшерін азайтады — дәлірек айтқанда, кәдімгі балқытылған минералдарға қарағанда шамамен 40% кем. Бұл неге оңай? Себебі бұл қасиет беткі қабаттың астындағы жасырын зақымданудан қорғайтын қандай да бір «жылулық қорғаныс қабығын» құрады, сонымен қатар абразивтің өзінің қызмет ету мерзімін де ұзартады. Бұл қасиет әсіресе агрессивті өңдеу әдістерін талап ететін қиын материалдарды, мысалы, коррозияға төзімді болат пен құралдық болаттарды өңдеу кезінде ерекше маңызды болып табылады.

Басқарылатын микросызаттану механизмі ұнтақтау кезінде өткір кесу жетегін сақтайды

Өзін-өзі өткірлету эффектісі кездейсоқ тозу үлгілері арқасында пайда болмайды, ол нақтылы түрде түйіршек шекараларында жүретін өзгерістерден туындайды. Механикалық жүктеме артқан кезде бұл аймақтарда тетрагоналдан моноклинді фаза ауысуы жүреді, нәтижесінде кішкентай, болжанатын сызаттар пайда болады. Бұл сызаттар пайда болған сайын жаңа кесу жетегін ашып тұрады. Бұл қасиеттің маңызы — беттің қабыршақтануын (глязинг) болдырмау, материалды алу жылдамдығын тұрақты ұстап тұру және құралдың жұмыс істеу мерзімін дәстүрлі монокристалды абразивтерге қарағанда шамамен 1,5 есе ұзарту мүмкіндігін береді. Сараптамалық сынақтарда аустенитті болатты ұнтақтаған кезде энергия шығыны шамамен 30 пайызға азаятыны көрсетілген. Осындай энергия үнемдеу кесудің тиімділігін сақтайтынын және артық үйкеліс проблемаларын болдырмайтынын дәлелдейді.

Салыстырмалы өнімділік: Цирконий корунд абразиві мен дәстүрлі балқытылған абразивтер

aZ25 және стандартты балқытылған алюминаға қарағанда 35–50% жоғары тозуға төзімділік пен сығылу беріктігі

Сынақтар көрсеткендей, цирконий корундты абразивтер AZ25 классы мен әдеттегі балқытылған алюмина абразивтеріне қарағанда тозуға төзімділік пен ұқсас жүктемелер кезіндегі сығылу күштерін қабылдау қабілеті бойынша шамамен 35 пайыздан, ал кейде 50 пайызға дейін жоғары көрсеткішке ие. Бұл жақсартулар шынымен өндірістік жағдайларда айтарлықтай нәтиже береді. Кәсіпорындар құрал-саймандарды сирек ауыстыратынын, өңделетін әрбір тонна өнімге аз абразив пайдаланатынын және қолданыстағы жабдықтардың кенеттен тоқтауы едәуір азаятынын хабарлайды. Бұл нәтижеге не себеп болады? Арнайы трансформацияланған берік микрқұрылым жоғары қысым мен шекті өңдеу жылдамдықтары кезіндегі интенсивті шлифтау процестері кезінде барлық құрылымды біріктіріп ұстап тұрады. Техникалық қызмет көрсету шығындарын арттырмай, өндірістік өнімділікті арттырғысы келетін өндірушілер үшін бұл абразив қазіргі таңда шамамен стандартты жабдыққа айналды.

Шынайы қолданыс салалары: Цирконий корундты абразивтердің маңызды артықшылықтарын қамтамасыз ететін салалар

Циркониево-корундовые абразивы на самом деле ерекшеленеді, егер дәстүрлі абразивтер жұмысты орындай алмаса, әсіресе күшті жылу, қысым немесе қатты химиялық орталарда. Көптеген өндірушілер тұрақты болат, құралдық болат және қиын никель қорытпаларымен жұмыс істегенде болат өңдеу кезінде ауыр жұмыстар үшін осы материалға жүгіреді. Ол сонымен қатар әуе қатынасында қолданылатын титан бөлшектері мен шойын роторларының жоғары сапалы өңдеу жұмыстарында да өте тиімді. Дәнекерлеушілер де оны бағалайды, себебі ол жік дайындау кезінде жылулық деформацияны азайтады. Материалдың коррозияға төзімділігі оны фармацевтикалық зауыттар мен химиялық өңдеу қондырғыларында ластану — үлкен мәселе болған жағдайда таза өңдеу операциялары үшін идеалды етеді. Мұнай мен газ саласында циркониево-корундовый абразив стандартты балқытылған алюминий оксиді өнімдерін тез тозытатын абразивті суспынзиялар мен экстремалды қысымды жағдайларға төзімді.