Абразивы, вещества и орудия, применяемые для шлифования, заточки, полировка, истирания и других сходных с ними процессов механической обработки поверхностей.
Наиболее существенным признаком всякого абразивного процесса, отличающим его от других способов обработки поверхностей, можно считать одновременное участие в работе многочисленных, беспорядочно расположенных, очень мелких частиц абразивного материала, свободных (порошки) или связанных в какое-либо изделие (камень, круг, сегмент, оселок, шкурку и пр.), совокупно действующих на обрабатываемую поверхность своими острыми режущими краями, непрерывно соскабливающими с предмета массу тончайших стружек.
Этот агрегатный характер абразива отличает их работу от работы резца и других «массивных» режущих инструментов, имеющих отточенную, установленную под определенным углом режущую часть и дающих одиночную более или менее толстую стружку. Важным преимуществом работы является возможность снять с поверхности предмета слой любой толщины (до нескольких микрон).
Что такое абразивные материалы
Абразивы
— это материалы, отличающиеся твердостью, превосходящей прочие типы материалов (даже металлы). Это твердые мелкие частицы, применяемые в свободном либо связанном виде (например, в виде какой-либо формы, зафиксированные на поверхности и пр.).
Абразивы предназначены для механической обработки различных материалов, снимания с них тончайшего слоя острыми выступами своих частиц. По сути, абразивными свойствами располагает любая твердая структура по отношению к менее твердой. Однако в промышленных масштабах используются лишь конкретные виды абразивных материалов.
Круг абразивный шлифовальный
Абразивные круги выполнены в виде очень тонких листков и имеют посадочные отверстия в центре с обрамлением в форме металлической втулки. Для создания таких дисков используют разные частицы, наполнители в сочетании со специальной связующей массой, в качестве которой может выступать вулканитовая или бакелитовая. В соответствии с технологией, все перечисленные компоненты после перемешивания отправляются в специальные формы, после чего подвергаются прессованию.
Абразивные круги бывают двух видов:
- шлифовальные;
- отрезные.
Первые предназначены для резки твердых неметаллических и металлических материалов, в том числе мрамора, кирпича, гипсокартона, сплавов цветных металлов и других. Шлифовальные круги чаще всего используют для шлифования и заточки деталей, выполненных из тех же самых материалов.
Оба вида абразивных кругов одинаково востребованы на производстве. Их используют для обработки на соответствующего типа станках — шлифовальных и отрезных.
Необходимый результат при использовании абразивных кругов получают путем воздействия острыми вершинами абразивных частиц, которые во время вращения круга врезаются в обрабатываемую поверхность. Как правило, эти частицы имеют размер от 100 до 2000 мкм. Следует заметить, что с увеличением размера и твердости зерен абразива повышается и производительность круга.
Абразивная обработка материалов
Из абразивов изготавливаются специальные абразивные инструменты. У них, в отличие от лезвийных (металлических), нет сплошной кромки реза. Данную функцию выполняет цельная зернистая структура, резцом в ней является каждое из зерен. Эти абразивные частицы скреплены друг с другом связующим веществом или же объединены в какое-то изделие (это может быть круг, камень, шлифовальная шкурка, щетка), совокупно воздействуют на рабочую поверхность своими режущими краями, снимая ими тончайшую стружку (данный слой может составлять всего несколько микрон).
Абразивные материалы востребованы для разных типов обработки:
- шлифование – бывает круглое, плоское, кругами, лентой, а также бывает предварительное и чистовое;
- притирка;
- гидроабразивная обработка;
- ультразвуковая;
- пескоструйная;
- полирование (бывает предварительное, зеркальное);
- хонингование (это отделочная обработка внутренних цилиндрических деталей, например автомобильных цилиндров);
- суперфиниширование (предполагает минимальный съем материала);
- галтовка (это очистка мелких деталей от окалины, коррозии, заусенцев и пр.);
- прорезка, отрезка;
- заточка.
Виброгалтовка и абразивы для неё
Виброгалтовкой принято называть влажную обработку изделий с применением рассматриваемого инструмента, для выполнения которой используется специальное оборудование, которое в своем составе должно иметь подвод и устройство стока воды.
Важной характеристикой, которой должны обладать машины, предназначенные для проведения виброгалтовки, является наличие у них техпроцесса. Для выполнения виброгалтовки традиционно используются абразивы многоразового назначения. Как показывает практика, одного материала достаточно на несколько месяцев активной эксплуатации.
Виды абразивных материалов
Абразивные материалы отличаются по разным параметрам. Так, они классифицируются по твердости (бывают мягкие, твердые, сверхтвердые), своему химическому составу, размеру зерна (могут быть крупные, средние, тонкие, особо тонкие).
По своему происхождению выделяют абразивы трех типов.
1. Природного (или естественного) происхождения. Это песок, гранат, цирконий и пр.
2. Искусственного (или синтетического, производственного) происхождения. Данные материалы изготавливаются специально для абразивной обработки. Наиболее распространенными являются искусственный алмаз, карбид кремния, бора, электрокорунд, кубический нитрит бора.
3. Абразивы из побочных продуктов производства: с/х остатки, шлаки от выплавки металлов (например, никельшлак), от работы электростанционных котельных. Данные материалы доступны, имеют разнообразные размеры частиц, низкую стоимость.
Абразивные минералы
Абразивы могут быть классифицированы как природные или синтетические. При обсуждении абразивных материалов, натуральные материалы традиционно считаются лучшими, но достижения в области технологии материалов привели к тому, что эти различия стали менее заметны. Многие синтетические абразивные материалы эффективно заменяют натуральные минералы, отличаясь лишь тем, что синтетические минералы изготовлены искусственно, а не найдены в природном месторождении. К тому же примеси в природных минералах могут сделать их менее эффективными.
Некоторые натуральные абразивные минералы:
- Кальцит (карбонат кальция)
- Корунд
- Алмазная пыль (широко используются синтетические алмазы)
- Пемза
- Песок
Некоторые абразивные минералы (такие, как оксид алюминия, оксид циркония ) возникают естественным путем, но достаточно редки, либо их разработка более трудоемка /дорогостояща чем получение синтетических аналогов.
Вот некоторые искусственные абразивные материалы:
- Боразона (кубический нитрид бора или CBN)
- Керамика
- Керамический оксид алюминия
- Керамический оксид железа
- Корунд (глинозем или оксид алюминия )
- Сухой лед
- Стекло (порошок)
- Абразивная сталь
- Карбид кремния (карборунд)
- Цирконий (оксид алюминия)
Естественные абразивные материалы
Рассмотрим некоторые из природных абразивов.
Алмаз является наиболее твердым из природных материалов, состоящим из чистого углерода. В природе он встречается, как правило, в виде россыпи кристаллов. Алмазы бывают ювелирные и технические (именно они применяются в качестве абразивов).
Гранат
— это минерал, состоящий из алюмосиликатов извести, магнезии и других примесей. Он может быть окрашен в разные цвета, за исключением синего. Используется в измельченном виде: частицы наносятся на шкурки для шлифования.
Корунд
состоит из кристаллической окиси алюминия с примесями, отличается окраской от синеватой до коричневой. При этом твердость материала снижается с повышением содержания в нем окиси железа.
Наждак
— смесь корундовых зерен с магнезитом и прочими минералами.
Кварц
представляет собой оксид кремния кристаллической формы. Разновидностью кварца является кремень: он состоит их кремнезема, в природе встречается в виде массивных горных пород.
Пемза
— это пористая структура вулканического происхождения, состоит из кремнезема и глинозема.
Мел
— карбонат кальция, с помощью которого возможны тонкие виды обработки (полирование, притирка).
Назначение абразивных инструментов
Абразивный инструмент нашел широкое применение во многих сферах промышленности и быта. Он используется в различной обработке металлических и неметаллических поверхностей, например, в процессе шлифования, полирования, подрезки и т.д. Поэтому материалы и устройства с частицами абразива применяются в производстве машин, приборов, станков, деталей, подшипников, предметов быта (пемзы и пилочки) и т.п. Также эта категория активно используется в строительных работах – для удаления шероховатостей, неровностей, царапин и сколов с покрытия.
Искусственные абразивы
Впервые искусственный абразив карборунд синтезировал в 1891 г. ученый-изобретатель Эдвард Ачесон (США). Сегодня же абразивов производственного происхождения очень много, они применяются шире, чем природные. Рассмотрим особенности самых распространенных из них.
Электрокорунд получают посредством восстановительной плавки из боксита в электропечах. Цвет абразива варьируется от серого до красно-бурого. Из материала производят жесткий абразивный инструмент.
Карбид кремния получается с помощью восстановления кремниевой кислоты углеродом. Материал обладает повышенной хрупкостью, применяется в порошковом виде либо как инструмент для обработки стекла, фарфора и прочих хрупких структур.
Карбид бора
— наиболее твердый синтетический абразив, используется как паста для шлифовки очень твердых поверхностей.
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.
Абразивные жидкости
Процент содержания твердых частиц в разных абразивных продуктах может значительно различаться. Иногда они включаются в жидкую среду — в этом случае речь идет об абразивной жидкости. Примерами являются чистящие жидкие средства (средства бытовой химии), краски с содержанием кварцевого песка, песочные суспензии, каустизационный шлам, продукты пищевого производства (сахарные суспензии, шоколадные пасты с кусочками орехов), косметологии (скрабы, абразивные зубные пасты) и пр. Конечно, не все они применяются для обработки поверхностей. Тем не менее данные среды обладают абразивными свойствами, что нужно учитывать при подборе оборудования, которое с ними работает.
Подробнее про перекачку абразивных жидкостей
можно почитать тут:
https://www.arkronix.ru/fluid-types/abrazivnye-zhidkosti/
Свойства абразивных материалов
Абразивы имеют ряд важных характеристик, или свойств. Так, важным их параметром является твердость. Ее определяют сопротивлением материала, поверхность которого подвергается шлифованию. Так, самым твердым абразивным материалом по шкале Мооса (она названа в честь немецкого ученого-минеролога) в является алмаз (10 баллов), карбид бора имеет соответственно 9,5 балла, корунд, карбид кремния и электрокорунд — 9, кварц — 8, гипс — 2, тальк — 1 балл.
Другие свойства абразивов — это прочность, хрупкость, зернистость (это размер и форма шлифовального зерна). Так, форма зерен может быть изометрической (у них высота, ширина, толщина примерно одинаковы), мечевидной, пластинчатой — этот показатель зависит от природы абразивного материала и степени измельчения изначального зерна.
Абразивная способность данных веществ (то есть их эксплуатационные качества) определяется массой удаляемого при шлифовании слоя материала.
Абразивы имеют свойство самозатачиваемости: они сохраняют работоспособность благодаря образованию новых выступов, режущих кромок у зерен в ходе обработки.
Применение абразивов
Люди издревле использовали абразивы. Например, индейцы майя в IX в. до н. э. украшали зубы драгоценными камнями, отверстия в них они просверливали трубочками, на которые был нанесен истолченный кварц.
Сегодня же сфера применения абразивных материалов очень широка. Например, они незаменимы в металло- и деревообработке, строительстве. Применяются абразивы и в быту. Так, в каждом доме есть наждачная бумага, пемза, пилки для ногтей (они также покрыты очень мелкими полирующими частицами).
#ФОРМА#
