Абразивные материалы

Абразивный инструмент — это огромное количество абразивных зерен, соединенных в единый инструмент особым материалом - связкой.

Абразивные материалы — это естественные или искусственные минералы, зерна которых имеют острые вершины и ребра и способны, поэтому осуществлять резание. Чтобы минерал мог резать металл, он должен быть тверже металла. Помимо твердости, абразивные зерна должны обладать механической прочностью и при разрушении кристаллов давать частицы с острыми гранями.

В технике применяются четыре естественных минерала: алмаз, корунд, наждак и кварц.

Алмаз (кристаллический углерод) применяется для изготовления специальных резцов, алмазных кругов и карандашей для правки шлифовальных кругов.

Корунд (кристаллический глинозем), содержащий до 95% окиси алюминия А1₂О₃.

Зерна корунда имеют благоприятную для резания форму с острыми гранями. Примеси делают свойства естественного корунда нестабильными, что является его недостатком. Корунд марок Е и ЕСБ применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков, наждачной бумаги и полированных порошков.

Наждак (разновидность корундовых руд) содержит до 60% А1₂О₃. Наждак марки Н применяется для изготовления наждачных порошков и шлифовальных кругов на магнезиальной связке.

Кварц — безводная кристаллическая окись кремния SiO₂. Применяется он для изготовления ведущих кругов для бесцентрового шлифования и наждачной бумаги для обработки дерева. Из искусственных материалов для изготовления абразивного инструмента применяют электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетические алмазы и эльбор.

Электрокорунд содержит от 90 до 99% А1₂О₃. Он получается плавкой химически чистой окиси алюминия при температуре 2050°С. Наибольшее распространение получил электрокорунд нормальный 1А, который выпускается следующих марок: 16А, 15A, 14А, 13А и 12А. Из нормального электрокорунда изготовляют подавляющее большинство кругов для обычного шлифования стали.

Электрокорунд белый 2А выпускают следующих марок: 25A, 24А, 23A и 22А.Из белого электрокорунда изготовляют круги для точного чистового шлифования. Монокорунд 4А (марки 45А, 44А и 43A) — кристаллическая окись алюминия, применяется для всех видов работ и обеспечивает повышенную производительность.

Разработаны и находят все большее применение циркониевый электрокорунд, хромистый электрокорунд 34А и титанистый электрокорунд.

Карбид кремния (SiC) производитсяпутем сплавления кварцевого песка с угольным порошком в электропечах при температуре 1900 - 2000°С. Зерна карбида кремния имеют заостренную форму и обладают хорошими режущими свойствами, но так как они менее прочны, чем зерна корунда, то применяются при обработке хрупких материалов, таких как чугун и металлокерамические твердые сплавы. Выпускаются две марки карбида кремния: черный 5C (97 - 98% SiC) и зеленый 6С (98 — 99% SiC), последний применяется при заточке твердосплавного инструмента.

Карбид бора (химическое соединение бора с углеродом В₄С) применяется при изготовлении доводочных порошков для доводки твердосплавного режущего инструмента и других притирочных и доводочных работ.

Синтетические алмазы АС успешно заменяют естественные при изготовлении кругов, брусков, порошков и паст.

Эльбор Л (кубический нитрид бора) — новый синтетический материал, по твердости приближается к алмазу.

Помимо твердости, абразивные материалы характеризуются размером зерен - зернистостью. По зернистости абразивные материалы делятся на три группы: шлифзерно (№ от 16 до 200), шлифпорошки (№ от 3 до 12) и микропорошки (№ от М5 до М40). Причем номер шлифзерна или шлифпорошка - это размер зерен основной фракции в сотых долях миллиметра, а для микро- порошков это размер в микрометрах.

Связывающие вещества (связки) должны прочно удерживать зерна при нормальных условиях работы (но скрепляя зерна, должны оставлять поры, необходимые для размещения образующейся в процессе резания стружки), быть термостойкими, не разрушаться под действием влаги и щелочей и обеспечивать достаточную прочность и эластичность абразивного инструмента.

B настоящее время применяются три группы связок: керамическая, бакелитовая и вулканитовая.

Керамическая связка К состоит из огнеупорной глины, полевого шпата, кварца, талька и жидкого стекла. Связка достаточно прочно удерживает абразивные зерна, допуская скорость резания 30 - 50 м/с. Она огнеупорна, химически и влагостойка, но очень чувствительна к изгибающим нагрузкам и ударам. В настоящее время на этой связке изготовляют до 70% всего абразивного инструмента.

Бакелитовая связка Б изготовляется из искусственной фенолформальдегидной смолы. Круги на этой связке прочны, эластичны, допускают большие окружные скорости. К недостаткам связки относятся: повышенная плотность изготовляемого на ней инструмента и разрушение под действием щелочей.

Вулканитовая связка В представляет собой осерненный каучук. Инструмент на этой связке обладает высокой прочностью и эластичностью.

Помимо марки абразивного материала и связки, абразивный инструмент характеризуют:

1) геометрическая форма, и размеры;

2) зернистость, определяемая номером абразивного зерна;

3) твердость, под которой подразумевается способность связки удерживать абразивные зерна.

По твердости абразивный инструмент делится на семь групп: мягкие М, среднемягкие СМ, средние С, среднетвердые СТ, твердые Т, весьма твердые ВТ и чрезвычайно твердые ЧТ. Абразивные инструменты внутри группы подразделяются на две-три степени твердости, например: Ml, М2, M3.

Структура характеризует пористость и равномерность строения инструмента. Установлено 12 номеров структур (от 1 до 12), причем структуры № 1 – 4 - закрытые или плотные, № 6 — 8 — средние и № 9 – 12 — открытые. Объемное содержание зерен в закрытых структурах наибольшее (54 - 60), а в открытых - наименьшее (38 - 44%).

Круг маркируют в соответствии с перечисленными характеристиками. Маркировка круга ЧАЗЭБ40СМ2К6 ППх500х50х305-35м/с расшифровывается так: ЧАЗ — завод-изготовитель; ЭБ – электрокорунд белый (абразивный материал); 40 — зернистость; СМ2 — твердость; К — связка; 6 — структура; ПП — форма (прямой, плоский); 500 — наружный диаметр; 50 — высота; 305 — диаметр отверстия; 35 м/с — допустимая окружная скорость.

Алмазные круги состоят из корпуса (стального, алюминиевых сплавов или полимеров) и рабочего алмазного слоя. состоящего из алмазного порошка, связки и наполнителя.

Маркировка алмазного круга: АМ40Б1-50-3-29-9770–61-3240–98 расшифровывается так: АМ40 — зернистость, Б1- органическая связка, 50 — концентрация алмазов в процентах, 3 - высота алмазоносного слоя в миллиметрах, 29 — вес алмазов в каратах, 9770 — 61 номер ГОСТа, 3240 - заводской номер, 98 — год изготовления.

Контрольные вопросы:

1. Основные свойства пластмасс.

2. Какие пластмассы называют термореактивными.

3. Какие пластмассы называют термопластичными.

4. Приведите примеры абразивных материалов.

Литература

1. Башнин Ю.А. Технология термической обработки. – М., Металлургия, 1986.

2. Болховитинов H.С. Металловедение и термическая обработка. М.: Машиностроение, 1975.

3. Берсенев А.С. Брак литья, его предупреждение и исправление. Л.: Машиностроение, 1969.

4. Геллер Ю.А.Инструментальные стали Москва, Металлургия, 1983.

5. Гуляев А.П. Металловедение. М. Металлургия. 1978

6. Гиршович Н.Г. Справочник по чугунному литью, Ленинград, Машиностроение, 1978.

7. Гольдштейн М.И Специальные стали Москва,МИСИС,1999.

8. Зуев В.И. Термическая обработка металлов. М.: Высшая школа, 1981.

9. Кропивницкий Н.Н. и др. Технология металлов. Д.: Машиностроение, 1980.

10. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1979.

11. Малахов А.И., Жуков А.П. Основы металловедения и теории коррозии. М.: Высшая школа, 1978.

12. Сучков О.К. Технология металлов и конструкционные материалы. М.: Высшая школа, 1974.

13. Самохоцкий А.И.. Металловедение Москва: Металлургия, 1990,

14. Сальников Г.П. Технология машиностроения и конструкционные материалы. Киев: Техника, 1974.

Поиск по сайту: