Что такое абразивные материалы. Что такое абразивные материал

Материалы, созданные на основе абразива, применяются в качестве основного инструмента для пескоструйной обработки. Очень важным является правильно выбрать материал.

Если абразив будет выбран неверно, качество обработанной поверхности может получиться неудовлетворительным, а пескоструйные процессы относятся к достаточно дорогим.

Чаще всего, причиной получения покрытия плохого качества становится неверно выбранный абразивный материал. В таких условиях, даже применение самого дорогостоящего оборудования этого не компенсирует.

Для создания глубокопрофильных рисунков и удаления твердой поверхности материала лучше всего использовать гранатовую крошку и кремень, которые относятся к наиболее острым веществам и обладают большой прочностью. Их можно просеивать и брать в обработку вторично.

Кварц содержится в гранате в свободном виде в маленьком количестве, в кремне же его очень много - более девяноста процентов. Именно поэтому, в пескоструйной обработке использовать его не рекомендуется.

Разновидности

1. Природного происхождения - песок, цирконий, гранат, а также, иные минеральные вещества.
2. Производственного происхождения - эти материалы изготавливаются специально для такого типа обработки: дробь, пластик, крахмал из пшеницы, шарики из стекла, оксид алюминия и другие.
3. Из побочных продуктов - являются отходами производства: шлак от выплавки металла, остатки из сельского хозяйства.

Для струйной обработки не стоит пользоваться песком из реки, особенно, если процесс происходит в закрытом помещении. Это вредно для здоровья из-за образующейся пыли.

Материалы природного происхождения

Шире всего применяется песок, так как он эффективен, доступен и недорог. Однако, при обработке образуется пыль.

Сразу же после первого этапа обработки большая часть песка становится пылью. Если процесс идет при использовании материала на основе кварца, мелкие частицы остаются в воздухе длительное время и угрожают дыхательным органам человека.

Материалы производственного происхождения

Металлические абразивы могут быть изготовлены на основе стали, железа и чугуна. В работе они используются в виде крошки. Этот вид материалов используется чаще других, потому что его можно применять многократно.

Чугун стоит дешевле стали, он используется, когда много материала утрачивается в процессе обработки. Железо является более ломким и разрушается на частицы, в результате чего его применение становится более эффективным.

Частицы стали изменяют свою форму при ударе, могут использоваться, пока их размеры не станут слишком маленькими. Для того, чтобы создать нормальные условия обработки, нужно постоянно добавлять некоторое количество нового абразива.

Самым дорогим, твердым и острым материалом является карбид кремния. Применяется для удаления нагара после закалки.

Следующим по своим качествам является оксид алюминия. Чаще всего, им обрабатывают сложные покрытия. Стоит довольно дорого, применяется в закрытых камерах, которые предоставляют возможность рециркуляции. Является одним из самых твердых.

Шарики и стекла используют для удаления загрязнений, однако, при этом не происходит изменение отклонений размеров поверхности. Ими, как правило, полируют и упрочняют изделия, снимают напряжения. В качестве материала для их производства используется натриевое стекло без примесей. Являются весьма ломким абразивом, работа должна вестись под низким давлением для увеличения срока службы.

Побочные продукты

Шлаки производятся при плавке металла и работе электростанционных котельных. В последнее время эти материалы применяются чаще, так как они обладают чистящими свойствами, доступны, содержат мало кварца, имеют разные размеры частиц и недорого стоят.

При применении, частицы шлаков могут развивать высокую скорость и хорошо режут поверхность. В связи с вышесказанным, при помощи этих материалов может выполняться широкий спектр задач. Однако, здесь нужно внимательно следить за давлением.

Никельшлак

Такой вид шлака является продуктом, который получают в медеплавильной отрасли. В разных отделах промышленности этот материал называют по-разному: купрошлак, минеральная дробь или шлифзерно. Чаще всего применяется первое обозначение.

Это наиболее распространенный материал на данный момент. Он обладает высокой плотностью и твердостью. У гранул острая форма с большим количеством углов, позволяющая получить высокую степень очистки. Такой шлак создает хороший профиль поверхности и адгезионные свойства. Применяется для удаления ржавчины, окалины и старого покрытия.

Применение такого материала безвредно для здоровья человека и окружающей среды. Он не запрещен инстанциями, занимающимися экологическими и санитарно-гигиеническими вопросами. В шлаке нет кварца в чистом виде.

Под заказ может быть изготовлен купрошлак с различными размерами фракций. У материала высокая удельная масса и плотность. Кинетическая энергия от удара частиц о поверхность достаточно велика. Рекуперация абразива достигает пяти раз, однако, размер кусочков будет уменьшаться, а количество примесей - возрастать, снижая качество чистки.

Чем мельче фракция шлака, тем мягче должен быть металл для очистки. Применяется для создания профиля и удаления глубоко проникшей ржавчины.

Способ обработки при применении купрошлака может быть абразивоструйным, а может - с применением воды.

У шлаков есть несколько недостатков: они очень ломкие, вторичное их применение ограничено, они образуют пыль. Перед тем, как брать материал в работу, надо удостовериться в отсутствии в нем загрязняющих примесей.

Пескоструйная обработка – это процесс очистки поверхности материала , путём распыления на него абразивных веществ , посредством сжатого воздушного потока…

Пескоструйная обработка - это процесс очистки поверхности материала, путём распыления на него абразивных веществ, посредством сжатого воздушного потока, либо мощной струи жидкости. В качестве абразива могут использоваться: песок различных модификаций, корунд, гранат, никель, стальные и чугунные дроби. Выбор зависит от сферы применения. Сфера применения. При помощи абразивоструйных камер Zitrek, возможно производить различные виды работ: Устранение ржавчины и других видов загрязнений с металлических поверхностей.

Уход за серебром. Как чистить серебряные изделия

Нельзя использовать для чистки жесткие абразивные вещества , такие, как песок, стиральный порошок, Comet, иначе можно легко поцарапать поверхность металла.

Серебряные изделия имеют свойство со временем темнеть и терять блеск, поэтому примерно раз в 1-2 месяца они нуждаются в чистке и полировке. Серебро может резко потемнеть при контакте с различными химическими веществами, поэтому при выполнении любой работы с использованием красящих или едких жидкостей украшения нужно снимать, либо надевать перчатки. Также серебряные изделия могут потемнеть из-за попадания на них йода, зеленки или различных медицинских мазей, особенно тех, которые содержат серу. Правильный уход за серебром поможет избежать всех этих неприятностей и сохранить украшения, столовые предметы или сувениры в хорошем состоянии.

Графит и его свойства

Из коллоидно-графитовых смесей таких как графит С-1 изготавливают шлифовальные и полировочные пасты.

Природные источники графита Графит – уникальный самородный минерал, аллотропная модификация элемента углерода, наиболее устойчивая в земной коре. Свойства графита хорошо изучены и находят широкое применение. Образуется графит в результате вулканической деятельности при высоких температурах, поэтому и находят его в природе в магматических горных породах, где содержание кристаллического графита может доходить до 50%. Встречается графит также совместно с вольфрамитом — в кварценосных жилах, совместно с другими минералами – в полиметаллических среднетемпературных месторождениях, а в таких метаморфических породах, как мраморы, гнейсы, сланцы, графит распространен очень широко.

Не используют щетки, острые предметы, абразивные средства . Отполировать устройство можно тряпкой из микрофибры.

Чистый дом — лицо хозяйки Хорошая хозяйка у многих ассоциируется с безукоризненной плитой, сверкающей посудой, белоснежной раковиной, вкусным обедом, ухоженными близкими, с порядком в комнатах. И чистота в доме стоит на первом месте. Помощниками хозяйки в этом кропотливом труде являются хозтовары, которые быстро и без лишних усилий помогут навести безупречную чистоту. Залогом уюта в доме является правильный выбор чистящих средств. Чистая кухня - лицо хозяйки Рассмотрим, как быстро и экономно очистить кухонные поверхности и предметы: Плита.

Советы для дома по перекраске лакированного паркетного пола

Для заключительного этапа шлифовки желательно использовать мелкозернистый абразивный материал , от 150 до 180 ед.

Если цвет старого паркетного пола перестал вас устраивать, а заменить его по каким-либо причинам пока невозможно, из этой ситуации есть подходящий выход – паркет можно перекрасить, даже если он покрыт лаком в заводских условиях. Подготовка лакированного покрытия к окраске Сначала лаковое покрытие необходимо удалить с паркета путем шлифования. Если половицы в местах стыка имеют фаски, то их нужно ликвидировать до образования сплошной, ровной деревянной поверхности. Для заключительного этапа шлифовки желательно использовать мелкозернистый абразивный материал, от 150 до 180 ед.

Мягкий абразив

Cтраница 1

Мягкие абразивы (венская нзнесть, крокус) разводятся в керосине или машинном масле.  

Мягкие абразивы (венская известь, крокус), применяемые при обработке черных металлов, разводятся в керосине или машинном масле. Весьма тонкая притирка стали производится венской известью, разведенной в спирте или авиабензине, а также тонким крокусом в вазелине.  

Мягкие абразивы (венская известь, крокус) разводятся в керосине или машинном масле.  

Мягким абразивом, и таким образом, выступающие частицы поверхности постепенно стираются. Доводочная жидкость обеспечивает: возможность легко наносить и равномерно распределять по поверхности притира абразивные зерна; повышение эффективности действия абразива за счет поверхностно активных веществ, имеющихся в ней; более быстрый съем металла за счет смазочного эффекта и предохранение притира от заедания.  

Что представляют собой мягкие абразивы.  

В качестве мягких абразивов применяют измельченные початки кукурузы, косточковую крошку, алюминиевую дробь или песок и др. Легкие абразивы не образуют царапин на деталях. В качестве твердых абразивов используют кварцевый песок, стальную или чугунную дробь.  

При притирке мягкими абразивами процесс шаржирования заключается в свободном нанесении равномерным слоем на поверхность притира или детали определенного слоя пасты в полужидком состоянии.  

Применение вместо песка более мягких абразивов, как молотый мел и порошок апатита, удлиняет время чистки, что снижает производительность, в то же время качество очищенной поверхности незначительно-ухудшается. Более удачное решение этой проблемы предложено Аристовым Е. М. и внедрено на Воронежском шинном заводе.  

Эта пленка снимается мягким абразивом и металл не повреждается — на поверхности нет ни царапин, ни трещинообразова-ний. В металле не возникает заметного упругого напряжения.  

Полировочная вода состоит из мягкого абразива (диатомовая земля), вазелинового и касторового масел и воды.

Что такое абразивные чистящие вещества?

Она поставляется в готовом виде и наносится на очищаемую поверхность мягким тампоном. Перед употреблением воду необходимо взбалтывать. Полировочная паста содержит в качестве абразива окись алюминия; поставляется также в готовом виде, перед употреблением смешивается с водой и наносится на нитролаковое покрытие (вручную или механическим способом) фланелью или цигейковой шкуркой.  

Для этого вида притирки используют мягкие абразивы: окись железа (крокус), окись хрома и др.; при этом притир имеет большую твердость, чем поверхность притираемой детали. В качестве смазывающих материалов используют керосин, машинное масло; для медных сплавов — смесь свиного сала с машинным маслом.  

Полировочная вода — тонкая эмульсия мягкого абразива. Применяется полировочная вода для окончательной отделки нитроэмалевых покрытий и для возобновления блеска нитроэмалевых покрытий в период эксплуатации автомашин.  

Страницы:      1    2    3    4

Абразивные материалы, их свойства

Физические и механические свойства абразивных материалов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Физические и механические свойства абразивных материалов.

Частицы абразивного материала в виде монокристаллов, поликристаллов или их осколков называются абразивными зернами.
Измельченный и классифицированный абразивный материал называется шлифовальным материалом. Шлифовальные материалы разделяются на природные и искусственные.

К природным материалам относятся наждак, кварц, кремень, корунд, фанат, алмаз; к искусственным — электрокорунды разных марок, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз, эльбор.
Важной характеристикой шлифовального материала является его зернистость - показатель зернового состава, численно равный значению нижнего предела размера режущих зерен основной фракции в данном инструменте. Фракция - это совокупность абразивных зерен в установленном интервале размеров.
Виды шлифовальных материалов приведены в табл. 2.

Таблица 2. Виды шлифовальных материалов

Размер зерен основной фракции определяется путем рассева материала на специальных установках, оснащенных набором проволочных или капроновых сеток с квадратными отверстиями разного размера.
Зернистость алмазных и эльборовых шлифпорошков обозначается дробью, числитель которой соответствует размеру (в микрометрах) стороны ячеек верхнего сита, а знаменатель - размеру (в микрометрах) стороны ячеек нижнего сита. Например: 400/250; 400/315; 160/100; 160/125.
Процентное содержание основной фракции обозначается индексами: В (высокое), П (повышенное), Н (низкое), Д (допустимое). которыми дополняется обозначение зернистости.
В соответствии с рекомендуемым ГОСТ 3647-80 процентным содержанием основной фракции зернистость может быть записана следующим образом: для шлифзерна - 80-Н, для шлифпорошка - 12-П, для микрошлифпорошка - М20-В или М10-Д и т.д.
Области применения инструмента из шлифовальных материалов приведены табл. 3.

Таблица 3.
Области применения инструмента из шлифовальных материалов в зависимости от зернистости.

Струйно-абразивной обработкой называется процесс полирования заготовок с помощью смеси жидкости и абразивных зерен, подаваемой на заготовку из сопла со скоростью 50 м/с и более. Применяется этот способ обработки для получения поверхностей шероховатостью Ra 0,16-0,125 мкм в местах, труднодоступных для других способов механической обработки. Струйно-абразивной обработке подвергаются и черновые заготовки для снятия окалины, очистки отливок. Для получения низкой шероховатости поверхности требуется предварительная механическая обработка не ниже Ra 2,5 мкм.

Рабочая смесь подается на обрабатываемую поверхность под давлением сжатого воздуха или при помощи насоса через форсунку, в которую поступает сжатый воздух, распыляющий жидкость по полируемой поверхности. Форсунка может наклоняться под нужным углом к обрабатываемой поверхности. Равномерность насыщенности жидкости абразивом поддерживается специальным смесителем.

Струйно-абразивная обработка применяется для заготовок сложной формы: при отделке профильных штампов, обработке форм для литья под давлением, сверл и другого многолезвийного инструмента, при очистке отливок, декоративной подготовке поверхностей под гальваническое покрытие.

В зависимости от вида обрабатываемого материала для струйно-абразивной обработки применяют шлифзерно, шлифпорошки или микрошлифпорошки из электрокорунда и карбида кремния. Для операций очистки обычно применяют шлифматериал зернистостями 40-10, для полирования - зернистостями М10-М5. Для обработки легких металлов иногда применяется гранулированный кварцевый песок. В связи с тем, что твердость и прочность кварцевого песка значительно меньше, чем электрокорунда, для достижения той же шероховатости его берут зернистостью на два-три порядка крупнее.

Рабочая жидкость обычно составляется из шлифматериала (массовое содержание 25-50%) и содовой эмульсии (массовое содержание 75-50%), так что плотность жидкости равняется приблизительно 2.

Классификация и применение абразивных моющих средств

Содержание в жидкости более 50% шлифматериала, допускаемое для шлифпорошков и микрошлифпорошков зернистостями 5-М7, для зернистости свыше 5 не рекомендуется. Излишняя концентрация абразивных зерен в жидкости вызывает удары их друг о друга, что снижает эффективность обработки. Для повышения коррозионной устойчивости в жидкость добавляют 0,5-1% нитрида натрия или другие ингибиторы.

Интенсивность струйно-абразивной обработки зависит от давления воздуха и скорости струи, от зернистости и концентрации абразива в жидкости, от направления струи и положения сопла относительно поверхности обработки, конструкции соплового устройства и свойств обрабатываемого материала. Чем больше давление воздуха и скорость струи, чем крупнее зернистость, тем больше кинетическая энергия удара зерна и выше интенсивность обработки. Для каждой зернистости абразива в жидкости существует оптимальное давление воздуха. Так, для зернистости М28-М20 давление воздуха составляет 6,4 МПа, для зернистости 12-10 - 0,5-0,8 МПа.

Отверстие сопла должно находиться примерно на расстоянии 5-100 мм от детали, а угол падения струи должен составлять 25-40о. С увеличением угла сверх 45о интенсивность обработки резко уменьшается. Она уменьшается также с увеличением расстояния обрабатываемой поверхности до сопла.

В результате струйно-абразивной обработки создается матовая поверхность без направленных следов обработки, прижогов и микротрещин с равномерно распределенными углублениями, способствующими лучшему удержанию смазки. Этот процесс повышает износостойкость, усталостную прочность и стойкость деталей против коррозии.

При обработке инструмента жидкостным полированием режущие кромки его упрочняются и стойкость возрастает.

Абразивные частицы

Предыдущая6789101112131415161718192021Следующая

Перечень минеральных частиц, относящихся к абразивным, чрезвычайно велик, но наибольшее распространение по изнашивающему эффекту на рабочие поверхности деталей машин и инструмента имеет кварц (речной песок). Он встречается в почвах, обрабатываемых сельскохозяйственной техникой, строительными, землеройными и дорожными машинами, в угольных шахтах, в карьерах различного рода, практически в каждом стратиграфическом горизонте при бурении скважин на нефть, газ, воду и иного назначения. Эффективность этого минерала очень велика и обусловлена достаточно высокой твердостью по Моосу, небольшими размерами около 1–1,5 мм и острыми режущими гранями, расположенными хаотично по всей поверхности частицы. Многочисленные другие минеральные абразивы уступают по твердости кварцу, а их распространенность в горных породах меньше (таблица 2). По этой причине речной песок – самый распространенный абразив в лабораторных опытах при изучении различных вариантов механического изнашивания.

Физико-механические свойства абразивов обусловлены структурно-текстурными особенностями, возрастом, генезисом, условиями деформирования, наличием внутренних дефектов, неоднородностью.

Что значит «абразивные материалы»

В отличие от металлов горные породы являются материалами ограниченной пластичности, у большинства горных пород способность к остаточным деформациям проявляется лишь в условиях всестороннего сжатия при малой скорости деформации. Все минералы и горные породы при разных видах деформации в процессе испытаний являются упругохрупкими телами, в которых при нагружении не возникают пластические деформации: их разрушение наступает, когда напряжение достигает предела упругости.

Под абразивной способностью элементарной частицы следует понимать многофакторную функциональную зависимость, отражающую влияние природных физико-механических свойств, присущих этой частице. К факторам, влияющим на абразивную способность частицы, необходимо отнести: геометрический размер; микротвердость частицы; временное сопротивление частицы разрушению. К факторам, влияющим на абразивную способность массы, следует отнести: гранулометрический состав, микротвердость составляющих массу частиц, сопротивление абразивной массы разрушению, ее плотность.

В практике испытания материалов на механическое изнашивание известны примеры использования различных материалов в качестве изнашивающего контртела, в том числе металлических, например напильников.

Таблица 2 – Результаты определения твердости царапаньем

Различие свойств, применяемых в качестве абразива материалов, является одной из основных причин несопоставимости получаемых результатов по оценке износостойкости сталей и сплавов.

Помимо речного песка достаточно эффективным в методическом отношении является искусственный абразив – карбид кремния, применяемый в виде массы частиц или монолита, – шлифовальные круги.

Применение этих абразивов дает хорошую сходимость и сокращает время проведения опытов.

И зачистки различных поверхностей обычно используют специальные материалы, которые называются абразивами. Это могут быть приспособления разной конструкции и формы, но их объединяет шероховатое покрытие или же полностью зернистая структура. К примеру, и напильник - классические абразивы. Это также могут быть и механические устройства, реализующие функцию обработки поверхностей в автоматическом режиме без мышечного усилия.

Абразивные материалы

В природе можно встретить немало естественных абразивов, которые отличаются зернистой или пористой структурой. К таким можно отнести минералы, среди которых гранат, кварц, некоторые разновидности железняка, пемза и т. д. Некоторые из названных пород используются цельными на производствах, а другие применяются в переработанном виде. К примеру, стойкие в износе и трении порошки - те же абразивы. Это в большинстве случаев измельченные горные породы или металлические частицы, которые могут по-разному применяться в доработке изделий. Но здесь стоит перейти и к другой группе абразивных материалов - синтетической. В нее входит минеральный шлак, стальная дробь и др. С помощью таких материалов можно выполнять наиболее сложные задачи полировки и зачистки.

Абразивные инструменты

В отличие от абразивных материалов, инструменты представляют собой готовое к выполнению шлифовальных операций приспособление. Наиболее распространенным изделием такого типа являются насадки для шлифовальных и отрезных аппаратов. К таким относят пилы, болгарки, всевозможные резчики и в качестве рабочей головки которых используется абразив. Круги, пожалуй, являются самым эффективным обрабатывающим компонентом. Причем их эффективность обуславливается конструкционно наиболее выгодным размещением в составе электроинструмента.

Также популярны в производствах используемые на станках. С их помощью реализуется поточная обработка типовых изделий - зачастую прямо на конвейере. Теперь стоит рассмотреть бытовые абразивы. Это может быть и тот же напильник с или же абразивный камень в форме бруска, которым затачиваются лезвия режущего инструмента.

Свойства абразивов

Качественный абразив характеризуется такими показателями, как износостойкость, твердость, отсутствие взаимодействий с химическими веществами и т. д. При этом твердость и стойкость к износу не всегда свидетельствуют о том, что абразив способен быстро ликвидировать ненужные слои с поверхности. Инструмент может быть прочным и устойчивым к повреждениям, что обуславливается высокой плотностью и содержанием в структуре мелкофракционного зерна. Но слишком твердые шлифовальные абразивы, как правило, дольше обрабатывают целевые заготовки. И, напротив, крупное зерно способствует ускоренному выполнению той же шлифовки, но у него есть два недостатка. Во-первых, крупная фракция подразумевает быстрый износ. Во-вторых, с помощью такого абразива можно рассчитывать только на грубую обработку, исключающую полировочный эффект.

Виды абразивной обработки

Простейшие техники обработки абразивами подразумевают использование немеханизированных ручных материалов. В основном это бруски из горных пород, которые применяются в доработке податливых поверхностей - например, древесины. Более технологичные способы предусматривают работу с ручными электрическими аппаратами. Это небольшие шлифовальные и полировочные машинки, допускающие использование различных по характеристикам насадок. В профессиональных сферах также применяется абразив для пескоструя, который подается через специальное сопло. типа работает за счет подачи воздуха под большим давлением. В процессе выполнения операций струя, нагнетаемая компрессором, буквально выдувает на высокой скорости частицы абразива, воздействуя на целевую поверхность. Несущие потоки могут также формироваться и за счет воды, но для ее хранения потребуются дополнительные емкости.

Области применения абразивов

Все абразивы рассчитываются на выполнение, по большому счету, одинаковых задач. Они заключаются в снятии определенного слоя материала с той или иной поверхности. Другое дело, что сама ликвидация ненужного покрытия может преследовать разные цели - придание нужной формы изделию, устранение неровностей, зачистка и т. д. Данные операции могут применяться и в быту, и в мастерских разного рода, а также в строительстве и на производствах. Так, в бытовом хозяйстве нередко требуется регулярное шлифование деревянных напольных покрытий. Для паркета и некоторых видов ламината используется полировочный абразив. Материал в виде песчаных и металлических частиц используют в качестве расходника для пескоструя. Данный высокоэффективный метод нашел применение в работе автомастерских. Например, пневматические аппараты используют для зачистки старых лакокрасочных покрытий. Мощные агрегаты, работающие от компрессоров, с помощью распыления металлической крошки способны удалять застоявшиеся следы коррозийного поражения и даже окалину.

Заключение

Сегодня практически не существует альтернативных по отношению к абразивам способов шлифования и зачистки поверхностей. Можно упомянуть разве что высокоточные способы резки, но их функцию можно заменить грубой обработкой тем же пескоструем. С точки зрения производственных процессов на многих крупных предприятиях абразивы - это и вовсе незаменимый технологический этап, позволяющий придавать изделиям необходимые параметры. И если в строительстве мастера могут иметь дело с трудоемкими, но грубыми по своему характеру способами зачистки и шлифования, то в промышленности реализуются операции точного формования. Причем они выполняются с твердотельными каменными и металлическими структурами, что требует применения уже специальных абразивных машин и станков.

Человечество знало об абразивах в течение многих тысячелетий. Люди пользовались помощью камней и песка, чтобы сформировать и заточить ножи, копья и наконечники стрел и рыболовных крючков. Первым абразивом был песчаник, в котором роль действующего вещества играли мельчайшие зерна кварца. Вплоть до открытия способов обработки металла этот материал абразивный обусловил возможность развития всего человечества, так как у людей тогда попросту не было других способов делать инструменты для работы и оружие.

Что это такое с физической точки зрения

Обычно абразивы являются очень твердыми полезными ископаемыми, которые располагаются в верхнем краю шкалы твердости Мооса - от кварца до алмаза. Но даже мягкие материалы могут выполнять эту функцию. Губки, пищевую соду и фруктовые косточки можно с полным на то основанием называть абразивами. С ними мы сталкиваемся ежедневно, и значение их в повседневной жизни человека велико.

В каких процессах они могут использоваться?

Зачастую называется так не из-за его физических свойств, а из-за особенностей использования. Существует несколько классов таких процессов. В частности в пескоструйной машине может быть использовано наибольшее количество материалов, которые в обычных условиях выраженными абразивными свойствами не обладают. Это оборудование использует мощный поток воздуха или воды, в котором с огромной скоростью движутся мелкие частицы каких-то веществ. В некоторых случаях применяется сетка абразивная, играющая роль фильтра-измельчителя.

Пескоструйные машины используются для полировки и окончательной доводки деталей и готовой продукции. При этом может браться фактически любой материал абразивный: от скорлупы орехов и косточек плодовых культур, раковин моллюсков и прочей органики до мельчайших кусочков стали, шлака, стекла или даже пищевой соды.

Основные компоненты

Кварцевый песок является самым популярным абразивом для пескоструйной обработки мостов и других стальных конструкций. При этом происходит очень эффективная очистка от ржавчины, что значительно повышает долговечность инженерных сооружений. Этот процесс требует абразивов с высокой плотностью. Как правило, очистка металлических конструкций предполагает использование сжатого воздуха. Он исполняет роль ускорителя частиц и не оказывает дополнительного корродирующего воздействия.

Впрочем, в некоторых случаях может использоваться и вода. В частности при очистке бетонных сооружений. Практически все конструкции, построенные в зоне прибрежной полосы, периодически в этом нуждаются. Дело в том, что на их поверхности со временем нарастает толстый слой соли и прочих агрессивных соединений. Пресная вода, в которую предварительно добавили соответствующий материал (абразивный), не только убирает их с бетона, но и производит «обессоливание». Опять-таки, это мероприятие значительно повышает срок службы строений.

Полировка готовых изделий

Полировка - вот важнейший процесс, в котором абразивы востребованы крайне широко. Как правило, для доведения до совершенства готовых изделий или каких-то деталей применяют специальные пасты или мягкие диски, а также соединения на основе синтетических смол. Востребована даже простая абразивная губка. Оксид церия, алмаз, кварц, оксид железа и окиси хрома - соединения, которые на сегодняшний день используются чаще всего.

Новакулит (плотная кремнистая порода) - также хорошее сырье для производства полировочных материалов. Оксид церия является наиболее распространенным минералом, используемым для полировки стекла. Это соединение его не царапает, но придает особую гладкость и блеск. В последние годы, однако, карбид кремния и искусственные алмазы для этого применяют чаще. На их основе производится особо дорогая и эффективная Она очень хорошо подходит для обработки особо «капризных» материалов.

Использование магнитных полей

В последние годы все чаще и шире в промышленности начинают практиковать процесс абразивного затачивания. Для этого используется не вода под давлением и не сжатый воздух: мельчайшие частицы абразивов парят в мощном магнитном поле, которое и формирует «точильный круг». Этот метод применяется в точном машиностроении, так как с его помощью можно отполировать или заточить те детали, которые в обычных условиях обрабатывать слишком дорого и/или долго. В качестве абразива чаще всего применяют соединения алюминия с теми металлами, которые обладают этим свойством.

Магнитореологические методы полировки

При реологическом методе полировки «физический» абразивный инструмент вообще не используется. Материалы смешиваются с жидкостями, в толще которых они движутся под действием электрических полей. Этот метод во многом схож с описанным выше, он также используется для обработки некоторых деталей в точном машиностроении и подобных отраслях промышленности.

Вообще, в последние годы в производстве все чаще начинают использовать абразивы, предварительно смешанные с жидкостями или синтетическими смолами. Хороший пример - увлажненная абразивная паста ГОИ на основе Она известна уже давно, но только в последние годы на нее обращают особое внимание. Причина проста - низкая стоимость этого соединения и его высокая эффективность при полировке. Кроме того, абразивная паста мягко действует на обрабатываемый материал, не царапая и не повреждая его.

Абразивные круги для УШМ («болгарок»)

Их применяют не только для полировки. Абразивами еще можно разрезать особо прочные материалы. Для этого пользуются тонкими шлифовальными кругами, сделанными на основе оксида алюминия и фенольных смол. В редких случаях применяется металлический абразивный диск. Такие инструменты незаменимы в частности при добыче мрамора в карьерах. Дело в том, что этот минерал очень плотный, плохо поддается распиливанию обычными пилами.

Как мы уже говорили, для распиливания используют оксид алюминия, карбид кремния, искусственные алмазы и карбид бора. Из них может быть сделан абразивный диск, из них же формуют специальные пилы для особо прочных материалов.

Основные инструменты, используемые для промышленности

Таким образом, эти соединения необходимы для затачивания, полировки, разрезания материалов. Современная промышленность чаще всего использует абразивный инструмент искусственного происхождения. Причина этого - сравнительно низкая стоимость синтетики. Соединения природного происхождения намного дороже. К их числу относится неоднократно упомянутый нами оксид алюминия, а также карбид кремния, двуокись циркония и так называемые суперабразивы (алмаз или нитрид бора).

Исключения редки и представлены в основном корундом. Он очень дорог, да и применение его в производстве достаточно ограниченное. В еще более редких случаях используют природные алмазы, непригодные для огранки ввиду предельно малых размеров или структурных дефектов.

Эволюция промышленных абразивов

История промышленных абразивов для шлифовальных кругов началась с природных минералов - кварца и кремния, а также корунда. Именно последний, к слову сказать, впервые и получил название «наждак». Это был первый Отказ от природных минералов начался еще в первой половине двадцатого века и был практически полностью завершен к его концу. И дело тут было не только в дороговизне природных материалов. Дело в том, что все они обладают строго определенными свойствами, которые изменить уже никак не получится. Синтетические же абразивы, созданные при определенных условиях, могут быть совершенно иными и лучше подходить для решения каких-то нетипичных задач.

К примеру, посредством новых технологий может быть создано соединение с формой частиц, напоминающих щепку. Такой материал идеален для нанесения на поверхность полировочных кругов. Кроме того, можно создавать совершенно новые материалы, комбинируя, к примеру, оксид титана с соединениями алюминия. Эти абразивы идеальны для обработки особо твердых поверхностей.

Когда произошел «абразивный прорыв» в промышленности?

Современное производство абразивов, включающее выпуск шлифовальных кругов и наждачных шкурок, сложно описать из-за массы товарных знаков и патентов, которые во многих случаях описывают один и тот же продукт. Разгадка подобных коллизий проста - из-за мельчайших различий в химическом составе можно регистрировать новую товарную марку. Но что служит основой для синтетических абразивов, и когда промышленность получила возможность их массового применения?

Действительно знаменательным событием стало открытие карбида кремния - минерала, не найденного в природе. Создание синтетического оксида алюминия в 1890-х годах лишь стимулировало начало исследований в этой области. К концу 1920-х синтетический оксид алюминия, карбид кремния, гранат и корунд были главными промышленными абразивами.

Но действительный прорыв произошел в 1938 году. Именно тогда стало возможным получать химически чистый оксид алюминия, который сразу же нашел широчайшее применение в машиностроении. Вскоре выяснилось, что смесь двуокиси циркония и оксида алюминия идеально подходит для сложных работ в области резки особо твердых сортов металлов. Это действительно уникальный абразивный порошок: он сохраняет высокую эффективность, но при этом сравнительно дешев. Сегодня пальму первенства все также держит синтетический оксид алюминия, сохранивший оригинальную микрокристаллическую структуру бокситных исходных материалов. В частности так был создан уникальный Cubitron™, а также абразивы на основе керамики под маркой SolGel™.

О «лучших друзьях девушек»

Природный алмаз - наиболее старый Он стал популярным в 1930 году. Тому было сразу две причины. Во-первых, до того года объемы добычи алмазов были просто ничтожны и физически не могли покрывать возрастающие потребности промышленности. Во-вторых, в связи с острым ощущением надвигающейся войны многие страны стали экстренно искать способы обработать с помощью машин. Это вещество до сих пор используется в производстве сердечников бронебойных подкалиберных снарядов.

Проблема была в нереальной твердости данного материала, который абразивная обработка просто не брала. Исследование, проведенное в 1960-х годах компанией General Electric, привело к появлению синтетических алмазов. В конечном счете изыскания в этой области приводят к открытию кубического нитрида бора, CBN. Это соединение, имеющее твердость алмаза, широко используется в производстве других абразивов, так как с его помощью можно буквально размалывать в пыль твердые сорта стали.

Конечно, все эти абразивные вещества, помимо всех своих замечательных свойств, имеют один огромный недостаток - стоимость. Недавним исключением является абразив Abral, синтезированный европейским концерном Pechiney. Эта компания разработала своеобразный «заменитель алмазов», который, мало уступая им в твердости, значительно выигрывает в цене.

Но не только сами абразивы двигали промышленность вперед. Огромное значение имели материалы, используемые в качестве основы для их нанесения. В частности, когда был создан бакелит, появилась возможность производства более легких и вместе с тем долговечных шлифовальных кругов. Они равномернее стачивались, а абразивы лучше распределялись в их внутреннем объеме. Это обеспечивало значительно лучшее качество обработки материалов.

Наждачные шкурки

Наждачные шкурки в качестве основы используют искусственные и натуральные ткани, пленки и даже обычную бумагу, армированную ткаными волокнами. В некоторых случаях «наждачку» получают, пропитывая раствором на основе фенольных смол или воды (с добавлением абразивов, конечно) ткань. Так же может быть получена абразивная губка. Такие инструменты широко известны практически всем, с ними мы сталкиваемся постоянно и ежедневно.

Мы описали немало сфер применения этих материалов. Но факт заключается в том, что с большинством из них среднестатистические обыватели в своей жизни не сталкиваются вообще. Так, многие знают о брусках или той же самой наждачной бумаге, кем-то использовалась сетка абразивная. Но мало кому известны конкретные разновидности веществ, которые используются, к примеру, производителями подшипников или высококачественных ножей из сверхтвердых сортов стали. Последние, к слову говоря, в домашних условиях заточить практически нереально. «Точилки» для них нужны совершенно особые.

Для каких задач подходит тот или иной абразив?

Для специфических нужд необходимы суперабразивы, о которых мы уже коротко упоминали выше. Они также представлены в виде наждачных шкурок, абразивных щеток, дисков и кругов. Так, при производстве ножей из стандартных сортов стали производители пользуются оксидом алюминия и карбидом кремния. Массовое производство же обычно требует более широко использования пескоструйных машин: нержавеющая сталь, выпуск шарикоподшипников и массовая обработка особо твердых сортов древесины. Впрочем, в большинстве случаев промышленники остаются верны «старому-доброму» оксиду алюминия. Этот дешев, но при этом весьма эффективен.

В завершение

Абразивы прямо или косвенно играют роль в производстве практически всех вещей, с которыми люди сталкиваются повседневно. В частности без них невозможно создание корпусов из которые столь популярны у поклонников «яблочной» продукции. Не забывайте, что простой абразивный камень «болгарки» или даже обычная наждачная бумага - плод деятельности многих поколений ученых и ремесленников, собиравших и систематизировавших свои знания на протяжении многих лет.

Компании, выпускающие различные виды абразивов, шлифовальные круги и наждачные шкурки, используют теоретические знания, которые присутствуют во многих смежных отраслях. Они руководствуются данными, полученными в ходе изучения керамики, широко практикуют прикладную химию, физику и металлургию. Абразивы всегда будут полезны, они - ключевая особенность современного производственного цикла многих предприятий.

Традиция использовать абразивы уходит корнями в далекое прошлое. Индейцы майя, еще в девятом веке до нашей эры, для того, чтобы украсить зубы драгоценными вставками, просверливали в них отверстия, вращая полую трубочку с нанесенным на нее мелко истолченным в воде кварцем. Это одно из первых документальных свидетельств применения абразивных технологий. Сегодня же область использования абразивов и вовсе необъятна: от каждодневной чистки зубов до высокого искусства балета, воздушные балерины – и те не могут обойтись без абразивов, пуанты необходимо шлифовать.

Виды абразивных материалов

Абразивные материалы делятся по твердости (сверхтвердые, твердые, мягкие), химическому составу и величине шлифзерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах (мк) и мешах(mesh), величине более распространенной в мире.

Абразивы – это твердые мелкие частицы, используемые в свободном или связанном виде для механической обработки изделий. Принцип их действия заключается в удалении материала обрабатываемой поверхности острыми выступами абразива. При этом от абразивных частиц, имеющих, как правило, кристаллическую структуру, откалываются микроскопические крупицы, образуя новые рабочие кромки. Основные характеристики абразивных материалов – микротвердость, механическая прочность, хрупкость и размер зерна.

Материалом для изготовления абразивов могут быть как продукты природного происхождения, так и искусственно созданные. Искусственные применяются шире, отчасти из-за химического состава и физико-механических свойств. Из большого списка искусственных абразивов широкое распространение получили синтетический алмаз, карбиды бора и кремния, кубический нитрид бора (торговая марка – эльбор), электрокорундовые материалы.

Особое значение имеют сверхтвердые абразивные материалы, к которым относятся алмаз и кубический нитрид бора. Инструменты из алмаза эффективны при обработке хрупких и высокотвердых материалов, при чистовом шлифовании, заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов, хонинговании. Однако для алмазного инструмента есть ограничение: при обработке сталей происходит диффузионный износ шлифовального зерна, так как углерод из алмаза отбирается сталью. Поэтому стали обрабатываются инертным для них эльбором. В свою очередь, эльбор вступает в химическую реакцию с твердыми сплавами, – здесь необходимы алмазные абразивы.

Производство абразивных материалов

В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причем новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные.

Абразивные материалы бывают двух видов по происхождению:

Природные абразивные материалы

Алмаз: Алмазоподобная кубическая аллотропическая форма элементарного углерода, добывается в коренных (кимберлитовые трубки) и россыпных месторождениях.
Корунд: Кристаллический оксид алюминия, то же и сапфир, добывается в россыпях и иногда в рудах.
Гранат: Природный минерал:
Наждак: Природный минерал, состоит из: корунда и магнетита - черного магнитного оксида железа Fe3O4
Кварц: Кристаллическая двуокись кремния, один из наиболее дешевых и доступных абразивных материалов.
Мел: Карбонат кальция, для тонких видов абразивной обработки(притирка, полирование).

Синтетические абразивные материалы

Искусственный алмаз: Синтез при высоком давлении, обработка твердых сплавов, камня, стекла, цветных металлов.
Нитрид бора (боразон): Синтез при высоком давлении, обработка твердых сплавов, камня, черных металлов.
Сплав бор-углерод-кремний: Сплавление бора с углеродом и кремнием в дуговой печи, обработка черных, и цветных металлов, камня, стекла и др.
Карбид бора: обработка твердых сплавов, стекла, черных металлов.
Карбид кремния: обработка твердых сплавов, цветных металлов и титана.
Нитрид кремния:
Нитрид алюминия: обработка металлов.
Электрокорунд: обработка черных металлов, изредка камня и стекла.
Оксид циркония(фианит): обработка черных и цветных металлов.
Двуокись церия: обработка стекла (полирит).
Двуокись олова: обработка стекла, полирование металлов.
Окись хрома: полирование черных и цветных металлов.
Двуокись титана: полирование цветных металлов.

Новые перспективные абразивные материалы:

Нитрид углерода
Сплав карбид титана-карбид скандия

Применение абразивных материалов и виды абразивной обработки

Абразивные материалы с успехом применяются в следующих видах абразивной обработки:

Шлифование круглое: обработка цилиндрических и конических поверхностей валов и отверстий
Шлифование плоское: обработка плоскостей и сопряженных плоских поверхностей
Шлифование безцентровое кругами: обработка в крупносерийном производстве наружных и внутренних поверхностей (валы, обоймы подшипников и др)
Шлифование безцентровое лентой: наружные поверхности, в том числе сложные профили
Шлифование лентой сложных профилей: например шлифование лопаток турбин
Отрезание и разрезание заготовок: заготовительное и монтажное производство, демонтаж конструкций
Притирка: абразивное притирание поверхностей (например седло и игла дизельной форсунки)
Гидроабразивная обработка: струйная и галтование (отливки, паковки, метизы и др)
Пескоструйная обработка: сглаживание поверхностей и очистка отливок и поковок
Ультразвуковая обработка: пробивка отверстий в твердых сплавах, извлечение сломанного инструмента, штампы
Хонингование: обработка отверстий большого диаметра (цилиндры двигателей, насосов и др)
Полирование: окончательное придание зеркального блеска изделиям (чистота поверхности высокая)
Суперфиниширование: окончательное придание наружным, внутренним и сложным профилям высочайшей точности и чистоты поверхности, в том числе алмазное суперфиниширование (точные механизмы, инструмент, детали особо точных приборов, инструментов, оружия и т.д).

Абразивные инструменты принято делить на три вида : гибкие, жесткие и инструменты в виде свободных абразивов и паст.

Свободный (несвязанный) абразив и пасты вызывают меньше всего вопросов. Если вы в походе вышли к водоему, чтобы почистить песком закопченный котелок – вы воспользовались свободным абразивом. Пастами называются смеси абразивных материалов с неабразивными различной густоты, от твердых брикетов до абсолютно жидких. В качестве связки в пастах используются жиры и масла, главным образом, олеин, стеарин и вазелин. Характеристики паст следующие: используемый абразивный материал, зернистость, рецептура неабразивных материалов, концентрация, консистенция. И пасты, и свободный абразив используются для операций доводки.

Гибкие инструменты. К ним относятся шлифовальные шкурки, ленты, лепестковые круги, сетчатые и фибровые диски, щетки из абразивонаполненных волокон.

Шлифовальная шкурка (или наждачная бумага), представляет собой измельченный абразивный материал, нанесенный на основу из бумаги, ткани или синтетического материала. В зависимости от клеящего элемента, они могут быть водостойкими или нет. Из шкурки можно вырезать ленты различной длины и ширины. При склейке концов получается «бесконечная лента». Также из шкурки вырезаются лепестковые круги, хорошо обрабатывающие детали со сложным профилем.

Сетчатые диски получаются путем нанесения абразивного материала на сетчатую основу и используются для полирования и зачистки поверхностей. Жесткие сетчатые диски, изготовленные на основе стекловолокна и лавсана, пригодны для разрезки небольших деталей из дорогостоящих материалов.

Если нанести абразивный материал на фибровую основу (целлюлоза, пропитанная хлористым цинком), то получится фибровый диск для зачистки и полирования. Для подготовки поверхности к нанесению грунта и краски, например, для кузовных работ, такой диск незаменим.

И, наконец, существуют щетки различной формы с металлической или синтетической «щетиной» . Щетки применяются для удаления заусенцев, очистки поверхности от окалины, ржавчины, лака и краски, обработки сварных швов, а также для отделки поверхности: матирование, сатинирование, шлифование. Рабочий материал щеток варьируется от стальной и латунной проволоки до пластмассы с карбидом кремния. По структуре проволока может быть плетеной, не плетеной и гофрированной.

Жесткие инструменты

Инструменты фиксированной формы – это круги всех типов, кольца, сегменты, шлифовальные головки, бруски. Помимо абразивного материала определенной зернистости в состав этого вида инструмента входят органическая или керамическая связка и упрочняющие элементы. Инструменты на основе органической связки имеют тепловые ограничения, что требует осторожного использования охлаждающих жидкостей, и подвержены воздействию щелочей. Но эластичность органики делает незаменимым такой инструмент для операций по снятию больших припусков, например, при обдирке.

Плюсы керамической связки – высокая огнеупорность, химическая и водостойкость. К их недостаткам относится хрупкость и, как следствие, непригодность для работ с высокой ударной нагрузкой. При этом керамическая связка хорошо «держит» форму, что важно при высокоточном шлифовании, имеет высокую износостойкость и выдерживает высокие температуры.

К жестким абразивным инструментам относятся также и многочисленные напильники, рашпили и надфили.

Шлифовка

Шлифовальные операции делят на предварительное и чистовое шлифование.

Примером первого этапа может служить обдирка, то есть удаление больших припусков, которая производится крупнозернистыми обдирочными кругами на органической связке. Обдирка позволяет, например, зачищать дефекты отливок.

При чистовом шлифовании снимается основной припуск, придается форма и достигаются конечные размеры детали. Добиваются этого при помощи различных шлифовальных кругов, подобранных в соответствии с обрабатываемой поверхностью.

Специальные операции

Хонингование – отделочная (чистовая) обработка внутренних цилиндрических поверхностей абразивными мелкозернистыми брусками, закрепленными в специальных «держателях» брусков – «хонах». Это финишная операция, дающая высокую точность обработки: величина припусков при хонинговании не превышает 0,1 – 0,2 мм. Бруски чаще всего изготовляются из электрокорунда и карбида кремния зеленого. Качество автомобильных цилиндров зависит именно от этой операции, потому что малейшая шероховатость немедленно скажется на здоровье “железного коня”.

Суперфиниширование также характеризуется очень малым съемом материала, позволяет полностью избавиться от волнистости поверхности, удалить дефектный слой металла, возникающий при предшествующих операциях. После суперфиниша образуется поверхностный слой без структурных изменений, что крайне важно для деталей, работающих в условиях трения. Бруски для суперфиниширования изготавливаются из тех же материалов, что и инструмент для хонингования. Детали из бронзы, латуни и других цветных металлов обрабатывают в два приема, меняя мягкие бруски на более твердые. Использование инструмента из эльбора на керамической связке придает процессу обработки стабильность.

Галтовка – процесс очистки поверхности небольших заготовок и деталей от заусенцев, окалины, формовочной земли, коррозии и для полирования. Этим способом можно обрабатывать одновременно большое количество деталей, причем они могут быть разных размеров и форм. Во вращающихся барабанах детали избавляются от всевозможных дефектов, перечисленных выше. Перфорированные барабаны, помещенные в водные растворы, используются для полирования. В качестве абразивов применяется бой шлифовальных кругов или специально сделанные из различных материалов галтовочные тела (конусы, призмы, цилиндры).

Более аккуратная обработка получается в вибрационных камерах с абразивные наполнителями. В отличие от барабанов, тонкостенные и хрупкие детали обрабатываются здесь без повреждений. Вибрационное шлифование обеспечивает обработку закрытых и внутренних поверхностей.

Прорезка. Отрезка. Заточка

Прорезка и отрезка отрезными кругами экономична и дает нужный срез, часто не требующий дополнительной обработки. Отрезать кусок металла абразивным кругом, вращающимся на большой скорости, наиболее простой способ.

Заточка и доводка режущих инструментов предпочтительнее на кругах с бакелитовой связкой как более прочных, в две операции. Круги из эльбора делают наиболее качественную заточку, так как обладают высокой режущей способностью, равномерным износом и отсутствием прожогов.

Полирование

Операцию можно разделить на два этапа – предварительное и зеркальное полирование. Один из способов полирования – использование войлочных и матерчатых кругов и головок в сочетании со шлифовальными пастами. Выбор зернистости пасты зависит от требуемого качества. Для достижения максимального блеска необходимо последовательно менять пасты различной зернистости, начиная с более грубой, в процессе работы не забывая менять и сами полирующие круги.

Детали сложной формы обрабатываются жидкостным полированием, когда жидкость под определенным давлением и углом распыляется по поверхности изделия. В зависимости от обрабатываемого материала здесь применяются зерно, порошки или микропорошки из электрокорунда, карбида кремния или гранулированного кварцевого песка. В результате получается матовая поверхность без следов обработки, прожогов и микротрещин, кроме того, процесс повышает износостойкость материала.