ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ХИМИЧЕСКОГО СОСТА-ВА ГРАНАТОВЫХ ПЕСКОВ НА ИХ АБРАЗИВНУЮ И РЕЖУЩУЮ СПОСОБНОСТИ
Аннотация
В данной работе проведено исследование комплекса физико-механических свойств гранатового песка, производимого австралийской компанией GMA Garnet PTY Ltd., и двух опытных образцов гранатовых концентратов, производимых российской организацией ИМГРЭ, с различным содержанием минералов. Были проведены измерения значений таких характеристик как шероховатость, твердость, модуль упругости, прочность, абразивная и режущая способности, а также насыпная плотность. Проведено сравнение полученных данных с целью решения технических и экономических вопросов, связанных с добычей гранатовых песков и применением в конкретных видах обработки материалов. Поскольку абразивная и режущая способности считаются основными показателями качества абразивных гранатовых песков, на основании полученных результатов проведен анализ корреляции значений абразивной и режущей способностей с другими измеренными свойствами. Показано, что с учетом наличия примесей усредненная твердость всех трех образцов песка совпадает в пределах погрешности и составляет (17,2 ± 3,5) ГПа, модуль упругости составил (274 ± 43) ГПа. Величина шероховатости у всех трех образцов совпадала в пределах погрешности. При этом полученные значения твердости отдельных гранатовых частиц сопоставимы с результатами исследований гранатовых частиц различных месторождений или производимых другими компаниями. Показано, что основными параметрами из исследовавшихся, находящимися в прямой корреляционной связи с абразивной и режущей способностью, являются прочность и модуль упругости, а также процентное содержание частиц граната в смеси песка. Содержание примесных частиц с меньшей твердостью в исследованных песках нелинейно занижает прочность, абразивную и режущую способности.
Для цитирования:
Султанова Г.Х., Гладких Е.В., Кравчук К.С., Соловьев В.В., Усеинов А.С. Исследование влияния механических свойств и химического состава гранатовых песков на их абразивную и режущую способности. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 11. С. 34-40. DOI: 10.6060/ivkkt.20226511.6y.
Литература
Folkes J. Waterjet. An innovative tool for manufacturing. J. Mater. Process. Technol. 2009. V. 209. N 20. P. 6181–6189. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2009.05.025.
Liu X., Liang Z., Wen G., Yuan X. Waterjet machining and research developments: a review. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2019. V. 102. N 5-8. P. 1257-1335. DOI: 10.1007/s00170-018-3094-3.
Mu M., Feng L., Zhang Q., Zang W., Wang H. Study on abrasive particle impact modeling and cutting mechanism. Energy Sci. Eng. 2022. V. 10. N 1. P. 96-119. DOI: 10.1002/ese3.1012.
Abdullah R., Mahrous A., Barakat A. Surface quality of marble machined by abrasive water jet. Cogent Eng. 2016. V. 3. N 3. DOI: 10.1080/23311916.2016.1178626.
Natarajan Y., Murugesan P.K., Mohan M., Liyakath Ali Khan S.A. Abrasive Water Jet Machining process: A state of art of review. J. Manuf. Process. 2020. V. 49. P. 271-322. DOI: 10.1016/j.jmapro.2019.11.030.
Llanto J.M., Tolouei-Rad M., Vafadar A., Aamir M. Recent progress trend on abrasive waterjet cutting of metallic materials: A review. Appl. Sci. (Switz.). 2021. V. 11. N 8. P. 3344. DOI: 10.3390/app11083344.
Subramani K., Vasudevan A., Karthik K., Kolappan S. Insights of abrasive water jet polishing process characteris-tics and its advancements. Mater. Today: Proc. 2022. V. 52. P. 1113-1120. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.11.005.
Perec A. Experimental research into alternative abrasive ma-terial for the abrasive water-jet cutting of titanium. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2018. V. 91. N 1. DOI: 10.1007/s00170-018-1957-2.
Yu Y., Sun T., Yuan Y., Gao H., Wang X. Experimental investigation into the effect of abrasive process parameters on the cutting performance for abrasive waterjet technology: a case study. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2020. V. 107. N 5-6. P. 2757-2765. DOI: 10.1007/s00170-020-05183-3.
Fowler G., Pashby I.R., Shipway P.H. The effect of particle hardness and shape when abrasive water jet milling titanium alloy Ti6Al4V. Wear. 2009. V. 266. N 7-8. P. 613-620. DOI: 10.1016/j.wear.2008.06.013.
Anu Kuttan A., Rajesh R., Dev Anand M. Abrasive water jet machining techniques and parameters: a state of the art, open issue challenges and research directions. J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng. 2021. V. 43. N 220. DOI: 10.1007/s40430-021-02898-6.
Khan A.A., Haque M.M. Performance of different abrasive materials during abrasive water jet machining of glass. J. Mater. Process. Technol. 2007. V. 191. N 1-3. P. 404-407. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.03.071.
Babu M.K., Chetty O.V. A study on the use of single mesh size abrasives in abrasive waterjet machining. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2006. V. 29. N 5. P. 532-540. DOI: 10.1007/s00170-005-2536-x.
Levchenko E.N., Solenikova E.O. Morphostructural features of garnets of coastal-marine placers, determining the technology of their processing. Ores and metals. 2022. N. 1. P. 114–130. DOI: 10.47765/0869-5997-2021-10023.
Perec A. Research into the disintegration of abrasive materials in the abrasive water jet machining process. Materials. 2021. V. 14. N 14. P. 3940. DOI: 10.3390/ma14143940.
Schramm A., Morczinek F., Götze U., Putz M. Technicaleconomic evaluation of abrasive recycling in the suspension fine jet process chain. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2020. V. 106. P. 981–992. DOI: 10.1007/s00170-019-04651-9.
Hvizdos P., Zelenak M., Hloch S. Hardness and elasticity of abrasive particles measured by instrumented indentation. MM Sci. J. 2016. V. 1. P. 869-871. DOI: 10.17973/MMSJ.2016_03_201601.
Gladkikh E.V., Kravchuk K.S., Useinov A.S., Nikitin A.A., Rogozhkin S.V. Comparison of Hardening Effects of Eurofer97 and Ods Eurofer Steels Under Ion Irradiation. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 12. P. 57-62 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206312.2y.
GOST R 8.748–2011 (ISO 14577–1:2002). State system for ensuring the uniformity of measurements. Metals and alloys. Measurement of hardness and other characteristics of materials during instrumental indentation. Pt. 1. Test method. M.: Standartinform. 2013. 28 p. (in Russian).
GOST 2789-73. Interstate standard. Surface roughness. Parameters and characteristics. M.: Standartinform. 2018. 7 p. (in Russian).
GOST 28924-91. Interstate standard. Grinding materials. Methods for determining physical and physico-mechanical properties. M.: IPK Standards Publishing House. 2004. 14 p. (in Russian).
