Матэрыял абразіўны: характарыстыкі, прымяненне

Чалавецтва ведала аб абразіва на працягу многіх тысячагоддзяў. Людзі карысталіся дапамогай камянёў і пяску, каб сфармаваць і завастрыць нажы, дзіды і наканечнікі стрэл і рыбалоўных гаплікаў. Першым абразівам быў пяшчанік, у якім ролю дзеючага рэчыва гулялі драбнюткія збожжа кварца. Аж да адкрыцця спосабаў апрацоўкі металу гэты матэрыял абразіўны абумовіў магчымасць развіцця ўсяго чалавецтва, бо ў людзей тады папросту не было іншых спосабаў рабіць прылады для працы і зброю.

Што гэта такое з фізічнай пункту гледжання

Звычайна абразівы з'яўляюцца вельмі цвёрдымі карыснымі выкапнямі, якія размяшчаюцца ў верхнім краі шкалы цвёрдасці Мооса - ад кварца да алмаза. Але нават мяккія матэрыялы могуць выконваць гэтую функцыю. Губкі, харчовую соду і фруктовыя костачкі можна з поўным на тое падставай называць абразівамі. З імі мы сутыкаемся штодня, і значэнне іх у паўсядзённым жыцці чалавека вяліка.

У якіх працэсах яны могуць выкарыстоўвацца?

Матэрыял абразіўны часцяком называецца так не з-за яго фізічных уласцівасцяў, а з-за асаблівасцяў выкарыстання. Існуе некалькі класаў такіх працэсаў. У прыватнасці ў пескоструйной машыне можа быць выкарыстана найбольшая колькасць матэрыялаў, якія ў звычайных умовах выяўленымі абразіўнымі ўласцівасцямі не валодаюць. Гэта абсталяванне выкарыстоўвае магутны струмень паветра або воды, у якім з велізарнай хуткасцю рухаюцца дробныя часціцы нейкіх рэчываў. У некаторых выпадках ужываецца сетка абразіўная, якая грае ролю фільтра-здрабняльніка.

Пескоструйный машыны выкарыстоўваюцца для паліроўкі і канчатковай даводкі дэталяў і гатовай прадукцыі. Пры гэтым можа брацца фактычна любы матэрыял абразіўны: ад шкарлупіны арэхаў і костачак пладовых культур, ракавін малюскаў і іншай арганікі да драбнюткіх кавалачкаў сталі, дзындры, шкла або нават харчовай соды.

асноўныя кампаненты

Кварцавы пясок з'яўляецца самым папулярным абразівам для пескоструйной апрацоўкі мастоў і іншых стальных канструкцый. Пры гэтым адбываецца вельмі эфектыўная ачыстка ад іржы, што значна павышае даўгавечнасць інжынерных збудаванняў. Гэты працэс патрабуе абразіваў з высокай шчыльнасцю. Як правіла, ачыстка металічных канструкцый мяркуе выкарыстанне сціснутага паветра. Ён выконвае ролю паскаральніка часціц і не аказвае дадатковага корродирующего ўздзеяння.

Зрэшты, у некаторых выпадках можа выкарыстоўвацца і вада. У прыватнасці пры ачыстцы бетонных збудаванняў. Практычна ўсе канструкцыі, пабудаваныя ў зоне прыбярэжнай паласы, перыядычна ў гэтым маюць патрэбу. Справа ў тым, што на іх паверхні з часам нарастае тоўсты пласт солі і іншых агрэсіўных злучэнняў. Прэсная вада, у якую папярэдне дадалі адпаведны матэрыял (абразіўны), не толькі прыбірае іх з бетону, але і вырабляе «обессоливание». Зноў-такі, гэта мерапрыемства значна павышае тэрмін службы будынкаў.

Паліроўка гатовых вырабаў

Паліроўка - вось найважнейшы працэс, у якім абразівы запатрабаваныя вельмі шырока. Як правіла, для давядзення да дасканаласці гатовых вырабаў або нейкіх дэталяў ужываюць адмысловыя пасты або мяккія дыскі, а таксама злучэннi на аснове сінтэтычных смол. Запатрабавана нават простая абразіўная губка. Аксід цэрыя, алмаз, кварц, аксід жалеза і вокісу хрому - злучэнні, якія на сённяшні дзень выкарыстоўваюцца часцей за ўсё.

Новакулит (шчыльная крамяністая парода) - таксама добрая сыравіна для вытворчасці паліровачнага матэрыялаў. Аксід цэрыя з'яўляецца найбольш распаўсюджаным мінералам, выкарыстоўваным для паліроўкі шкла. Гэта злучэнне яго не драпае, але надае асаблівую гладкасць і бляск. У апошнія гады, аднак, карбід крэмнія і штучныя алмазы для гэтага ўжываюць часцей. На іх аснове вырабляецца асабліва дарагая і эфектыўная абразіўная стужка. Яна вельмі добра падыходзіць для апрацоўкі асабліва «капрызных» матэрыялаў.

Выкарыстанне магнітных палёў

У апошнія гады ўсё часцей і шырэй ў прамысловасці пачынаюць практыкаваць працэс абразіўнага затачивания. Для гэтага выкарыстоўваецца не вада пад ціскам і ня сціснутае паветра: драбнюткія часціцы абразіваў параць ў магутным магнітным полі, якое і фармуе «тачыльны круг». Гэты метад прымяняецца ў дакладнай машынабудаванні, таму што з яго дапамогай можна папаліраваць або завастрыць тыя дэталі, якія ў звычайных умовах апрацоўваць занадта дорага і / або доўга. У якасці абразіва часцей за ўсё ўжываюць злучэння алюмінія з тымі металамі, якія валодаюць гэтым уласцівасцю.

Магнитореологические метады паліроўкі

Пры реологіческіх метадзе паліроўкі «фізічны» абразіўны інструмент наогул не выкарыстоўваецца. Матэрыялы змешваюцца з вадкасцямі, у тоўшчы якіх яны рухаюцца пад дзеяннем электрычных палёў. Гэты метад шмат у чым падобны з апісаным вышэй, ён таксама выкарыстоўваецца для апрацоўкі некаторых дэталяў ў дакладнай машынабудаванні і падобных галінах прамысловасці.

Наогул, у апошнія гады ў вытворчасці ўсё часцей пачынаюць выкарыстоўваць абразівы, папярэдне змешаныя з вадкасцямі або сінтэтычнымі смоламі. Добры прыклад - увлажненная абразіўная паста гоі на аснове аксіду хрому. Яна вядомая ўжо даўно, але толькі ў апошнія гады на яе звяртаюць асаблівую ўвагу. Прычына простая - нізкі кошт гэтага злучэння і яго высокая эфектыўнасць пры паліроўцы. Акрамя таго, абразіўная паста мякка дзейнічае на апрацоўваны матэрыял, не драпаючы і не пашкоджваючы яго.

Абразіўныя кругі для УШМ ( «балгарак»)

Іх ўжываюць не толькі для паліроўкі. Абразівамі яшчэ можна разрэзаць асоба трывалыя матэрыялы. Для гэтага карыстаюцца тонкімі шліфавальнымі коламі, зробленымі на аснове аксіду алюмінія і фенольных смол. У рэдкіх выпадках ужываецца металічны абразіўны дыск. Такія інструменты незаменныя ў прыватнасці пры здабычы мармуру ў кар'ерах. Справа ў тым, што гэты мінерал вельмі шчыльны, дрэнна паддаецца распілоўванні звычайнымі піламі.

Як мы ўжо казалі, для распілоўвання выкарыстоўваюць аксід алюмінія, карбід крэмнія, штучныя алмазы і карбід бора. З іх можа быць зроблены абразіўны дыск, з іх жа формуют спецыяльныя пілы для асабліва трывалых матэрыялаў.

Асноўныя прылады, якія выкарыстоўваюцца для прамысловасці

Такім чынам, гэтыя злучэнні неабходныя для затачивания, паліроўкі, разразання матэрыялаў. Сучасная прамысловасць часцей за ўсё выкарыстоўвае абразіўны інструмент штучнага паходжання. Прычына гэтага - параўнальна нізкі кошт сінтэтыкі. Злучэння прыроднага паходжання нашмат даражэй. Да іх ліку адносіцца неаднаразова згаданы намі аксід алюмінія, а таксама карбід крэмнія, двухвокіс цырконія і так званыя суперабразивы (алмаз або нітрыд бору).

Выключэння рэдкія і прадстаўлены ў асноўным корунд. Ён вельмі дарог, ды і ўжыванне яго ў вытворчасці досыць абмежаванае. У яшчэ больш рэдкіх выпадках выкарыстоўваюць прыродныя алмазы, непрыдатныя для агранкі з прычыны гранічна малых памераў або структурных дэфектаў.

Эвалюцыя прамысловых абразіваў

Гісторыя прамысловых абразіваў для шліфавальных колаў пачалася з прыродных мінералаў - кварца і крэмнію, а таксама корунд. Менавіта апошні, дарэчы сказаць, упершыню і атрымаў назву «мянташка». Гэта быў першы брусок абразіўны. Адмова ад прыродных мінералаў пачаўся яшчэ ў першай палове дваццатага стагоддзя і быў практычна цалкам завершаны да яго канца. І справа тут была не толькі ў дарагоўлі прыродных матэрыялаў. Справа ў тым, што ўсе яны валодаюць строга пэўнымі ўласцівасцямі, якія ўжо зьмяніць ніяк не атрымаецца. Сінтэтычныя жа абразівы, створаныя пры пэўных умовах, могуць быць зусім іншымі і лепш падыходзіць для вырашэння нейкіх нетыповых задач.

Да прыкладу, з дапамогай новых тэхналогій можа быць створана злучэнне з формай часціц, якія нагадваюць трэску. Такі матэрыял ідэальны для нанясення на паверхню паліровачнага колаў. Акрамя таго, можна ствараць зусім новыя матэрыялы, камбінуючы, да прыкладу, аксід тытана з злучэннямі алюмінія. Гэтыя абразівы ідэальныя для апрацоўкі асабліва цвёрдых паверхняў.

Калі адбыўся «абразіўны прарыў» у прамысловасці?

Сучаснае вытворчасць абразіваў, якое ўключае выпуск шліфавальных колаў і наждачнай скурак, складана апісаць з-за масы таварных знакаў і патэнтаў, якія ў многіх выпадках апісваюць адзін і той жа прадукт. Разгадка падобных калізій простая - з-за драбнюткіх адрозненняў у хімічным складзе можна рэгістраваць новую таварную марку. Але што служыць асновай для сінтэтычных абразіваў, і калі прамысловасць атрымала магчымасць іх масавага прымянення?

Сапраўды знамянальнай падзеяй стала адкрыццё карбіду крэмнія - мінерала, ня знойдзенага ў прыродзе. Стварэнне сінтэтычнага аксіду алюмінія ў 1890-х гадах толькі стымулявала пачатак даследаванняў у гэтай галіне. Да канца 1920-х сінтэтычны аксід алюмінія, карбід крэмнія, гранат і корунд былі галоўнымі прамысловымі абразівамі.

Але сапраўдны прарыў адбыўся ў 1938 годзе. Менавіта тады стала магчымым атрымліваць хімічна чысты аксід алюмінія, які адразу ж знайшоў вельмі шырокае прымяненне ў машынабудаванні. Неўзабаве высветлілася, што сумесь двухвокісу цырконія і аксіду алюмінія ідэальна падыходзіць для складаных работ у галіне рэзкі асабліва цвёрдых гатункаў металаў. Гэта сапраўды унікальны абразіўны парашок: ён захоўвае высокую эфектыўнасць, але пры гэтым параўнальна танны. Сёння пальму першынства ўсё таксама трымае сінтэтычны аксід алюмінія, які захаваў арыгінальную микрокристаллическую структуру бокситных зыходных матэрыялаў. У прыватнасці так быў створаны ўнікальны Cubitron ™, а таксама абразівы на аснове керамікі пад маркай SolGel ™.

Пра «лепшых сябрах дзяўчат»

Прыродны алмаз - найбольш стары абразіўны камень. Ён стаў папулярным у 1930 годзе. Таму было адразу дзве прычыны. Па-першае, да таго года аб'ёмы здабычы алмазаў былі проста нікчэмныя і фізічна не маглі пакрываць большыя патрэбы прамысловасці. Па-другое, у сувязі з вострым адчуваннем якая насоўваецца вайны многія краіны сталі экстрана шукаць спосабы апрацаваць карбід вальфраму з дапамогай машын. Гэта рэчыва да гэтага часу выкарыстоўваецца ў вытворчасці стрыжняў бранябойных подкалиберных снарадаў.

Праблема была ў нерэальнай цвёрдасці дадзенага матэрыялу, які абразіўная апрацоўка проста не брала. Даследаванне, праведзенае ў 1960-х гадах кампаніяй General Electric, прывяло да з'яўлення сінтэтычных алмазаў. У канчатковым рахунку пошукі ў гэтай галіне прыводзяць да адкрыцця кубічнага нітрыду бору, CBN. Гэта злучэнне, якое мае цвёрдасць алмаза, шырока выкарыстоўваецца ў вытворчасці іншых абразіваў, так як з яго дапамогай можна літаральна малоць, у пыл цвёрдыя гатункі сталі.

Вядома, усе гэтыя абразіўныя рэчывы, акрамя ўсіх сваіх выдатных уласцівасцяў, маюць адзін велізарны недахоп - кошт. Нядаўнім выключэннем з'яўляецца абразіў Abral, сінтэзаваны еўрапейскім канцэрнам Pechiney. Гэтая кампанія распрацавала своеасаблівы «заменнік алмазаў», які, мала саступаючы ім у цвёрдасці, значна выйграе ў кошце.

Але не толькі самі абразівы рухалі прамысловасць наперад. Вялікае значэнне мелі матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў якасці асновы для іх нанясення. У прыватнасці, калі быў створаны бакелит, з'явілася магчымасць вытворчасці больш лёгкіх і разам з тым даўгавечных шліфавальных колаў. Яны раўнамерней стачивались, а абразівы лепш размяркоўваліся ў іх ўнутраным аб'ёме. Гэта забяспечвала значна лепшае якасць апрацоўкі матэрыялаў.

наждачнай скуркай

Наждачнай скуркай ў якасці асновы выкарыстоўваюць штучныя і натуральныя тканіны, плёнкі і нават звычайную паперу, армаваную тканымі валокнамі. У некаторых выпадках «наждачку» атрымліваюць, прамакаючы растворам на аснове фенольных смол або вады (з даданнем абразіваў, вядома) тканіна. Гэтак жа можа быць атрымана абразіўная губка. Такія інструменты шырока вядомыя практычна ўсім, з імі мы сутыкаемся ўвесь час і штодня.

Мы апісалі нямала сфер прымянення гэтых матэрыялаў. Але факт заключаецца ў тым, што з большасцю з іх сярэднестатыстычныя абывацелі ў сваім жыцці не сутыкаюцца наогул. Так, шмат хто ведае пра вастрыльных камянях, брусках або той жа самай наждачнай паперы, кімсьці выкарыстоўвалася сетка абразіўная. Але мала каму вядомыя канкрэтныя разнавіднасці рэчываў, якія выкарыстоўваюцца, да прыкладу, вытворцамі падшыпнікаў або высакаякасных нажоў з звышцвёрдых гатункаў сталі. Апошнія, дарэчы кажучы, у хатніх умовах завастрыць практычна нерэальна. «Фарматаўкі» для іх патрэбныя цалкам адмысловыя.

Для якіх задач падыходзіць той ці іншай абразіў?

Для спецыфічных патрэб неабходныя суперабразивы, пра якія мы ўжо коратка згадвалі вышэй. Яны таксама прадстаўлены ў выглядзе наждачнай скурак, абразіўных шчотак, дыскаў і колаў. Так, пры вытворчасці нажоў з стандартных гатункаў сталі вытворцы карыстаюцца аксідам алюмінія і карбідам крэмнія. Масавае вытворчасць ж звычайна патрабуе больш шырока выкарыстання пескоструйных машын: нержавеючая сталь, выпуск шарыкападшыпнікамі і масавая апрацоўка асабліва цвёрдых гатункаў драўніны. Зрэшты, у большасці выпадкаў прамыслоўцы застаюцца верныя «старому-добраму» аксіду алюмінія. Гэты абразіўны парашок танны, але пры гэтым вельмі эфектыўны.

У завяршэнне

Абразівы прама ці ўскосна гуляюць ролю ў вытворчасці практычна ўсіх рэчаў, з якімі людзі сутыкаюцца паўсядзённа. У прыватнасці без іх немагчыма стварэнне карпусоў з анадаванага алюмінія, якіх вы так папулярныя ў прыхільнікаў «яблычнай» прадукцыі. Не забывайце, што просты абразіўны камень «балгаркі» ці нават звычайная наждачная папера - плён дзейнасці многіх пакаленняў навукоўцаў і рамеснікаў, якія збіралі і сістэматызаваў свае веды на працягу многіх гадоў.

Кампаніі, якія выпускаюць розныя віды абразіваў, шліфавальныя колы і наждачнай скуркай, выкарыстоўваюць тэарэтычныя веды, якія прысутнічаюць у многіх сумежных галінах. Яны кіруюцца дадзенымі, атрыманымі ў ходзе вывучэння керамікі, шырока практыкуюць прыкладную хімію, фізіку і металургію. Абразівы заўсёды будуць карысныя, яны - ключавая асаблівасць сучаснага вытворчага цыклу многіх прадпрыемстваў.