Абразив
Абразив – это очень твердый материал. Имеет форму мелкого зерна или порошка, который наносится на основы различных инструментов. Последние используются для абразивных работ (шлифование, полировка, обработка) по металлическим, деревянным, пластиковым и другим поверхностям, а также для резки материала.
Происхождение абразивов
По своему происхождению все абразивы делятся на 2 основные группы:
природные и искусственные (они же синтетические) минералы.
Природные
Многие естественные минералы отличаются меньшей твёрдостью и в ходе работ быстрее снижают качество обработки поверхностей, но есть среди них такие, например, алмаз и сапфир, что никакой синтетикой не заменить.
В естественную группу входят следующие природные абразивы:
►алмаз (одна из аллотропических форм углерода);
►корунд (сапфир);
►топаз;
►кварц;
►гранат;
►другие минералы.
Искусственные
Искусственно созданные абразивы по твёрдости уступают алмазу, но они более распространены в обиходе, так как более дёшевы. Из наиболее известных можно назвать такие абразивы:
►искусственный алмаз создаётся из графита (другая аллотропная форма углерода);
►электро- и монокорунд;
►карбиды бора и кремния;
►оксид алюминия или циркония;
►нитрид бора, кремния, или алюминия;
►двуокиси церия, олова или титана;
►окись хрома.
Из новых перспективных материалов можно назвать нитрид углерода
и сплав двух карбидов: титана и скандия.
В целом сегодня создано очень много разных синтетических абразивов под конкретные задачи.
Например, карбид кремния хорош для металла, а оксид алюминия для дерева. Практикуется также добавление различных добавок, чтобы абразив не грелся, не было побежалостей на металле и т.д.
Твёрдость абразивов
Все абразивы по твёрдости, но очень-очень условно можно разделить делятся на 3 категории:
- 1. Сверхтвердые.
- 2. Твердые.
- 3. Мягкие.
Более твёрдые абразивы стоят дороже, что объясняется более сложным технологическим процессом их получения и соответственно высокой стоимостью производства. Применяют все группы абразивов при работе с разными материалами. Первые с твёрдыми, например, железом или камнем. Вторые используют при обработке дерева. Мягкие абразивы применяют в работе с оргстеклом, пластиком, кожей, так как они очень бережно воздействуют на поверхность изделий.
Методика оценки абразивов
Качество абразивов оценивается по параметрам, которые считаются наиболее приоритетными для этого материала:
- ►твёрдость. Считается одним из основных показателей качества. Чем твёрже абразив, тем выше его способность вдавливаться в исходный материал и обрабатывать поверхность. Наряду с этим он должен как можно дольше сохранять остроту своих граней. Качество твёрдости у каждого абразива своё. Оно присваивается соответственно шкале Мооса в границах величин от 1 до 10. Первое место принадлежит алмазу, его твёрдость наиболее максимальна среди всех абразивов и равняется 10;
- ►хрупкость. Это качество непосредственно связано с твёрдостью абразива. Здесь имеется прямая зависимость, у более твёрдых частиц выше хрупкость, их грани быстрее обламываются при работе и эффект абразивного воздействия на материал снижается. В идеале между показателями твёрдости и хрупкости необходима «золотая середина», хотя здесь следует учитывать, что предстоит шлифовать. Например, карбид кремния, как твердый, но хрупкий материал применяют по металлу. Этот абразив обламывается, по примеру слюды, кусками и образуются новые режущие грани. Абразив самозатачивается. При этом, если карбидом работать по дереву, то будет много рисок от шлифования и упадёт итоговое качество поверхности.
- ►абразивная способность. Это показатель способности за единицу времени снять определённое количество верхнего слоя материала. Зависит от остроты граней и, соответственно, их эффективности вгрызания в поверхность. Важное значение имеет вид материала и поставленной цели. Например, эффективность абразива будет разной, если необходимо снять несколько сантиметров дерева или же отшлифовать титанового поверхность.
- ►механическая стойкость. Верхний порог хрупкости, после которого начинается разрушение кристалла. Зная этот показатель, можно рассчитать усилие, с которым можно воздействовать на материал и при этом не разрушать кристаллы абразива. Следует отметить, что фактически этот показатель учитывают только на специализированных станках.
- ►воздействию кислотно-щелочных жидкостей, воды, других агрессивных сред. Сюда же относится способность абразива работать во всех экстремальных условиях. Приоритетным показателем считается устойчивость к воздействию воды. Традиционно она используется для охлаждения абразива, поэтому вопрос наиболее актуален. Если говорить более точно, то вопрос скорее не к самому абразиву (ему ничего не будет от воды), а как и к чему прикреплен абразив, какая подложка у материала. Например, есть серия siawat и серия siaone. Первая – водостойкая, вторая нет. Абразив абсолютно одинаковый. Разная только подложка и совсем разные методы и специфики работы.
Принцип работы абразивов
Более высокая твёрдость абразивных материалов в сравнении с материалом обрабатываемых поверхностей позволяет им активно воздействовать на последние. В основном мелкозернистые (но не только они) частицы абразивов шлифуют, полируют, режут любые предметы. При этом их острые грани обламываются, а взамен появляются новые.
Учтите! Этот процесс работает только на карбидах. Оксид алюминия равномерно стачивается в форму яйца (с острой грани).
Процесс длится до полного исчезновения кристаллов. Более мягкие абразивы не крошатся, они в процессе обработки предметов стираются, что делает их менее эффективными по времени. При плохой склейке абразива с основанием, зерно просто выпадает с подложки.
Область применения этого материала очень широка. Начиная с грубой обработки поверхности (резание) до придания ей зеркального блеска (ультратонкое шлифование).
Применение абразивов своими истоками уходит в глубины веков. Так, всемирно известное племя майя ещё в XI веке до новой эры практиковало сверление зубов для вставки в отверстия драгоценных камней. Для этого применялась полые трубки с нанесённым на них кварцем, мелко истолчённым для этой операции. Факт применения этой технологической операции индейским племенем имеет документальное подтверждение.
В современное время абразивная обработка используется во всех сферах человеческой жизни. От процедуры чистки зубов до высоких технологий в производстве без абразивов не обойтись, и применение их только растёт.