Абразивен материал: характеристики, приложение

Човечеството знае за абразивите в продължение на много хилядолетия. Хората използват помощта на камъни и пясък, за да образуват и изострят ножове, копия, стрели и куки за риболов. Първият абразив беше пясъчник, в който ролята на активното вещество изигра най-малките кварцови зърна. До откриването на методите на металообработка този абразивен материал обуслови възможността за развитие на цялото човечество, тъй като хората просто нямаха други начини да направят инструменти за работа и оръжия.

Какво е това от физическа гледна точка?

Обикновено абразивите са много твърди минерали, които се намират в горния край на скалата на Mohs за твърдост - от кварц до диамант. Но дори и меки материали могат да изпълняват тази функция. Гъбите, содата за хляб и плодовите кости могат с основание да се наричат ​​абразиви. Ние им се изправяме ежедневно и тяхното значение в ежедневието е голямо.

В какви процеси могат да се използват?

Абразивният материал често се нарича така, не поради неговите физически свойства, а поради характеристиките на употребата. Има няколко класа на такива процеси. По-специално, в пясъкоструйна машина може да се използва най-много материали, които при нормални условия нямат изразени абразивни свойства. Това оборудване използва мощен поток от въздух или вода, в който малки частици от някои вещества се движат с голяма скорост. В някои случаи се използва абразивна мрежа, която играе ролята на филтър-хеликоптер.

Пясъкоструйните машини се използват за полиране и окончателно довършване на части и готови продукти. Това може да отнеме почти всяка абразивен материал от черупката на ядки и семена на градинарството, черупки от мекотели и други органични вещества до най-малките парчета стомана, шлака, стъкло или сода за хляб.

Основни компоненти

Кварцовият пясък е най-популярният абразив за пясъкоструене на мостове и други стоманени конструкции. Това е много ефективно почистване на ръжда, което значително увеличава дълголетието на инженерните структури. Този процес изисква абразиви с висока плътност. По правило почистването на метални конструкции включва използването на сгъстен въздух. Той действа като ускорител на частици и не оказва никакво допълнително корозивно действие.

В някои случаи обаче може да се използва вода. По-специално, при почистване на бетонни конструкции. Почти всички строежи в крайбрежната зона периодично се нуждаят от нея. Факт е, че на повърхността им се натрупва дебел слой сол и други агресивни съединения. Прясна вода, която преди е била добавена към подходящия материал (абразив), не само ги отстранява от бетон, но също така произвежда "обезсоляване". Отново това събитие значително увеличава експлоатационния живот на сградите.

Полиране на готови продукти

Полирането е най-важният процес, при който абразивите са в голямо търсене. Като правило, специални пасти или меки дискове, както и съединения на основата на синтетични смоли, се използват за привеждане на готовите продукти или някои детайли до съвършенство. Дори и обикновена абразивна гъба е в търсенето. Цериев оксид, диамант, кварц, железен оксид и хром оксид - съединения, които се използват днес най-често.

Novakulit (гъста силикатна скала) също е добра суровина за производството на полиращи материали. Цериев оксид е най-разпространеният минерал, използван за полиране на стъкло. Тази връзка не я надраска, но дава особена гладкост и блясък. През последните години обаче силициевият карбид и изкуствени диаманти за тази цел се прилагат по-често. На тяхна основа се произвежда особено скъпа и ефективна абразивна лента. Той е много подходящ за обработка на особено "причудливи" материали.

Използване на магнитни полета

През последните години процесът на абразивно смилане все повече се практикува в промишлеността. За това не се използва вода под налягане и не се използва сгъстен въздух: най-малките частици от абразиви плават в мощно магнитно поле, което образува шлифовъчното колело. Този метод се използва в прецизното инженерство, тъй като с негова помощ е възможно да се полират или заточват онези части, които при нормални условия са твърде скъпи и / или дълги за обработка. Като абразив алуминиевите съединения най-често се използват с тези метали, които притежават това свойство.

Магнитореологични методи на полиране

С метода на реологично полиране не се използва "физичен" абразивен инструмент. Материалите се смесват с течности, чиято дебелина се движат под действието на електрическите полета. Този метод е до голяма степен подобен на този, описан по-горе, той също се използва за обработка на определени части в прецизното инженерство и подобни производства.

Като цяло, през последните години в производството на по-често започват да използват абразиви, предварително смесени с течности или синтетични смоли. Добър пример е овлажнената абразивна паста от GOI, базирана на хромен оксид. Тя е известна от много време, но само през последните години е отделено специално внимание. Причината е проста - ниската цена на това съединение и неговата висока ефективност при полиране. В допълнение, абразивната паста внимателно действа върху обработвания материал, без да го надраска или да го повреди.

Абразивни колела за USM ("българи")

Те се използват не само за полиране. Абразивите все още могат да изрязват особено здрави материали. За да направите това, използвайте тънко шлифовъчно колело, направено на основата на алуминиев оксид и фенолни смоли. В редки случаи се използва метален абразивен диск. Такива инструменти са незаменими, особено когато добиват мрамор в кариери. Факт е, че този минерал е много гъст, трудно се вижда с обикновени триони.

Както вече казахме, за триене се използват алуминиев оксид, силициев карбид, изкуствени диаманти и боров карбид. От тях може да се направи абразивен диск, от който са изработени специални триони за особено здрави материали.

Основните инструменти, използвани за промишлеността

По този начин, тези съединения са необходими за смилане, полиране, рязане на материали. Съвременната индустрия най-често използва абразивен инструмент с изкуствен произход. Причината за това е относително ниската цена на синтетика. Съединенията от естествен произход са много по-скъпи. Те включват многократно споменатия алуминиев оксид, както и силициев карбид, циркониев диоксид и така наречените супрабразиви (диамант или борен нитрид).

Изключенията са рядкост и представляват главно корунд. Това е много скъпо и употребата му в производството е доста ограничена. В още по-редки случаи се използват естествени диаманти, които са неподходящи за рязане поради изключително малки размери или структурни дефекти.

Еволюция на промишлени абразиви

Историята на индустриалните абразиви за шлифовъчни колела започва с естествени минерали - кварц и силиций, както и корунд. Това беше последното, между другото, за първи път и беше наречено "шум". Това беше първият абразивен бар. Отказът от естествени минерали започна през първата половина на двадесети век и беше почти напълно завършен до края му. И не става въпрос само за високата цена на естествените материали. Факт е, че всички те имат стриктно определени свойства, които не могат да бъдат променени така или иначе. Синтетичните абразиви, създадени при определени условия, могат да бъдат напълно различни и са по-подходящи за решаване на някои нетипични задачи.

Например чрез нови технологии може да се създаде връзка с формата на частици, приличащи на парче дърво. Този материал е идеален за нанасяне на полиращи колела на повърхността. Освен това можете да създадете напълно нови материали, комбинирайки например титанов оксид с алуминиеви съединения. Тези абразиви са идеални за обработка на твърди повърхности.

Когато имаше "абразивен пробив" в индустрията?

Съвременното производство на абразиви, включително производството на шлифовъчни колела и шлифовъчни материали, е трудно да се опише поради масата на търговските марки и патентите, които в много случаи описват един и същ продукт. Решението на такива сблъсъци е проста - поради най-малките разлики в химичния състав може да се регистрира нова марка. Но каква е основата за синтетичните абразиви и кога индустрията има шанс да ги използва масово?

Едно наистина забележително събитие беше откриването на силициев карбид - минерал, който не се среща в природата. Създаването на синтетичен алуминиев оксид през 1890 г. стимулира началото на изследванията в тази област. До края на 20-те години на миналия век синтетичният алуминий, силициевият карбид, гранат и корунд бяха основните промишлени абразиви.

Но истинският пробив настъпи през 1938 г. Тогава е възможно да се получи химически чист алуминиев оксид, който веднага намери най-широкото приложение в инженеринга. Скоро беше установено, че сместа от циркониев диоксид и алуминиев оксид е идеално подходяща за сложна работа в областта на рязане на особено твърди видове метали. Това е наистина уникален абразивен прах: той запазва висока ефективност, но е сравнително евтин. Днес палмовото дърво все още притежава синтетичен алуминиев оксид, който запазва оригиналната микрокристална структура на суровините от боксит. По-специално са създадени уникалните Cubitron ™, както и абразиви, базирани на керамика под марката SolGel ™.

За "най-добрите приятели на момичетата"

Естественият диамант е най-старият абразивен камък. Той стана популярен през 1930 година. Том веднага имаше две причини. Първо, преди тази година, обемите на добива на диаманти бяха просто незначителни и физически не можаха да покрият нарастващите нужди на индустрията. На второ място, във връзка с острото чувство за предстоящата война, много страни започнаха спешно да търсят начини за обработка волфрамов карбид с помощта на машини. Това вещество все още се използва при производството на сърцевини за пробиване на брони подкалиберни снаряди.

Проблемът е в нереалната твърдост на материала, който просто не е взел абразивно лечение. Проучване, проведено през 60-те години от General Electric, доведе до появата на синтетични диаманти. В крайна сметка изследванията в тази област водят до откриването на кубичен борен нитрид, CBN. Това съединение, което има твърдост на диаманта, се използва широко при производството на други абразиви, защото с него можете буквално да смилате твърдите стомани в прах.

Разбира се, всички тези абразивни вещества, в допълнение към всичките им забележителни свойства, имат един огромен недостатък - цена. Последното изключение е абразивният абрал, синтезиран от европейския концерн Pechiney. Тази компания е разработила един вид "заместител на диаманти", който, давайки им малко в твърдост, значително печели в цената.

Но не само абразивите преместваха индустрията напред. От голямо значение са материалите, използвани като основа за тяхното приложение. По-специално, когато е създаден Бакелит, стана възможно да се произвеждат леки и в същото време трайни шлифовъчни колела. Те бяха по-равномерно смлени и абразивите бяха по-добре разпределени в техния вътрешен обем. Това осигурява много по-добро качество на обработката на материалите.

шмиргел кърпа

Шкурка като основа използват изкуствени и естествени тъкани, филми и дори обикновена хартия, подсилена с тъкани влакна. В някои случаи "nazhdachku" се получава чрез импрегниране на плат, базиран на фенолни смоли или вода (разбира се с добавяне на абразиви). Може да се получи и абразивна гъба. Такива инструменти са широко известни на почти всички, срещаме ги постоянно и ежедневно.

Описахме много области на приложение на тези материали. Но факт е, че с мнозинството от тях средните хора в живота си не се сблъскват изобщо. Така че, много хора знаят камъни, бара или същата шкурка, някой използва абразивен отвор. Много малко хора обаче познават специфичните видове вещества, които се използват, например от производители на лагери или от висококачествени ножове, изработени от сурова стомана. Последното, между другото, у дома, е почти невъзможно да се затвори. "Остриците" за тях са много специални.

За какви задачи работи този или този абразивен продукт?

За специфични нужди са необходими супрабразиви, за които вече споменахме накратко по-горе. Те се представят и под формата на шлифовъчни кожи, абразивни четки, дискове и кръгове. Така при производството на ножове от стандартни класове производителите на стомана използват алуминиев оксид и силициев карбид. Масовото производство обаче обикновено изисква по-широко използване на машини за пясъкоструене: неръждаема стомана, производството на сачмени лагери и масовото третиране на особено сортове твърда дървесина. В повечето случаи, обаче, индустриалците остават верни на "стария добър" алуминиев оксид. това абразивен прах евтини, но много ефективни.

В заключение

Абразивите пряко или непряко играят роля в производството на почти всички неща, с които хората се сблъскват всеки ден. По-специално, без тях е невъзможно да се създадат сгради анодизиран алуминий, които са толкова популярни сред любителите на продуктите от "ябълка". Не забравяйте, че обикновен абразивен камък "българи" или дори обикновена шкурка е плод на дейността на много поколения учени и занаятчии, които са събирали и систематизирали знанията си в продължение на много години.

Фирмите, които произвеждат различни видове абразиви, шлифовъчни колела и шкурка, използват теоретичните знания, които се срещат в много от свързаните с тях индустрии. Те се ръководят от данните, получени по време на изучаването на керамика, широко практикувани в приложната химия, физика и металургията. Абразивите винаги ще бъдат полезни, те са основна характеристика на съвременния производствен цикъл на много предприятия.