Абразивная обработка

Абразивные материалы (фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, полирования, хонингования, суперфиниширования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов.

Применение абразивных материалов и виды абразивной обработки

Абразивные материалы с успехом применяются в следующих видах абразивной обработки:

• шлифование круглое — обработка цилиндрических и конических поверхностей валов и отверстий;
• шлифование плоское — обработка плоскостей и сопряжённых плоских поверхностей;
• шлифование бесцентровое — обработка в крупносерийном производстве наружных и внутренних поверхностей (валы, обоймы подшипников и др);
• шлифование бесцентровое лентой — наружные поверхности, в том числе сложные профили;
• шлифование лентой сложных профилей — например шлифование лопаток турбин;
• отрезание и разрезание заготовок — заготовительное и монтажное производство, демонтаж конструкций;
• притирка — абразивное притирание поверхностей (например седло и игла дизельной форсунки);
• гидроабразивная обработка — струйная и галтование (отливки, паковки, метизы и др);
• пескоструйная обработка — очистка субстратов от старой краски, ржавчины, окалины и других за­грязнений, а так же сглаживание поверхностей и очистка отливок и поковок;
• ультразвуковая обработка — пробивка отверстий в твёрдых сплавах, извлечение сломанного инструмента, изготовление штампов;
• хонингование — обработка отверстий (цилиндры двигателей, насосов и др);
• полирование — придание поверхности малой шероховатости и зеркального блеска;
• суперфиниширование — окончательное придание наружным, внутренним и сложным профилям высочайшей точности и чистоты поверхности, в том числе алмазное суперфиниширование (точные механизмы, инструмент, детали особо точных приборов, инструментов, оружия и т. д.).

Инструменты абразивной обработки

Наждачная бумага с шлифзерном размера FEPA^[1] Р80.

Абразивные материалы для применения в промышленности должны быть закреплены или конструктивно выполнены в виде различных инструментов и составов, основные виды абразивных инструментов и составов:

• Отрезные круги: Различных диаметров (до 3500 мм), ширины, высоты и форм(профилей) рабочего(абразивного) слоя и способов закрепления его на корпусе круга.

• Шлифовальные круги: Различные абразивные материалы в виде кругов, дисков, конусов разных профилей и диаметров.

• Бруски: Абразивные и металлоабразивные разных размеров и профилей для хонингования, притирки, суперфиниширования.

• Лента: Синтетическая или растительнотканная лента разной ширины с приклеенными на ее одной или двух сторонах зернами абразивных материалов.

• Наждачная бумага: Абразивный материал нанесенный на тканевую или бумажную основу.

• Пасты: Абразивные притирочные и полировальные абразивы равномерно распределенные в связующем (парафин, церезин, олеиновая кислота, стеарин, масла, керосин и др).

• Свободное зерно: Сухие абразивные зерна для гидроабразивной, ультразвуковой и пескоструйной обработки.
• Галтовочные тела: абразивный инструмент в виде изделий геометрической формы (цилиндр, призма, конус, куб и т. п.), предназначенный для галтовки

Виды абразивных материалов

Абразивные материалы делятся по твердости (сверхтвердые, твердые, мягкие), и химическому составу, и по величине шлифзерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах (мк) и мешах(

Производство абразивных материалов

Размер частицы абразива колеблется в пределах 2 мм (крупная фракция) — 40 мкм.

В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причем новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные.

Абразивные материалы бывают двух видов по происхождению:

Природные абразивные материалы

• Алмаз: Алмазоподобная кубическая аллотропическая форма элементарного углерода, добывается в коренных (кимберлитовые трубки) и россыпных месторождениях.
• Корунд: Кристаллический оксид алюминия, то же и сапфир, добывается в россыпях и иногда в рудах.
• Гранат: Природный минерал, состоит из: R²⁺₃ R³⁺₂ [SiO₄]₃, где R²⁺ — Mg, Fe, Mn, Ca; R³⁺ — Al, Fe, Cr.
• Наждак: Природный минерал, состоит из: корунда и магнетита — черного магнитного оксида железа Fe₃O₄
• Кварц: Кристаллическая двуокись кремния, один из наиболее дешевых и доступных абразивных материалов.
• Мел: Карбонат кальция, для тонких видов абразивной обработки(притирка, полирование).

Синтетические абразивные материалы

• Минераль­ный шлак (купрошлак или никельшлак): применяются для наружной очистки больших металлических конструкций
• Колотая/стальная дробь: Применяется для удаления плотной окалины
• Искусственный алмаз: Синтез при высоком давлении, обработка твердых сплавов, камня, стекла, цветных металлов.
• Кубический нитрид бора (боразон (В России кубический нитрид бора знают как эльбор): Синтез при высоком давлении, применяют при шлифовании деталей из различных сталей и сплавов.
• Сплав бор-углерод-кремний: Сплавление бора с углеродом и кремнием в дуговой печи, обработка черных, и цветных металлов, камня, стекла и др.
• Карбид бора: обработка твердых сплавов, стекла, черных металлов.
• Карбид кремния: обработка твердых сплавов, цветных металлов и титана.
• Нитрид кремния: обработка черных и цветных металлов.
• Нитрид алюминия: обработка металлов.
• Электрокорунд: обработка черных металлов, изредка камня и стекла.
• Оксид циркония(фианит): обработка черных и цветных металлов.
• Двуокись церия: обработка стекла (полирит).
• Двуокись олова: обработка стекла, полирование металлов.
• Окись хрома: полирование черных и цветных металлов.
• Двуокись титана: полирование цветных металлов.

Новые перспективные абразивные материалы:

• Нитрид углерода:
• Сплав карбид титана-карбид скандия:

Отдельно следует выделить категорию магнитоабразивной обработки (МАО) и материалов для магнитноабразивной обработки.

Суть заключается в объединение свойств материалов с высокими абразивными качествами и магнитными, что позволяет производить т. н. мягкую обработку и полирование на более высоком качественном уровне используя магнитоабразивные порошки.

Таблица сравнения абразивных мате­риалов используемых при абразивоструйной очистке^[2]

Материал	Размер сита	Форма	Плотность фунты/ футы³	Твердость по Моосу	Хрупкость	Происхождение	Применение
Песок	6-270	*	100	5.0-6.0	высокая	природный материал	Наружная очистка
Минераль­ный шлак купершлак/никельшлак	8-80	*	85-112	7.0-7.5	высокая	отходы	Наружная очистка
Колотая дробь	10-325	*	230	8.0	низкая	производство	Удаление плотной окалины
Стальная дробь	8-200	°	280	8.0	низкая	производство	Очистка, упрочнение
Оксид алюминия	12-325	*	125	8.0-9.0+	средняя	производство	Очистка, отделка, удаление заусенцев, гравировка
Стеклянные шарики	10-400	°	85-90	5.5	средняя	производство	Очистка, отделка
Пластик	12-80	*	45-60	3.0-4.0	низкая/ средняя	производство	Удаление краски, снятие заусенцев, очистка
Пшеничный крахмал	12-50	*	90	2.8-3.0	высокая	отходы	Удаление краски, очистка
Кукурузные початки	8-40	*	35-45	2.0-4.5	средняя	отходы	Удаление краски с деликатных поверхнос­тей

°- круглая; * — остроугольная

Примечания

1. ↑ Federation of European Producers of Abrasives. Федерация европейских производителей абразивов.
2. ↑ «Бластинг: Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке» — Екатеринбург: ООО "ИД «Оригами», 2007—216 с., ISBN 978-5-9901098-1-0

Литература

• «Технология шлифования в машиностроении», Кремень З. И., Юрьев В. Г., Бабошкин А. Ф.
• «Эльбор в машиностроении» под редакцией В. С. Лисанова. Л. «Машиностроение», 1978
• «Бластинг: Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке» — Екатеринбург: ООО "ИД «Оригами», 2007—216 с., ISBN 978-5-9901098-1-0

См. также

• Шлифование
• Полирование
• Галтовка
• Галтовочное тело