Что такое абразивный материал

Для того чтобы изготовить любую деталь, на производстве существует технологический процесс. Среди многих прочих операций в нем обязательно присутствует пункт обработки абразивными материалами. Предварительная зачистка заготовок либо доводка готовых изделий — все это выполняется разными типами инструментария абразивного. В частной практике кому не доводилось работать обыкновенной наждачной бумагой? Ведь это тоже абразив. Вообще, трудно указать род деятельности, где бы он не использовался.

Материал абразивный

Абразивными (abrado, abrasi (лат.) – скоблить) называются материалы, обладающие твердостью, превосходящей другие виды материалов (в том числе и металлы) и предназначенные для механической обработки последних с целью снятия с них тонких слоев: шлифовки, полировки, зачистки, заточки, а также резки.

Свойством абразива обладает любой твердый по отношению к менее прочному материал. Но для промышленных целей применимы только определенные виды абразивных материалов, среди которых:

• природные – кремниевые породы, алмазы и гранат;
• синтетические абразивные материалы.

Из твердых веществ с яркой абразивной способностью изготавливают абразивный инструмент. Его отличие от лезвийного из металла состоит в том, что отсутствует сплошная кромка реза. Функцию кромки выполняет объединенная зернистая структура, где каждое отдельное зерно является резцом. В форме частицы скреплены при помощи связующего вещества.

Маркировочный номер того или иного шлифинструмента отражает все, от чего зависит его работоспособность, а именно:

• материал зерна, его фракцию;
• количество и состав связующего вещества;
• структуру тела инструмента.

Износоустойчивость и способность выполнять абразивную функцию зависит от твердостных показателей, термостойкости и химической неактивности резцовых элементов, контактирующих с поверхностью рабочих деталей.

Инструментального типа стали уступают абразивам по показателю твердости, поэтому только последние могут быть использованы для работы на высоких скоростях реза без риска разрушения.

Абразивы-синтетики и область их применения

Многочисленны абразивные материалы, применение которых различно, в соответствии с их свойствами.

• 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.

• 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.

• 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.

• 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.

• Таким абразивом в незакрепленной форме можно выполнять любые виды работ в области шлифовки, отделки и доводки материалов чугуна и различных твердых сплавов.

• 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.

• 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.

Использование природного сырья

Природный алмаз имеет самые высокие свойства абразивных материалов. Маркирован:

• A1, A2, A3. Этот инструмент крепок, когда связка из металла. Работать им можно и с бетонными поверхностями, и с каменными, а также с керамикой и стеклом технического назначения.
• A5. Из алмазного зерна этой марки изготавливают абразивы круглой формы, в качестве связки применяют металл. Этим инструментом работают с керамикой и металлом.
• A8. Инструмент для буровых и правящих операций. Также выполняют работы в стройсфере.

Корунд 92E. Этот инструмент хорош для полировки, ведь изготовлен он из микропорошков. Можно обрабатывать им металлические и стеклянные изделия.

Кремень 81Кр. В основном изготавливают шкурки для того, чтобы обрабатывать дерево, эбонитовые и кожаные поверхности.

Наждак. Применяют в жерновах для мельниц и других целях, когда зерно не закрепляют.

Гранат. Из него изготавливают различные шкурки с абразивным покрытием для древесных, а также пластмассовых и кожаных материалов. Можно работать с поверхностями, применяя просто зерно.

Типы абразивных инструментов

Абразивным инструментом называются абразивные материалы, выполненные в определенной форме и имеющие крепежный вал либо отверстие для установки их на специальное оборудование, которое приводит в движение рабочую часть. Завод абразивных материалов выпускает следующие виды инструмента:

• Отрезной круг – гибкий абразивный материал, который применяют для резки заготовок.
• Шлифовальный круг. Различные операции шлифования, от черновых до финишных.
• Шлифовальные бруски для выполнения притирочных, доводочных работ, а также хонингования и суперфиниша.
• Абразивные ленты для обработки больших площадей поверхности.
• Наждачные бумаги.
• Полировальные пасты.
• Свободное зерно для использования в пескоструйных и аналогичных установках.
• Галтовочные тела.

Характеристики шлифовальных инструментов

Материал абразивный, подвергнутый дроблению, называется шлифовальным материалом. Он имеет следующие характеристики:

• Фракцию. Под ней понимают объединение в массе абразивных зерен, размеры которых не выходят за определенные границы. Основная — это фракция, которая превосходит остальные по зерновому количеству, удельному весу либо объемам.
• Зернистость. Отражает ведущий зерновой состав абразива, присущий конкретному шлифинструменту. Величина зерна определяет категорию шлифматериала: тонкий микрошлифпорошок, микрошлифпорошок, шлифпорошок, шлифзерно.
• Показатель однородности зернистого состава. Характеризует инструмент по стойкости и режущим качествам, а также влияет на шероховатость получаемой поверхности после обработки.
• Твердость абразивного инструмента. Она показывает, насколько крепко закреплены режущие зерна связующим материалом. То есть твердость напрямую зависит от объема связки и свойств скрепляющего вещества. Увеличение связки в инструменте повышает твердость. При этом расстояние от зерна до зерна остается неизменным, меняется только процентное соотношение воздушных пор и связки.
• Структуру, которая показывает объемное соотношение зерен абразивных, воздушных пор и связующего вещества. Бывает открытая, средняя и плотная структура. Чем структура плотней, тем расстояние между зернами в абразивном инструменте ближе. Инструменты, имеющие структуру открытого типа, обладают свойством лучшего отвода стружки и меньше греются. Поэтому их целесообразно использовать для работы с вязкими металлами, а также с металлами, склонными к прожигу либо образованию трещин в структуре.

Когда в инструменте зёрна закреплены менее прочно, то износ инструмента имеет характер выкрашивания зерна. При этом инструмент абразивный обладает качеством самозаточки. Если же, наоборот, зерно более хрупкое, а связкой закреплено хорошо, то зерно крошится либо стирается. Тогда на поверхности абразивного инструмента появляются выработанные участки.

Степень твердости абразивов

По твердости различают:

• М — мягкие материалы;
• СМ — среднемягкие;
• С — средние;
• СТ — среднетвердые;
• Т — твердые;
• ВТ — весьма твердые;
• ЧТ — чрезвычайно твердые.

Зернистость

Абразивные материалы зернистость имеют различных групп, в соответствии с которыми изготавливается инструмент определенного целевого назначения. Группы зернистости следующие:

Шлифпорошки и шлифзерно

• №200 – 125. Применимы в инструменте для операций обдирочных ручным способом. А также для удаления поковок, отливок, зачистки швов сварочных, правки кругов шлифовальных.
• №100 – 50. Такую фракцию порошкообразного абразива используют в кругах, торцевой частью которых проводят плоскую шлифовку или предварительно затачивают инструментарий, а также работают с чугунами, стальными деталями, вязкими материалами, проводят отрезные операции.
• №40 – 20. Зернистость допустима при предварительной и финишной работе со сталью или чугуном, при этом получается следующая шероховатость 2,500 … 0,630 мкм. Можно затачивать инструмент для резки.
• №16. Финишное проведение работ с получением шероховатости в 2,500 … 0,320 мкм, шлифование профильное и заточка мелкого инструмента для резки.
• №12 – 6. Шлифование профильное с шероховатостью от 0,630 … 0,160 мкм, доводка и чистовая работа по заточке инструментария резки, начальные этапы хонингования, шлифовка резьбы крупного шага.
• №5, 4. Применяют в основном при работе с материалами хрупкими, а также для чистки резьбы, шаг у которой мелкий, и обеспечивают шероховатость 0,030 … 0,160 мкм, если проводится хонингование или доводка.

Тонкие микрошлифпорошки и микрошлифпорошки M63, M50, M40, M28, M20, M14, M10, M7, M5

• Суперфинишная шлифовка, окончательное хонингование и доводка до показателей шероховатости 0,160 мкм и меньше.

Связки абразивных материалов

Качественная обработка абразивными материалами определяется свойствами связки. Она оказывает влияние на параметры прочности, твердости. Режимы, в которых работает инструмент, зависят от нее. Присутствуют вещества органической природы и неорганической в составе связок. К первым относят вулканит, бакелит, а также связки на поливинилформалевых, глифталевых и эпоксидных компонентах. Во вторые включены силикатные и магнезиальные связки, также керамика, для алмазов – металл.

Связка керамическая огнеупорна, водостойка и химически неактивна. Материал абразивный идеально держит профиль кромки рабочей поверхности, но ударные нагрузки, а также изгибание приводит к разрушению инструмента. Керамическая связка бывает спекающейся и плавящейся.

Связка бакелитовая более упруга и вынослива к изгибам и ударам, чем керамическая. Конфигурация инструмента с применением бакелита бывает разной, также широк диапазон размеров таких шлифовальных инструментов. Бывают довольно тонкие до 0,50 мм отрезные круги. Слабое место связки бакелитовой — это разрушение щелочью, которая может присутствовать в жидкости для охлаждения. Также она не термостойка, хуже держит зерно абразивное и форму рабочей кромки, чем керамика.

Магнезиальные и силикатные связывающие компоненты широко не используются, так как обладают хрупкостью и не переносят охлаждения. Они выделяют мало теплоты при проведении шлифовальных операций, в этом их плюс.

Связка вулканитовая содержит в себе серу плюс каучук, которые проходят специальную термообработку. Она эластична и применима при работе с фасонными поверхностями и в профильном виде шлифования. Инструмент на такой связке обладает плотной структурой и поэтому легко нагревается при обработке. Вследствие этого, а также низкой термостойкости каучука, зерно в инструменте проседает и абразив получает свойство более мелкозернистой структуры, что удобно при обработке деталей на чистовом этапе.

Отходы абразивных материалов

В процессе работы абразивные материалы и инструменты изнашиваются и при определенной степени износа уже не способны выполнять основную задачу. Они требуют утилизации, где происходит разделение на элементы, которые можно дальше использовать как вторсырье.

Материал абразивный утилизируют следующим способом: раздробление и размельчение материала, сепарация полученной массы магнитным способом, термическая обработка просепарированного остатка температурами до 180 градусов, электростатическая сепарация с напряженностью поля электрического до 8 кВ/см.

Заключение

Для укрепления современных абразивных кругов (гибкий абразивный материал) стали широко использовать армирование стекловолоконной сеткой. Это актуально для изготовления отрезных кругов, работающих на высоких скоростях и имеющих повышенные требования к безопасности использования.

Все статьи с тегом — Абразивные вещества

Пескоструйная обработка поверхности | Инструмент

Пескоструйная обработка – это процесс очистки поверхности материала, путём распыления на него абразивныхвеществ, 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 абразивныевещества, 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.

Чистый дом — лицо хозяйки | Советы по дому

Не используют щетки, острые предметы, абразивныесредства. 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 абразивныйматериал, 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

Мягкие абразивы ( венская известь, крокус) разводятся в керосине или машинном масле. [1]

Мягкие абразивы ( венская нзнесть, крокус) разводятся в керосине или машинном масле. [2]

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. [3]

Мягкие абразивы ( венская известь, крокус) разводятся в керосине или машинном масле. [4]

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. [5]

Что представляют собой мягкие абразивы . [7]

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. [8]

При притирке мягкими абразивами процесс шаржирования заключается в свободном нанесении равномерным слоем на поверхность притира или детали определенного слоя пасты в полужидком состоянии. [9]

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. [10]

Эта пленка снимается мягким абразивом и металл не повреждается — на поверхности нет ни царапин, ни трещинообразова-ний. В металле не возникает заметного упругого напряжения. [11]

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. [12]

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. [14]

Полировочная вода — тонкая эмульсия мягкого абразива . Применяется полировочная вода для окончательной отделки нитроэмалевых покрытий и для возобновления блеска нитроэмалевых покрытий в период эксплуатации автомашин. [15]

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.

Совет 1: Что такое абразивные чистящие средства

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

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

Минерал	Число твердости по Моосу	Числа твердости, определенные методами
Мартенса	Франца	Пешля	Бирбаума	Кузнецова (маятниковый склерометр)
Тальк	0,25	—
Гипс	0,5	3,4	2,05
Кальцинит	1,5	20,4	8,75
Флюорит
Апатит	17,7
Полевой шпат	39,2
Кварц	32,5	45,8
Корунд	—

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.

Date: 2016-02-19; view: 216; Нарушение авторских прав

Для любого абразивного инструмента основной составляющей является абразивный материал от свойств которого , в первую очередь, зависит эффективность абразивной обработки. Стандартные показатели абразивных материалов не отражают их основных свойств и не позволяют определить область их применения в составе абразивного инструмента.

Классификация абразивных материалов является понятной информацией, предусматривающей два класса: искусственные (синтетические) и естественные. К искусственным абразивам отнесены электрокорунды (нормальный, белый, легированные, монокорунд, спеченные корунды (формокорунды), SG -абразивы; карбиды кремния зеленый и черный. Карбид бора, синтетические алмазы и материалы на основе кубического нитрида бора (эльбор, гексанит, кубонит и другие марки) выделяются в самостоятельную группу сверхтвердых материалов. К естественным абразивным материалам относятся природные алмазы, природный корунд, гранат, кремень и др., которые не имеют решающего промышленного значения.

На все приведенные абразивные материалы имеются стандарты, регламентирующие их свойства (хим. состав, насыпной вес, разрушаемость…) и назначение. Но стандартные показатели конкретного абразива отражают узкий спектр свойств без сравнения с другими подобными материалами.

Основным свойством абразивных материалов является их высокая твердость, по сравнению с другими материалами, так как именно это свойство дает способность одному телу обрабатывать поверхность другого, менее твердого.

Наиболее распространенным методом определения твердости материалов является метод царапания, основанный на том, что острием одного тела с определенной силой проводят по поверхности другого и более твердое тело при этом оставляет на поверхности более мягкого царапину, глубина которой зависит от свойств испытуемого тела. На основании этого принципа была составлена шкала твердости Мооса , согласно которой по нарастанию твердости материалы имеют следующие баллы:

1 — тальк; 2 — гипс; 3 — известковый шпат; 4 — плавиковый шпат; 5 — апатит; 6 — полевой шпат; 7 — кварц; 8 —топаз; 9 — корунд; 10 — алмаз.

Указанная шкала была расширена Риджвеем, Баллардом и Биллеем, предложившими 15-ти бальную шкалу для определения твердости материала:

1 —тальк; 2 —гипс, алюминий; 3—известковый шпат, медь, латунь; 4—плавиковый шпат, никель; 5 — апатит, мягкая сталь; 6 — полевой шпат, легированная сталь; 7 — стекло; 8 —кварц, кремень, стеллит; 9 — топаз, высокоуглеродистая закаленная сталь; 10 — гранат; 11 — цирконий, твердый сплав на основе карбида тантала; 12 — электрокорунд, твердый сплав на основе карбида вольфрама; 13—карбид кремния; 14 — карбид бора; 15 — алмаз.

Указанные шкалы являются относительными и дают грубое относительное сравнение твердости различных материалов.

О твёрдости абразивных материалов, определяющей их абразивные свойства, наиболее объективен показатель микротвёрдости, полученный на приборе ПМТ-3 (методом вдавливания алмазной пирамиды в поверхность испытуемого материала при постоянной нагрузке 1,96 H ). Стандартный показатель разрушаемости (хрупкости), определяемый на приборе ПХЗ, определяет способность к самозатачиванию в процессе шлифования. Разрушаемость определяют посредством измельчения шлифовального материала определённых зернистостей (3) с помощью мелющих тел (2) на приборе, работающем по принципу лабораторной шаровой мельницы (1).

Критерием разрушаемости испытуемого шлифзерна является процентное содержание в продуктах его измельчения фракций зерна, прошедших через контрольные сита номером ниже испытуемых зернистостей.

Режущие свойства инструмента, производительность процесса шлифования и качество шлифованной поверхности так же зависят от сопротивляемости абразивных зерен механическому истиранию (износостойкости). Износостойкость абразивных материалов определяется на стандартном приборе типа АСЗ-4.

Эти показатели, приведенные в таблице1, достаточно наглядно показывают основные свойства абразивных материалов в сравнении:

Абразивный материал	Микротвёрдость, Гпа	Разрушаемость ,%				Относительная износостойкость
		F 60	F 40	F 14
Электрокорунд нормальный	18,9…19,6	51…52	49…51	52…53	2,5
Электрокорунд белый	19,6…20,9	46…48	43…45	50…52	2,7
Электрокорунд хромтитанистый и хромистый	19,6…22,6	45…47	43…45	48…50	2,8
Электрокорунд циркониевый	22,6…23,5	38…40	35…37	38…40	3
Монокорунд	22,6…23,5	42…45	38…40	—	3
Карбид кремния чёрный зелёный	32,4…35,3

Твёрдый сплав Т15К6 25…27 — — Минералокерамика 20-22 — —

Для оценки прочностных характеристик абразивных материалов применяется метод, предусматривающий объемное сжатие навески зерен. Пресс-форму с испытуемой массой зерна 10 г устанавливают на пресс и подвергают давлению 1,55 ГПа. Механическая прочность абразивных материалов характеризуется количеством зерен основной фракции, сохранивших исходный размер после приложения давления, и определяется как процентное отношение массы неразрушенного остатка фракции испытуемой зернистости на сите после рассева к массе основной фракции испытуемой пробы. Механическая прочность абразивных материалов отдельных марок приведена в таблице 2.

Абразивный материал	Зернистость	Механическая прочность,%
Электрокорунд	F60
нормальный		84
белый		86
хромтитанистый		86. 88
циркониевый	F16	93. 95
Карбид кремния зелёный	F60	82. 83
Синтетические алмазы
АСО	160/125	30
АСП		44. 65
АСВ		73. 85
Гранат	F46	40. 50
Кремень		50. 60

Следующий показатель — абразивная способность, отражает способность разных абразивных материалов обрабатывать тот или иной материал. Величину абразивной способности определяют на специальном приборе, типа «Шлиф». За критерий абразивной способности любого абразивного материала принимается масса сошлифованного материала определенным количеством абразивных зерен, расположенных между двумя вращающимися (1 и 3, см. рисунок) в разных направлениях дисками, с которых сошлифовывается материал. В качестве стандартного материала для дисков применяют стекло, поэтому при шлифовании металлических материалов нет сопоставимых результатов.

Характеристика абразивной способности различных абразивных материалов зернистостью F 60 приведена в табл.3.

Абразивный Материал зернистостью F60 (16)	Масса сошлифованного материала,г	Относительная абразивная способность ,%
Природные алмазы	0,473	100
Синтетические алмазы АСВ	0,248	52,4
АСР	0,234	49,5
АСО	0,094	20
Эльбор ЛО	0,09. 0,12	19,0. 25,4
Карбид бора	0,099. 0,1123	20. 22,37
Карбид кремния зелёный	0,079. 0,1	16,7. 21,1
Электрокорунд белый	0,049. 0,054	10,4. 11,4
Нормальный	0,048. 0,052	10,2. 11
хромтитанистый	0,052. 0,060	11,0. 12,7
монокорунд	0,054. 0,064	11,4. 13,5
Природный корунд	0,042. 0,076	8,9. 16,1
Наждак	0,039. 0,045	8,4. 9,4
Гранат	0,033. 0,040	7. 8,5
Кварцит	0,021	4,4

Из табл. 3 видно, что относительная абразивная способность зависит от твердости минералов, однако при изменении обрабатываемого материала этот порядок может меняться: так, при обработке стали абразивная способность эльбора выше, чем алмаза, и электрокорундовых материалов выше, чем карбидокремниевых. Таким образом, показатель абразивной способности не характеризует полностью эксплуатационных свойств материала.

На приведенные показатели в значительной степени влияют макромеханические свойства абразивных материалов, приведенные в таблице 4 в сравнении с типовыми обрабатываемыми материалами.

Абразивный материал	Плотность, г/см³	Микро твёрдость, Гпа	Модуль упругости, Гпа	Предел прочности, Гпа		Коэф фициент теплопро водности при t=0ºС	Удельная тепло ёмкость, ДЖ/кг	Коэф фициент линейного расширения, ºСˉ¹ 10-4	Темпера турный предел устойчиво сти,ºС
				на сжатие	на изгиб
Алмаз	3,48. 3,56	84,4. 98,4	900	2	0,21..0,49	146,6	502,8	0,9. 1,45	700..800
Эльбор	3,45. 3,49	78,5. 98,1	720	0,5	41,9	670,4	2,1. 2,2	1300. 1500
Карбид бора	2,48. 2,52	39,2. 44,2	296	1,8	0,21..0,28	11,5	4,5	700. 800
Карбид кремния	3,15. 3,25	32,4. 35,3	365	1,5	0,05..0,15	15,5	586,6	6,5	1300. 1400
Электро корунд	3,95. 4,1	18,9. 23,5	358. 390	0,76	0,08..0,09	19,7	754,2	7,5	1700. 1900
Карбиды титана	4,93	31,4	322	3,85	0,56..0,60	24,3	7,42	3140
вольфрама	15,6	17	722	3	0,52..0,56	29,3	5,2. 7,3	2600
Твёрдый сплав
Т15К6	11. 11,6	27,4	520	3,9	1,15	27,2	209,5	6	800
ВК8	14,4. 14,8	15,2	540	4. 5	1,6	58,7	167,6	5	900
Минерало керамика	3,93	19,6. 22,5	4	0,9. 1,5	0,3. 0,5	4,2	838	7,9. 8,2	1200
СтальР18 (закалённая)	8,5. 8,7	12,7. 13,7	220	3,6	3,7	24,3	367,1	11

В дополнение к приведенным характеристикам очень важно иметь понимание о термостойкости абразивных материалов. Наибольшей термостойкостью обладают материалы электрокорунда (1700—1900 0 C ), наименьшей (700—800 0 C ) алмаз и карбид бора. Термостойкость абразивного материала влияет на технологию изготовления абразивного инструмента, на выбор режимов шлифования и необходимость использования охлаждающей жидкости, т.к. с повышением температуры твердость материалов снижается. Например, при нагреве электрокорунда от 20 до 1000° С его микротвердость снижается более чем в 3 раза, у карбида кремния до 4-х раз.

Важнейшим показателем, определяющим выбор абразивного материала, является степень химического взаимодействия. Она определяет область применения абразивных материалов для обработки тех или иных материалов и зависит от химической устойчивости материалов и взаимодействия их с обрабатываемым материалом (табл.5):

Абразивный материал	Сталь, железо- углеродистый сплав	Титан и сплавы	Чугун	Керамика, стекло
Электрокорунд	Нет	Высокая	Нет	Нет
Карбид кремния	Высокая	Средняя	Низкая	Низкая
Эльбор (для сравнения)	Низкая	Низкая	Нет	Нет
Алмаз (для сравнения)	Высокая	Низкая	Низкая	Низкая

Основываясь на вышеприведенных данных, сложно ошибиться с выбором типа абразивного материала. Во всех случаях без исключения, электрокорундовые материалы предназначены для шлифования стальных заготовок, а твёрдый сплав, минералокерамику электрокорунд просто не шлифует, т.к. микротвёрдость у него ниже. Карбид кремния (чёрный, зелёный) подходит для шлифования твёрдых сплавов, неметаллических заготовок, но для стальных заготовок не приемлем.

Если при выборе конкретных марок абразивных материалов учесть такой показатель, как обрабатываемость материала шлифованием, то результат будет гарантирован. В каждую группу входят материалы, которые создают при обработке один тип нагрузки на режущее зерно и тем самым определяют один и тот же тип износа абразивного зерна (табл.6).

Группы обрабатываемости	Обрабатываемый материал
I	Стали конструкционные и легированные хромом, никелем в сочетании с марганцем, кремнием, вольфрамом, титаном, молибденом, ванадием, а также инструментальные углеродистые и высоколегированные чугуны
II	Стали конструкционные и легированные хромом и никелем
III	Стали нержавеющие, коррозионностойкие. жаропрочные
IV	Жаропрочные никелевые сплавы и титановые сплавы
V	Быстрорежущие стали
VI	Чугуны и бронзы

Такая градация принята не случайно. Химический состав металла, существенно влияет на качество резания, степень окисления стружки и качество разрезаемой поверхности. Например, алюминий, кремний, никель и др. способны образовывать химически устойчивую пленку, увеличивая стойкость сплавов к окислению. Наоборот, повышение содержания углерода снижает устойчивость сплавов против окисления и тем самым способствует процессу образования стружки и облегчает ее удаление с поверхности круга. Таким образом, повышение степени окисления облегчает процесс резания, а понижение затрудняет. Поэтому углеродные стали, например, лучше режутся, чем легированные конструкционные и инструментальные. Легирующие присадки способствуют образованию в сталях карбидных соединений, повышают их твердость и температуру плавления. Это увеличивает степень «затупления» абразивных зерен, понижает стойкость шлифовальных кругов.

Немаловажное значение для процесса шлифования имеют и физико-механические свойства шлифуемого материала — теплопроводность и теплостойкость, прочность и вязкость. Так, обработка сплавов с низкой теплопроводностью происходит при высоких температурах, что делает их труднообрабатываемыми. Высокая прочность в сочетании с большой вязкостью так же затрудняет процессы шлифования. Например, серый чугун шлифуется и режется кругами значительно легче, чем отбеленный или легированный.

Все это можно обобщить конкретными рекомендациями, которые позволят точно подобрать тип абразивного материала под определённые материалы и операции шлифования (табл.7):

Тип абразивного материала	Рекомендации по применению
Электрокорунд нормальный 14А (А)	Наиболее распространённая марка электрокорунда для высоконагруженных операций: Шлифование материалов с высоким сопротивлением разрыву, обдирка стальных отливок, проката, высокопрочных чугунов, предварительное шлифование углеродистых и легированных сталей, бронзы, никелевых и алюминиевых сплавов кругами на керамической и бакелитовой связке
Электрокорунд белый 25А (WA )	Наиболее универсальный абразив для шлифования закаленных деталей из углеродистых, быстрорежущих и нержавеющих сталей, для высокоточной шлифовки деталей. и заточки металлорежущих инструментов. На операциях круглого, плоского и внутреннего шлифования и заточки металлорежущих инструментов
Электрокорунд хромистый и хромтитанистый 94А (35А)	Специальные абразивы для высокопроизводительного шлифования с большими подачами, шлифования деталей со сложным профилем, врезного шлифования, бесцентрового шлифование всех видов мягких и твердых углеродистых сталей и сталей чувствительных к перегреву. Незаменимы при зубошлифовании.
Электрокорунд циркониевый 37A (ZA)	Наиболее эффективный абразивный материал для силового обдирочного шлифования всех типов стали серого чугуна, включая вязкую сталь, нержавейку, закаленную сталь и мягкую сталь на стационарных и маятниковых шлифовальных станках. Используется с нормальным электрокорундом или черным карбидом кремния с различным процентным сочетанием.
Карбид кремния чёрный 54С (С)	Оптимальный материал для шлифования твердых материалов с низким сопротивлением разрыву (серый чугун, бронза, латунь, стекло, драгоценные камни, мрамор, гранит, фарфор). Широко используется для изготовления шлифовальной шкурки.
Карбид кремния зелёный 64 С (39С)	Исключительно эффективный и незаменимый абразив для обработки твёрдых сплавов, заточки тёрдосплавного металлорежущего инструмента, серого чугуна, композитных материалов и аустенитной нержавеющей стали.

Использование приведенных рекомендаций позволит эффективно подбирать характеристику шлифовальных кругов, естественно с учётом других общепринятых параметров, таких как твёрдость, структура, тип связки, класс точности и т.д.