ГЛАВА 18. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

18.1. Абразивные материалы

Человечество с древности использовало природные абразивные материалы, которые являются источником для производства обрабатывающих инструментов. Термин абразивный происходит от французского abrasif «шлифовальный». Любой достаточно твердый материал обладает по отношению к менее твердому материалу абразивными свойствами. Твердость абразивных материалов определяется сопротивлением материала, поверхность которого подвергается скоблению (шлифованию). Степень твердости абразивных материалов определяется по шкале Мооса, названая в честь немецкого минеролога Фридриха Мооса, предложенного им в 1818 году. В качестве абразивных материалов (абразивов) используют природные и искусственные вещества, обладающие высокой твердостью, т.е. карбиды, оксиды, нитриды, алмаз (Рис. 18.1).

Рис.18.1. Виды абразивных материалов

Из природных абразивов можно назвать следующие материалы: алмаз, гранат, земля инфузорная, кварц, корунд, мел, железняк красный, наждак (минерал, состоящий из магнетита и корунда), пемза (вулканическое пузыристое стекло), полевой шпат, трепел.

Интересно знать: Абразивные материалы

18.2. Свойства и область применения абразивных материалов

Абразивные материалы используются в процессах: шлифования, полирования, разрезания материалов. Широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов. Абразивная способность и износостойкость абразивного материала зависят от его твердости, теплостойкости, хрупкости и дробимости зерна, а также от степени химического взаимодействия с обрабатываемым материалом.

Механическая стойкость – способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки, не разрушаясь при резке, шлифовке и полировке. Она характеризуется пределом прочности при сжатии, который определяют, раздавливая зерно абразивного материала, фиксируя нагрузку в момент его разрушения. Предел прочности абразивных материалов при повышении температуры снижается.

Химическая стойкость – способность абразивных материалов не изменять своих механических свойств, будучи во взаимодействии с растворами щелочей, кислот, а также в воде и органических растворителях.

Абразивные материалы делятся:

по твердости (сверхтвердые, твёрдые, мягкие);
химическому составу;
по величине шлифовального зерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие).

Зерном абразива называют отдельный кристалл, сростки кристаллов или их осколки при отношении их наибольшего размера к наименьшему не более 3:1. Величина зерна измеряется в микрометрах. Абразивные материалы отличаются между собой размером (крупностью) зёрен, имеющих номера 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25,20, 16, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14, М10, М7 и М5 и подразделяются на четыре группы:

шлифзерно (от № 200 до 15),
шлифпорошки (от № 12 до 3),
микропорошки (от М63 до М14),
тонкие микропорошки (от М10 до М5).

Для скрепления отдельных абразивных зерен в одно тело служит связка. От материала связки в большой степени зависит прочность удержания зерен в шлифовальном круге. В качестве связок применяют: неорганические вещества, органические вещества, синтетические вещества и металлы.

Искусственные абразивы обладают большей твердостью по сравнению с природными, а применение добавок позволяет получить широкий спектр материалов с необходимыми свойствами для различных видов абразивной обработки.

Наибольшее распространение для производства абразивных инструментов на гибкой основе получили такие типы абразивного зерна:

Оксид алюминия (электрокорунд) – кристаллический оксид алюминия (Al2O3) (Рис.18.2). Сырьем для производства оксида алюминия являются бокситовые глины, содержащие не менее 60% Al2O3. Электрокорунд особенно подходит для обработки металла и древесины, он составляющей для производства отрезных и шлифовальных кругов и других абразивных инструментов.

Рис. 18.2. Электрокорунд

Карбид кремния (SiC)

Получают путем синтеза природного кварцевого песка и нефтепродуктов. В электропечи при температуре более 2000 С происходит кристаллизация смеси результатом которого является образование карбида кремния (Рис.18.3). Зерна карбида кремния, благодаря твердой и кристаллической структуре с высокой режущей способностью подходят для обработки лака, краски, шпаклевки, стекла, керамики, камня, чугуна, титана, резины и различных полимеров. Зерно карбид кремния применяется для изготовления основы из которой производится шлифовальная лента на бумажной или тканевой основе, водостойкая шлифовальная бумага.

Рис. 18.3. Карбид кремния

Новые модифицированные виды абразивного зерна

В последнее время появляются новые модифицированные виды абразивного зерна, обладающие высокими режущими способностями и превосходной стойкостью за счет самозатачивания. К таким видам абразивного зерна относится керамический электрокорунд (керамокорунд).

Абразивные материалы в чистом виде, как рабочий инструмент применяются крайне редко. Свое основное применение абразивы нашли как основная составляющая для производства абразивных инструментов на гибкой основе, армированных отрезных кругов, шлифовальных кругов и на керамической связке (Рис.18.4).