Материал абразивный: особенности и способы применения

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.