Абразивные материалы
Абразивные материалы с древних времен изучались и использовались человечеством. Об абразивных свойствах многих природных материалов написании в сотнях книгах. Абразивные материалы по праву считаются источником для производства обрабатывающих инструментов. Вспомните каменные наконечники, сделанные с использованием абразивных свойств камня. Природа подарила нам замечательные минералы абразивы , которые и по сей день используются в промышленности и быту. К природным абразивам относят алмаз, гранат, кремень. Человек научился синтезировать абразивные материалы близкие по своим свойствам природным абразивам.Абразивные материалы
Характеристики абразивных материалов
Понятие абразивные материалы происходит от французского abrasif, на латыни, (abrado, abrasi (лат.) - скоблить. 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.
Данные шкалы выведены на основании наблюдения за тем, насколько легко или трудно один материал может соскоблить другой менее твердый материал. Абразивные материалы по своей природе подразделяются на натуральные и искусственные (синтезированные).
Первые искусственные абразивы получены в 1891 году американским ученым изобретателем Эдвардом Ачесоном – это был карборунд.
Виды абразивных материалов
Абразивные материалы делятся:
- по твердости (сверхтвердые. твёрдые, мягкие),
- химическому составу,
- по величине шлифовального зерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), размер абразивного зерна измеряется в микрометрах или мешах.
Таблица. Виды абразивных материалов, используемых при абразивоструйной очистке.
| Материал | Размер сита | Форма | Плотность, г/см³ | Твердость по Моосу | Хрупкость | Происхождение | Применение |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Песок | 6-270 | * | 6,24 | 5.0-6.0 | высокая | природный материал | Наружная очистка |
| Минеральный шлак
купершлак/никельшлак |
8-80 | * | 5,304-6,9888 | 7.0-7.5 | высокая | отходы | Наружная очистка |
| Колотая дробь | 10-325 | * | 14,352 | 8.0 | низкая | производство | Удаление плотной окалины |
| Стальная дробь | 8-200 | ° | 17,472 | 8.0 | низкая | производство | Очистка, упрочнение |
| Оксид алюминия | 12-325 | * | 7,8 | 8.0-9.0+ | средняя | производство | Очистка, отделка, удаление заусенцев, гравировка |
| Стеклянные шарики | 10-400 | ° | 5,304 — 5,616 | 5.5 | средняя | производство | Очистка, отделка |
| Пластик | 12-80 | * | 2,808-3,744 | 3.0-4.0 | низкая/ средняя | производство | Удаление краски, снятие
заусенцев, очистка |
| Пшеничный крахмал | 12-50 | * | 5,616 | 2.8-3.0 | высокая | отходы | Удаление краски, очистка |
| Кукурузные початки | 8-40 | * | 2,184-2,208 | 2.0-4.5 | средняя | отходы | Удаление краски
с деликатных поверхностей |
Производство абразивных материалов
Для производства абразивных инструментов используются достаточно распространенные природные и синтетические абразивные материалы, которые в разной степени хорошо поддаются обработке и по-разному воздействуют на обрабатываемую поверхность.
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.
Абразивные зерна
Наибольшее распространение для производства абразивных инструментов на гибкой основе получили такие типы абразивного зерна:
Оксид алюминия (электрокорунд)
Кристаллический оксид алюминия (Al2O3). Сырьем для производства оксида алюминия являются бокситовые глины, содержащие не менее 60% Al2O3. Свое второе название электрокорунд оксид алюминия получил из-за технологического процесса плавления в электродуговых печах с использованием энергии электрической дуги при температуре более 2000 С. Обычные металлургические печи не способны выделить угольный кокс. Эффект плавления может быть усилен магнитным полем в специализированных индукционных печах. При охлаждении расплава в его верхней части происходит кристаллизация с образованием вещества с содержанием оксида алюминия более 97%. В процессе дальнейшей очистки, дробления и просеивания получается абразивное зерно для производства абразивных инструментов. В зависимости от степени твердости и чистоты оксида алюминия от 94 до 99% получаются разновидности корунда . Электрокорунд особенно подходит для обработки металла и древесины, он составляющей для производства отрезных и шлифовальных кругов и других абразивных инструментов.
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. 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.
Циркониевый корунд
Получается в результате высокотемпературного (примерно 1900 С) расплавления смеси из окиси алюминия Al2O3и двуокиси циркония ZrO2в специальных наклоняющихся электродуговых печах, методом "на слив" с последующим интенсивным охлаждением расплава, что позволяет получить микрокристаллический материал с размерами первичных кристаллов до 50 мкм. с само затачивающимся эффектом, высокой плотностью и микротвердостью. Циркон корунд обладает высокой вязкостью и высоким коэффициентом шлифования, которые оптимально подходят для обработки нержавеющей стали. Циркон корунд применяется при изготовлении основы, из которой производят шлифовальную ленту, круги лепестковые торцевые, фибровые круги и другие абразивные инструменты.
Новые модифицированные виды абразивного зерна
В последнее время появляются новые модифицированные виды абразивного зерна, обладающие высокими режущими способностями и превосходной стойкостью за счет само затачивания. К таким видам абразивного зерна относится керамический электрокорунд (керамокорунд). К разновидностям абразивного зерна относятся структурированные абразивы Trizact– пирамидки из микрочастиц абразивного материала, которые по мере износа включают в работу новые абразивные частицы до полного износа.
Применение абразивных материалов
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. Технология производства абразивной шкурки является уникальной для каждого производителя и является коммерческой тайной. Идет постоянная борьба за покупателя среди производителей абразивных материалов и инструментов, которые предлагают все новые и новые абразивы для достижения лучших результатов.
Статьи по теме
Алкидная эмульсия
Требования защиты окружающей среды вызвали интерес к алкидным эмульсиям. Стабильные эмульсии можно получить из большинства алкидов при условии, что вязкость смол не слишком большая и прилагаемых сдвиговых сил достаточно для эмульгирования.