Что такое абразивные материалы. Абразивы

Для того чтобы изготовить любую деталь, на производстве существует технологический процесс. Среди многих прочих операций в нем обязательно присутствует пункт обработки абразивными материалами. Предварительная зачистка заготовок либо доводка готовых изделий - все это выполняется разными типами инструментария абразивного. В частной практике кому не доводилось работать обыкновенной наждачной бумагой? Ведь это тоже абразив. Вообще, трудно указать род деятельности, где бы он не использовался.

Материал абразивный

Абразивными (abrado, abrasi (лат.) - скоблить) называются материалы, обладающие твердостью, превосходящей другие виды материалов (в том числе и металлы) и предназначенные для механической обработки последних с целью снятия с них тонких слоев: шлифовки, полировки, зачистки, заточки, а также резки.

Свойством абразива обладает любой твердый по отношению к менее прочному материал. Но для промышленных целей применимы только определенные виды абразивных материалов, среди которых:

природные - кремниевые породы, алмазы и гранат;
синтетические абразивные материалы.

Из твердых веществ с яркой абразивной способностью изготавливают абразивный инструмент. Его отличие от лезвийного из металла состоит в том, что отсутствует сплошная кромка реза. Функцию кромки выполняет объединенная зернистая структура, где каждое отдельное зерно является резцом. В форме частицы скреплены при помощи связующего вещества.

Маркировочный номер того или иного шлифинструмента отражает все, от чего зависит его работоспособность, а именно:

материал зерна, его фракцию;
количество и состав связующего вещества;
структуру тела инструмента.

Износоустойчивость и способность выполнять абразивную функцию зависит от твердостных показателей, термостойкости и химической неактивности резцовых элементов, контактирующих с поверхностью рабочих деталей.

Инструментального типа стали уступают абразивам по показателю твердости, поэтому только последние могут быть использованы для работы на высоких скоростях реза без риска разрушения.

Абразивы-синтетики и область их применения

Многочисленны абразивные материалы, применение которых различно, в соответствии с их свойствами.

Нормальный электрокорунд:

13A. Круги, которые созданы для обдирки, а связка у них органическая. Ими шлифуют различные детали, в основном стальные. Может применяться и просто зерно.
14A. Инструменты для обычных операций шлифовки. Зерна между собой связаны бывают и органическим веществом, и нет.
15A. Инструмент, где зерна между собой держит керамика, а также бакелит. Можно шлифовать при высоких скоростях, а шкурками мягкого типа выполнять отделочные работы.

Циркониевый электрокорунд 38A:

Бакелит в этом случае держит зерна. Инструмент подойдет, когда нужно шлифовать металлические заготовки, а скорость обработки высокая.

Белый электрокорунд:

23A. Здесь связка органическая, инструментом удобно обрабатывать сталь. Бывают инструменты в виде брусков и наподобие паст, а также просто сыпучее зерно, которым проводят отделку.
24A. Изготовленные в виде кругов и брусков материалы для того, чтобы шлифовать детали, которые проходили процесс закалки. В структуре могут быть и порошки, и зерна. Также делают шкурки для работ по отделке.
25A. Под эту марку выпускают инструмент брусочный и в виде кругов, а тело состоит из зерен и порошков различного размера. Можно делать доводку стальных элементов, которые прежде закаляли, когда нужна была большая скорость обработки. Также допускается проводить работы со сталями, которые трудно обрабатывать.

Хромотитанистый электрокорунд 91A, 92A:

Этим инструментом хорошо получается шлифовать и обдирать металлы, причем даже снимать с них толстый слой. Зерна в таких инструментах крепят керамикой и бакелитом. Неважно, какой тип металла - каленый или без закалки.

Монокорунд марок:

43A. Можно сказать, хорошо справляется такой качественный инструмент, когда нужно обрабатывать стали, плохо поддающиеся шлифовке. Берет также и сплавы таких металлов. А сделан он из порошков и зерновой фракции. Керамика связывает эти материалы в форму.
44A, 45A. Шкурки, которые сделаны из этих марок абразива, мягкие и отлично шлифуют, когда нужна доводка и отделка. В установках типа пескоструйных может применяться просто зерно.

Сферокорунд 3C:

Таким инструментом можно проводить мягкую обработку различных деталей, структура которых является вязкой: резиновых, кожаных, пластмассовых изделий.

Черный карбид кремния:

53C. В этой марке инструментария применимы любые компоненты связующие, а шлифматериал используют в виде микроскопических шлифующих порошковых зерен и более крупных. Хорошо поддается обработке чугун, металлы цветных пород, а также тугоплавкие соединения вольфрама. Незакрепленной фракцией зерна работают с теми же поверхностями, а шлифшкурка эффективна в отделочных и доводочных работах.
54C. Шлифзерно в таком инструменте - основа, а крепит его связка любого типа. Все виды операций повторяются, как и у предыдущего материала, но только обработка более грубая.

Зеленый карбид кремния:

62C. На базе шлифпорошков изготовлен этот инструмент. Обрабатывать можно горные породы мрамора и гранита, также алюминий, медь и чугунные детали. Как правило, шкурками работают при отделке и доводке, незакрепленное зерно тоже применяют.
63C. Инструмент, который качественно обрабатывает титан и титанотантал. В изготовлении такого инструмента применяют шлифзерно, а основа бывает разной. Также делают и шкурки для доводок и отделок.
64C. Это инструмент более тонкой обработки. В нем присутствуют микрошлифпорошки, связка любая. Хорошо обрабатывает гранит и мрамор, а также заготовки из алюминия, чугуна и меди. Шкурками, зерном выполняют те же операции, что и в предыдущем пункте.

Карбид бора КБ:

Таким абразивом в незакрепленной форме можно выполнять любые виды работ в области шлифовки, отделки и доводки материалов чугуна и различных твердых сплавов.

Эльбор ЛП, ЛО:

Инструмент высокой точности обработки, так как в нем используют шлифпорошки, скрепленные любой связкой. Целевое назначение - работа с твердыми калеными деталями. Также таким инструментом затачивают резаки. Отделочные работы проводят, как правило, шкурками и зерном, не закрепленным в форму.

Синтетический алмаз:

AC2. Алмазный инструмент для проведения чистовых работ с деталями твердых стальных заготовок. В качестве связки используют органическое вещество.
AC4. В этом инструменте применима керамика как связка, а также органические материалы. Шлифовать можно твердые сплавы, керамические изделия и заготовки из хрупких материалов.
AC6. Инструменты с алмазным зерном, закрепленным металлом. Они выдерживают работу в жестких режимах повышенной нагрузки.
AC15. Шлифовальные абразивные материалы созданы для работ в тяжелых условиях, когда необходимо обрабатывать камень либо стекло. Зерна закреплены с помощью металла, и можно проводить как шлифовку, так и резку заготовок.
AC32. Буровой и режущий инструмент по камню, где связкой выступает металл. Также удобно проводить хонингование черновое.
AC50. Этот инструмент применяют, когда необходимо бурить скальные породы высоких степеней прочности, а также резать гранит, обрабатывать изделия из керамики и стекла кварцевого, корундовых заготовок.
АРБ1. Абразивным инструментом такого типа работают при хонинговании чугунов в операциях черновых, а также режут стеклопластик.
АРК4. Такой инструмент применяют в стройиндустрии. Им выполняют тяжелые операции по камню, а также хонингование.
АРС3. Когда условия работы в строительной сфере являются сверхтяжелыми, применяют алмазный инструмент этого типа. Им правят и бурят круги шлифовальные.

Использование природного сырья

Природный алмаз имеет самые высокие свойства абразивных материалов. Маркирован:

A1, A2, A3. Этот инструмент крепок, когда связка из металла. Работать им можно и с бетонными поверхностями, и с каменными, а также с керамикой и стеклом технического назначения.
A5. Из алмазного зерна этой марки изготавливают абразивы круглой формы, в качестве связки применяют металл. Этим инструментом работают с керамикой и металлом.
A8. Инструмент для буровых и правящих операций. Также выполняют работы в стройсфере.

Корунд 92E. Этот инструмент хорош для полировки, ведь изготовлен он из микропорошков. Можно обрабатывать им металлические и стеклянные изделия.

Кремень 81Кр. В основном изготавливают шкурки для того, чтобы обрабатывать дерево, эбонитовые и кожаные поверхности.

Наждак. Применяют в жерновах для мельниц и других целях, когда зерно не закрепляют.

Гранат. Из него изготавливают различные шкурки с абразивным покрытием для древесных, а также пластмассовых и кожаных материалов. Можно работать с поверхностями, применяя просто зерно.

Типы абразивных инструментов

Абразивным инструментом называются абразивные материалы, выполненные в определенной форме и имеющие крепежный вал либо отверстие для установки их на специальное оборудование, которое приводит в движение рабочую часть. Завод абразивных материалов выпускает следующие виды инструмента:

Отрезной круг - гибкий абразивный материал, который применяют для резки заготовок.
Шлифовальный круг. Различные операции шлифования, от черновых до финишных.
Шлифовальные бруски для выполнения притирочных, доводочных работ, а также хонингования и суперфиниша.
Абразивные ленты для обработки больших площадей поверхности.
Наждачные бумаги.
Полировальные пасты.
Свободное зерно для использования в пескоструйных и аналогичных установках.
Галтовочные тела.

Характеристики шлифовальных инструментов

Материал абразивный, подвергнутый дроблению, называется шлифовальным материалом. Он имеет следующие характеристики:

Фракцию. Под ней понимают объединение в массе абразивных зерен, размеры которых не выходят за определенные границы. Основная - это фракция, которая превосходит остальные по зерновому количеству, удельному весу либо объемам.
Зернистость. Отражает ведущий зерновой состав абразива, присущий конкретному шлифинструменту. Величина зерна определяет категорию шлифматериала: тонкий микрошлифпорошок, микрошлифпорошок, шлифпорошок, шлифзерно.
Показатель однородности зернистого состава. Характеризует инструмент по стойкости и режущим качествам, а также влияет на шероховатость получаемой поверхности после обработки.
Твердость абразивного инструмента. Она показывает, насколько крепко закреплены режущие зерна связующим материалом. То есть твердость напрямую зависит от объема связки и свойств скрепляющего вещества. Увеличение связки в инструменте повышает твердость. При этом расстояние от зерна до зерна остается неизменным, меняется только процентное соотношение воздушных пор и связки.
Структуру, которая показывает объемное соотношение зерен абразивных, воздушных пор и связующего вещества. Бывает открытая, средняя и плотная структура. Чем структура плотней, тем расстояние между зернами в абразивном инструменте ближе. Инструменты, имеющие структуру открытого типа, обладают свойством лучшего отвода стружки и меньше греются. Поэтому их целесообразно использовать для работы с вязкими металлами, а также с металлами, склонными к прожигу либо образованию трещин в структуре.

Когда в инструменте зёрна закреплены менее прочно, то износ инструмента имеет характер выкрашивания зерна. При этом инструмент абразивный обладает качеством самозаточки. Если же, наоборот, зерно более хрупкое, а связкой закреплено хорошо, то зерно крошится либо стирается. Тогда на поверхности абразивного инструмента появляются выработанные участки.

Степень твердости абразивов

По твердости различают:

М - мягкие материалы;
СМ - среднемягкие;
С - средние;
СТ - среднетвердые;
Т - твердые;
ВТ - весьма твердые;
ЧТ - чрезвычайно твердые.

Зернистость

Абразивные материалы зернистость имеют различных групп, в соответствии с которыми изготавливается инструмент определенного целевого назначения. Группы зернистости следующие:

Шлифпорошки и шлифзерно

№200 - 125. Применимы в инструменте для операций обдирочных ручным способом. А также для удаления поковок, отливок, зачистки швов сварочных, правки кругов шлифовальных.
№100 - 50. Такую фракцию порошкообразного абразива используют в кругах, торцевой частью которых проводят плоскую шлифовку или предварительно затачивают инструментарий, а также работают с чугунами, стальными деталями, вязкими материалами, проводят отрезные операции.
№40 - 20. Зернистость допустима при предварительной и финишной работе со сталью или чугуном, при этом получается следующая шероховатость 2,500 … 0,630 мкм. Можно затачивать инструмент для резки.
№16. Финишное проведение работ с получением шероховатости в 2,500 … 0,320 мкм, шлифование профильное и заточка мелкого инструмента для резки.
№12 - 6. Шлифование профильное с шероховатостью от 0,630 … 0,160 мкм, доводка и чистовая работа по заточке инструментария резки, начальные этапы хонингования, шлифовка резьбы крупного шага.
№5, 4. Применяют в основном при работе с материалами хрупкими, а также для чистки резьбы, шаг у которой мелкий, и обеспечивают шероховатость 0,030 … 0,160 мкм, если проводится хонингование или доводка.

Тонкие микрошлифпорошки и микрошлифпорошки M63, M50, M40, M28, M20, M14, M10, M7, M5

Суперфинишная шлифовка, окончательное хонингование и доводка до показателей шероховатости 0,160 мкм и меньше.

Связки абразивных материалов

Качественная обработка абразивными материалами определяется свойствами связки. Она оказывает влияние на параметры прочности, твердости. Режимы, в которых работает инструмент, зависят от нее. Присутствуют вещества органической природы и неорганической в составе связок. К первым относят вулканит, бакелит, а также связки на поливинилформалевых, глифталевых и эпоксидных компонентах. Во вторые включены силикатные и магнезиальные связки, также керамика, для алмазов - металл.

Связка керамическая огнеупорна, водостойка и химически неактивна. Материал абразивный идеально держит профиль кромки рабочей поверхности, но ударные нагрузки, а также изгибание приводит к разрушению инструмента. Керамическая связка бывает спекающейся и плавящейся.

Связка бакелитовая более упруга и вынослива к изгибам и ударам, чем керамическая. Конфигурация инструмента с применением бакелита бывает разной, также широк диапазон размеров таких шлифовальных инструментов. Бывают довольно тонкие до 0,50 мм отрезные круги. Слабое место связки бакелитовой - это разрушение щелочью, которая может присутствовать в жидкости для охлаждения. Также она не термостойка, хуже держит зерно абразивное и форму рабочей кромки, чем керамика.

Магнезиальные и силикатные связывающие компоненты широко не используются, так как обладают хрупкостью и не переносят охлаждения. Они выделяют мало теплоты при проведении шлифовальных операций, в этом их плюс.

Связка вулканитовая содержит в себе серу плюс каучук, которые проходят специальную термообработку. Она эластична и применима при работе с фасонными поверхностями и в профильном виде шлифования. Инструмент на такой связке обладает плотной структурой и поэтому легко нагревается при обработке. Вследствие этого, а также низкой термостойкости каучука, зерно в инструменте проседает и абразив получает свойство более мелкозернистой структуры, что удобно при обработке деталей на чистовом этапе.

Отходы абразивных материалов

В процессе работы абразивные материалы и инструменты изнашиваются и при определенной степени износа уже не способны выполнять основную задачу. Они требуют утилизации, где происходит разделение на элементы, которые можно дальше использовать как вторсырье.

Материал абразивный утилизируют следующим способом: раздробление и размельчение материала, сепарация полученной массы магнитным способом, термическая обработка просепарированного остатка температурами до 180 градусов, электростатическая сепарация с напряженностью поля электрического до 8 кВ/см.

Заключение

Для укрепления современных абразивных кругов (гибкий абразивный материал) стали широко использовать армирование стекловолоконной сеткой. Это актуально для изготовления отрезных кругов, работающих на высоких скоростях и имеющих повышенные требования к безопасности использования.

Человечество знало об абразивах в течение многих тысячелетий. Люди пользовались помощью камней и песка, чтобы сформировать и заточить ножи, копья и наконечники стрел и рыболовных крючков. Первым абразивом был песчаник, в котором роль действующего вещества играли мельчайшие зерна кварца. Вплоть до открытия способов обработки металла этот материал абразивный обусловил возможность развития всего человечества, так как у людей тогда попросту не было других способов делать инструменты для работы и оружие.

Что это такое с физической точки зрения

Обычно абразивы являются очень твердыми полезными ископаемыми, которые располагаются в верхнем краю шкалы твердости Мооса - от кварца до алмаза. Но даже мягкие материалы могут выполнять эту функцию. Губки, пищевую соду и фруктовые косточки можно с полным на то основанием называть абразивами. С ними мы сталкиваемся ежедневно, и значение их в повседневной жизни человека велико.

В каких процессах они могут использоваться?

Зачастую называется так не из-за его физических свойств, а из-за особенностей использования. Существует несколько классов таких процессов. В частности в пескоструйной машине может быть использовано наибольшее количество материалов, которые в обычных условиях выраженными абразивными свойствами не обладают. Это оборудование использует мощный поток воздуха или воды, в котором с огромной скоростью движутся мелкие частицы каких-то веществ. В некоторых случаях применяется сетка абразивная, играющая роль фильтра-измельчителя.

Пескоструйные машины используются для полировки и окончательной доводки деталей и готовой продукции. При этом может браться фактически любой материал абразивный: от скорлупы орехов и косточек плодовых культур, раковин моллюсков и прочей органики до мельчайших кусочков стали, шлака, стекла или даже пищевой соды.

Основные компоненты

Кварцевый песок является самым популярным абразивом для пескоструйной обработки мостов и других стальных конструкций. При этом происходит очень эффективная очистка от ржавчины, что значительно повышает долговечность инженерных сооружений. Этот процесс требует абразивов с высокой плотностью. Как правило, очистка металлических конструкций предполагает использование сжатого воздуха. Он исполняет роль ускорителя частиц и не оказывает дополнительного корродирующего воздействия.

Впрочем, в некоторых случаях может использоваться и вода. В частности при очистке бетонных сооружений. Практически все конструкции, построенные в зоне прибрежной полосы, периодически в этом нуждаются. Дело в том, что на их поверхности со временем нарастает толстый слой соли и прочих агрессивных соединений. Пресная вода, в которую предварительно добавили соответствующий материал (абразивный), не только убирает их с бетона, но и производит «обессоливание». Опять-таки, это мероприятие значительно повышает срок службы строений.

Полировка готовых изделий

Полировка - вот важнейший процесс, в котором абразивы востребованы крайне широко. Как правило, для доведения до совершенства готовых изделий или каких-то деталей применяют специальные пасты или мягкие диски, а также соединения на основе синтетических смол. Востребована даже простая абразивная губка. Оксид церия, алмаз, кварц, оксид железа и окиси хрома - соединения, которые на сегодняшний день используются чаще всего.

Новакулит (плотная кремнистая порода) - также хорошее сырье для производства полировочных материалов. Оксид церия является наиболее распространенным минералом, используемым для полировки стекла. Это соединение его не царапает, но придает особую гладкость и блеск. В последние годы, однако, карбид кремния и искусственные алмазы для этого применяют чаще. На их основе производится особо дорогая и эффективная Она очень хорошо подходит для обработки особо «капризных» материалов.

Использование магнитных полей

В последние годы все чаще и шире в промышленности начинают практиковать процесс абразивного затачивания. Для этого используется не вода под давлением и не сжатый воздух: мельчайшие частицы абразивов парят в мощном магнитном поле, которое и формирует «точильный круг». Этот метод применяется в точном машиностроении, так как с его помощью можно отполировать или заточить те детали, которые в обычных условиях обрабатывать слишком дорого и/или долго. В качестве абразива чаще всего применяют соединения алюминия с теми металлами, которые обладают этим свойством.

Магнитореологические методы полировки

При реологическом методе полировки «физический» абразивный инструмент вообще не используется. Материалы смешиваются с жидкостями, в толще которых они движутся под действием электрических полей. Этот метод во многом схож с описанным выше, он также используется для обработки некоторых деталей в точном машиностроении и подобных отраслях промышленности.

Вообще, в последние годы в производстве все чаще начинают использовать абразивы, предварительно смешанные с жидкостями или синтетическими смолами. Хороший пример - увлажненная абразивная паста ГОИ на основе Она известна уже давно, но только в последние годы на нее обращают особое внимание. Причина проста - низкая стоимость этого соединения и его высокая эффективность при полировке. Кроме того, абразивная паста мягко действует на обрабатываемый материал, не царапая и не повреждая его.

Абразивные круги для УШМ («болгарок»)

Их применяют не только для полировки. Абразивами еще можно разрезать особо прочные материалы. Для этого пользуются тонкими шлифовальными кругами, сделанными на основе оксида алюминия и фенольных смол. В редких случаях применяется металлический абразивный диск. Такие инструменты незаменимы в частности при добыче мрамора в карьерах. Дело в том, что этот минерал очень плотный, плохо поддается распиливанию обычными пилами.

Как мы уже говорили, для распиливания используют оксид алюминия, карбид кремния, искусственные алмазы и карбид бора. Из них может быть сделан абразивный диск, из них же формуют специальные пилы для особо прочных материалов.

Основные инструменты, используемые для промышленности

Таким образом, эти соединения необходимы для затачивания, полировки, разрезания материалов. Современная промышленность чаще всего использует абразивный инструмент искусственного происхождения. Причина этого - сравнительно низкая стоимость синтетики. Соединения природного происхождения намного дороже. К их числу относится неоднократно упомянутый нами оксид алюминия, а также карбид кремния, двуокись циркония и так называемые суперабразивы (алмаз или нитрид бора).

Исключения редки и представлены в основном корундом. Он очень дорог, да и применение его в производстве достаточно ограниченное. В еще более редких случаях используют природные алмазы, непригодные для огранки ввиду предельно малых размеров или структурных дефектов.

Эволюция промышленных абразивов

История промышленных абразивов для шлифовальных кругов началась с природных минералов - кварца и кремния, а также корунда. Именно последний, к слову сказать, впервые и получил название «наждак». Это был первый Отказ от природных минералов начался еще в первой половине двадцатого века и был практически полностью завершен к его концу. И дело тут было не только в дороговизне природных материалов. Дело в том, что все они обладают строго определенными свойствами, которые изменить уже никак не получится. Синтетические же абразивы, созданные при определенных условиях, могут быть совершенно иными и лучше подходить для решения каких-то нетипичных задач.

К примеру, посредством новых технологий может быть создано соединение с формой частиц, напоминающих щепку. Такой материал идеален для нанесения на поверхность полировочных кругов. Кроме того, можно создавать совершенно новые материалы, комбинируя, к примеру, оксид титана с соединениями алюминия. Эти абразивы идеальны для обработки особо твердых поверхностей.

Когда произошел «абразивный прорыв» в промышленности?

Современное производство абразивов, включающее выпуск шлифовальных кругов и наждачных шкурок, сложно описать из-за массы товарных знаков и патентов, которые во многих случаях описывают один и тот же продукт. Разгадка подобных коллизий проста - из-за мельчайших различий в химическом составе можно регистрировать новую товарную марку. Но что служит основой для синтетических абразивов, и когда промышленность получила возможность их массового применения?

Действительно знаменательным событием стало открытие карбида кремния - минерала, не найденного в природе. Создание синтетического оксида алюминия в 1890-х годах лишь стимулировало начало исследований в этой области. К концу 1920-х синтетический оксид алюминия, карбид кремния, гранат и корунд были главными промышленными абразивами.

Но действительный прорыв произошел в 1938 году. Именно тогда стало возможным получать химически чистый оксид алюминия, который сразу же нашел широчайшее применение в машиностроении. Вскоре выяснилось, что смесь двуокиси циркония и оксида алюминия идеально подходит для сложных работ в области резки особо твердых сортов металлов. Это действительно уникальный абразивный порошок: он сохраняет высокую эффективность, но при этом сравнительно дешев. Сегодня пальму первенства все также держит синтетический оксид алюминия, сохранивший оригинальную микрокристаллическую структуру бокситных исходных материалов. В частности так был создан уникальный Cubitron™, а также абразивы на основе керамики под маркой SolGel™.

О «лучших друзьях девушек»

Природный алмаз - наиболее старый Он стал популярным в 1930 году. Тому было сразу две причины. Во-первых, до того года объемы добычи алмазов были просто ничтожны и физически не могли покрывать возрастающие потребности промышленности. Во-вторых, в связи с острым ощущением надвигающейся войны многие страны стали экстренно искать способы обработать с помощью машин. Это вещество до сих пор используется в производстве сердечников бронебойных подкалиберных снарядов.

Проблема была в нереальной твердости данного материала, который абразивная обработка просто не брала. Исследование, проведенное в 1960-х годах компанией General Electric, привело к появлению синтетических алмазов. В конечном счете изыскания в этой области приводят к открытию кубического нитрида бора, CBN. Это соединение, имеющее твердость алмаза, широко используется в производстве других абразивов, так как с его помощью можно буквально размалывать в пыль твердые сорта стали.

Конечно, все эти абразивные вещества, помимо всех своих замечательных свойств, имеют один огромный недостаток - стоимость. Недавним исключением является абразив Abral, синтезированный европейским концерном Pechiney. Эта компания разработала своеобразный «заменитель алмазов», который, мало уступая им в твердости, значительно выигрывает в цене.

Но не только сами абразивы двигали промышленность вперед. Огромное значение имели материалы, используемые в качестве основы для их нанесения. В частности, когда был создан бакелит, появилась возможность производства более легких и вместе с тем долговечных шлифовальных кругов. Они равномернее стачивались, а абразивы лучше распределялись в их внутреннем объеме. Это обеспечивало значительно лучшее качество обработки материалов.

Наждачные шкурки

Наждачные шкурки в качестве основы используют искусственные и натуральные ткани, пленки и даже обычную бумагу, армированную ткаными волокнами. В некоторых случаях «наждачку» получают, пропитывая раствором на основе фенольных смол или воды (с добавлением абразивов, конечно) ткань. Так же может быть получена абразивная губка. Такие инструменты широко известны практически всем, с ними мы сталкиваемся постоянно и ежедневно.

Мы описали немало сфер применения этих материалов. Но факт заключается в том, что с большинством из них среднестатистические обыватели в своей жизни не сталкиваются вообще. Так, многие знают о брусках или той же самой наждачной бумаге, кем-то использовалась сетка абразивная. Но мало кому известны конкретные разновидности веществ, которые используются, к примеру, производителями подшипников или высококачественных ножей из сверхтвердых сортов стали. Последние, к слову говоря, в домашних условиях заточить практически нереально. «Точилки» для них нужны совершенно особые.

Для каких задач подходит тот или иной абразив?

Для специфических нужд необходимы суперабразивы, о которых мы уже коротко упоминали выше. Они также представлены в виде наждачных шкурок, абразивных щеток, дисков и кругов. Так, при производстве ножей из стандартных сортов стали производители пользуются оксидом алюминия и карбидом кремния. Массовое производство же обычно требует более широко использования пескоструйных машин: нержавеющая сталь, выпуск шарикоподшипников и массовая обработка особо твердых сортов древесины. Впрочем, в большинстве случаев промышленники остаются верны «старому-доброму» оксиду алюминия. Этот дешев, но при этом весьма эффективен.

В завершение

Абразивы прямо или косвенно играют роль в производстве практически всех вещей, с которыми люди сталкиваются повседневно. В частности без них невозможно создание корпусов из которые столь популярны у поклонников «яблочной» продукции. Не забывайте, что простой абразивный камень «болгарки» или даже обычная наждачная бумага - плод деятельности многих поколений ученых и ремесленников, собиравших и систематизировавших свои знания на протяжении многих лет.

Компании, выпускающие различные виды абразивов, шлифовальные круги и наждачные шкурки, используют теоретические знания, которые присутствуют во многих смежных отраслях. Они руководствуются данными, полученными в ходе изучения керамики, широко практикуют прикладную химию, физику и металлургию. Абразивы всегда будут полезны, они - ключевая особенность современного производственного цикла многих предприятий.

Фото из открытых источников

Абразивный инструмент представляет собой инструмент, в котором имеются абразивы. За счёт него можно выполнять механическую обработку различных изделий. Состоит такой инструмент из нескольких зерен абразивов, которые связываются при помощи определенного вещества. Изготавливают его преимущественно из искусственных материалов. Но встречаются инструменты и из натурального материала.

Разновидности абразивного инструмента

Фиксированный. Это могут быть круги различных типов, в том числе кольца, а также бруски и так далее. Подобный инструмент получил название "шлифкруги". В составе него находятся абразивные материалы с определённой зернистостью, а также элементы, которые придают прочность. Круги шлифовальные могут различаться по размерам, твердости.
Гибкий инструмент. Это может быть шлифовальная шкурка, сетчатые диски, щетки из специальных волокон. Такой инструмент также отличается качественной обработкой поверхности, при этом он является гибким. Подобный инструмент пригодится при работе с труднодоступными местами.
Свободный абразив, поспи. Абразивные пасты - это смеси абразивных материалов с неабразивными частицами разной густоты. Это могут быть жидкие или твердые брикеты. Такие составы используют для полирования, притирки и других операций.

Шлифовальные круги используются преимущественно для выполнения шлифовки и заточки. Форму с размерами круга необходимо подбирать в зависимости от того, какое устройство имеет станок и обрабатываемый инструмент.

Для обработки режущих инструментов используют круги, имеющие керамическую связку. Плотностью круга для шлифовки принято называть сопротивление связки с выравниванием зерен. Под структурой следует понимать структуру абразивного инструмента. При заточке инструмента для резки применяются круги, имеющие открытые или среднее структуры. Всё это делает более простым удаления стружки из области обработки и уменьшает количество дефектов на инструменте. Такие круги являются удобными в использовании и недорогими по стоимости. Так что приобретение их целесообразно.

Купить абразивный инструмент от российских и европейских производителей вы сможете в магазине "Петродуал". С помощью абразивных инструментов можно выполнять различное количество операций по обработке. При изготовлении такого инструмента применяются различные связки.

Абразивные материалы , абразивы (лат. abrasio - соскабливание), - дробленые мелкозернистые или порошкообразные вещества высокой твёрдости. Абразивные материалы применяются в основном для обработки (шлифования, полирования, доводки, правки) поверхности металлов, минералов, стекла, горных пород, драгоценных камней, дерева, кожи, резины и других материалов. Обработка материалов заключается в одновременном резании очень большим числом случайно расположенных режущих граней зёрен. Абразивные материалы используются главным образом в виде абразивного инструмента, а также порошков, шкурок, или абразивных жидкостных либо воздушных струй, несущих абразивную пыль (см. ).

Абразивные материалы

Абразивные материалы делятся на естественные (алмаз, корунд, наждак, гранат, кварц, кремень, полевой шпат, пемза, трепел и др.) и искусственные (электрокорунд, карбид кремния, карбид бора и др.).

Основные характеристики (показатели свойств) абразивных материалов: твёрдость, форма абразивного зерна, абразивная способность и зернистость.

1) Твёрдость определяется по десятибалльной шкале твёрдости (шкале Мооса), основанной на том, что вещество с большей твёрдостью оставляет при царапании черту на поверхности вещества с меньшей твёрдостью. В шкале твёрдости в качестве эталонов приняты твёрдости 10 минералов: талька - 1, гипса - 2, кальция - 3, фезоорита - 4, апатита - 5, ортоклаза - 6, кварца - 7, топаза - 8, корунда - 9, алмаза - 10.

2) Форма абразивного зерна, представляющего собой кристаллический осколок, бывает различной. Наилучшая, наиболее прочная форма зерна - изометрическая, когда зерно имеет приблизительно равные размеры по высоте, ширине и толщине; встречаются также мечевидные и пластинчатые зерна.

3) Абразивная способность определяется количеством снимаемого материала до момента затупления зерна.

4) Зернистость характеризует величину и однородность размера зёрен. Чем однороднее по форме и величине зёрен абразивные материалы, тем выше его эксплуатационные качества.

Зернистость определяется методами ситового, гидравлического и микроскопического анализа.

В зависимости от зернистости абразивные материалы по ГОСТ 3238-46, 3647-47, 3648-47 разделялись на группы:

1) шлифзерно - зернистость №№ 3, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 30, 36, 40, 46, 54, 60, 70, 80, 90;

2) шлифпорошки - зернистость №№ 100, 120, 150, 180, 220, 240, 280, 320;

3) микропорошки - зернистость №№ М28, М20, М14, М10, М7, М5. Номера зернистости шлифзерна и шлифпорошков приближенно указывают число ячеек в погонном дюйме сита, через которое абразивные материалы просеивается без остатка. Для каждого номера установлены пределы допустимого содержания ближайших смежных размеров зерна и норма содержания мелкой и предельной фракции. Зернистость микропорошков обозначается буквой М с добавлением цифр, указывающих размер зерна в мк. Определение зернистости микропорошков устанавливают гидравлическим анализом по скорости падения (оседания) их в воде. Контроль времени падения зёрен отдельных размеров ведется в минутах; отсюда прежнее название микропорошков - минутники.

Абразивные зёрна и порошки контролируются также по содержанию магнитной фракции (количеству железистых включений), химическому и минеральному составу.

В СССР имелись богатые запасы естественных абразивных материалов, а также вырабатывались все виды искусственных абразивных материалов. В промышленности использовались главным образом следующие естественные абразивные материалы.

Основными характеристиками абразивного материала являются форма абразивных зерен, их крупность, твердость и механическая прочность, абразивная способность, минеральный и гранулометрический составы. Форма абразивных зерен определяется природой абразивного материала, характеризуется их длиной, высотой и шириной. Абразивные зерна можно свести к следующим видам: изометричные, пластинчатые, мечевидные. Для отделочных работ предпочтение отдается изометричной форме зерен.

Абразивные зерна характеризуются состоянием поверхности (гладкая, шероховатая), кромок и выступов (острые, закругленные, прямолинейные, зазубренные и др.). Зерно с острыми углами значительно легче проникает в обрабатываемый материал. Зерна — сростки, неплотные по структуре, выдерживают меньшие усилия резания и быстрее разрушаются.

Для определения твердости установлены шкалы, в которых определенные материалы расположены в порядке возрастающей твердости, где любое последующее тверже предыдущего и может его царапать (таблица).

Сравнительные данные о твердости по различным шкалам

Из всех видов абразивных материалов алмаз и кубический нитрид бора обладают наибольшей твердостью. Ниже приведена средняя микротвердость алмаза, кубического нитрида бора, а также инструментальных и конструкционных материалов (в МН/м2 при 20° С): алмаз — 98 000; кубический нитрид бора — 91 000; карбид бора — 39 000; карбид кремния — 29 000; электрокорунд — 19 800; твердый сплав ВК8-17500; сплав ЦМ332 — 12 000; сталь Р18-4 900; сталь ХВГ — 4500; сталь 50-1960.

С повышением температуры твердость материалов снижается. Так например, при нагреве электрокорунда от 20 до 1000 °С его микротвердость снижается от 19 800 до 5880 МН/м2

В качестве абразивов используют минералы естественного и искусственного происхождения: алмазы; кубический нитрид бора, встречающийся под названиями эльбор, кубаиит, боразон, карбид бора и карбид кремния; электрокорунды белый, нормальный и легированный хромом и титаном и др. Условно относятся к этой группе «мягкие» абразивные материалы: крокус, окись хрома, диатомит, трепел, венская известь, тальк и др. В производственной практике гидрополирования в качестве абразива используют вибротела — отходы кирпича, стекольной и керамической промышленности, косточки плодовых фруктов.

Естественный алмаз — минерал, состоящий из одного химического элемента — углерода. Встречается в виде небольших кристаллов различной формы от 0,005 до нескольких карат (карат равен 0,2 г). Алмазы бывают бесцветные или окрашенные в различные тона: желтые, темно-зеленые, серые, черные, фиолетовые, красные, голубые и др. Алмаз является наиболее твердым минералом.

Высокая твердость обеспечивает алмазному зерну весьма высокие режущие свойства, способность разрушать поверхностные слои твердых металлов и неметаллов. Прочность алмаза на изгиб невысокая. Одним из существенных недостатков алмаза является сравнительно низкая температурная устойчивость. Это значит, что при высоких температурах алмаз превращается в графит, такое превращение начинается в обычных условиях при температуре близкой к 800 °С.

Искусственный (синтетический) алмаз. Синтетические алмазы получают из графита при высоких давлениях и высокой температуре. Они имеют те же физические и химические свойства, что и природные алмазы.

Кубический нитрид бора. (КНБ) — сверхтвердый материал, впервые синтезированный в 1957г, содержит 43,6% бора и 56,4% азота. Кристаллическая решетка КНБ является алмазоподобной, т.е. она имеет такое же строение, как и решетка алмаза, но содержит атомы бора и азота. Параметры кристаллической решетки КНБ несколько большие, чем решетки алмаза; сказанным, а также меньшей валентностью атомов, образующих решетку КНБ, объясняется его несколько меньшая твердость в сравнении с алмазом.

Кристаллы кубического нитрида бора имеют теплостойкость до 1200° С, что является одним из главных достоинств по сравнению с алмазом. Эти кристаллы получают путем синтеза гексагонального нитрида бора при наличии растворителя (катализатора) в специальных контейнерах на гидравлических прессах, обеспечивающих требуемое высокое давление (порядка 300-980 МН/м2) и высокую температуру (около 2000 °С).

В отличие от алмаза, кубический нитрид бора нейтрален к железу и не вступает с ним в химическое взаимодействие. Высокая твердость, термостойкость и нейтральность к железу, сделали кубический нитрид бора весьма перспективным сверхтвердым материалом для обработки различных железосодержащих сплавов (легированных сталей и др.) обеспечивающим резкое снижение адгезионного и диффузионного износа инструмента (по сравнению с алмазным).

Из кубического нитрида бора приготавливаются шлифпорошки и микропорошки, из которых изготовляют абразивно-доводочные и полировальные пасты (пасты «Эльбора», пасты «Кубонита»).

Карбид бора представляет собой соединение бора с углеродом. Твердость и абразивная способность зерен карбида бора ниже твердости алмазов и зерен из КНБ, но выше зерен из электрокорунда и карбида кремния. Карбид бора используется в порошках и пастах для доводки изделий из твердых материалов. Практикой установлено, что карбид бора, рационально применять для притирки точных конических и фасонных поверхностей.

Электрокорунды , куда входят электрокорунд белый, электрокорунд нормальный и электрокорунд с присадкой хрома — электрокорунд хромистый, с присадкой титана — электрокорунд титанистый и др.

Благодаря высокой твердости, прочности и острым краям зерна, электрокорунд белый интенсивно снимает слой металла с поверхностей закаленных, цементированных и азотированных сталей. Электрокорунд белый используют для приготовления абразивно-доводочных абразивных материалов.

Электрокорунд хромистый имеет розовую окраску, обладает постоянством физико-механических свойств и высоким содержанием монокристаллов. Форма зерен преимущественно изометрическая. При осуществлении окончательной операции замечено, что электрокорунд хромистый заметно улучшает светоотражательную способность обработанных поверхностей.

Электрокорунд титанистый близок к электрокорунду нормальному, но отличается от последнего большим постоянством свойств. Присадки титана увеличивают вязкость абразивного материала.

Электрокорунд нормальный — искусственный абразивный материал, имеющий высокую твердость (ниже алмазов, зерен КНБ и карбида бора), применяется при приготовлении полировальных паст.

Карбид кремния представляет собой химическое соединение углерода с кремнием. В зависимости от содержания примесей, карбид кремния бывает двух марок: зеленый, содержащий не менее 97% карбида кремния, и черный, в котором карбида кремния — 95-97%.

Зеленый карбид кремния по сравнению с черным более хрупок. Возможно, что это и определяет превосходство зеленого карбида кремния над черным при обработке твердых и сверхтвердых материалов. Абразивная способность зеленого карбида кремния примерно на 20% выше, чем черного.

Естественный корунд представляет собой горную породу, состоящую в основном из кристаллической окиси алюминия. В лучших образцах корунда содержится до 95% окиси алюминия. Цвет корунда различный: розовый, бурый, синий, серый и др. Корунд более вязок и менее хрупок, чем наждак, и обладает большей твердостью. Корунд широко применяют в виде порошков и микропорошков; он входит в состав абразивных смесей, используемых при доводке и полировке, а также чистке поверхности.

Наждак представляет собой горную породу, содержащую до 60% кристаллической окиси алюминия (глинозема). Этот вид абразивного материала черного или черно-серого цвета. Вследствие значительного содержания примесей, по абразивной способности наждак уступает корунду. Наждак идет на изготовление абразивно-доводочных материалов.

Окись хрома представляет собой порошок темно-зеленого цвета. В виде порошков используется для приготовления мягких полировальных паст, применяющихся при тонкой обработке стальных деталей и деталей из цветных металлов и неметаллов (например, полировальная паста ГОИ).

Окись алюминия (глинозем) представляет собой порошок белого цвета, полученный прокаливанием окиси алюминия с примесью других веществ. Размолотый, промытый и хорошо отшлифованный порошок просушивают. Окись алюминия в виде порошков идет для приготовления тонких паст, используемых для обработки стальных, чугунных деталей, а также деталей из стекла и пластмасс.

Крокус в основном состоит из окиси железа (до 75-97%), является очень тонким полирующим технологическим материалом, используется при полировании оптических стекол и благородных металлов.

Диатомит (кизельгур, инфузорная земля) очень легкая осадочная порода, которая состоит главным образом из кремнезема в виде частично или полностью сохранившихся скелетов макроскопических водорослей — диатомей. Хорошие сорта диатомитов содержат 80% и более кремневой кислоты, имеющие различную окраску: белую, серую, желтоватую, коричневую и зеленоватую. Для получения высококачественного диатомита его размалывают, отмачивают, сушат и обжигают.

Трепел состоит в основном из кремниевой кислоты, часто встречается вместе с диатомитом и весьма схож с ним, но отличается тем, что интенсивно поглощает влагу. Трепел различают по окраске: золотистый, серебристый, белый, желтый, серый, красный и т.п. Для получения высококачественного мелкозернистого трепела его, как и диатомит, подвергают перемалыванию, обогащению и обработке.

Технический мел представляет собой порошкообразный продукт, который получают из природного известняка или мела. Он состоит в основном из мельчайших аморфных частиц углекислого кальция. При химическом способе мел получают осаждением при насыщении известкового молока углекислым газом или смешением растворов хлористого кальция с углекислым натрием. Мел бывает комовой и молотый, а в зависимости от физико-химических свойств разделяется на три марки (А, Б, В). Мел используют для приготовления полировальных материалов по обработке благородных, а также цветных металлов и их сплавов.

Венская известь состоит из окиси кальция с небольшими примесями окиси магния, окиси железа и другими, приготавливается из отборной извести и доломита, очищенных от примесей глины и песка. Количество примесей в этом виде абразивного материала не должно превышать 5,5%, а содержание влаги и углекислоты должно быть не более 2%. Для полирования берут средние слои прокаленного известняка, который измельчают и просеивают. Отдельные мягкие куски используют для нанесения глянца. Венскую известь используют также в качестве основного твердого составляющего при приготовлении полировальных паст. Венская известь, поглощающая влагу и углекислый газ, превращается в пушонку, не обладающую никакими полирующими свойствами. Чтобы избежать этого, венскую известь упаковывают в герметичную тару.

Тальк представляет собой минерал вторичного происхождения из силикатов магнезии, который встречается в виде волокнистых агрегатов или шестиугольных листочков. Тальк очень мягкий абразив, который применяется при полировании гальванических покрытий.