Material abraziv: caracteristici, aplicare

Oamenii știu despre abrazivi de mai multe milenii. Oamenii au folosit ajutorul pietrelor și nisipului pentru a forma și ascuți cuțite, sulițe și săgeți și cârlige de pescuit. Primul abraziv a fost gresia, în care rolul substanței active a jucat cele mai mici boabe de cuarț. Până la descoperirea metodelor de prelucrare a metalelor, acest material abraziv condiționa posibilitatea dezvoltării întregii omeniri, deoarece oamenii pur și simplu nu aveau alte modalități de a crea unelte pentru muncă și arme.

Ce este aceasta din punct de vedere fizic?

De obicei, abrazivii sunt minerale foarte dure, care sunt situate în marginea superioară a scalei de duritate Mohs - de la cuart la diamant. Dar chiar și materialele moi pot îndeplini această funcție. Bureții, soda de coacere și oasele de fructe se pot numi, cu bună-credință, abrazivi. Ne confruntăm cu ele zilnic, iar semnificația lor în viața de zi cu zi este mare.

În ce procese pot fi utilizate?

Materialul abraziv este numit adesea nu datorită proprietăților sale fizice, ci datorită caracteristicilor de utilizare. Există mai multe clase de astfel de procese. În special, într-o mașină de sablare, se poate utiliza cel mai mare număr de materiale, care, în condiții normale, nu au proprietăți abrazive pronunțate. Acest echipament utilizează un curent puternic de aer sau apă, în care particule mici de substanțe se deplasează cu mare viteză. În unele cazuri, se utilizează o plasă abrazivă, care joacă rolul unui filtru-chopper.

Mașinile de sablare sunt utilizate pentru lustruirea și finisarea finală a pieselor și a produselor finite. Acest lucru poate avea practic orice material abraziv de coajă de nuci și semințe de culturi horticole, scoici de moluște și alte materii organice la cele mai mici bucăți de oțel, zgură, sticlă sau bicarbonat de sodiu.

Componente principale

Nisipul de cuarț este cel mai popular abraziv pentru sablarea podurilor și a altor structuri din oțel. Aceasta este o curățare foarte eficientă a ruginei, care mărește semnificativ longevitatea structurilor de inginerie. Acest proces necesită abrazive cu densitate mare. De regulă, curățarea structurilor metalice implică utilizarea aerului comprimat. Acționează ca un accelerator de particule și nu exercită nici un efect corosiv suplimentar.

Cu toate acestea, în unele cazuri, apa poate fi utilizată. În special, atunci când curățați structurile din beton. Practic, toate structurile construite în zona de coastă au nevoie periodic de ea. Faptul este că pe suprafața lor în timp se formează un strat gros de sare și alți compuși agresivi. Apa dulce, care a fost adăugată anterior la materialul adecvat (abraziv), nu numai că le îndepărtează din beton, dar produce și "desalinizarea". Din nou, acest eveniment sporește semnificativ durata de viață a clădirilor.

Lustruirea produselor finite

Lustruirea este cel mai important proces, în care abrazivele sunt foarte solicitate. De regulă, pastele speciale sau discurile moi, precum și compușii pe bază de rășini sintetice, sunt utilizați pentru a aduce produsele finite sau unele detalii la perfecțiune. Chiar și un simplu burete abraziv este în cerere. Oxid de ceriu, diamant, cuarț, oxid de fier și compuși de oxid de crom, care sunt utilizați astăzi cel mai adesea.

Novakulit (rocă silicică densă) este, de asemenea, o materie primă bună pentru producerea materialelor de lustruit. Oxidul de ceriu este cel mai comun mineral folosit pentru lustruirea sticlei. Această conexiune nu o scarpină, ci dă o strălucire și strălucire deosebită. În ultimii ani, cu toate acestea, carbură de siliciu și diamante artificiale în acest scop se aplică mai des. Pe baza lor, se produce o bandă abrazivă deosebit de costisitoare și eficientă. Este foarte potrivit pentru prelucrarea unor materiale deosebit de "capricioase".

Utilizarea câmpurilor magnetice

În ultimii ani, procesul de măcinare abrazivă a fost din ce în ce mai practicat în industrie. Pentru aceasta, nu se utilizează apă sub presiune și nu aer comprimat: cele mai mici particule de abrazivi plutesc într-un câmp magnetic puternic, care formează roata de rectificat. Această metodă este utilizată în ingineria de precizie, deoarece cu ajutorul acesteia este posibilă lustruirea sau ascuțirea părților care, în condiții normale, sunt prea costisitoare și / sau lungi de procesat. Ca abraziv, compușii de aluminiu sunt cel mai adesea utilizați cu acele metale care posedă această proprietate.

Metode magnetoreologice de lustruire

Cu ajutorul metodei de lustruire reologică, nu se utilizează deloc o unealtă abrazivă "fizică". Materialele sunt amestecate cu lichide, în grosimea cărora se mișcă sub acțiunea câmpurilor electrice. Această metodă este în mare măsură similară cu cea descrisă mai sus, este utilizată și pentru procesarea anumitor părți din ingineria de precizie și industriile similare.

În general, în ultimii ani în producția de mai des începe să utilizeze abrazive, pre-amestecat cu lichide sau rășini sintetice. Un bun exemplu este o pastă GOI abrazivă umezită, bazată pe oxid de crom. Ea a fost cunoscută de foarte mult timp, dar numai în ultimii ani ia fost acordată o atenție deosebită. Motivul este simplu - costul scăzut al acestui compus și eficiența ridicată în lustruire. În plus, pasta abrazivă acționează ușor asupra materialului prelucrat, fără a-l zgâria sau daune.

Discuri abrazive pentru USM ("bulgari")

Ele sunt folosite nu numai pentru lustruire. Abrazivii pot tăia în continuare materiale deosebit de puternice. Pentru a face acest lucru, utilizați o roată subțire de șlefuit, realizată pe bază de oxid de aluminiu și rășini fenolice. În cazuri rare, se utilizează un disc metalic abraziv. Astfel de instrumente sunt indispensabile în special atunci când se utilizează marmură minieră în cariere. Faptul este că acest mineral este foarte dens, este greu de văzut cu ferăstraie obișnuite.

Așa cum am spus deja, pentru tăiere se utilizează oxid de aluminiu, carbura de siliciu, diamante artificiale și carbură de bor. Dintre acestea, se poate realiza un disc abraziv, din care ferăstraie speciale sunt realizate pentru materiale deosebit de puternice.

Principalele instrumente utilizate pentru industrie

Astfel, acești compuși sunt necesari pentru măcinarea, lustruirea, tăierea materialelor. Industria modernă utilizează cel mai adesea un instrument abraziv de origine artificială. Motivul pentru aceasta este costul relativ scăzut al sinteticelor. Compușii de origine naturală sunt mult mai scumpi. Acestea includ oxidul de aluminiu menționat în mod repetat, precum și carbură de siliciu, dioxid de zirconiu și așa-numitele superabrazive (diamant sau nitrura de bor).

Excepțiile sunt rare și sunt în principal reprezentate de corund. Este foarte scump, iar utilizarea sa în producție este destul de limitată. În cazuri mai rare, se folosesc diamante naturale care nu sunt potrivite pentru tăiere datorită dimensiunilor extrem de mici sau defectelor structurale.

Evoluția abrazivelor industriale

Istoria abrazivelor industriale pentru roți de șlefuire a început cu minerale naturale - cuarț și siliciu, precum și corund. Acesta a fost cel din urmă, apropo, pentru prima dată și a fost numit "emery". A fost primul bar abraziv. Refuzul mineralelor naturale a început în prima jumătate a secolului al XX-lea și a fost aproape complet încheiat până la sfârșit. Nu a fost vorba doar de costul ridicat al materialelor naturale. Adevărul este că toate au proprietăți strict definite, care nu pot fi schimbate oricum. Sintetice abrazive, create în anumite condiții, pot fi complet diferite și sunt mai potrivite pentru rezolvarea unor sarcini atipice.

De exemplu, prin intermediul noilor tehnologii se poate crea o legătură cu forma particulelor care seamănă cu o bucată de lemn. Acest material este ideal pentru aplicarea roților de lustruire la suprafață. În plus, puteți crea materiale complet noi, combinând, de exemplu, oxidul de titan cu compuși de aluminiu. Aceste materiale abrazive sunt ideale pentru prelucrarea suprafețelor deosebit de dure.

Când a avut loc o "descoperire abrazivă" în industrie?

Producția modernă de materiale abrazive, inclusiv producerea de roți abrazive și piei de șmirghel, este dificil de descris datorită masei mărcilor și brevetelor, care în multe cazuri descriu același produs. Soluția unor astfel de coliziuni este simplă - din cauza celor mai mici diferențe în compoziția chimică, poate fi înregistrată o nouă marcă. Dar care este baza pentru abrazivii sintetici și când industria a avut șansa să le folosească masiv?

Un eveniment cu adevărat remarcabil a fost descoperirea carburii de siliciu, un mineral care nu se găsește în natură. Crearea oxidului de aluminiu sintetic în anii 1890 a stimulat doar începutul cercetărilor în acest domeniu. Până la sfârșitul anilor 1920, alumina sintetică, carbură de siliciu, granat și corund au fost principalele abrazive industriale.

Dar adevărata descoperire a avut loc în 1938. Apoi a fost posibil să se obțină oxid de aluminiu chimic pur, care a găsit imediat cea mai largă aplicație în inginerie. Curând sa constatat că amestecul de dioxid de zirconiu și oxid de aluminiu este ideal pentru o muncă complexă în domeniul tăierii de metale deosebit de dure. Aceasta este într-adevăr o pulbere abrazivă unică: păstrează o eficiență ridicată, dar este relativ ieftină. Astăzi, palmierul deține în continuare oxid sintetic de aluminiu, care păstrează structura inițială microcristalină a materiilor prime de bauxită. În special, s-au creat unicul Cubitron ™, precum și materialele abrazive pe bază de ceramică sub marca SolGel ™.

Despre "cei mai buni prieteni ai fetelor"

Diamantul natural este cea mai veche piatră abrazivă. A devenit popular în 1930. Tom a fost imediat două motive. În primul rând, înainte de acel an, volumul de minerit al diamantelor era pur și simplu neglijabil și, din punct de vedere fizic, nu putea să acopere nevoile crescânde ale industriei. În al doilea rând, în legătură cu simțul acut al războiului iminent, multe țări au început să caute urgent modalități de procesare carbură de tungsten cu ajutorul mașinilor. Această substanță este încă utilizată la fabricarea miezurilor de piercing cu armură subcaliber proiectile.

Problema a fost în duritatea ireală a acestui material, care pur și simplu nu a făcut tratament abraziv. Un studiu realizat în anii 1960 de General Electric a condus la apariția diamantelor sintetice. În cele din urmă, cercetarea în acest domeniu conduce la descoperirea nitridei de bor cubice, CBN. Acest compus, care are o duritate de diamant, este utilizat pe scară largă în fabricarea altor materiale abrazive, pentru că, cu ajutorul acestuia, puteți literalmente să mănânci calitățile dure de oțel în praf.

Desigur, toate aceste substanțe abrazive, în plus față de toate proprietățile lor remarcabile, au un dezavantaj uriaș - costuri. Excepția recentă este abrazivul Abral, sintetizat de concernul european Pechiney. Această companie a dezvoltat un fel de "înlocuitor de diamante", care, oferindu-le puțin în duritate, câștigă semnificativ în preț.

Dar nu numai abrazivii înșiși au mutat industria înainte. De mare importanță au fost materialele utilizate ca bază pentru aplicarea lor. În special, când a fost creat Bakelite, a devenit posibil să se producă roți de șlefuit mai ușoare și mai durabile. Ele erau mai uniforme, iar abrazivele erau mai bine distribuite în volumul lor intern. Aceasta a oferit o calitate mult mai bună a prelucrării materialelor.

șmirghel

Șmirghelul ca bază utilizează țesături și filme artificiale și naturale, filme și chiar hârtie obișnuită, ranforsată cu fibre țesute. În unele cazuri, „nazhdachku“ a fost preparat prin impregnarea unei soluții pe bază de rășini fenolice sau apă (cu adaos de materiale abrazive, desigur) tesatura. Un burete abraziv poate fi de asemenea obținut. Astfel de instrumente sunt cunoscute aproape tuturor, le întâlnim în mod constant și zilnic.

Am descris multe domenii de aplicare a acestor materiale. Dar, cu majoritatea, oamenii obișnuiți din viața lor nu se ciocnesc deloc. Deci, mulți știu tocile, bare sau aceeași șmirghel, cineva a folosit o rețea abrazivă. Dar foarte puțini oameni cunosc tipurile specifice de substanțe folosite, de exemplu, de producătorii de rulmenți sau de cuțite de înaltă calitate, fabricate din oțeluri superioare. Acesta din urmă, apropo, acasă, este aproape imposibil de întemnițat. "Ascuțitoarele" pentru ele sunt foarte speciale.

Pentru ce sarcini funcționează acest sau acel abraziv?

Pentru nevoi specifice, sunt necesare superabrazive, despre care am menționat deja pe scurt mai sus. Ele sunt prezentate, de asemenea, sub formă de piele emery, perii abrazive, discuri și cercuri. Astfel, în producția de cuțite de calitate standard, producătorii de oțel utilizează oxid de aluminiu și carbură de siliciu. Producția de masă, de asemenea, de obicei, necesită utilizarea mai largă a mașinilor de sablare: oțel inoxidabil, rulmenți cu bile eliberare și de prelucrare a maselor în special lemn de esență tare. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, industriașii rămân fideli oxidului de aluminiu "vechi-bun". acest pulbere abrazivă ieftin, dar foarte eficient.

În concluzie

Abrazivii joacă, direct sau indirect, un rol în producerea a aproape toate lucrurile cu care se confruntă oamenii în fiecare zi. În special, fără ele este imposibil să se creeze clădiri aluminiu anodizat, care sunt atât de populare printre fanii produselor "mere". Nu uita ca un simplu de rectificat piatra „Masina de tocat“ sau chiar un șmirghel obișnuit - rodul multor generații de oameni de știință și artizani aduna și organiza cunoștințele lor de-a lungul anilor.

Companiile care produc diferite tipuri de abrazivi, roți de șlefuit și șmirghel utilizează cunoștințe teoretice prezente în multe industrii conexe. Ele sunt ghidate de datele obținute în timpul studiului ceramicii, practicate pe scară largă în chimia aplicată, fizică și metalurgie. Abrazivii vor fi întotdeauna folositori, ele reprezintă o trăsătură cheie a ciclului modern de producție al multor întreprinderi.