Значение слова «абразив»
абрази́в
1. твёрдый мелкозернистый материал, используемый при шлифовании, полировке, заточке и т. п. металлов, стекла, драгоценных камней и т. п. ◆ Зёрна абразива снимают мельчайшую стружку загрязнений — сначала с «выступов» поверхности изделия, а затем и со всей очищаемой площади. Тамара Горяинова, «Что полезно знать о новых чистящих средствах?», 1966 г. // «Химия и жизнь» (цитата из НКРЯ) ◆ Шлифовальным абразивом служит мелкозернистый карборунд, смешанный с водой, подогретой до 38°. «Заметки (Вокруг земного шара)», 1959 г. // «Техника — молодежи» (цитата из НКРЯ)
2. инструмент, изготовленный из такого материала
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова подданство (существительное):
Ассоциации к слову «абразив»
Синонимы к слову «абразив»
Предложения со словом «абразив»
Понятия, связанные со словом «абразив»
Пластизоли — это дисперсии частиц специальных сортов полимеров в жидком пластификаторе.
Абразив. Виды и применение. Работа и особенности. Инструменты
Абразив – твердый мелкозернистый или порошковый материал, используемый для шлифовки, полировки, резания. Применяется для обработки дерева, металла, пластика, стекла, керамики, застывшего лака и красок.
Как работает абразив
Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, превышающей параметры поверхностей, которые обрабатываются. Они представляют собой мелкозернистые частицы созданные методом слома, за счет чего на них образовываются острые грани. При трении с обрабатываемой поверхностью они врезаются в нее и соскабливают. Скорость обработки зависит от размера частиц абразива. Чем они больше, тем быстрее снимается поверхность. При этом крупные частицы оставляют на ней глубокие царапины. Мелкие абразивные зерна работают медленнее, но поверхность после них более гладкая. Путем постепенного снижения зернистости абразива при обработке, можно добиться выведения зеркальной поверхности.
По мере работы кристаллики абразива обламываются от давления. По месту слома на них образовываются остроугольные края. Поэтому они продолжают эффективно врезаться в материал до тех пор, пока кристалл полностью не выкрошится. Отдельные группы мягких абразивов не крошатся, а стираются, поэтому они теряют эффективность быстрее.
Виды обработки абразивами
Абразивы могут использоваться при выполнении:
Виды абразивных материалов
В качестве абразива используются природные и искусственные материалы. Первые в своем большинстве отличаются меньшей твердостью, поэтому в ходе использования их грани достаточно быстро стираются. Как следствие скорость снятия материала прекращается.
К природным абразивам относят:
Самым эффективным и твердым абразивом среди природных и искусственных материалов является алмаз. Его твердость позволяет граням разрушаться очень медленно, поэтому инструмент с алмазным напылением является самым долговечным и эффективным при обработке. В качестве абразива используется природный алмаз или выведенный в лаборатории из графита. В частности применяются его мелкие кристаллы, непригодные для ювелирного или другого использования.
Искусственные абразивы отличаются высокой твердостью, но меньшей, чем у алмаза. К таким материалам можно отнести:
Абразив разделяют на 3 категории твердости. Они бывают:
Чем выше твердость материала, тем больше его стоимость, так как его раскол на зерна сопровождается сложным технологическим процессом и соответствующими затратами. Сверхтвердые абразивы используются для работы с металлами, керамикой. Твердые в основном применяются для дерева. Мягкие более податливы, поэтому не царапают поверхность. Они хорошо подходят для обработки оргстекла, кожи, пластиков.
Виды по зернистости
Одним из самых важных факторов при выборе абразивного материала выступает его зернистость. От ее величины зависит скорость съема поверхности, а также уровень ее гладкости после обработки.
По зернистости они бывают:
Чтобы сделать абразив, твердые кристаллики материала калибруются по размеру. Измерение ведется в микрометрах или мешах. Отсутствие калибровки приведет к тому, что обрабатываемая поверхность будет сниматься неравномерно. Одни ее части станут гладкие, другие получат глубокие царапины. Такое качество будет приемлемо только для грубой проточки, но скорость работы при этом станет ниже, чем при использовании только крупных зерен. Кроме этого малое количество крупных кристаллов сопровождается высоким давлением на их грани, поэтому они могут обламываться и быстрее стираться. Так как сортируемые кристаллы никогда не бывают идеальными, допускается, чтобы соотношение по вылету их самой большой и короткой грани составляло 1:3.
Как оценивается абразив
Для оценки качества абразивного материала применяются следующие параметры:
Одним из приоритетных параметров является твердость. Это физическое понятие, которое отображает результат действия при вдавливании в абразив другого материала. Задача первого вжаться в поверхность, сохранив при этом свою остроту. Он всегда должен быть более твердым, чем изделие, которое им обрабатывается. Твердость измеряется по шкале Мооса. Каждому материала в результате испытания присваивается величина от 1 до 10. Максимальную твердость 10 имеет алмаз. После него по эффективности среди известных доступных абразивов идет корунд, имеющий 9-й класс. Топаз имеет 8-ю, кварц 7-ю твердость.
Однако твердость не является главным приоритетом при выборе. Дело в том, что она сильно связана с хрупкостью. Зачастую, чем тверже абразив, тем он более хрупкий. Как следствие его грани очень быстро обламываются, поэтому фактической эффективности при работе не достигается. Важен баланс между твердостью и хрупкостью.
Также материалы отличаются между собой абразивной способностью. Это значение показывает – какой слой поверхности можно снять за единицу времени. Дело в том, что абразивы имеют разную остроту граней, образованных при сломе. Естественно, чем она выше, тем эффективней вгрызание в поверхность.
Механическая стойкость отображает предел, при котором проявляется хрупкость. Зная это значение можно прикладывать усилие при обработке на таком уровне, чтобы кристаллы сохраняли целостность. Нужно отметить зависимость механической стойкости к температуре. Чем больше греется абразив, тем быстрее он изнашивается.
Химическая стойкость отображает устойчивость зерна к кислотам, воде, щелочи. Одни материалы могут использоваться только для обработки сухих поверхностей. Другие способны работать в любых условиях. В приоритете стоит стойкость к воде и растворенным в ней частицам, так как она часто используется для охлаждения абразива.
Инструменты абразивной обработки
Абразивы используются для изготовления различных инструментов, которые применяются для резки, шлифовки, полировки.
Наиболее распространенными являются:
Отрезные круги представляют собой тонкие диски разного диаметра, состоящие из спрессованных смазанных клеем абразивных кристаллов. Они устанавливаются на болгарки, различные станки, торцовочные пилы. С их помощью ведется резка металла, керамики, камня и прочих твердых материалов. Также отрезные диски могут представлять собой стальной круг с вклеенным напылением из алмаза. Эффективность резки кругами обеспечивается за счет высокой скорости вращения, задаваемой двигателем инструмента или станка. Они производятся с разной зернистостью под работу с металлом, камнем, бетоном.
Шлифовальные круги представлены в продаже множеством размеров и форм. В классическом виде они представляют собой подобие отрезного диска, но большего сечения. Они используются для заточки или снятия поверхности твердых материалов. С их помощью ведется обработка металла, дерева, пластика, стекла и т.д. За счет толщины сечения на шлифовальные круги можно прикладывать боковое давление без риска слома.
Бруски имеют аналогичную структуру, что и шлифовальные круги, но отличаются другой формой. Они предназначены для ручного использования. Чаще всего применяются для заточки ножей и режущего инструмента. Выпускаются в широком диапазоне зернистости.
Ленты представляют собой тканевые полоски, на лицевой поверхности которых закрепляется клеем мелкий абразив. Используются для установки на ленточный гриндер. В основном применяются для зачистки изделий с круглым или другим сложным профилем. Хорошо подходят для вывода спусков и заточки режущего инструмента.
Наждачная бумага изготавливается подобно ленте. Однако вместо тканевой подложки в ней применяется картон. Из бумаги делают круги для установки на электроинструмент, а также прямоугольные шкурки для ручного применения. Она отличается самой доступной стоимостью.
Полировальные пасты, представляют собой кремообразное связующее вещество с включением мелких абразивных частиц. За счет последнего обеспечивается съем материала. Основной наполнитель выполняет функцию охладителя, обеспечивает смазку.
Абразивы в виде свободного зерна представляют собой твердые кристаллики фиксированной зернистости. Они используются при пескоструйной, ультразвуковой и гидроабразивной обработке.
Абразивные материалы: свойства, разновидности и применение в промышленности
Абразивы своей твердостью превосходят другие материалы, поэтому используются для обработки различных поверхностей, широко применяются в промышленности и быту для разных видов обработки. По происхождению эти вещества бывают природными и искусственными.
Что такое абразивные материалы
Абразивы — это материалы, отличающиеся твердостью, превосходящей прочие типы материалов (даже металлы). Это твердые мелкие частицы, применяемые в свободном либо связанном виде (например, в виде какой-либо формы, зафиксированные на поверхности и пр.).
Абразивы предназначены для механической обработки различных материалов, снимания с них тончайшего слоя острыми выступами своих частиц. По сути, абразивными свойствами располагает любая твердая структура по отношению к менее твердой. Однако в промышленных масштабах используются лишь конкретные виды абразивных материалов.
Абразивная обработка материалов
Из абразивов изготавливаются специальные абразивные инструменты. У них, в отличие от лезвийных (металлических), нет сплошной кромки реза. Данную функцию выполняет цельная зернистая структура, резцом в ней является каждое из зерен. Эти абразивные частицы скреплены друг с другом связующим веществом или же объединены в какое-то изделие (это может быть круг, камень, шлифовальная шкурка, щетка), совокупно воздействуют на рабочую поверхность своими режущими краями, снимая ими тончайшую стружку (данный слой может составлять всего несколько микрон).
Абразивные материалы востребованы для разных типов обработки:
Виды абразивных материалов
Абразивные материалы отличаются по разным параметрам. Так, они классифицируются по твердости (бывают мягкие, твердые, сверхтвердые), своему химическому составу, размеру зерна (могут быть крупные, средние, тонкие, особо тонкие).
По своему происхождению выделяют абразивы трех типов.
1. Природного (или естественного) происхождения. Это песок, гранат, цирконий и пр.
2. Искусственного (или синтетического, производственного) происхождения. Данные материалы изготавливаются специально для абразивной обработки. Наиболее распространенными являются искусственный алмаз, карбид кремния, бора, электрокорунд, кубический нитрит бора.
3. Абразивы из побочных продуктов производства: с/х остатки, шлаки от выплавки металлов (например, никельшлак), от работы электростанционных котельных. Данные материалы доступны, имеют разнообразные размеры частиц, низкую стоимость.
Естественные абразивные материалы
Рассмотрим некоторые из природных абразивов.
Алмаз является наиболее твердым из природных материалов, состоящим из чистого углерода. В природе он встречается, как правило, в виде россыпи кристаллов. Алмазы бывают ювелирные и технические (именно они применяются в качестве абразивов).
Гранат — это минерал, состоящий из алюмосиликатов извести, магнезии и других примесей. Он может быть окрашен в разные цвета, за исключением синего. Используется в измельченном виде: частицы наносятся на шкурки для шлифования.
Корунд состоит из кристаллической окиси алюминия с примесями, отличается окраской от синеватой до коричневой. При этом твердость материала снижается с повышением содержания в нем окиси железа.
Наждак — смесь корундовых зерен с магнезитом и прочими минералами.
Кварц представляет собой оксид кремния кристаллической формы. Разновидностью кварца является кремень: он состоит их кремнезема, в природе встречается в виде массивных горных пород.
Пемза — это пористая структура вулканического происхождения, состоит из кремнезема и глинозема.
Мел — карбонат кальция, с помощью которого возможны тонкие виды обработки (полирование, притирка).
Искусственные абразивы
Впервые искусственный абразив карборунд синтезировал в 1891 г. ученый-изобретатель Эдвард Ачесон (США). Сегодня же абразивов производственного происхождения очень много, они применяются шире, чем природные. Рассмотрим особенности самых распространенных из них.
Электрокорунд получают посредством восстановительной плавки из боксита в электропечах. Цвет абразива варьируется от серого до красно-бурого. Из материала производят жесткий абразивный инструмент.
Карбид кремния получается с помощью восстановления кремниевой кислоты углеродом. Материал обладает повышенной хрупкостью, применяется в порошковом виде либо как инструмент для обработки стекла, фарфора и прочих хрупких структур.
Карбид бора — наиболее твердый синтетический абразив, используется как паста для шлифовки очень твердых поверхностей.
Абразивные жидкости
Процент содержания твердых частиц в разных абразивных продуктах может значительно различаться. Иногда они включаются в жидкую среду — в этом случае речь идет об абразивной жидкости. Примерами являются чистящие жидкие средства (средства бытовой химии), краски с содержанием кварцевого песка, песочные суспензии, каустизационный шлам, продукты пищевого производства (сахарные суспензии, шоколадные пасты с кусочками орехов), косметологии (скрабы, абразивные зубные пасты) и пр. Конечно, не все они применяются для обработки поверхностей. Тем не менее данные среды обладают абразивными свойствами, что нужно учитывать при подборе оборудования, которое с ними работает.
Свойства абразивных материалов
Абразивы имеют ряд важных характеристик, или свойств. Так, важным их параметром является твердость. Ее определяют сопротивлением материала, поверхность которого подвергается шлифованию. Так, самым твердым абразивным материалом по шкале Мооса (она названа в честь немецкого ученого-минеролога) в является алмаз (10 баллов), карбид бора имеет соответственно 9,5 балла, корунд, карбид кремния и электрокорунд — 9, кварц — 8, гипс — 2, тальк — 1 балл.
Другие свойства абразивов — это прочность, хрупкость, зернистость (это размер и форма шлифовального зерна). Так, форма зерен может быть изометрической (у них высота, ширина, толщина примерно одинаковы), мечевидной, пластинчатой — этот показатель зависит от природы абразивного материала и степени измельчения изначального зерна.
Абразивная способность данных веществ (то есть их эксплуатационные качества) определяется массой удаляемого при шлифовании слоя материала.
Абразивы имеют свойство самозатачиваемости: они сохраняют работоспособность благодаря образованию новых выступов, режущих кромок у зерен в ходе обработки.
Применение абразивов
Люди издревле использовали абразивы. Например, индейцы майя в IX в. до н. э. украшали зубы драгоценными камнями, отверстия в них они просверливали трубочками, на которые был нанесен истолченный кварц.
Сегодня же сфера применения абразивных материалов очень широка. Например, они незаменимы в металло- и деревообработке, строительстве. Применяются абразивы и в быту. Так, в каждом доме есть наждачная бумага, пемза, пилки для ногтей (они также покрыты очень мелкими полирующими частицами).
АБРАЗИВЫ
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.
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