Абразивные материалы: выбор и применение

Строительство зданий, возведение сооружений осуществляется с использованием инструментов, приборов, материалов. Многие предметы, конструктивные элементы требуют обработки, шлифовки или полировки - сделать такую процедуру можно только с применением абразивных материалов. Это твердые шлифующие, режущие предметы, покрытые микрочастицами, которые воздействуют на поверхность с целью снять слой, сделать ее гладкой.

Виды абразивных материалов

В классификации абразивные материалы распределены по показателям:

• по уровню твердости – твердые, мягкие;
• по величине шлифовальных зерен – крупные, грубые, средние, тонкие.

Абразивные зерна состоят из частиц монокристаллов, поликристаллов. Кристаллографические и физические свойства обеспечивают абразивному материалу его пригодность к обработке, когда абразив сотрется и разломается на острые фрагменты. Допустим, алмазу такое не свойственно по природной особой прочности и твердости. Материал для отделки нужно выбирать, основываясь на технических характеристиках, обрабатываемой детали и методах обработки грубой обдиркой, шлифовкой, полировкой.

Уровень прочности абразивных материалов подбирают выше, чем твердость элемента, который нужно отполировать. Под твердостью следует понимать степень сопротивления объекта при вдавливании в него другого материала.

Абразивную способность определяют по количеству отходов, образованных шлифовкой за конкретный период. Абразивный материал характеризуют механической и химической стойкостью. Эти параметры показывают сопротивляемость абразива к механическим нагрузкам и способность сохранить свойства под влиянием агрессивных веществ – щелочи, кислоты, органического растворителя.

К природным абразивам относятся:

• алмазы;
• гранаты;
• горные породы в виде инфузорной земли;
• кварцы с кремнем;
• корунд с красным железняком;
• пемза;
• полевой шпат и тонкопористая порода – трепел.

Инженеры разработали и синтетические виды абразивов:

• карборунды и электрокорунды;
• алмазы, карбиды бора.

Используют для шлифовки магнитоабразивную методику. По ходу действий применяют материалы, которые имеют абразивные и магнитные свойства.

Применение

Абразивные инструменты нашли широкое применение в строительстве, машиностроении. Современная техника требует точных доводок, притирок деталей, абразивные порошки обеспечивают сглаживание неровностей на обработанных поверхностях. К основным потребителям абразивов относятся отрасли:

• станкостроительная;
• автомобильная;
• авиационная;
• ж/д.

Используют абразивы, обрабатывая оптические стекла, зеркала. Абразивная шкурка применяется для шлифовки элементов деревообрабатывающей и кожевенной промышленности. Даже в пищевой отрасли нужен абразив: это жернова, которые зерна превращают в муку.

Чтобы обработать деталь, применяют абразивный материал, для проведения шлифования:

• круглого;
• плоского;
• бесцентрового;
• ленточного.

Применяют абразивные материалы для разрезания заготовок при демонтаже конструкций, притирки поверхностей. Нужны абразивы и для пескоструйной обработки, чтобы очистить площадь от красок, последствий коррозии. Методом хонингования очищают от ржавчины цилиндры моторов. Полируют, чтобы убрать с поверхности шероховатость и достичь зеркального блеска. Суперфинишированием придают наружному, внутреннему и сложному профилю высочайшую точность и чистоту поверхности. Алмазному финишированию подвергают сверхточные механизмы с инструментами.

Свойства

Абразивный материал подбирают по основному техническому параметру - твердости. Если абразив будет мягче обрабатываемой детали, он не выполнит свою функцию, разрушится от твердости обрабатываемой поверхности. Процедура имеет исключение: при проведении тонкого полирования используют мягкие средства. Параметр твердости зависит от 2-х факторов влияния. К ним относится:

1. внутренняя энергия кристаллической решетки;
2. величина валентности.

Материал будет твердым, следовательно, сможет обеспечивать большую степень абразивного эффекта, если имеет максимальный показатель валентности с минимальными радиусами ионов с плотным расположением атомов. Все материалы с высокой твердостью характеризует шкала Моса  в радиусе единиц 7-8.

Второе характерное свойство - это степень хрупкости, когда вначале разрушаются абразивные частицы, затем появляется остаточная деформация, в этом случае будет обеспечен эффект обработки. Если абразивное зерно слишком хрупкое, оно разрушится до отработки, абразивный эффект не будет достигнут.

У острых ребер частицы имеют неровный раковистый излом, его обеспечивают несовершенно спаянные кристаллы, что служит тоже одним из важных свойств абразивного материала. Спайность – это свойство кристаллов распадаться под ударом по плоскости. Снижение такой способности увеличивает стойкость абразива перед механическими нагрузками и  обеспечивает большую остроту ребер. Кроме основных свойств абразивные материалы обладают дополнительными; эффект абразивной обработки деталей зависит от многих факторов:

• размеров частиц;
• формы;
• наличия посторонних элементов;
• скорости абразивной обработки;
• начальных и завершающих моментов;
• вязкости с хрупкостью;
• обрабатываемых предметов.

Совокупность всех свойств определяет результат от действий абразивных материалов. Аддитивность влияния факторов изучает даже наука по абразивной обработке, которая экспертными заключениями подтвердила сделанный учеными вывод.

Типы абразивных материалов

У промышленности к абразивам свои требования. Сырьевое качество зависит от процентного содержания настоящего абразивного вещества, к примеру, оксида алюминия Al₂O₃ в руде корунда. Структура сырья влияет на уровень обогатимости и дробимости. По-простому, эти параметры позволяют получать из сырья дисперсный абразивный материал с определенной чистотой и зернистостью. Измельченная субстанция отвечает за чистоту в гранулометрическом составе, под этим показателем определяется однородность частиц. Выбирают номер зернистости для конкретной поверхности, если выбор будет неправильным, зерна крупнее, чем нужно, они испортят обрабатываемый предмет. Если использовать зернистость ниже нормы, снизится абразивный эффект.

Абразивный материал разделяется по типу:

• природного образования - в виде песка, циркония, граната, минеральных веществ;
• производственного создания - производят структуру, чтобы дробить, шлифовать, измельчать пшеницу, делают стеклянные шарики;
• побочного происхождения из отходов производства – шлаки от металлической плавки, остатки сельхозпродукции.

В качестве природного абразива достойным примером служит песок, обращаться с ним нужно осторожно, чтобы пылью в процессе обработки не навредить здоровью. Металлический абразив получается из остатков стальных, железных, чугунных сплавов. На обработку используют крошку, из-за прочности, применяют такой материал в многократном порядке. Кремниевым карбидом удаляют нагар на стальной закалке. Стеклянными шариками избавляют поверхности от грязи, проводят полировку.

Шлак является побочным продуктом от металлической плавки, он способен при высокой скорости резать поверхность и выполнять разные задачи. Никельшлак получается в медеплавильной индустрии, этот популярный абразивный материал имеет высокую плотность, твердость, острые гранулы с многочисленными углами, которые позволяют достигать высокой степени очистки. Купрошлак способен хорошо очистить старое покрытие от коррозии, окалин. Абразив безвреден для человека и окружающей среды. Его не запрещают экологические и санитарно-гигиенические структуры.

На заказ минеральную дробь создают по нужному уровню с необходимыми размерами фракций. Шлифзерно имеет высокую удельную массу, плотность, большую кинетическую энергию при ударе частиц, что позволяет удалять глубокую ржавчину. Но шлаки любого происхождения наделены большой ломкостью, часто после первой обработки превращаются в пыль.

Абразив – что это такое?

Когда твердый материал, порошковый или мелкозернистый, применяют, чтобы выполнить механическую зачистку – это абразив. А также с его помощью выполняют резку, шлифовку, полировку, заточку менее твердого материала. Принцип работы основан на использовании мелкозернистых частиц, которые за счет слома образуют острые осколки, а при трении обрабатывают, очищают, соскабливают грязь с поверхности. Скорость процесса зависит от размера зерен. Мелкие фракции обрабатывают медленнее, но не оставляют глубоких царапин, поверхность получается гладкой, полированной. В зависимости от вида обработки используют инструменты и абразивные материалы:

• шлифовальные, фибровые, лепестковые, зачистные круги, бруски, губки, ленты;
• наждачную, шлифовальную бумагу;
• полоски, полотна, рулоны;
• полировочную пасту или свободные зерна из твердых кристалликов с фиксированной зернистостью.

Для качественной обработки выбирают абразив с максимально эффективной связкой. Это свойство влияет на эффективность абразивной прочности, твердости, специфики применения. При этом материал с повышенной твердостью может быть хрупким  как карбид кремния, его не используют для шлифовки стальных предметов. Но этот абразив незаменим в обработке чугунных и металлических изделий, его используют для избавления от неровностей в керамических, кожаных, резиновых предметах.