Абразивные материалы

Содержание

 

Введение...................................................................................................................3

1. Абразивные материалы , виды абразивных материалов.....................................4
2. Зернистость кругов, материал связки....................................................................7
3. Твёрдость и маркировка абразивных кругов......................................................10

Список литературы................................................................................................12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АБРАЗИ́ВНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ (абразивы) (от лат. abrasio - соскабливание), вещества повышенной твердости, применяемые  в массивном или измельченном состоянии для механической обработки (шлифования, резания, истирания, заточки, полирования и т. д.) других материалов. Естественные абразивные материалы - кремень наждак , пемза, корунд , гранат , алмаз и др.; искусственные - электрокорунд  монокорунд  карбид кремния , боразон синтетический алмаз и др.

Абразивным может быть любой природный или искусственный  материал, зерна которого обладают определенными свойствами: твердостью, прочностью и вязкостью; формой абразивного  зерна; зернистостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью, т. е. способностью резания и шлифования других материалов. Главной особенностью абразивных материалов является их высокая  твердость по сравнению с другими  материалами и минералами. Именно на различии в твердости основаны все процессы шлифовки и резки  материалов.

Твердость абразивных материалов определяют либо по шкале Мооса, либо методом вдавливания алмазной пирамиды в поверхность испытуемого материала.

Под абразивной способностью понимают возможность одного материала  обрабатывать другой или группу различных  материалов. Абразивная способность  характеризуется массой снимаемого при шлифовании материала до затупления зерен, либо определяется количеством  сошлифованного за определенное время  материала. Для определения абразивной способности исследуемый материал помещают между двумя металлическими или стеклянными дисками, которые  вращаются в противоположных  направлениях. По количеству съема  металла или стекол с поверхности  дисков за определенный промежуток времени  судят об абразивной способности  исследуемого материала.

 

1. Абразивные материалы, виды абразивных материалов.

Абразивные материалы  это минералы  естественного или  искусственного происхождения, зерна  которых обладают большой твёрдостью и режущей способностью. К природным  абразивным материалам относятся алмаз, корунд, наждак, кварц и некоторые  другие.

Алмаз - минерал, представляющий собой чистый углерод. Он встречается в виде небольших кристаллов различной формы . Природный алмаз обладает самой большой  твёрдостью. Из него изготавливаются алмазные круги для шлифования труднообрабатываемых сплавов и заточки твёрдосплавного инструмента.

Корунд - горная порода, состоящая на 90-95% из кристаллической окиси алюминия. Зёрна корунда очень тверды и при разрушении образуют раковистый излом с острыми гранями. Корунд бывает розовым, бурым, синим серым и другого цвета.

Наждак - мелкозернистый корунд - порошок чёрного и чёрно-серого цвета; представляет собой смесь зёрен корунда с другими минералами - магнитным железняком, гематитом, полевым шпатом. По твёрдости он значительно уступает искусственным абразивам.

Кварц - минерал, состоящий в основном из кристаллического кремнезёма. Разновидностью кварца является кварцевый песок белого, жёлтого и других цветов.

Гранат - более мягкий абразивный материал. Это соединение алюминия, железа, хрома, а также кальция, магния, марганца с кремнекислотой. При своей значительной твёрдости (7,5) и большой распространённости в природе гранат является хорошим абразивным материалом, особенно для обработки резины, кожи, для шлифования стеклянных изделий и мягких металлов, удаления старой краски и других работ.

Для полирования мягких металлов, камней (например, мрамора), кости, древесины  употребляется пемза - изливавшаяся вулканическая порода, в основном состоящая из кремнезёма и глинозёма.

К искусственным абразивным материалам относятся: электрокорунд  нормальный и белый, монокорунд, карбид кремния зелёный и чёрный, карбид бора, борсиликокарбид, синтетические алмазы и др.

Электрокорунд нормальный получается при выплавке боксита в смеси с восстановителем (антрацитом и коксом) в дуговых электрических печах; окрашивается в различные цвета: коричневый, синий, малиновый и др. После выплавки куски подвергают дроблению, обогащению и рассеву по размерам зёрен. Электрокорунд нормальный содержит 89-95% окиси алюминия.

По процентному содержанию окиси алюминия электрокорунд нормальный выпускается следующих разновидностей: Э95, Э93, Э92, Э91 (цифры - процентное содержание окиси алюминия).

Электрокорунд белый Б получают при плавке технического глинозёма в электрических печах; содержит 97-99% корунда. Благодаря высокой твёрдости и острым кромкам зерна белого электрокорунда легко внедряются в твёрдые металлы, способствуют также меньшему нагреву обрабатываемых деталей.

Монокорунд получают сплавлением боксита с сернистым железом и восстановителем (антрацит или кокс) в электрической печи непосредственно в виде зёрен различной величины. Монокорунд содержит не менее 96,5% кристаллической окиси алюминия. Он является сравнительно новым материалом, обозначается монокорунд М98 и М97.

Карбид кремния получают в результате взаимодействия кремнезёма и углерода (содержащегося в антраците и коксе) в электропечах. Карбид кремния может быть окрашен в цвета от светло-зелёного до чёрного в зависимости от состава и количества примесей.

Карбид  кремния зелёный (КЗ) выпускается двух марок К99 и К98, а карбид кремния чёрный (КЧ) - марок КЧ98 и КЧ97. Карбид кремния зелёный имеет меньше примесей, более высокую хрупкость и обычно применяется для заточки твёрдосплавного инструмента.

Карбид бора  получают при плавлении борной кислоты с малозольным углеродистым материалом - нефтяным или пековым коксом, сажей и др. Он используется в порошках или пастах для доводки изделий из твёрдых материалов.

Борсиликокарбид - новый твёрдый материал, представляющий соединение бора, кремния и углерода; применяется для доводки деталей из твёрдых и труднообрабатываемых сплавов и из неметаллических материалов высокой твёрдости.

Синтетический алмаз - сверхтвёрдый материал, который в СССР начал изготовляться сравнительно недавно. Синтетические алмазы получают в специальных установках, способных развивать давление выше 100 тыс. ат при температуре 2500°С и более.

 

 

 

 

 

 

2. Зернистость кругов, материал связки.

Зернистость кругов характеризуется крупностью зерна, их линейным размером.

До 1960г. абразивные зёрна  обозначались номерами, соответствующими числу отверстий (меш) на 1 линейный дюйм сетки, на которой задерживается основная фракция. С 1960 г. приятно обозначение номеров зернистости по величине отверстия сита (в сотых долях миллиметра), на котором задерживается зерно основной фракции (ГОСТ 3647-71*).

Абразивный  материал от 16 до 200 (по дюймовой системе 10-80) принято  называть шлифзерном,  от 3 до 12 (по дюймовой системе 100-320) - шлифпорошками. Зернистость  выбирается в зависимости от обрабатываемого  материала, а также требуемой  чистоты обработки.

Материалы для  связки. Абразивные инструменты, состоящие из зёрен, сцементированы связкой, которая не должна быть чрезмерно прочной, так как отработанные (затупившиеся) зёрна не будут выпадать из связки и поверхность круга станет гладкой, как говорят, "засалится".

Для изготовления абразивных инструментов применяются две основные группы связок:

1. неорганические - керамическая, магнезиальная, силикатная;
2. органические - бакелитовая, глифталевая и вулканитовая.

Керамическая  связка (К)  состоит из глины, полевого шпата, кварца и других материалов, в которые для повышения пластичности добавляют клеящие вещества в виде растворимого стекла, декстрина и т.д. Керамическая связка водостойка, огнеупорна, обладает химической стойкостью, жёсткостью и относительно высокой прочностью. Однако основным её недостатком является чувствительность к ударам изгибающим нагрузкам.

Магнезиальная связка - смесь каустического магнезита и раствора хлористого магния, твердеющая на воздухе (магнезиальный цемент). Недостатками кругов на такой связке являются гигроскопичность, повышенный износ, нестойкость профиля, поэтому круги на магнезиальной связке применяются мало.

Силикатная  связка (С) имеет основным связующим веществом растворимое стекло (силикат натрия), которое при смешивании с наполнителями (окись цинка, мел, пластическая глина и др.)обеспечивает получение соответствующего абразива. Абразивные зёрна силикатной связкой удерживаются слабее, чем керамической, поэтому круги на этой связке имеют ограниченное применение.

Бакелитовая связка (Б) - фенолформальдегидная смола в жидком состоянии (обозначается Б1) или порошкообразном (Б2). Она имеет повышенную прочность и упругость, поэтому широко применяется. Бакелитовая связка благодаря упругости оказывает полирующее действие, что повышает чистоту поверхности. Однако она малоустойчива против действия охлаждающих жидкостей, в результате чего снижается твёрдость имеющих щёлочи, круги пропитывают парафином.

Вулканитовая  связка (В) в основном состоит из искусственного каучука с вулканизирующими добавками. При использовании вулканитовой связки с высокими упругими свойствами и высоким сопротивлением разрыву получают жёсткие инструменты, а при применении вулканитовой связки с малой упругостью и большим относительным удлинением получают гибкие шлифовальные круги и эластичные инструменты.

Во время работы рабочий  профиль гибких кругов принимает  форму обрабатываемой поверхности, поэтому они применяются для  полирования фасонных поверхностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Твёрдость и маркировка абразивных кругов.

Твёрдость - сопротивление  связки вырыванию зёрен с его поверхности под действием внешних сил, а также способность материала связки подвергаться истиранию и выкрашиванию.

Твёрдость кругов имеет буквенное  и цифровое обозначение:

Условное обозначение	Степень твёрдости
М- мягкий	М1, М2, МК
СМ - средне мягкий	СМ1, СМ2
С - средний	С1, С2
СТ - средне твёрдый	СТ1, СТ2, СТ3
Т - твёрдый	Т1, Т2
ВТ - весьма твёрдый	ВТ1, ВТ2
ЧТ - чрезвычайно твёрдый	ЧТ1, ЧТ2

 

Цифры справа от буквенного обозначения характеризуют твёрдость в порядке возрастания. Показателем твёрдости считают величину разрушения - глубину лунки или отпечатка.

Рис. 1. Формы шлифовальных кругов

а- дисковый с односторонним  конусом; б - дисковый плоский с односторонней выточкой; в- дисковый плоский с двухсторонней выточкой; г- дисковый с двухсторонним конусом; д- дисковый в виде толстостенной конической чашки; е- дисковый плоский прямого профиля; ж- тарельчатый.

 

Рис. 2. Маркировка круга.

 

КАЗ — марка завода-изготовителя (Косулинский абразивный завод ), 

14А— вид шлифовального материала, 

40 — номер зернистости, 

П — индекс зернистости,

С2 — степень твердости,

6 — номер структуры,   

К5 — вид связки,

А — класс точности инструмента, 

2 — класс неуравновешенности, 

ПП — форма круга, 500 — наружный диаметр круга (мм),  50 — высота круга (мм), 305— диаметр посадочного отверстия (мм), 35 м/с—допустимая окружная скорость.

Абразивный инструмент изготовляется  различных форм и размеров (Рис. 1.). Характеристика круга условно (ГОСТ 2424-67) обозначается несмываемой краской  на его поверхности (Рис. 2.). На круги для скоростного шлифования дополнительно нанося красную полосу или надпись "скоростной".

К абразивным материалам также  относятся: шлифовальные шкурки, абразивные пасты Государственного оптического  института (ГОИ).

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

1. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. - М., 1974.
2. Масловский В.В. Дудко П.Д. Полирование металлов и сплавов. - М.,1974.
3. Попилов Л.Я. Полирование. Справочная книга по отделочным операциям в машиностроении. - Л., 1966.
4. Редько С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов. - Саратов. 1962.