Abrazive și prelucrare abrazive

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 25 mai 2022; verificările necesită 2 modificări .

Materialele abrazive ( franceză  abrasif  - grinding, din latină  abradere  - scrape) sunt materiale cu duritate mare și utilizate pentru tratarea suprafeței diverselor materiale: metale, materiale ceramice, roci, minerale, sticlă, piele, cauciuc și altele [1 ] . În conformitate cu GOST 21445-84, un material abraziv este un material natural sau artificial capabil de prelucrare abrazivă.

Materialele abrazive sunt utilizate în procesele de șlefuire , lustruire , șlefuire , superfinisare , materiale de tăiere și sunt utilizate pe scară largă în producția de semifabricate și finisarea diferitelor materiale metalice și nemetalice.

De multă vreme s-au folosit materiale abrazive naturale (smirghel, piatră ponce, corindon, diamant, cuarț), încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea se folosesc cele artificiale (electrocorindon, carbură de siliciu, carbură de bor, monocorindon, diamant sintetic, și altele) [1] .

Duritatea (MN/m²) se determină prin presarea unei piramide de diamant în suprafața materialului testat (de exemplu, pentru cuarț 11000-11300, electrocorundum 18000-24000, diamant 84250-100000). Capacitatea abrazivă se caracterizează prin masa materialului îndepărtat în timpul șlefuirii în următoarea ordine: diamant, nitrură de bor, carbură de siliciu, monocorindon, electrocorindon, smirghel, silex. Sculele abrazive rigide și flexibile sunt fabricate din materiale abrazive, care sunt utilizate pe scară largă în toate ramurile ingineriei, în special la fabricarea rulmenților [1] .

Tipuri de prelucrare abrazivă

Există următoarele tipuri de prelucrare abrazivă:

• șlefuire rotundă - prelucrarea suprafețelor cilindrice și conice ale arborilor și găurilor;
• slefuire plană - prelucrarea planelor și împerecherea suprafețelor plane;
• slefuire fără centre - prelucrare în producția pe scară largă a suprafețelor exterioare și interne (arbori, cuști de rulmenți etc.);
• șlefuire cu bandă fără centre - suprafețe exterioare, inclusiv profile complexe;
• șlefuirea cu bandă a profilelor complexe - de exemplu, șlefuirea palelor turbinei ;
• taiere si taiere semifabricate - achizitii si productie montaj, dezmembrari structuri;
• leuirea  - leuirea abrazivă a suprafețelor (de exemplu, o șa și un ac de duză diesel );
• prelucrare hidroabrazivă  - jet și turnare ( turnări , forjate, feronerie etc.);
• prelucrare cu ultrasunete  - perforarea găurilor în aliaje dure, îndepărtarea sculelor sparte, realizarea matrițelor;
• prelucrare magnetic-abrazivă  - prelucrare cu pulbere magnetic-abrazivă în câmp magnetic;
• şlefuire  - prelucrarea găurilor (cilindri de motoare, pompe etc.);
• lustruire  - oferind suprafeței o mică rugozitate și un finisaj în oglindă;
• suprafinisarea  este conferirea finală la profile externe, interne și complexe de cea mai mare acuratețe și curățenie a suprafețelor, inclusiv suprafinisarea cu diamant (mecanisme de precizie, scule, piese de dispozitive foarte precise, scule, arme etc.).

Unelte abrazive

Materialele abrazive pentru utilizare în industrie trebuie să fie fixate sau realizate structural sub formă de diverse instrumente și compoziții.

Principalele tipuri de instrumente abrazive și compoziții:

• Roți de tăiere: diferite diametre (până la 3500 mm), lățime, înălțime și forme (profile) ale stratului de lucru (abraziv) și metode de fixare a acestuia pe corpul roții.
• Discuri de șlefuit: diverse materiale abrazive sub formă de cercuri, discuri, conuri de diferite profile și diametre.
• Pietre: abrazive și metal-abrazive în diferite dimensiuni și profile pentru șlefuire, lepare, superfinisare.
• Bandă: bandă țesătură sintetică sau vegetală de diferite lățimi cu granule abrazive lipite pe una sau două fețe.
• Hârtie abrazivă : material abraziv aplicat pe o bază de țesătură sau hârtie.
• Paste : abrazive abrazive pentru leuire și lustruire distribuite uniform în liant (parafină, cerezină, acid oleic, stearina, uleiuri, kerosen etc.).
• Granulație liberă: nisip abraziv uscat pentru jet de apă, ultrasunete și sablare.
• Vată de oțel : un instrument abraziv pentru șlefuire și lustruire.
• Corpuri de turnare : o unealtă abrazivă sub formă de produse geometrice (cilindru, prismă, con, cub etc.) concepută pentru răsturnare .

Abrazive

Materialele abrazive sunt clasificate după duritate ( superdure , dure, moi) și compoziție chimică, iar după mărimea granulului de măcinare (mari sau grosier, mediu, fin, extrafin), mărimea granulelor se măsoară în micrometri sau ochiuri .

Granule abrazive - O particulă de material abraziv sub formă de un singur cristal, policrist sau fragmente ale acestora. [3]

Adecvarea materialelor abrazive depinde de proprietățile fizice și cristalografice ; de o importanță deosebită este capacitatea lor de a se rupe în particule cu unghi ascuțit la abraziune. Diamantul are cea mai mare proprietate. Alegerea materialului abraziv depinde de proprietățile fizice ale materialului prelucrat și prelucrat, precum și de stadiul prelucrării (șlefuire brută, șlefuire și lustruire ), iar duritatea materialului abraziv trebuie să fie mai mare decât duritatea materialului prelucrat. material (cu excepția diamantului, care este prelucrat cu diamant).

Materialele abrazive se caracterizează prin duritate , fragilitate , capacitate abrazivă , rezistență mecanică și chimică .

• Duritatea este capacitatea unui material de a rezista la presarea în el de un alt material. Duritatea (MN/m²) se determină prin presarea unei piramide de diamant în suprafața materialului testat (de exemplu, pentru cuarț 11000-11300, electrocorundum 18000-24000, diamant 84250-100000).

• Capacitatea abrazivă este caracterizată de cantitatea de material șlefuit pe unitatea de timp.

• Rezistență mecanică - capacitatea unui material abraziv de a rezista la sarcini mecanice fără a se defecta în timpul tăierii, șlefuirii și lustruirii. Se caracterizează prin rezistența la compresiune, care se determină prin zdrobirea bobului materialului abraziv, fixând sarcina în momentul distrugerii acestuia. Rezistența la tracțiune a materialelor abrazive scade odată cu creșterea temperaturii.

• Rezistență chimică - capacitatea materialelor abrazive de a nu-și modifica proprietățile mecanice, fiind în interacțiune cu soluții de alcalii , acizi , precum și în apă și solvenți organici.

Materialele abrazive utilizate pentru șlefuirea mecanică și lustruirea materialelor semiconductoare diferă în dimensiunea (finețea) boabelor cu numerele 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25.20, 16, 10, 8 , 6, 5, 4, 3, M40, M28, M20, M14, M10, M7 și M5 și sunt împărțite în patru grupuri:

• măcinarea cerealelor (de la nr. 200 la 15),
• pulbere de șlefuit (de la nr. 12 la 3),
• pulbere de micromacinare (de la M63 la M14),
• micropulberi fine (de la M10 la M5).

Clasificarea materialelor abrazive în funcție de numerele de granularitate se realizează prin împrăștiere pe site speciale, al căror număr caracterizează dimensiunea granulelor. Numărul de granulație al materialelor abrazive este caracterizat de o fracție: limitativă, grosieră, bazică, complexă și fină. Procentul fracției principale este notat cu indicii B, P, N și D.

În prezent, materialele abrazive sunt extrase și produse sintetic, iar noile materiale sintetice sunt de obicei mai eficiente decât cele naturale. Mai jos sunt liste cu materiale abrazive cunoscute.

Abrazivi naturali

• Diamantul : formă alotropă cubică asemănătoare diamantului de carbon elementar, extras în roci de bază ( țevi de kimberlit ) și depozite aluviale. Cel mai valoros material din punct de vedere al proprietăților sale abrazive. Soiul său negru este considerat cel mai bun - carbonado (carbonat), extras în Brazilia și pe insula Borneo . Al doilea loc este ocupat de o mărgele  - o varietate radială de diamant. Pe piață, sub denumirea plăcii, se vinde fiecare diamant nepotrivit pentru tăiere. Din total, 20% carbonado, 20% mărgele reală, restul este pulbere de diamant și fragmente. Este folosit la prelucrarea pietrei dure, precum și pentru șlefuirea și lustruirea diamantului în sine.
• Rodie : Mineral natural, constă din: R 2+ 3 R 3+ 2 [SiO 4 ] 3 , unde R 2+  este Mg, Fe, Mn, Ca; R3 +  - Al, Fe, Cr.
• Pământ de diatomee : o rocă sedimentară compusă în principal din rămășițe de diatomee . Din punct de vedere chimic , pământul de diatomee este 96% silice hidratată ( opal ). Este folosit ca pulbere fină pentru lustruirea pietrei și a metalului.
• Cuarț : silice cristalină, unul dintre cei mai ieftini abrazivi disponibile. Când este uscată, provoacă silicoză . Utilizați numai împreună cu alimentarea cu apă. Cuarțul și silexul cu fractură concoidală, atunci când se despart, dau particule cu unghi ascuțit. Sunt utilizate în pulbere pentru prelucrarea pietrelor moi ( marmură ), în mașinile de sablare pentru prelucrarea metalelor, pentru curățarea pietrelor în industria construcțiilor și pentru fabricarea pieilor de șlefuit. Nodulii de silex au fost folosiți pentru a face bile pentru morile cu bile.
• Corindon : Alumina cristalină, la fel ca și safirul , este extrasă în placeri și uneori în minereuri. Minereul de corindon extras este mărunțit, îmbogățit și sortat după mărimea granulelor. Este folosit în pulbere și pentru fabricarea de cercuri artificiale, batoane și piei din aceasta.
• Piatra de fier roșie : un mineral de fier larg răspândit Fe 2 O 3 . În soiurile deosebit de pure, este folosit pentru lustruirea fierului și a sticlei.
• Creta : Carbonat de calciu , pentru abrazivi fini (lepare, lustruire ).
• Smirghel : Mineral natural, format din: corindon si magnetit - oxid de fier magnetic negru Fe 3 O 4
• Piatra ponce : sticla vulcanica cu bule. Potrivit pentru șlefuirea pietrei ponce cu plăci subțiri de sticlă care formează despărțitori între celule. Cea mai bună piatră ponce este din insula Lipari , lângă Sicilia . Este folosit pentru măcinarea lemnului, a pietrelor moi și a metalelor.
• Feldspat : un grup de minerale care formează roci din clasa silicaților . Majoritatea feldspaților sunt reprezentanți ai soluțiilor solide ale sistemului ternar din seria izomorfă K[AlSi 3 O 8 ] - Na[AlSi 3 O 8 ] - Ca[Al 2 Si 2 O 8 ], ale căror capete, respectiv, sunt albit (Ab), ortoclază (Or ), anortit (An). Sub formă măcinată, lipită pe o pânză sau hârtie, se folosește în cazurile în care este necesar un material de șlefuit moale.
• Tripol : rocă sedimentară opală slabă sau slab cimentată, fin poroasă . Este folosit ca pulbere fină pentru lustruirea pietrei și a metalului.

Abrazive sintetice

Mai jos este o listă de materiale abrazive fixate în GOST 21445-84. Se obișnuiește să se facă referire la materiale abrazive numai acele materiale care respectă GOST. Există un termen standardizat pentru fiecare concept. Utilizarea termenilor sinonimi pentru termenul standardizat este interzisă. [3]

• Diamantul sintetic este un diamant fabricat artificial. Sinteza la presiune mare, prelucrarea aliajelor dure, pietrei, sticlei, metalelor neferoase.
• Borazon cu nitrură de bor cubică (În Rusia, nitrură de bor cubică este cunoscută sub numele de elbor ): Sinteză la presiune ridicată, utilizată la șlefuirea pieselor din diferite oțeluri și aliaje.
• Carbură de bor (B 4 C): compus refractar, al doilea după duritatea diamantului. Este folosit pentru prelucrarea aliajelor dure, sticlei, metalelor feroase.
• Carbură de siliciu (SiC) sau Carborundum : Un compus chimic de siliciu cu carbon. Obținut pentru prima dată într-un cuptor electric în 1891. Americanul este considerat cel mai bun - Carborundum C °, Norton; Germana este mai rău din cauza impurităților. Cu cât boabele sunt mai mici, cu atât rezistența lor este mai mare. Se folosește în pulbere pentru fabricarea roților și coji artificiale pentru prelucrarea aliajelor dure, a metalelor neferoase și a titanului.
• Electrocorindon (Al 2 O 3 ): oxid de aluminiu cristalin. Este folosit la prelucrarea metalelor feroase, ocazional a pietrei și a sticlei.

• Electrocorindon normal - Electrocorindon realizat din bauxită.

• Electrocorindon alb - Electrocorindon realizat din alumină.

• Monocorindon - Electrocorindon sub formă de monocristale, realizat din materii prime care conțin alumină și sulf prin descompunerea zgurii oxisulfurate.
• Electrocorundum cu zirconiu - Electrocorindon, realizat din materii prime cu conținut de alumină și zirconiu, caracterizat prin structura eutectică a corindonului-baddeleyite.
• Electrocorindon aliat - Electrocorindon realizat din materii prime care conțin alumină cu adaos de elemente de aliere care formează o soluție solidă cu corindon.
• Coated Abrasive - Material abraziv în care suprafața granulelor abrazive este acoperită cu un strat dintr-un alt material. În funcție de materialul de acoperire, se face o distincție între abrazivi acoperiți cu metal și abrazivi cu acoperire nemetalice.

Sunt dezvoltate noi materiale abrazive promițătoare:

• Nitrură de carbon C 3 N 4
• Aliaj de carbură de titan (TiC) și carbură de scandiu (Sc 4 C 3 )

Separat, este necesar să se evidențieze metoda de prelucrare magnetic-abrazivă și materialele pentru implementarea acesteia. Esența metodei constă în utilizarea materialelor cu proprietăți abrazive și magnetice ridicate, ceea ce permite așa-numita prelucrare moale și lustruire la un nivel superior.

Literatură

• Kremen Z.I., Yuriev V.G., Baboshkin A.F. Tehnologia șlefuirii în inginerie mecanică.
• Elbor în inginerie mecanică / Ed. V. S. Lisanov. - L. : Mashinostroenie, 1978.
• Sablare: Un ghid pentru sablare abrazivă de înaltă eficiență / Kozlov D.Yu. - Ekaterinburg: Origami ID LLC, 2007. - 216 p. - 1000 de exemplare.  - ISBN 978-5-9901098-1-0 .
• Enciclopedia tehnică / Cap. ed. Martens L.K. - Moscova: Dicționare electronice și tradiționale, 2005. - ISBN 5-86460-132-2 .
• Ghid de pregătire a inspectorilor pentru controlul vizual și de măsurare a calității lucrărilor de pictură / Cap. ed. Pirogov V. D .. - Ekaterinburg: Editura SRL „Origami”, 2009. - 202 p. - ISBN 978-5-9901098-1-5 .
• GOST R 52381-2005 (ISO 8486-1:1996, ISO 6344-2:1998, ISO 9138:1993, ISO 9284:1992) Materiale abrazive. Dimensiunea boabelor și compoziția boabelor pulberilor de măcinat. Controlul cerealelor.
• GOST 21445-84 (ST SEV 4403-83) Materiale și scule abrazive. Termeni și definiții.

Note

1. ↑ 1 2 3 Materiale abrazive // ​​Kazahstan. Enciclopedia Națională . - Almaty: Enciclopedii kazahe , 2004. - T. I. - ISBN 9965-9389-9-7 .  (Rusă) (CC BY SA 3.0)
2. ↑ Federația Producătorilor Europeni de Abrazive. Federația producătorilor europeni de abrazive.
3. ↑ 1 2 GOST 21445-84 (ST SEV 4403-83) Materiale și scule abrazive. Termeni și definiții.

Dicționare și enciclopedii	Rusă mare in jurul lumii Britannica (online) Universalis