Матеріал абразивний: характеристики, застосування

Людство знало про абразивах протягом багатьох тисячоліть. Люди користувалися допомогою каменів і піску, щоб сформувати і заточити ножі, списи та наконечники стріл і рибальських гачків. Першим абразивом був піщаник, в якому роль діючої речовини грали дрібні зерна кварцу. Аж до відкриття способів обробки металу цей матеріал абразивний зумовив можливість розвитку всього людства, так як у людей тоді просто не було інших способів робити інструменти для роботи і зброю.

Що це таке з фізичної точки зору

Зазвичай абразиви є дуже твердими корисними копалинами, які розташовуються у верхньому краю шкали твердості Мооса - від кварцу до алмазу. Але навіть м`які матеріали можуть виконувати цю функцію. Губки, харчову соду і фруктові кісточки можна з повним на те підставою називати абразивами. З ними ми стикаємося щодня, і значення їх в повсякденному житті людини велике.

У яких процесах вони можуть використовуватися?

Матеріал абразивний часто називається так не через його фізичних властивостей, а через особливості використання. Існує кілька класів таких процесів. Зокрема в піскоструминної машині може бути використано найбільшу кількість матеріалів, які в звичайних умовах вираженими абразивними властивостями не володіють. Це обладнання використовує потужний потік повітря або води, в якому з величезною швидкістю рухаються дрібні частинки якихось речовин. У деяких випадках застосовується сітка абразивна, яка відіграє роль фільтра-подрібнювача.

Піскоструминні машини використовуються для полірування і остаточного доведення деталей і готової продукції. При цьому може братися фактично будь-який матеріал абразивний: від шкаралупи горіхів і кісточок плодових культур, раковин молюсків та іншої органіки до найдрібніших шматочків стали, шлаку, скла або навіть харчової соди.

Основні компоненти

Кварцовий пісок є найпопулярнішим абразивом для піскоструминної обробки мостів та інших сталевих конструкцій. При цьому відбувається дуже ефективне очищення від іржі, що значно підвищує довговічність інженерних споруд. Цей процес вимагає абразивів з високою щільністю. Як правило, очищення металевих конструкцій передбачає використання стисненого повітря. Він виконує роль прискорювача частинок і не надає додаткового корродирующего впливу.

Втім, в деяких випадках може використовуватися і вода. Зокрема при очищенні бетонних споруд. Практично всі конструкції, побудовані в зоні прибережної смуги, періодично цього потребують. Справа в тому, що на їх поверхні з часом наростає товстий шар солі і інших агресивних сполук. Прісна вода, в яку попередньо додали відповідний матеріал (абразивний), не тільки прибирає їх з бетону, але і виробляє "знесолення". Знову-таки, цей захід значно підвищує термін служби будівель.

Полірування готових виробів

Полірування - ось найважливіший процес, в якому абразиви затребувані вкрай широко. Як правило, для доведення до досконалості готових виробів або якихось деталей застосовують спеціальні пасти або м`які диски, а також сполуки на основі синтетичних смол. Затребувана навіть проста абразивний губка. Оксид церію, алмаз, кварц, оксид заліза і окису хрому - з`єднання, які на сьогоднішній день використовуються найчастіше.

Новакуліт (щільна кремниста порода) - також хороша сировина для виробництва полірувальних матеріалів. Оксид церію є найбільш поширеним мінералом, використовуваним для полірування скла. Це з`єднання його не дряпає, але додає особливу гладкість і блиск. В останні роки, однак, карбід кремнію і штучні алмази для цього застосовують частіше. На їх основі проводиться особливо дорога і ефективна абразивний стрічка. Вона дуже добре підходить для обробки особливо "примхливих" матеріалів.

Використання магнітних полів

В останні роки все частіше і ширше в промисловості починають практикувати процес абразивного заточування. Для цього використовується не вода під тиском і не стиснене повітря: найдрібніші частинки абразивів парять в потужному магнітному полі, яке і формує "точильний круг". Цей метод застосовується в точному машинобудуванні, так як з його допомогою можна відполірувати або заточити ті деталі, які в звичайних умовах обробляти занадто дорого і / або довго. Як абразив найчастіше застосовують з`єднання алюмінію з тими металами, які володіють цією властивістю.

Магнітореологіческой методи полірування

При реологічних методі полірування "фізичний" абразивний інструмент взагалі не використовується. Матеріали змішуються з рідинами, в товщі яких вони рухаються під дією електричних полів. Цей метод багато в чому схожий з описаним вище, він також використовується для обробки деяких деталей в точному машинобудуванні та подібних галузях промисловості.

Взагалі, в останні роки у виробництві все частіше починають використовувати абразиви, попередньо змішані з рідинами або синтетичними смолами. Хороший приклад - зволожена абразивний паста ГОІ на основі оксиду хрому. Вона відома вже давно, але тільки в останні роки на неї звертають особливу увагу. Причина проста - низька вартість цього з`єднання і його висока ефективність при поліровці. Крім того, абразивний паста м`яко діє на опрацьований матеріал, не дряпаючи і не пошкоджуючи його.

Абразивні круги для УШМ ("болгарок")

Їх застосовують не тільки для полірування. Абразивами ще можна розрізати особливо міцні матеріали. Для цього користуються тонкими шліфувальними кругами, зробленими на основі оксиду алюмінію і фенольних смол. У рідкісних випадках застосовується металевий абразивний диск. Такі інструменти незамінні зокрема при видобутку мармуру в кар`єрах. Справа в тому, що цей мінерал дуже щільний, погано піддається розпилюванню звичайними пилами.

Як ми вже говорили, для розпилювання використовують оксид алюмінію, карбід кремнію, штучні алмази і карбід бору. З них може бути зроблений абразивний диск, з них же формують спеціальні пилки для особливо міцних матеріалів.

Основні інструменти, використовувані для промисловості

Таким чином, ці сполуки необхідні для заточування, полірування, розрізування матеріалів. Сучасна промисловість найчастіше використовує абразивний інструмент штучного походження. Причина цього - порівняно низька вартість синтетики. З`єднання природного походження набагато дорожче. До їх числа належить неодноразово згаданий нами оксид алюмінію, а також карбід кремнію, двоокис цирконію і так звані Суперабразиви (алмаз або нітрид бору).

Винятки рідкісні і представлені в основному корундом. Він дуже дорогий, та й застосування його у виробництві досить обмежене. У ще більш рідкісних випадках використовують природні алмази, непридатні для огранювання з огляду на гранично малих розмірів або структурних дефектів.

Еволюція промислових абразивів

Історія промислових абразивів для шліфувальних кругів почалася з природних мінералів - кварцу і кремнію, а також корунду. Саме останній, до слова сказати, вперше і отримав назву "наждак". Це був перший брусок абразивний. Відмова від природних мінералів почався ще в першій половині двадцятого століття і був практично повністю завершено до його кінця. І справа тут була не тільки в дорожнечі природних матеріалів. Справа в тому, що всі вони мають строго певні властивості, які змінити вже ніяк не вийде. Синтетичні ж абразиви, створені при певних умовах, можуть бути зовсім іншими і краще підходити для вирішення якихось нетипових завдань.

Наприклад, за допомогою нових технологій може бути створено з`єднання з формою частинок, що нагадують тріску. Такий матеріал ідеальний для нанесення на поверхню полірувальних кіл. Крім того, можна створювати абсолютно нові матеріали, комбінуючи, наприклад, оксид титану з сполуками алюмінію. Ці абразиви ідеальні для обробки особливо твердих поверхонь.

коли стався "абразивний прорив" в промисловості?

Сучасне виробництво абразивів, полягає у випуску шліфувальних кругів і наждакових шкурок, складно описати через маси товарних знаків і патентів, які в багатьох випадках описують один і той самий продукт. Розгадка подібних колізій проста - через найдрібніших відмінностей в хімічному складі можна реєструвати нову товарну марку. Але що є основою для синтетичних абразивів, і коли промисловість отримала можливість їх масового застосування?

Дійсно знаменною подією стало відкриття карбіду кремнію - мінералу, які знайденого в природі. Створення синтетичного оксиду алюмінію в 1890-х роках лише стимулювало початок досліджень в цій області. До кінця 1920-х синтетичний оксид алюмінію, карбід кремнію, гранат і корунд були головними промисловими абразивами.

Але дійсний прорив стався в 1938 році. Саме тоді стало можливим отримувати хімічно чистий оксид алюмінію, який відразу ж знайшов широке застосування в машинобудуванні. Незабаром з`ясувалося, що суміш двоокису цирконію і оксиду алюмінію ідеально підходить для складних робіт в області різання особливо твердих сортів металів. Це дійсно унікальний абразивний порошок: він зберігає високу ефективність, але при цьому порівняно дешевий. Сьогодні пальму першості все також тримає синтетичний оксид алюмінію, що зберіг оригінальну микрокристаллическую структуру бокситний вихідних матеріалів. Зокрема так було створено унікальний Cubitron ™, а також абразиви на основі кераміки під маркою SolGel ™.

Про "кращих друзів дівчат"

Природний алмаз - найбільш старий абразивний камінь. Він став популярним в 1930 році. Тому було відразу дві причини. По-перше, до того року обсяги видобутку алмазів були просто нікчемні й фізично не могли покривати зростаючі потреби промисловості. По-друге, у зв`язку з гострим відчуттям що насувається війни багато країн стали екстрено шукати способи обробити карбід Вольфрама за допомогою машин. Ця речовина досі використовується у виробництві сердечників бронебійних подкалиберних снарядів.

Проблема була в нереальною твердості даного матеріалу, який абразивна обробка просто не брала. Дослідження, проведене в 1960-х роках компанією General Electric, призвело до появи синтетичних алмазів. В кінцевому рахунку дослідження в цій галузі призводять до відкриття кубічного нітриду бору, CBN. Це з`єднання, що має твердість алмазу, широко використовується у виробництві інших абразивів, так як з його допомогою можна буквально розмелюють в пил тверді сорти стали.

Відео: Абразивні матеріали Mirka. Практичне застосування!

Звичайно, всі ці абразивні речовини, крім всіх своїх чудових властивостей, мають один величезний недолік - вартість. Недавнім винятком є абразив Abral, синтезований європейським концерном Pechiney. Ця компанія розробила своєрідний "замінник алмазів", Який, мало поступаючись їм в твердості, значно виграє в ціні.

Але не тільки самі абразиви рухали промисловість вперед. Величезне значення мали матеріали, використовувані в якості основи для їх нанесення. Зокрема, коли був створений бакелит, з`явилася можливість виробництва більш легких і в той же час довговічних шліфувальних кругів. Вони рівномірніше сточувалися, а абразиви краще розподілялися в їх внутрішньому обсязі. Це забезпечувало значно кращу якість обробки матеріалів.

Відео: Штучні введення

наждакові шкурки

Наждакові шкурки в якості основи використовують штучні і натуральні тканини, плівки і навіть звичайний папір, армовану тканими волокнами. В деяких випадках "наждачку" отримують, просочуючи розчином на основі фенольних смол або води (з додаванням абразивів, звичайно) тканину. Так само може бути отримана абразивний губка. Такі інструменти широко відомі практично всім, з ними ми стикаємося постійно і щодня.

Ми описали чимало сфер застосування цих матеріалів. Але факт полягає в тому, що з більшістю з них середньостатистичні обивателі в своєму житті не стикаються взагалі. Так, багато хто знає про точильних каменях, брусках або тієї ж самої наждачним папері, кимось використовувалася сітка абразивна. Але мало кому відомі конкретні різновиди речовин, які використовуються, наприклад, виробниками підшипників або високоякісних ножів з надтвердих сортів стали. Останні, до слова кажучи, в домашніх умовах заточити практично нереально. "Стругачки" для них потрібні абсолютно особливі.

Для яких завдань підходить той чи інший абразив?

Для специфічних потреб необхідні Суперабразиви, про які ми вже коротко згадували вище. Вони також представлені у вигляді наждакових шкурок, абразивних щіток, дисків і кіл. Так, при виробництві ножів зі стандартних сортів стали виробники користуються оксидом алюмінію і карбідом кремнію. Масове виробництво ж зазвичай вимагає більш широко використання піскоструминних машин: нержавіюча сталь, випуск шарикопідшипників і масова обробка особливо твердих сортів деревини. Втім, в більшості випадків промисловці залишаються вірні "старому-доброму" оксиду алюмінію. Цей абразивний порошок дешевий, але при цьому вельми ефективний.

На завершення

Абразиви прямо або побічно грають роль у виробництві практично всіх речей, з якими люди стикаються повсякденно. Зокрема без них неможливе створення корпусів з анодованого алюмінію, які настільки популярні у шанувальників "яблучної" продукції. Не забувайте, що простий абразивний камінь "болгарки" або навіть звичайна наждачний папір - плід діяльності багатьох поколінь вчених і ремісників, збирати та систематизувати свої знання протягом багатьох років.

Компанії, що випускають різні види абразивів, шліфувальні круги та наждакові шкурки, використовують теоретичні знання, які присутні у багатьох суміжних галузях. Вони керуються даними, отриманими в ході вивчення кераміки, широко практикують прикладну хімію, фізику і металургію. Абразиви завжди будуть корисні, вони - ключова особливість сучасного виробничого циклу багатьох підприємств.