Совершенствование методов контроля качества абразивных смесей

Абразивная смесь, из которой с использованием операций обработки давлением изготавливают шлифовальные изделия, включает в себя упруго-вязкую связку и несжимаемый абразивный материал в разных соотношениях [1]. Степень однородности смеси определяет эксплуатационные свойства абразивного инструмента и затраты на производство смеси. По результатам оперативного контроля качества смеси определяется ее готовность либо необходимость продолжения операции смешивания.

Простейшие оценки однородности смеси в производственных условиях делаются визуально по блеску среза смеси и степени неровности ее поверхности на ощупь. При этом субъективная информация об однородности смеси имеет большую погрешность. Для более корректной оценки качества смеси используется акустический метод с использованием прибора «Звук» [2]. Опыт использования прибора «Звук» в условиях абразивного производства показал, что показания прибора зависят от силы удара, формы и размеров изделия, то есть от факторов, не определяющих механические характеристики материала изделия [3].

В руководстве по методике определения механических свойств уже готового (термообработанного) абразивного изделия по скорости распространения акустических волн для устранения указанных недостатков метода вводятся поправочные коэффициенты [4, 5]. Особенности метода дают основание пола- гать, что для исследования свойств вязкой среды резонансный метод частоты собственных колебаний неприемлем. С помощью другого прибора «Индекс», в основе которого лежит ультразвуковой импульсный метод, контролируется твердость только отдельных видов инструмента, при этом мощность импульса зачастую оказывается недостаточной, да и такие факторы, как размеры и форма испытуемого изделия влияют на контролируемый параметр [5–8].

Производством выпускаются сотни марко-типо-размеров абразивных кругов, которые формируются в процессе изготовления за счет разных упруговязких связок, марок абразивного материала и различного их соотношения.

При этом различие цвета абразивного материала и связки дает основание полагать, что в качестве оперативного метода контроля качества смесей может быть использован широко применяемый в разных сферах деятельности цифровой фотометрический метод [9], опыт применения которого в инструментальной отрасли отсутствует.

В основу метода положена цифровая фотосъемка исследуемого объекта и анализ снимка с помощью программ компьютерной графики [10, 11]. При этом можно выделить требуемый для просмотра участок изображения в удобном для анализа масштабе. Достоинством этого метода является невысокая стоимость приборного обеспечения, надежность в эксплуатации, простота в пользовании рабочим, оперативность получения результата. В итоге оптимизируется время операции подготовки абразивной массы, из которой далее формируется готовое изделие, достигается стабильное качество массы в объеме, повышается точность попадания в заданные механические характеристики изготавливаемых изделий, снижается пересортица изготовленных кругов и повышается производительность процесса получения готовой продукции, и как следствие – снижение затрат на ее производство. Результаты внедрения фотометрического метода исследования качества смеси на предприятии по производству шлифовального инструмента подтвердили изложенные достоинства и рекомендованы для применения на других инструментальных заводах и отраслях промышленности.

Все прочие методы требуют длительной процедуры исследования образцов и не могут претендовать на роль оперативных.

Точность фотометрического метода исследовали путем многократной съемки одного и того же объекта с одного положения. Результаты статистической обработки снимков показывают относительное отклонение в процентах математических ожиданий цветового содержания отдельных снимков от математического ожидания всей серии снимков [11]. Ошибка измерений не выходит за пределы интервала ±10 %. Исследование цветового содержания снимка от расстояния до объекта при съемке позволяет сделать вывод, что чем ближе расстояние до объекта, тем точнее информация относительно однородности цветового содержания снимка. Действительно, при увеличении плотности изображения, что в частности достигается уменьшением расстояния до объекта съемки, по существу уменьшается масштаб пробы, а при увеличении расстояния масштаб пробы увеличивается. Исследованиями влияния масштаба [9] проб на статистические критерии качества смесей установлено, что статистические критерии качества являются необходимыми, но недостаточными для однозначной оценки качества смеси, и в итоге введены понятия критического масштаба проб и глубины однородности смеси. А это в свою очередь позволило предложить критерии однозначной оценки качества смесей.

Таким образом, предложенный фотометрический метод адаптирован для промышленного производства и рекомендован для использования на промышленных предприятиях.