Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Основные направления разработки абразивных алмазосодержащих материалов на полимерной связке 9
1.1 Полимерные связующие материалы для алмазного абразивного инструмента 10
1.2 Алмаз как основной абразивный материал 19
1.3 Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — перспективное полимерное связующее алмазного абразивного инструмента 27
Глава 2 Объекты и методы исследования 35
2.1 Объекты исследования 35
2.2 Определение физико-механических характеристик композиционных алмазосодержащих материалов (КАМ) на основе СВМПЭ 35
2.2.1 Определение плотности КАМ на основе СВМПЭ 35
2.2.2 Определение усадки КАМ на основе СВМПЭ 36
2.2.3 Определение прочностных характеристик КАМ на основе СВМПЭ при сжатии 37
2.3 Структурные исследования КАМ на основе СВМПЭ 40
2.3.1 Исследование КАМ на основе СВМПЭ методом рентгеноструктурного анализа 40
2.3.2 Исследование структуры КАМ на основе СВМПЭ методом ИК-спектроскопии 43
2.3.3 Исследование надмолекулярной структуры КАМ на основе СВМПЭ методом электронной микроскопии 45
2.4 Определение эксплуатационных характеристик алмазосодержащих материалов абразивного назначения на основе СВМПЭ 46
2.4.1 Определение массового износа, производительности работы инструмента и удельного расхода алмазов 46
2.4.2 Определение степени засаливания КАМ на основе СВМПЭ 49
2.4.3 Определение степени насыщенности поверхности образцов алмазными частицами 50
2.4.4 Определение шероховатости обработанных поверхностей 51
2.4.5 Определение температур в зоне контакта поверхностей трения: «КАМ на основе СВМПЭ — обрабатываемый материал» 52
2.5 Определение теплофизических характеристик КАМ на основе СВМПЭ 52
Глава 3 Разработка технологии получения и переработки КАМ на основе СВМПЭ 55
3.1 Особенности переработки алмазосодержащих материалов на основе СВМПЭ 56
3.2 Режимы горячего прессования КАМ на основе СВМПЭ 60
3.3 Разработка пресс-формы для переработки КАМ на основе СВМПЭ методом горячего прессования 66
Выводы к главе 3 69
Глава 4 Структурные исследования КАМ абразивного назначения на основе СВМПЭ 70
4.1 Особенности взаимодействия в системе СВМПЭ - ППА 70
4.2 Степень кристалличности СВМПЭ в КАМ на его основе 78
4.3 Морфологические особенности СВМПЭ в присутствии ППА ... 80
Выводы к главе 4 84
Глава 5 Исследование триботехнических и эксплуатационных характеристик алмазного абразивного инструмента на основе СВМПЭ 85
5.1 Температурные параметры работоспособности алмазного инструмента на основе СВМПЭ 86
5.2 Параметры работоспособности алмазного абразивного инструмента на основе СВМПЭ 91
5.3 Влияния процесса засаливания на параметры работоспособности алмазного абразивного инструмента на основе СВМПЭ 95
5.4 Особенности работы и износа алмазного абразивного инструмента на основе СВМПЭ 98
Выводы к главе 5 103
Заключение 104
Список литературы 106
- Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — перспективное полимерное связующее алмазного абразивного инструмента
- Определение физико-механических характеристик композиционных алмазосодержащих материалов (КАМ) на основе СВМПЭ
- Разработка пресс-формы для переработки КАМ на основе СВМПЭ методом горячего прессования
- Морфологические особенности СВМПЭ в присутствии ППА
Введение к работе
Создание приборов, оборудования и машин нового поколения с высокими технико-экономическими характеристиками, отличающихся надежностью и долговечностью, тесно связано с разработкой современного высокопроизводительного и ресурсосберегающего обрабатывающего инструмента.
Инструментальные материалы на основе полимеров и полимерных композиционных материалов имеют весомое значение и играют прогрессивную роль в развитии многочисленных отраслей машиностроения, т. к. изделия из этих материалов имеют меньшую массу, работают практически бесшумно, обладают демпфирующей способностью, а также могут эффективно применяться в химически активных и инертных средах, в широком интервале нагрузок и скоростей скольжения. Кроме того, к несомненному достоинству абразиво-шлифовальных материалов на полимерной основе по сравнению с композициями на основе металлов, сплавов и керамики можно отнести возможность значительного снижения трудоемкости и энергоемкости их переработки в готовый к применению инструмент.
Однако, все преимущества абразивного шлифования в полной мере проявляются только при правильном выборе и достаточном ассортименте обрабатывающих материалов, которые должны обладать повышенными плотностью и твердостью, высокотемпературной прочностью, износостойкостью и работоспособностью. В РФ и за рубежом инструменты на органической основе разрабатываются, как правило, с использованием бакелитового и вулканитового связующих с добавлением в их основу синтетических шлифовальных материалов, чем, безусловно, значительно ограничиваются области и возможности применения инструмента на основе полимеров. Выявление нетрадиционных полимеров, перспективных для использования в качестве связующего, а также всестороннее исследование и создание на их основе композиционных алмазосодержащих материалов (КАМ), характеризуемых повышенной износостойкостью, в значительной мере будет
способствовать созданию инструментов нового поколения с требуемыми техническими параметрами.
Цель работы: создание абразивных композиционных материалов на основе СВМПЭ (сверхвысокомолекулярного полиэтилена) и технических ППА (порошков природных алмазов) для эффективной реализации процессов шлифования и полирования поверхностей различной природы.
Задачи:
разработка технологии получения алмазосодержащих материалов на основе СВМПЭ и их переработки в изделия инструментального назначения;
исследование закономерностей влияния ППА на структуру и морфологические характеристики СВМПЭ и физико-механические свойства композиционных алмазосодержащих материалов (КАМ);
исследование уровня работоспособности алмазного инструмента на основе СВМПЭ в зависимости от характеристик КАМ и технологических параметров процесса обработки;
разработка оптимальных составов КАМ на основе СВМПЭ, обеспечивающих наиболее эффективную обработку различных материалов и высокие эксплуатационные параметры инструмента.
Научная новизна и значимость полученных результатов: Разработана технология горячего прессования КАМ, основанная на использовании более высоких давлений прессования и исключении стадии выдержки образцов в пресс-форме под давлением.
Установлена корреляция физико-механических, структурных и эксплуатационных характеристик абразивных материалов на основе СВМПЭ с количеством и зернистостью используемых ППА, варьирование которых позволяет существенно увеличить работоспособность инструмента.
Установлены параметры процессов абразивной обработки инструментом на основе СВПМЭ и ППА, реализующие принцип самозатачивания, как при шлифовании минерального сырья, так и сталей.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций:
обеспечена применением стандартных методик проведения экспериментов и
современного оборудования. Исследование физико-механических
характеристик КАМ на основе СВМПЭ производились в аккредитованной испытательной лаборатории «Проблем коррозии и старения ИПНГ СО РАН» (аттестат № РОСС RU. 0001.21КК14).
Практическая ценность работы: Впервые разработана технология получения и спекания под давлением композиций на основе СВМПЭ и ППА, использование которой позволяет формировать плотные макрооднородные материалы без зазоров и пор и, как следствие, получать инструменты с точными геометрическими параметрами и высокими эксплуатационными показателями. Установлены технологические режимы получения инструментов, позволяющие проводить процесс переработки КАМ в ускоренном режиме, что значительно сокращает энерго- и трудозатраты.
Впервые на основе СВМПЭ и ППА разработан композит инструментального назначения, предназначенный для шлифования-полирования как вязких и мягких, так и хрупких и твердых материалов.
Оригинальность разработки и практическая значимость полученных результатов подтверждены патентом РФ.
Положения, выносимые на защиту:
полученные характеристики КАМ, технология переработки и эксплуатации алмазосодержащего инструмента на основе СВМПЭ, реализующие принцип самозатачивания;
технологические параметры процесса переработки КАМ и оснастка, способствующие формированию высоконасыщенного абразивом рабочего рельефа алмазонесущего слоя с точными геометрическими размерами;
особенности кристаллической и надмолекулярной структуры СВМПЭ в КАМ, обеспечивающие алмазоудержание и повышенную износостойкость инструмента.
Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на: III и IV Евразийских симпозиумах «Проблемы прочности материалов и машин для регионов холодного климата», г. Якутск, 2006-2008 гг.; Международной научно-технической конференции «Поликомтриб-2007», г. Гомель; IV Международном симпозиуме «Химия и химическое образование», г. Владивосток, 2007 г.; XXVIII Международной конференции «Композиционные материалы в промышленности», г. Ялта, 2008 г.; Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», г. С.-Пб., 2008 г.; XLVI международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», г. Новосибирск, 2008 г.; Всероссийской конференции по макромолекулярной химии, г. Улан-Удэ, 2008 г.; Научной конференции молодежи «Эрэл-2007», г. Якутск; конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Лаврентьевские чтения», г. Якутск, 2005- 2008 гг.
Публикации: Основные результаты исследований отражены в 24 научных работах, в том числе 3 статьях в научных журналах, 20 докладах и тезисов докладов научно-практических конференций, 1 патенте РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников из 133 наименований. Полный объем диссертации составляет 118 стр., включая 16 рисунков и 18 таблиц, 1 приложения.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — перспективное полимерное связующее алмазного абразивного инструмента
Среди марочного ассортимента термопластичных полимеров производимых в России, полиэтилен, благодаря ценным свойствам и сравнительно низким затратам на промышленное производство, по объему выпуска и переработки занимает почетное первое место.
Так, изделия из полиэтилена обладают высокой прочностью, стойки к действию агрессивных сред и радиации, нетоксичны и работоспособны в достаточно широком интервале температур; полиэтилен — хороший диэлектрик. Перерабатывается полиэтилен всеми известными для термопластов методами, в том числе, высокоскоростными.
Полиэтилен получают полимеризацией этилена либо при высоком давлении (100-400 МПа) и температуре 200-320 С, либо при низком давлении (0,2-6,0 МПа) и температуре до 200 С.
В первом случае, процесс протекает в расплаве по радикальному механизму с использованием в качестве инициатора кислорода или органических перекисей. По этому методу получают полиэтилен с плотностью 916-935 кг/м и молекулярной массой 80 000-500 000; это так называемый полиэтилен высокого давления (ПЭВД).
Во втором случае, процесс протекает по ионно-координационному механизму в присутствии металлоорганических комплексных катализаторов; полимер, полученный таким способом, называется полиэтиленом низкого давления (ПЭНД).
Плотность и молекулярная масса ПЭНД существенно зависят от выбранной технологической схемы его получения, которая в свою очередь определяется природой применяемого катализатора, его фазовым состоянием (гетерогенный, в том числе нанесенный на носитель, или гомогенный) и способом проведения полимеризации (в суспензии, растворе или газовой фазе). Так, применение соответствующей каталитической системы позволяет регулировать плотность от 917 до 970 кг/м и молекулярную массу от 30 000 до 8 000 000 и более, а, следовательно, изменять физико-механические и эксплуатационные характеристики полиэтилена. В связи с этим обстоятельством марочный ассортимент ПЭНД значительно расширен.
По принятой в нашей стране классификации ПЭНД подразделяют на так называемый стандартный ПЭНД с молекулярной массой 30 000-700 000 и сверхвысокомолекулярный (СВМПЭ) с молекулярной массой от 1 000 000 и выше. В свою очередь, стандартный ПЭНД подразделяется на низкомолекулярный от 30 000 до 40 000 и высокомолекулярный до 700 000. За рубежом к высокомолекулярному ПЭНД относят полимер с молекулярной массой от 250 000, некоторые производители называют его также экстравысокомолекулярным. ПЭНД с молекулярной массой от 1 000 000 и выше называют или так же, как принято в РФ, сверхвысокомолекулярным, или ультравысокомолекулярным.
Особое внимание технологов привлекает СВМПЭ, так как увеличение молекулярной массы до 1 000 000 и выше резко улучшает многие основные свойства полиэтилена (табл. 1.2) [69-70].
СВМПЭ из всех марок ПЭНД имеет самые высокие прочность, стойкость к удару и растрескиванию. Видно (табл. 1.2), что СВМПЭ имеет высокие значения таких показателей, как разрушающее напряжение при растяжении, ударная вязкость, температура падения прочности. Объясняется это тем, что структура макромолекул СВМПЭ отличается очень большой длиной и меньшей разветвленностью, по сравнению со стандартным ПЭНД. Поэтому при кристаллизации расплава полиэтилена все элементы надмолекулярной структуры оказываются в той или иной мере связанными между собой «проходными» макромолекулами. Кроме того, в полимере всегда имеется некоторое количество физических узлов (зацеплений молекул). По мере увеличения длины макромолекул и доли высокомолекулярных фракций полимера содержание таких проходных молекул и физических узлов возрастает, а, следовательно, увеличивается и количество связываемых ими элементов надмолекулярной структуры. Это, в свою очередь, приводит к увеличению прочности, стойкости к удару и к растрескиванию. Однако, такие особенности строения макромолекул СВМПЭ вызывают затруднения при кристаллизации полимера, и он имеет более низкую плотность и степень кристалличности по сравнению с ПЭНД.
СВМПЭ имеет хорошие антифрикционные свойства (табл. 1.3). Коэффициент трения СВМПЭ практически равен коэффициенту трения фторопласта-4 и полиамида [73], широко применяемых в качестве антифрикционных материалов. Износостойкость СВМПЭ вдвое превышает износостойкость остальных марок ПЭНД. В таблице 1.3 приведены данные по износостойкости ряда полимеров в условиях абразивного износа. Из этих данных следует, что стойкость к абразивному износу СВМПЭ значительно выше, чем у других термопластов, например, в 3 раза выше, чем у фторопласта-4, и в 5 раз выше, чем у капролона.
Определение физико-механических характеристик композиционных алмазосодержащих материалов (КАМ) на основе СВМПЭ
За результат испытания принимали среднее арифметическое трех параллельных определений, допустимые расхождения между которыми составляли не более 0,0005 г/см . Результаты округляли до третьего десятичного знака. Аддитивную плотность КАМ вычисляли по формуле: где рад — аддитивная плотность образца, г/см ; Рал — плотность алмаза (3,52 г/см3) [6, 86]; wM - массовая концентрация ППА в КАМ, %; W/юл - массовая концентрация полимера в КАМ, %; Рпол — плотность полимера, г/см . Определение усадки проводилось по ГОСТ 18616 - 80 [87]. Усадка образцов из КАМ на основе СВМПЭ определялась как разность размеров холодной пресс-формы и отформованных охлажденных в ней образцов, выраженная в процентах от размеров пресс-формы. Форма и размеры образцов соответствовали ГОСТу. Исследование проводили не менее чем на трех образцах, полученных последовательным формованием в одном и том же гнезде пресс-формы.
При подсчете усадки размеры матрицы пресс-формы использовали в качестве постоянной величины и определяли с помощью штангенциркуля с точностью до 0,01 мм. Диаметр образцов измеряли с помощью микрометра с точностью до 1 мкм. Каждый раз перед проведением измерений образцы выдерживались с момента их изготовления не менее 16 ч и не более 24 ч при температуре 296±2 К (23±2С). Усадку (MS) в процентах рассчитывали по формуле: где Lo — размер пресс-формы, мм; Lj — размер образца, мм. За результат испытания принимали среднее арифметическое всех измерений. Исследование прочностных характеристик КАМ на основе СВМПЭ производились в Испытательной лаборатории проблем коррозии и старения ИПНГ СО РАН, аккредитованной Федеральным агентством по техническому регулированию и методологии РФ (аттестат № РОСС RU. 0001.21КК14). Напряжение сжатия при пределе текучести и напряжение сжатия при установленной условной деформации определяли по ГОСТ 4651-82 [88]. Образцы для испытания имели форму прямого цилиндра высотой и диаметром 10 мм. Опорные плоскости образца, согласно стандарту, были перпендикулярны направлению приложения нагрузки при сжатии и параллельны между собой в пределах 0,1% от высоты образца. Высоту образцов (h) в миллиметрах вычисляли в зависимости от отношения коэффициента гибкости (X) к наименьшему радиусу инерции (і). Коэффициент гибкости вычисляли по формуле: где hp — приведенная высота образца, мм, равная для испытания образцов без зажимов h0, мм; і - минимальный радиус инерции, мм, вычисленный по формуле: где / — основной минимальный радиус инерции поперечного сечения, мм4; А - площадь поперечного сечения, мм2. Для прямого цилиндра: следовательно: Таким образом, для прямого цилиндра: где d— диаметр прямого цилиндра, мм.
В соответствии с ГОСТом, коэффициент гибкости образца должен быть равным 10. В этом случае расчетная высота образца КАМ составляла бы 25 мм. В нашем случае конструкция пресс-формы не предусмотрена для получения образцов КАМ высотой более 20 мм. Кроме того, в целях экономии ценного алмазного сырья, коэффициент гибкости был принят равным 4, при этом высота образцов составила 10 мм. Снижение коэффициента гибкости также было обусловлено необходимостью соотнесения результатов исследования эксплуатационных характеристик с прочностными показателями разрабатываемого абразивного инструмента. Число образцов соответствовало ГОСТу, то есть не менее пяти. Испытание проводили на машине UTS - 2, обеспечивающей измерение нагрузки с погрешностью ± 1%. Измерительная машина снабжена двумя плоскопараллельными площадками, одна из которых самоустанавливающаяся. Испытательная машина снабжена персональным компьютером, позволяющим осуществлять запись значений определяемых параметров и кривой «нагрузка-деформация» при сжатии. Перед испытанием образцы кондиционировали по ГОСТ 12423-66 [89] не менее 16 ч, при температуре (23±2)С и относительной влажности (50±5)%. Испытания проводили при тех же внешних условиях. Скорость испытания (V) мм/мин вычисляли по формуле, в зависимости от высоты образца: Где h - высота образца, мм; / - постоянная, равная 1 мин . В нашем случае высота образца составляла 10 мм, поэтому скорость сближения площадок испытательной машины V=0,03 10/1=0,3 мм/мин. Заданное значение относительной деформации сжатия составляло 25%. Напряжение сжатия при пределе текучести ( тст) и напряжение сжатия при установленной условной деформации (осд) в МПа вычисляли по формуле: где F— нагрузки, соответствующие вычислению о"ст, осд, Н; А — площадь минимального начального поперечного сечения образца, мм2. За результат испытаний принимали среднее арифметическое всех параллельных определений, вычисленных до третьей значащей цифры. Результаты испытания автоматически записывались в протокол.
Разработка пресс-формы для переработки КАМ на основе СВМПЭ методом горячего прессования
При проектировании технологической оснастки для производства шлифовального инструмента применяются все приемы конструирования форм для изготовления изделий из термопластов [124]. Однако уже на этапе проектирования необходимо учитывать то обстоятельство, что формы предназначены для изготовления шлифовального инструмента, основной характеристикой которого является высокая абразивная способность. Именно это является причиной истирания деталей формы при засыпке абразивной композиции, прессовании и выемке готового изделия и, как следствие, быстрого выхода пресс-формы из строя. Кроме того, пресс-формы эксплуатируются при высоких температурах и давлениях, что приводит к потере первоначальной размерной точности деталей и короблению их поверхностей в процессе эксплуатации.
В лаборатории Материаловедения Института проблем нефти и газа СО РАН разработана конструкция пресс-формы, обеспечивающей решение указанных выше требований (рис. 3.4).
Для того, чтобы предотвратить коробление и абразивный износ пресс-формы, использовалась специальная легированная сталь с твердостью по шкале HRC для изготовления матриц и пуансонов 60.
Поверхность оформляющих деталей пресс-формы обрабатывалась до высокой степени чистоты: полировалась до зеркального блеска, хромировалась для повышения износостойкости и снова полировалась (окончательная чистота от 0,02 до 0,16 мкм). Степень чистоты обработки прочих деталей пресс-формы составляла от 0,16 до 2,5 мкм.
Размеры формообразующих деталей оснастки проектировались с допуском на усадку. Как показали исследования, усадка КАМ на основе СВМПЭ не превышает 2-3%, поэтому для получения изделий диаметром, например, 10 мм, диаметр матрицы должен составлять 10,3 мм, а пуансона 10,2 мм, так как величина зазора между матрицей и пуансоном согласно требованиям должна быть порядка 0,1% диаметра изделия. Таким образом, применение данной пресс-формы позволило получать образцы алмазного инструмента точных геометрических размеров без дополнительной операции механической обработки.
Высота матрицы и обоймы определялась с учетом принятого для СВМПЭ коэффициента уплотнения, равного 2,5-3, таким образом, чтобы получить, например, изделия высотой 20 мм, высота матрицы должна быть 60 мм, т. е. в 3 раза больше высоты готового изделия.
Кроме того, при проектировании технологической оснастки для производства абразивного инструмента на основе СВМПЭ и ГША необходимо было также обеспечить наибольшую эффективность и экономичность процесса горячего прессования КАМ. Решением данной задачи явилось создание многоместной пресс-формы, обеспечивающей одновременное получение семи цилиндрических образцов.
Таким образом, с целью практической реализации технологии переработки КАМ на основе СВМПЭ методом горячего прессования на основе базовых приемов и требований к конструированию форм для изготовления изделий из термопластов, а так же с учетом того обстоятельства, что оснастка предназначена для изготовления шлифовального инструмента, была разработана специальная пресс-форма. Разработанная пресс-форма предназначена для получения 7-ми цилиндрических образцов абразивного инструмента на основе СВМПЭ высотой 1-20 мм и диаметром 10 мм. Применение многоместной формы позволило значительно облегчить трудоемкий процесс прессования алмазосодержащих композиций и, соответственно, сократить время на изготовление единицы продукции и получать образцы, которые не требуют механической обработки. 1. С учетом свойств перерабатываемого материала (абразивная способность ППА, высокая концентрация наполнителя, грубогетерогенность композита), а также с точки зрения эффективности процесса, для получения и переработки КАМ на основе СВМПЭ выбрана технология горячего прессования. 2. Впервые установлены оптимальные режимы горячего прессования КАМ на основе СВМПЭ: давление прессования 75 МПа, температура прессования 175-180 С, стадия выдержки материала в пресс-форме исключена из технологического процесса. Таким образом, общая продолжительность процесса составляет 2 часа, что на 30-70 минут меньше, чем при переработке ненаполненного либо малонаполненного СВМПЭ. 3. Установлено, что использование технологии горячего прессования адаптированной для получения КАМ на основе СВМПЭ, позволяет получить образцы абразивного инструмента с высокой плотностью и прочностью, монолитной однородной структурой и точными геометрическими размерами. 4. Разработана многоместная пресс-форма, конструкция которой позволяет учесть все особенности процесса переработки алмазного абразивного инструмента и повысить экономическую эффективность трудоемкого процесса горячего прессования КАМ.
Морфологические особенности СВМПЭ в присутствии ППА
Известно, что поверхность алмазных частиц обладает избытком энергии и оказывает существенное влияние на процессы структурирования полимерных макромолекул. Для исследования изменений морфологической структуры полимера, а также характера формирования надмолекулярных образований СВМПЭ при введении в его основу порошков природных алмазов, был применен метод электронной микроскопии.
Видно (рис. 4.6), что зерна ППА локализованы в СВМПЭ и не связаны друг с другом, надмолекулярные образования СВМПЭ имеют вид разупорядоченных сферолитов фибриллярного характера. Установлено, что, как и предполагалось в гл. 4.2, рост сферолитных структур полимера в КАМ начинается преимущественно на поверхности алмазных частиц, как правило, обладающих избытком поверхностной энергии [65, 80]. Композиты, наполненные мелкозернистым наполнителем, имеют хрупкий излом, что, возможно, является следствием более высокого значения степени кристалличности полимерного связующего.
Показано, что увеличение содержания алмазных частиц в полимере приводит к уменьшению размеров структурных единиц (табл. 4.4) и нарушению их формы. Наиболее упорядоченной структурой с относительно оформленным строением сферолитов характеризуются КАМ, содержащие в своей основе 20 мас.% ППА. Морфология полимерных макромолекул образцов КАМ, содержащих 30 мас.% ППА, имеет сферолитоподобный характер. Введение 40 мас.% природного алмазного порошка зернистостью 125/100 мкм приводит к значительному уменьшению размеров сферолитных образований, тогда как использование алмазного порошка меньшей зернистости (63/50 мкм) приводит к образованию более плотной и хрупкой структуры с высокой степенью кристалличности.
Установлено, что средние линейные размеры сферолитов уменьшаются при повышении концентрации вводимого алмазного наполнителя любой из использованных зернистостей (табл. 4.4). Уменьшение размеров надмолекулярных структур является следствием наличия в СВМПЭ большого числа центров структурообразования, которыми являются мелкие кристаллические алмазные частицы. Таким образом, исследование морфологических особенностей алмаз-полимерного композита показано, что надмолекулярные образования СВМПЭ в КАМ на его основе имеют вид разупорядоченных сферолитов фибриллярного характера. Наиболее совершенной структурой характеризуются образцы КАМ, содержащие в своей основе 20 и 30 мас.% ППА. Показано, что рост сферолитных образований начинается преимущественно с дефектных участков на поверхности алмазных частиц.
Глубину процесса структурирования связующего можно регулировать, изменяя зернистость и концентрацию вводимых ППА, так как именно дисперсность используемых в качестве наполнителя алмазных порошков и количественные пропорции исходных материалов оказывают первостепенное влияние на совершенство структурной организации полимерного связующего КАМ.
Отсутствие между СВМПЭ и ППА адгезионных связей химического типа и, как следствие, слабое алмазоудержание, компенсируется наличием равномерной структуры композита, отсутствием в нем пор и зазоров и преодолевается применением разработанной технологии и параметрами процесса его переработки. 1. Установлено, что взаимодействие в системе СВМПЭ-ППА осуществляется за счет сил механического характера, то есть, охватом или защемлением алмазного зерна полимерным связующим. Формирование надмолекулярных образований происходит на поверхности алмазных частиц, что и обеспечивает наиболее плотное механическое защемление частиц абразива полимерным связующим. 2. Установлено, что степень кристалличности полимерного связующего КАМ определяется зернистостью алмазного наполнителя. Кристаллическая структура алмаз-полимерного композита равномерна и однородна, что обусловлено благоприятными условия формирования алмазосодержащего материала в процессе его изготовления. 3. Показано, что надмолекулярные образования СВМПЭ в алмазосодержащем композите имеют вид разупорядоченных сферолитов фибриллярного характера. Наиболее совершенной надмолекулярной структурой характеризуются образцы КАМ, содержащие 20 и 30 мас.% ШЛА. Структура композитов, наполненных мелкозернистым наполнителем, характеризуется хрупким сколом, что является следствием более высокого значения степени кристалличности полимерного связующего.
