ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШЛИФОВАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ЭЛЕКТРОННЫМ ФОТОГРАФИЯМ

Александров Алексей Александрович

студент 5 курса, кафедра «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» ВПИ, г. Волжский

E-mail: alexalexal2011@yandex.ru

Носенко Владимир Андреевич

научный руководитель, д-р. тех. наук, профессор, кафедра «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», г. Волжский

Каждое зерно имеет определенную форму и размеры, характеризуется значениями радиусов округления и углов заострения вершин, их количеством и прочими геометрическими параметрами. Размеры и форма зерна в совокупности с физическими, химическими и механическими свойствами определяют его режущую способность, износостойкость, силу резания, температуру в зоне контакта и качество обработанной поверхности. Именно поэтому, без знания размеров и формы зерен невозможно провести глубокое исследование механизма стружкообразования и всего процесса абразивной обработки.

Обычно исследование формы, линейных и геометрических размеров зерен производят методами фотографирования или непосредственным измерением под микроскопом. Для определения геометрических размеров зерен в настоящее время широко используется специальное программное обеспечение, которое позволяет получать и обрабатывать электронные фотографии объектов. В частности, программа «Зерно НМ ВПИ» [1] позволяет в автоматизированном режиме с электронных фотографий зерна получать следующие данные: длина l, ширина b, периметр р, площадь S, приведённый диаметр d, отношение l/d.

После загрузки электронных фотографий в программу, она производит анализ исходного изображения и выделяет контур абразивного зерна. Линейные размеры определяют в двух взаимно перпендикулярных направлениях. За длину l_з принимают наибольшее расстояние между крайними точками профиля зерна в горизонтальной плоскости. Ширина прямоугольника, условно описанного вокруг горизонтальной проекции зерна таким образом, чтобы большая сторона прямоугольника соответствовала наибольшей длине проекции зерна, принимается за ширину зерна b_з.

Рисунок 1. Фотография зерна, обработанного в программе «Зерно НМ»

С использованием данной программы определены размеры зёрен порошков карбида кремния черного зернистостей F46 и F60 производства ОАО «Волжский абразивный завод». Каждая зернистость порошка была рассеяна на фракции в соответствии с ГОСТ Р 52781-2005. В качестве примера на рис. 1 показано распределение некоторых параметров зёрен во фракциях зернистости F46. Аналогичным образом проведены исследования остальных фракций зернистости F60. Количество зёрен, измеренных в каждой фракции, составляло 700 штук.

На рис. 2 представлено распределение некоторых геометрических параметров абразивных зерен для каждой фракции зернистости F46.

Рисунок 2. Распределение длины l, ширины b, площади S и коэффициента формы l/b зёрен в различных фракциях зернистости F46: 1) 300—250 мкм; 2) 355—300 мкм; 3) 425—355 мкм; 4) 600—425 мкм.

Проверка представленных распределений на нормальный закон производилась по критерию согласия Пирсона на уровне значимости 0,05. Принадлежность нормальному закону распределения подтвердилась для ширины зерен всех фракций, за исключением мелкой. Кроме отношения длины к ширине, можно говорить о приближении распределения параметров к нормальному закону распределения.

Исследовалась корреляционная зависимость между шириной абразивного зерна и остальными его геометрическими параметрами. Данные о коэффициентах корреляции приведены в табл. 1

Таблица 1

Коэффициенты корреляции ширины зерна с остальными геометрическими параметрами

Из табл. 1 видно, что коэффициент корреляции между b и l, P, S, d положительный, что свидетельствует о наличии прямой пропорциональной связи между параметрами. Наименьшая сила связи наблюдается между b и l. С увеличением зернистости прослеживается тенденция повышения силы связи. Между b и отношением l/b сила связи невелика, коэффициент корреляции для рассмотренных зернистостей отрицательный и составляет около 0,5.

Когда данные по зернистостям были объединены в одну выборку с почти 6200 значениями, коэффициенты корреляции для всех исследуемых параметров, кроме коэффициента формы l/b, возросли и находится в диапазоне от 0,59 до 0,88 (см. табл.). Между b и отношением l/b сила связи с увеличением объёма выборки снизилась. Силу связи между b и l, P, S и d можно считать высокой.

Список литературы:

1.Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2011610144 от 11.01.11. РФ. Программа для автоматизированного определения геометрических параметров шлифовального зерна по фотографии «Зерно НМ ВПИ» / В.А. Носенко, А.А. Рыбанов, И.А. Макушкин, А.А. Шегай, К.А. Букштанович. ВолгГТУ. — 2011.