Абразивные материалы

АБРАЗИВ

Круг отрезной, шлифовальный круг, абразивный круг.

Абразивные материалы (абразивы) (лат. Abrasio - соскабливание), вещества повышенной твердости, применяемые в массивном или измельченном состоянии для механической обработки (шлифования, резания, истирания, заточки, полирования и т.д.), других материалов. Естественные абразивы - кремень, наждак, пемза, корунд, гранат, алмаз и другие. Искусственные: электрокорунд, карбид кремния, боразон, эльбор, синтетический алмаз и другие.

Абразивный инструмент служит для абразивной обработки (шлифования, притирки, полирования и др.); изготовляется из абразивов и связки. Бывает жестким (шлифовальные круги, бруски и т.д.) и мягким (шлифовальная шкурка, фибровые диски и т.д.)

Корунд (от санскр. Курувинда - рубин), минерал подкласса простых окислов Al2O3. Примеси Сr, Fe, Ti и др. Кристаллизуется в тригональной сингонии. Плотность около 4 г/см3. Прозрачные разновидности - драгоценные камни (рубин, сапфир и др.).

Наждак - мелкозернистая горная порода, смесь Корунда (60-70 %) с магнетитом, гематитом и шпинделью.

Электрокорунд - синтетический корунд (91-99% Al2O3), получаемый плавкой глиноземсодержащего сырья в электропечах.

Карбиды - химические соединения углерода с металлами и некоторыми неметаллами, например карбид кальция, карборунд, цементит. Карбиды вольфрама, титана, тантала, ниобия и др. тугоплавки, тверды, износостойки, жаропрочны; входят в состав твердых сплавов, используемых для изготовления резцов, буровых коронок, деталей газовых турбин и реактивных двигателей.(круг отрезной, абразивный круг)

Карборунд (карбид кремния) SiС, бесцветные кристаллы с алмазным блеском, технический продукт. Различают "Зеленый карбид кремния" и "Чёрный карбид кремния". Тугоплавок (tпл 2830 оС) химически стоек, по твердости уступает лишь алмазу и боразону. Используется как абразивный материал и для изготовления деталей химической и металлургической аппаратуры, работающей в условиях высоких температур (шлифовальный круг, абразивный круг).

Шлифование - (от польского szlifowac - точить, полировать, шлифовать) обработка поверхностей абразивным инструментом на станках или вручную. Позволяет получать шероховатость поверхности до 11-го класса.

Шлифовальный станок - станок для обработки материалов шлифованием. По кинематическим особенностям в металлообработке различают Ш.с.: кругло-, внутри-, бесцентрово-, и плоскошлифовальные, планетарные. К ним относятся также: заточные, доводочные, полировальные, и некоторые другие металлорежущие станки работающие абразивным инструментом. В деревообработке различают ленточные, цилиндровые, щеточные и др. Ш.с. В камнеобработке Ш.с. в основном аналогичны плоскошлифовальным (абразивный круг, круг отрезной).

Фибра (от лат. Fibra - волокно), материал, изготовляемый пропиткой, не проклеенной тряпичной бумаги (несколько слоев) концентрированным раствором хлорида цинка.

Шлифматериалы из карбида кремния применяют для обработки различных материалов как, в свободном, так и связанном виде. Абразивный инструмент из зеленого карбида кремния (63С, 64С), используют для предварительного и окончательного шлифования твердых сплавов, быстрорежущих закаленных сталей, азотированной стали, белого чугуна, сплавов цветных металлов, твердых минералов, керамики, фарфора, стекла и др. Шлифматериалы из черного карбида кремния (54С, 53С, 52С, 51С) применяют для обработки чугуна, природного камня, сплавов цветных металлов, стекла, пластмасс, кожи, резины.
Электрокорунд — искусственный корунд, получаемый плавкой боксита или глинозема в электрической дуговой печи. Промышленность производит несколько видов электрокорунда: нормальный, белый, хромотитанистый, циркониевый, магниево-кремниевый, сферокорунд и формокорунд. Ранее выпускались так же хромистый и титанистый электрокорунды, монокорунд.

Нормальный электрокорунд (14А, 13А) получают восстановительной плавкой шихты, состоящей из бокситового агломерата, углеродистого материала и чугунной стружки.
Окраска нормального электрокорунда меняется от бесцветной до светло- и темно-коричневой. Плотность 3,85—3,95 г/см3, микротвердость—18,9—19,6 ГПа.
Нормальный электрокорунд марки 14А используют для изготовления инструмента на керамической и органической связках, шлифовальной шкурки, а также на операциях обработки свободными абразивными зернами, марки 13А - для изготовления инструмента на органической связке и для других целей.

Белый электрокорунд (25А, 24А) получают плавкой глинозема. Плавку производят непрерывным способом с периодическим выпуском расплава в изложницы.
Основная составляющая продукта — корунд (98—99%), в небольшом количестве (1—2%) присутствуют примеси.
Зерна бесцветные и прозрачные, иногда слабо-розового или другого оттенка вследствие присутствия незначительных количеств изоморфных примесей ионов-красителей.
Плотность белого электрокорунда 3,90—3,95 г/см3, микротвердость 19,6—20,9 Гпа.
Шлифовальные материалы из белого электрокорунда используют для изготовления абразивного инструмента на керамической связке и шлифовальной шкурки. Микрошлифпорошки белого электрокорунда применяют на операциях обработки свободными абразивными зернами.

Хромотитанистый электрокорунд (95А, 94А) производят плавкой в электрической дуговой печи глинозема с добавлением легирующих компонентов (оксидов хрома и титана).
Легирование двумя компонентами дает возможность улучшить абразивные свойства материала. Шлифовальные материалы из хромотитанистого электрокорунда благодаря своим высоким абразивным свойствам вытеснили на ряде ответственных операций абразивной обработки шлифовальные материалы из хромистого электрокорунда, который, как уже отмечалось, в настоящее время не производится. Область применения — производство абразивного инструмента, шлифовальной шкурки, обработка свободными абразивными зернами.

Циркониевый электрокорунд (38А) представляет собой разновидность электрокорунда, получаемого при плавке в электрической дуговой печи шихты, в состав которой входит сырье, содержащее глинозем и оксид циркония.
Плотность циркониевого электрокорунда 4,05—4,15 г/см3, микротвердость 22,6—23,5 ГПа. Шлифовальные материалы из циркониевого электрокорунда используют в производстве обдирочных кругов. Коэффициент шлифования инструмента из циркониевого электрокорунда на обдирочных операциях не менее чем в 10 раз превышает этот показатель для инструмента из нормального электрокорунда.

Магниево-кремниевый электрокорунд получают плавкой в дуговых электрических печах глинозема с добавками оксидов магния и кремния.
Области применения магниево-кремниевого и хромотитанистого электрокорундов аналогичны.

Сферокорунд (ЭС) — абразивный материал, получаемый из расплавленного оксида алюминия в виде полых корундовых сфер. Шлифовальные круги, изготовляемые из сферокорунда на различных связках, могут быть эффективно применены для обработки труднообрабатываемых материалов (жаропрочных сплавов, нержавеющих сталей), а также мягких и вязких материалов: кожи, резины, пластмассы, цветных металлов и др. При работе шлифовального круга сфера разрушается и обнажает острые режущие кромки, что обеспечивает производительное шлифование при малом тепловыделении. Сферокорунд используют также при изготовлении некоторых видов огнеупорных изделий. Теплопроводность таких изделий в два раза ниже, чем литых малопористых огнеупоров.

Формокорунд получают методом экструдирования специально подготовленной шихты с последующим спеканием при температуре 1700° С. Мелкая кристаллизация формокорунда, высокие прочностные свойства, хорошая самозатачиваемость обуславливают преимущественное использование его в производстве абразивного инструмента для тяжелых обдирочных работ.
- отрезной круг
- абразивный круг

При выборе инструмента для операции абразивной обработки существенное значение имеет зернистость абразивного материала. Зернистость выбирается в зависимости от следующих факторов:
· количества снимаемого при обработке материала;
· требуемой шероховатости и точности обработки поверхности;
· физических свойств обрабатываемого материала;

Крупнозернистые инструменты применяются:
· при обдирочных и предварительных операциях с большой глубиной резания, когда удаляются большие припуски;
· при работе на станках большой мощности и жесткости;
· при обработке материалов, которые вызывают заполнение пор круга и засаливание его поверхности, например при обработке латуни, меди и алюминия;
· при большой площади контакта круга с обрабатываемой деталью, например при использовании высоких кругов, при плоском шлифовании торцом круга, при внутреннем шлифовании.

Средне- и мелкозернистые инструменты применяются:
· для получения шероховатости поверхности 0,320—0,080 мкм;
· при обработке закаленных сталей и твердых сплавов;
· при окончательном шлифовании, заточке и доводке инструментов;
· при высоких требованиях к точности обрабатываемого профиля детали.
С уменьшением размера абразивных зерен повышается их режущая способность за счет возрастания числа зерен на единице рабочей поверхности, уменьшения радиусов округления зерен, меньшего износа отдельных зерен. Однако уменьшение размера зерен приводит к значительному уменьшению пор круга, что вызывает необходимость снижения глубины шлифования и величины снимаемого на операции припуска. Чем мельче абразивные зерна в инструменте, тем меньше в единицу времени снимается материала с обрабатываемой заготовки.
Мелкозернистые инструменты обладают меньшей способностью к самозатачиванию по сравнению с инструментом более крупной зернистости, в результате чего быстрее притупляются и засаливаются. В настоящее время все более широкое применение находят абразивные инструменты так называемых промежуточных (20, 32 и 63) зернистостей. Применение шлифовальных кругов зернистостью 32 вместо шлифовальных кругов зернистостью 40 позволяет повысить стойкость кругов до 60% и снизить шероховатость обработанной поверхности. Замена кругов зернистостью 40 кругами зернистостью 63 при предварительном и комбинированном шлифовании повышает съем металла до 20% при одновременном увеличении стойкости кругов до 18%. Таким образом, рациональное сочетание режима обработки, правки инструмента и зернистости позволяет получать высокие точность и качество обработки поверхности.
Инструменты из алмазов и эльбора, изготовляемые зернистостью 25 и мельче, применяются при предварительном и окончательном шлифовании заготовок.
- отрезной круг,
- алмазный круг
- круг лепестковый торцевой
- шлифовальный и обдирочный круг

Шлифовальная шкурка - абразивный инструмент на гибкой основе с нанесенным на нее слоем или несколькими слоями шлифовального материала, закрепленного связкой. Применяется в виде шлифовальных листов, бесконечных лент, бобин, дисков, трубок, колец, конусов, лепестковых шлифовальных кругов и др.

Основа. В зависимости от назначения шлифовальной шкурки и требований к прочности при эксплуатации для ее изготовления применяют ткани хлопчатобумажные, смешанные, (основа - хлопчатобумажная, уток - вискозная техническая нить), синтетические (капрон, лавсан), бумагу, фибру, комбинированную основу (ткань + бумага).
Выбор основы обусловлен нагрузками при шлифовании. Саржа особо легкая, легкая и средняя применяются для изготовления шкурки, предназначенной для работы со средними нагрузками. Такие ткани, как саржа утяжеленная, ткань с вискозно-технической нитью в ухке, применяются на особо тяжелых операциях. Шифон капрон, плащевая ткань предназначены для изготовления более эластичной шкурки. Бумаги марок 0-140 (П1) и 0-200 (П2) используются при изготовлении неводостойкой шкурки, предназначенной для работы со средними нагрузками, а бумаги марок 0-240 (П5) и БВ-225 (П9) - при изготовлении неводостойкой шкурки, предназначенной для работы с большими нагрузками.

Связка. Для изготовления шлифовальной шкурки применяют связки различных видов и марок. При изготовлении неводостойких тканевых, бумажных и комбинированных шкурок, предназначенных для абразивной обработки без охлаждения или с применением СОЖ на основе масла, керосина и уайт-спирита, используется мездровый клей, мездровый клей в сочетании с фенолформальдегидными смолами, казеиновый клей.
Для изготовления шлифовальной шкурки на фибровой основе применяются органические связки - жидкий бакелит и фенолформальдегидные жидкие смолы.
Шлифовальные материалы. Шлифовальную шкурку изготовляют из нормального, белого и легированного электрокорундов, зеленого и черного карбидов кремния, граната, хромотитанистого электрокорунда, эльбора и алмаза. Выбор вида шлифматериала для изготовления шкурки зависит от обрабатываемого материала.