Карборунд был впервые синтезирован в 1891 году ученым и изобретателем Эдвардом Ачесоном (США). Однако сегодня существует гораздо больше промышленных абразивов, которые используются чаще, чем природные. Давайте рассмотрим характеристики наиболее распространенных из них.
Что такое абразивные материалы
Переключение навигации
Ремонт в регионах
- Главная
- Строительные материалы
- Инструменты для обработки древесины классификация
- Абразивы и абразивные материалы
Абразивы, вещества и инструменты, используемые для шлифования, заточки, полировки, абразивной обработки и других подобных процессов обработки поверхности.
Главной особенностью любого абразивного процесса, отличающей его от других процессов обработки поверхности, можно считать одновременное участие многочисленных, беспорядочно расположенных, очень мелких абразивных частиц, свободных (порошок) или связанных с изделием (камень, круг, деталь, скребок и т.д.), которые воздействуют на обрабатываемую поверхность своими острыми режущими кромками, постоянно соскабливая массу объекта от более мелких фрагментов.
Такой агрегатный характер абразива отличает их работу от работы фрез и других «цельных» режущих инструментов, у которых шлифованная режущая часть установлена под углом и производит единую стружку большей или меньшей толщины. Важным преимуществом является возможность удаления любой толщины (вплоть до нескольких микрон) с поверхности объекта.
Применение абразивов
Абразивы широко используются в различных отраслях промышленности, особенно в машиностроении. Их потребление особенно возросло в связи с переходом к массовому производству взаимозаменяемых стандартных деталей, требующих высокой точности. Основными заказчиками являются предприятия автомобильной, авиационной, станкостроительной и машиностроительной промышленности.
Процессы «доводки» и «шлифования», распространенные в современной технологии, выполняются с помощью очень мелких абразивных порошков, которые компенсируют неровности обработанной поверхности. Абразивы также играют важную роль в заточке инструментов.
Оптическое стекло, зеркала и другие виды стекла имеют огромное значение. В деревообрабатывающей и кожевенной промышленности абразивные материалы часто используются для выравнивания неровностей поверхности и придания дереву и коже гладкости. В бумажной промышленности при производстве целлюлозы используются абразивные материалы; инструмент для раскалывания древесины — боровой камень. Жернова, перемалывающие пшеницу в муку, также являются одним из видов абразивов.
Классификация абразивных материалов
Абразивы характеризуются широким спектром самых разных свойств. Они отличаются друг от друга по исходному сырью, структуре, свойствам, способу изготовления, промышленному назначению, форме, условиям использования и т.д., что делает их классификацию чрезвычайно сложной.
К дисперсным абразивам относятся вещества в виде кристаллов, гранул и порошков, часть из которых используется в качестве полуфабрикатов для производства абразивов, а часть — непосредственно в процессах шлифования. В таблице 1 приведены размеры зерен крупных и средних абразивных материалов, определенные в различных действующих нормативных документах.
Таблица 1. Размеры зерен различных грубых и средних абразивных зерен.
Очень мелкие порошки называются микронными. Они названы по времени (в минутах), необходимому для отделения каждого номера в колонке негазированной воды после предварительного смешивания суспензии.
Minutellen изготавливаются из натурального и искусственного корунда, углерода, алмаза, а также наждачных и силикатных абразивов. Наибольшее количество минутелл изготавливается из натурального полукорунда бугу. Недавно было организовано производство мини из искусственных абразивов. Минники частично изготавливаются из дробленого и просеянного корунда.
Применение
Абразивные инструменты широко используются в строительстве и машиностроении. Современные станки требуют точной отделки, шлифовки деталей, абразивные порошки сглаживают неровности на обработанных поверхностях. Основными потребителями абразивных материалов являются отрасли промышленности:
- станкостроительная;
- автомобильная;
- авиационная;
- ж/д.
Абразивы используются при обработке оптического стекла и зеркал. Абразивные круги используются для шлифования деталей в деревообрабатывающей и кожевенной промышленности. Пищевая промышленность также нуждается в абразивах: они являются жерновами, превращающими пшеницу в муку.
Абразивы используются для шлифовки деталей:
- круглого;
- плоского;
- бесцентрового;
- ленточного.
Абразивы используются для резки деталей при демонтаже конструкций и для покрытия поверхностей. Абразивы также необходимы для пескоструйной обработки для удаления краски и коррозии. Шлифование используется для удаления ржавчины из цилиндров двигателя. Полировка используется для удаления шероховатостей поверхности и достижения зеркальной отделки. Суперфиниширование придает наружным, внутренним и композитным профилям очень точную и чистую поверхность. Алмазная обработка используется для механизмов с высокоточными инструментами.
Свойства
Абразив выбирается по самому важному техническому параметру — твердости. Если абразив мягче заготовки, он не сможет выполнить свою функцию и будет поврежден твердостью поверхности. Исключением является использование более мягкого абразива при шлифовании. Параметр твердости зависит от 2 факторов, которые на него влияют. К ним относятся:
- внутренняя энергия кристаллической решетки;
- величина валентности.
Материал является твердым, т.е. обладает повышенной абразивностью, если он имеет максимальный валентный индекс при минимальных ионных радиусах и плотном расположении атомов. Все материалы с высокой твердостью характеризуются по шкале Мооса радиусом 7-8.
Второй характеристикой является степень хрупкости, в соответствии с которой абразивные частицы сначала разлагаются, а затем происходит остаточная деформация, приводящая к результату обработки. Если абразивное зерно слишком хрупкое, оно ломается перед обработкой, поэтому эффект шлифования не может быть достигнут.
В случае острых ребер частицы имеют неправильный, чашеобразный излом и снабжены несовершенно связанными кристаллами, что также является одним из важных свойств абразивного материала. Излом — это свойство кристаллов разрушаться при ударе о плоскость. Уменьшение этого свойства повышает устойчивость абразива к механическим нагрузкам и обеспечивает большую остроту кромок. Помимо основных свойств, абразивные материалы обладают и другими свойствами; результат пескоструйной обработки зависит от многих факторов:
- размеров частиц;
- формы;
- наличия посторонних элементов;
- скорости абразивной обработки;
- начальных и завершающих моментов;
- вязкости с хрупкостью;
- обрабатываемых предметов.
Сумма всех свойств определяет результат работы абразивов. Аддитивность влияния факторов изучает даже наука об истирании, которая подтверждает выводы ученых с мнениями экспертов.
Типы абразивных материалов
Промышленность предъявляет свои требования к абразивным материалам. Качество сырья зависит от доли фактического абразива, например, оксида алюминия Al2O3в корундовой руде. Структура сырья влияет на степень утонченности и хрупкости. Проще говоря, эти параметры позволяют извлекать из сырья дисперсный абразивный материал с определенной чистотой и размером зерна. Измельченный материал отвечает за гранулометрический состав, который определяет однородность частиц. Необходимо выбрать количество зерен для данной поверхности, так как если выбрано неправильное количество, то более крупные зерна, чем необходимо, изменят обрабатываемый объект. При использовании меньшего количества зерен эффект измельчения снижается.
Абразивные материалы классифицируются по типам:
- природного образования — в виде песка, циркония, граната, минеральных веществ;
- производственного создания — производят структуру, чтобы дробить, шлифовать, измельчать пшеницу, делают стеклянные шарики;
- побочного происхождения из отходов производства – шлаки от металлической плавки, остатки сельхозпродукции.
В качестве природного абразива хорошим примером является песок; с ним следует обращаться осторожно, чтобы пыль не повредила вашему здоровью в процессе работы. Металлические абразивы изготавливаются из остатков стали, железа и чугунных сплавов. Крошка используется для механической обработки, благодаря своей прочности этот материал используется многократно. Карбид кремния используется для удаления нагара при закалке стали. Стеклянные шарики используются для удаления грязи с поверхностей и их полировки.
Шлак является побочным продуктом при плавке металла. Он может резать поверхность на высокой скорости и выполнять различные операции. Никелевый шлак производится в плавильной промышленности; этот популярный абразивный материал имеет высокую плотность, твердость и острые шарики с множеством углов, которые обеспечивают высокий уровень очистки. Купрошлак способен тщательно очистить старые покрытия от коррозии и засоления. Абразив безвреден для человека и окружающей среды. Это не запрещено природоохранными и санитарными структурами.
Минеральная крошка на заказ производится в нужном количестве и с нужными размерами фракций. Абразивное зерно имеет высокий удельный вес, плотность и кинетическую энергию удара частиц, что позволяет удалять глубокую ржавчину. Однако шлак любого происхождения очень хрупок и часто превращается в порошок после первичной обработки.
