Абразивы. Что такое абразивные чистящие средства Характеристики шлифовальных инструментов

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.

Нормальный электрокорунд:

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.

Белый электрокорунд:

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.

Монокорунд марок:

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.

Сферокорунд 3C:

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.

Карбид бора КБ:

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

Эльбор ЛП, ЛО:

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.

Синтетический алмаз:

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.

Абразивные чистящие средства выпускаются в виде порошков и паст, иногда в виде суспензии. В их составе обычно присутствуют поверхностно-активные вещества (ПАВ), метасиликат натрия, кальцинированная сода, триполифосфат натрия и дезинфицирующие вещества с содержанием хлора или без. Ароматизируются различными отдушками. В качестве абразивов вводятся тщательно перемолотые порошки песка, пемзы, мела, буры.

В пастообразные абразивные чистящие средства обычно вводят наиболее мягкий абразив в виде пемзы. Кроме перечисленных выше веществ в пасты добавляют воду, глицерин или этиленгликоль. Последние не дают быстро высыхать пасте и смягчают кожу рук после воздействия химических компонентов.

Главным недостатком моющих средств с абразивами считается возможность появления царапин на очищаемой поверхности. Могут стать более тусклыми фарфор и эмаль, на поверхностях из нержавеющей стали может повредиться полировка. Лучше воздержаться от интенсивной чистки абразивами поверхностей из стекловолокна, ламинированных и даже мрамора. Поэтому лучше начать чистку загрязненных мест с применением более мягких средств, затем попробуйте средство с мягким абразивом.

Где применяются абразивные чистящие средства

Керамические раковины хорошо очищаются порошком или пастой с мягкими абразивами. После нанесения средства и чистки нужно хорошо промыть и протереть насухо раковину. Это придаст ей блеск. Раковины из лучше очищать без применения абразивных средств и без хлора, который может вызвать коррозию металла. Если загрязнение сильное, попробуйте очистить малый участок, если не будет повреждений, можно приступать к чистке всей поверхности раковины. А раковины из стекла лучше чистить жидкими средствами без абразивов.

Ванны из акрила и чугунные чистить абразивными средствами постоянно не рекомендуется. Только для удаления сильных загрязнений. В эмалированных ваннах эмаль под действием абразивов может постепенно разрушаться, станет шершавой на ощупь и утратит блеск.

Унитазы хорошо чистить слабыми абразивными средствами, металлические и пластиковые детали унитазов лучше чистить без абразивов жидкими моющими средствами. Смесители лучше чистить без применения абразивов, слабыми моющими средствами и натирать сухой тряпкой для восстановления блеска.

Для эмалированной посуды можно применять абразивные чистящие только для удаления стойких загрязнений или подгоревших участков, копоти или кальциевого осадка от воды. Зато смело можно отчищать кафельную поверхность абразивными средствами. Ими легко удалять незаметные капельки жира с поверхности кафеля возле плиты

АБРАЗИВЫ
мелкие, твердые, острые частицы, используемые в свободном или связанном виде для механической обработки (в т.ч. для придания формы, обдирки, шлифования, полирования) разнообразных материалов и изделий из них (от больших стальных плит до листов фанеры, оптических стекол и компьютерных микросхем). Абразивы бывают естественные или искусственные. Действие абразивов сводится к удалению части материала с обрабатываемой поверхности. Абразивы обычно имеют кристаллическую структуру и в процессе работы изнашиваются таким образом, что от них откалываются мельчайшие частички, на месте которых появляются новые острые кромки (благодаря хрупкости). По размеру зерен абразивы характеризуются шкалой от 4 (грубейший) до 1200 (тончайший).
Естественные абразивы. Кремнезем. Диоксид кремния SiO2 используется в различных видах (кристаллический, стеклообразный) для придания изделиям формы и шлифования. Хотя разные виды кремнезема химически идентичны, они широко различаются по физическому состоянию, и поэтому каждый из них находит свое специфическое применение. Диатомит, инфузорная земля, кизельгур и триполит состоят из кремнистых остатков окаменевших диатомовых водорослей. Они используются как мягкие абразивы в качестве компонентов полировальных порошков и паст, например пасты для чистки серебра. Рухляк и трепел являются продуктами распада кремнистых известняков. Они также используются как компоненты чистящих и полировальных порошков и паст. Дробленый кварц, кварцит, кремень, кремнистый сланец, песок и песчаник применяются в виде зерен как абразивы в обычной наждачной бумаге, а также для пескоструйной обработки и в чистящих пастах. Недробленый песок с высоким содержанием кварца используется для пескоструйной обработки, а также для пилки и шлифовки мягкого камня, например мрамора.
Силикаты. Эта группа абразивов состоит из химических соединений диоксида кремния с оксидами металлов; в природе силикаты встречаются в аморфном или кристаллическом состоянии. Пемза и пумицит, образованные высокопористым (воздушно-пузырьковым) вулканическим стеклом, используются главным образом как компоненты чистящих порошков и некоторых сортов мыла для рук. Гранаты - наименование группы силикатов сложного химического состава. Альмандин, измельченный, сортированный по крупности и нанесенный на бумагу или ткань, широко используется в деревообрабатывающей промышленности, в частности, для чистовой обработки твердых сортов дерева. Небольшие количества гранатов в несвязанной форме применяются для шлифовки камня и стекла. В качестве абразивов почти всегда используются частицы гранатов природного происхождения, по форме близкие к крупному песку, поскольку при измельчении крупных камней они претерпевают конхоидальный излом с образованием формы частиц, малопригодной для длительной эксплуатации или чистовой отделки дерева.
Глинозем. Корунд, природный оксид алюминия, или глинозем, имеет химическую формулу Al2O3 и встречается в виде валунов (выкатываемых на морской берег) и скальной породы. Более грубые зерна, получаемые при дроблении крупных камней и сортировке осколков по размерам, используются для изготовления специальных шлифовальных кругов, для зачистки отливок и других предметов, в частности изготовленных из ковкого чугуна. Более тонкий порошок, разделяемый на фракции близких по размерам частиц, широко используется для шлифовки оптических стекол. Месторождения корунда имеются в ЮАР, Зимбабве, Канаде и США. Наждак - смесь корунда и магнетита, черного магнитного оксида железа Fe3O4. Наждак высшего качества добывается на о. Наксос, Греция, и в Турции. В производстве точильных кругов наждак почти полностью вытеснен абразивами из искусственного корунда, хотя все еще используется (особенно в виде абразивов, нанесенных на основу) в небольших количествах для шлифовки металлов. Наиболее широко наждак применяется как нескользкий элемент отделки лестничных ступеней, полов и тротуаров.
Углерод. Алмаз, кристаллический углерод, - самое твердое из известных веществ. По этой причине, несмотря на высокую стоимость, он широко используется для шлифовки и полировки алмазов и других твердых материалов, а также более мягких неметаллических веществ, например, стекла и камней. Прозрачные камни, относительно свободные от несовершенств, применяются для изготовления волок (деталей волочильных станков), правки шлифовальных кругов и других точных работ. Карбонадо, или черный алмаз, имеющий мелкокристаллическую структуру, непрозрачен и прочен. Он используется для бурения скальных пород и правки абразивных кругов. Борт (мелкий технический алмаз) отличается высокой концентрацией дефектов, а по способности пропускать свет он варьируется от полупрозрачного до непрозрачного. Борт дробят для использования на шлифовальных кругах и тонкой полировки инструментом с хаотической ориентацией режущих ребер. Искусственные технические алмазы, обладающие всеми физическими свойствами природных алмазов, получают посредством высокотемпературного процесса при высоких давлениях. Этот процесс был разработан Физическим институтом АН СССР и компанией "Дженерал электрик" в 1950-х годах.
См. также ФИЗИКА ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ . Около 1940 важное значение приобрело производство алмазных шлифовальных кругов с абразивом на связке. В качестве связки использовались керамика, смолы, порошки металлов. Диск с алмазной режущей кромкой представляет собой сплошной металлический диск с прорезанными по его периферии скошенными щелями; в щели вставляются относительно грубые алмазы, после чего щели зачеканиваются молотком или плотно закатываются. Диски с режущей кромкой дешевле шлифовальных кругов, однако быстрее изнашиваются. Относительно крупные алмазы, обычно на порошковой металлической связке, обычно используются как режущая кромка буров, применяемых для бурения скважин.
Искусственные абразивы. Важные искусственные абразивы получают в электрических печах, т.к. для их синтеза требуется температура выше 2000° С.
Карбид кремния. Первым искусственным абразивом, полученным в электрической печи, был карбид кремния SiC, открытый Э. Ачесоном (США) в 1891. При нагреве кремнистого песка и кокса в электрической печи кремний восстанавливается и соединяется с углеродом, образуя карбид кремния в виде массы сросшихся кристаллов (цветом от зеленого до черного) пластинчатой гексагональной структуры. Такие кристаллы называют карборундом (наименование, данное Ачесоном). Карбид кремния - один из самых твердых искусственных абразивов - относительно хрупок, и поэтому его обычно не применяют для шлифовки стали. Он широко используется для шлифовки цементированных карбидов, чугуна, металлов, не содержащих железа, и неметаллических материалов, например керамики, кожи и резины.
Плавленый глинозем. Через несколько лет после открытия карбида кремния был найден способ получения искусственного плавленого глинозема. Из большей части применений он вытеснил природный корунд и наждак ввиду своей лучшей однородности и других характеристик. Из его многочисленных запатентованных названий, вероятно, более известны алунд, алоксит и лионит. Под этими названиями, снабженными дополнительными обозначениями качества (с помощью букв или цифр, например, алунд-38), выпускаются разновидности глинозема, различающиеся прочностью и ударной вязкостью. Эти различия обычно связаны с содержанием оксида титана, которое составляет от 0 до примерно 3,5%: чем больше оксида титана, тем прочнее абразив. Прочностью определяется область применения абразива. Чистый плавленый глинозем относительно хрупок. Наибольшее применение он находит для заточки инструмента, причем существенно, что шлифовальный круг из такого глинозема скорее разрушится сам, чем нагреется до такой степени, когда возможна порча инструмента. Цвет плавленого глинозема зависит от содержания оксида титана. Абразив, изготовленный из химически чистого глинозема "байер", имеет белый цвет. С ростом содержания оксида титана цвет глинозема последовательно изменяется от белого до розового, красно-коричневого и темно-коричневого. Эти окрашенные разновидности получаются непосредственно из боксита. Все разновидности плавленого глинозема производятся в больших электродуговых печах. В процессе производства смесь гидратов глинозема смешивается с небольшим количеством графита, чтобы снизить содержание кремния и железа в конечном продукте. Добавляется также железная стружка, чтобы связать восстановленный кремний. Образующийся ферросилиций оседает на дно печи, но небольшие его количества внедряются в абразив и позже удаляются магнитом. Конечный продукт - абразив - содержит 94-99% глинозема, а остаток составляют, в основном, оксид титана и кремнезем. Разновидность глинозема алунд-32 приготавливают с помощью несколько иного процесса, в результате которого получается расплавленный продукт, который содержит небольшое количество пирита, выделяющегося на границах между кристаллитами глинозема. Пирит вымывается при кислотном выщелачивании, оставляя высокочистые кристаллы глинозема несколько закругленной шишковатой формы, которые применяются для тех же целей, что и белый глинозем, получаемый другими способами. Плавленый глинозем, содержащий большое количество оксида натрия, образует бета-глинозем. Однако он настолько хрупок, что обычно не используется как абразив. Зато бета-глинозем - хороший огнеупор. Плавленый глинозем, особенно его коричневая форма, чрезвычайно прочен, а при износе его зерна скалываются таким образом, что на остатке первоначальной частицы появляются новые острые режущие ребра. При шлифовке на рабочей поверхности контакта может высвобождаться большое количество тепла. Когда выделяющаяся теплота может принести вред, например при заточке инструмента, пользователь должен выбирать более хрупкий абразивный материал или снижать скорость обработки.
Плавленый оксид циркония. Плавленый оксид циркония дорог и тяжел, поэтому выгода его использования вызывает сомнения. Однако практика показывает, что изготовленные из него шлифовальные круги обеспечивают исключительно высокую скорость обработки металла и к тому же служат чрезвычайно долго.
Карбид бора. Торговое название карбида бора B4C - норбид. Он производится путем восстановления оксида бора B2O3 углеродом в электропечи. Из плотных брусков карбида бора, полученных горячим формованием, изготовляют превосходные волоки для волочения проволоки, пескоструйные форсунки, режущие кромки резцов и т.д. Однако карбид бора не образует острых режущих ребер при износе и, следовательно, не может использоваться как абразив, кроме как в виде порошка для полирования.
Нитрид бора. Кубический нитрид бора BN - самое твердое из известных ныне веществ вслед за алмазом (примерно в два раза менее твердое, чем алмаз). Его изготавливают путем химического взаимодействия бора с азотом и спекания полученного продукта способом, аналогичным используемому при производстве синтетических алмазов. Кубический нитрид бора весьма эффективен при шлифовке стали.
Металлические абразивы. Из искусственных абразивов по объему производства металлические абразивы уступают только плавленому глинозему. Хотя их обычно называют стальными, большинство металлических абразивов представляют собой отбеленный чугун в форме дробинок или заостренных зерен. Дробинки широко используются для дробеструйной обработки и дробеструйного упрочнения, поскольку сопротивление металлических деталей усталости возрастает при такой бомбардировке их поверхности. "Стальные" зерна используются также как абразив для черновой обработки гранита и других камней. Шлифовальные круги из глинозема и карбида кремния часто подправляют на вращающемся стальном столике. Поверхность столика покрывают неплотным слоем "стальных" зерен, которые обтесывают поверхность даже очень твердых абразивных материалов.
Разнообразные минеральные абразивы. В качестве абразивных материалов часто используют такие вещества, как оксиды олова, церия и железа (полировальные порошки руж и крокус). Речной песок применяют для шлифовки стеклянных листов и пескоструйной обработки. Полевой шпат, известь, мел, обожженная глина и т.д. используются как компоненты чистящих порошков. Почти все тонкодисперсные минералы так или иначе использовались либо используются для чистки или полировки. Однако их применение носит случайный характер, и обычно их не относят к абразивам.
Характеристики. Твердость. Процесс абразивной обработки можно сравнить с процессом обтесывания (зубилом, долотом, стамеской), поскольку материал удаляется с обрабатываемого изделия силовым воздействием острых выступов абразива. Поэтому твердость абразива - очень важный параметр. Германский минералог Ф. Моос установил первую шкалу относительной твердости различных минералов в 1820. По шкале Мооса твердость минералов оценивается значениями от 1 до 10 относительно 10 эталонов, в том числе талька (1), кварца (7) и алмаза (10). Шкала Мооса неравномерна, так что, например, изменение твердости при переходе от эталона 9 к эталону 10 больше, чем при переходе от эталона 1 к эталону 9. При оценке искусственных абразивов возникла необходимость расширить шкалу Мооса. Р.Риджуэй добавил несколько чисел к верхнему краю шкалы и изменил положение некоторых верхних чисел Мооса. К.Вудделл измерил степень, с какой различные минералы сопротивляются царапанью алмазом в контролируемых условиях и ввел соразмерные числа выше числа Мооса 9 (корунд). Числа твердости по Кнупу определяются по размеру отпечатка, создаваемому при вдавливании в материал алмазной пирамиды под воздействием определенной нагрузки (см. табл.).
Прочность. Ударная вязкость, или сопротивление разрушению абразива при ударе, обычно определяется по уменьшению размера частицы при прокатывании в шаровой мельнице с контролируемым усилием или при ее ударе о твердую поверхность. Это испытание, однако, не стандартизовано. Близкий показатель получается при определении сопротивления абразива сжатию. Обнаружено, что, как правило, чем тверже абразив, тем выше у него сопротивление сжатию. Прочность абразива важна при шлифовке несвязанными зернами, но для изготовления шлифовального круга более выгоден хрупкий абразив, поскольку шлифующее острие должно при затуплении скалываться, чтобы появились новые острые рабочие ребра зерна.
Абразивы на связке. Хотя тысячи тонн сыпучих абразивов ежегодно применяются в таких операциях, как притирка, полирование, шлифование и струйная обработка, гораздо большее их количество используется в абразивных инструментах на связке, главным образом в шлифовальных кругах и наждачной бумаге. Значительное количество абразивов идет на изготовление приспособлений для шабровки, суперфиниша и хонингования, а также для нескользящего напольного кафеля и аналогичной продукции. Специфические шлифовальные операции именуются по-разному. К первичной обработке относят обдирку для снятия заусенцев или закраин без тщательного соблюдения условий окончательной отделки или размерных допусков. При поверхностном шлифовании производится окончательная отделка поверхностей, обычно плоских, с высокой степенью соблюдения размерных допусков и выравнивания поверхности; обрабатываемая деталь на время шлифования обычно закрепляется в магнитном патроне, и шлифование производится либо краем абразивного круга, либо плоскими боковыми поверхностями абразивных сегментов, вращающимися параллельно поверхности детали. При цилиндрическом шлифовании и деталь, и абразив вращаются относительно параллельных осей. Операция, называемая бесцентровым шлифованием, обеспечивает цилиндрическую форму изделия посредством подачи детали, закрепленной на плоской поверхности между двумя шлифовальными кругами, установленными под небольшим углом друг к другу. Один круг шлифует деталь, тогда как второй вращает ее и заставляет перемещаться вдоль рабочей поверхности. При контурном шлифовании шлифовальный круг несет шаблон или контур, форма которого передается обрабатываемой детали. Форма контура поддерживается правкой круга алмазным инструментом. Другие распространенные операции - зубошлифование и резьбошлифование. Хонингование, например, цилиндров автомобильного двигателя, выполняется с помощью удлиненных абразивных брусков, которые закрепляются в хонинговальной головке, совершающей внутри цилиндра вращательное и возвратно-поступательное движения. Исследования показали, что при шлифовании с материалами происходят химические превращения. Обнаружено, что если абразив и металл образуют плотный контакт, удаления металла не происходит; зерна абразива просто переталкивают металлические волокна с места на место, не удаляя их; если все же они отрываются от основного металла, то сразу же снова прочно привариваются к нему.
См. также
СТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ ;
МЕТАЛЛОВ ИСПЫТАНИЯ .
ЛИТЕРАТУРА
Основы проектирования и технологии изготовления абразивных и алмазных инструментов. М., 1975 Гаршин А.П. и др. Абразивные материалы. Л., 1983 Эфрос М.Г., Миронюк В.С. Современные абразивные инструменты. Л., 1987

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

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 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.