Абразив. Виды и применение. Работа и особенности. Инструменты

Абразив – твердый мелкозернистый или порошковый материал, используемый для шлифовки, полировки, резания. Применяется для обработки дерева, металла, пластика, стекла, керамики, застывшего лака и красок.

Как работает абразив

Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, превышающей параметры поверхностей, которые обрабатываются. Они представляют собой мелкозернистые частицы созданные методом слома, за счет чего на них образовываются острые грани. При трении с обрабатываемой поверхностью они врезаются в нее и соскабливают. Скорость обработки зависит от размера частиц абразива. Чем они больше, тем быстрее снимается поверхность. При этом крупные частицы оставляют на ней глубокие царапины. Мелкие абразивные зерна работают медленнее, но поверхность после них более гладкая. Путем постепенного снижения зернистости абразива при обработке, можно добиться выведения зеркальной поверхности.

По мере работы кристаллики абразива обламываются от давления. По месту слома на них образовываются остроугольные края. Поэтому они продолжают эффективно врезаться в материал до тех пор, пока кристалл полностью не выкрошится. Отдельные группы мягких абразивов не крошатся, а стираются, поэтому они теряют эффективность быстрее.

Виды обработки абразивами

Абразивы могут использоваться при выполнении:

• Шлифования. Оно заключается в снятии поверхности для ее выравнивания или снижения шероховатости. Выполняется грубыми абразивами.
• Хонингования. Представляет собой действия по коррекции формы цилиндрических и конических заготовок с точностью до 5 мкм.
• Полирования. Заключается в обработке мелким абразивом для снятия тончайшего слоя, создающего шероховатость. При этом не образовываются видимые царапины. В результате достигается высокая гладкость, которая на металле выглядит как зеркало.
• Суперфиниширования. Представляет собой финальную обработку после полировки. Ее задача заключается в снятии еще более тонкого слоя металла и снижения шероховатости до идеала, при котором зеркальное отражение не искажается. Применяется в основном на металле.
• Резание. Представляет собой узконаправленную обработку, при которой крупным абразивом снимается полоса поверхности с ее углублением. Абразивная резка применяется при работе с металлами, камнем, плиткой, твердыми минералами.

Виды абразивных материалов

В качестве абразива используются природные и искусственные материалы. Первые в своем большинстве отличаются меньшей твердостью, поэтому в ходе использования их грани достаточно быстро стираются. Как следствие скорость снятия материала прекращается.

К природным абразивам относят:

• Алмаз.
• Корунд.
• Топаз.
• Кварц.
• Гранат и т.п.

Самым эффективным и твердым абразивом среди природных и искусственных материалов является алмаз. Его твердость позволяет граням разрушаться очень медленно, поэтому инструмент с алмазным напылением является самым долговечным и эффективным при обработке. В качестве абразива используется природный алмаз или выведенный в лаборатории из графита. В частности применяются его мелкие кристаллы, непригодные для ювелирного или другого использования.

Искусственные абразивы отличаются высокой твердостью, но меньшей, чем у алмаза. К таким материалам можно отнести:

• Электрокорунд.
• Карбид кремния.
• Карбид бора
• Монокорунд.

Абразив разделяют на 3 категории твердости. Они бывают:

1. Сверхтвердые.
2. Твердые.
3. Мягкие.

Чем выше твердость материала, тем больше его стоимость, так как его раскол на зерна сопровождается сложным технологическим процессом и соответствующими затратами. Сверхтвердые абразивы используются для работы с металлами, керамикой. Твердые в основном применяются для дерева. Мягкие более податливы, поэтому не царапают поверхность. Они хорошо подходят для обработки оргстекла, кожи, пластиков.

Виды по зернистости

Одним из самых важных факторов при выборе абразивного материала выступает его зернистость. От ее величины зависит скорость съема поверхности, а также уровень ее гладкости после обработки.

По зернистости они бывают:

• Грубые.
• Средние.
• Тонкие.
• Особо тонкие.

Чтобы сделать абразив, твердые кристаллики материала калибруются по размеру. Измерение ведется в микрометрах или мешах.  Отсутствие калибровки приведет к тому, что обрабатываемая поверхность будет сниматься неравномерно. Одни ее части станут гладкие, другие получат глубокие царапины. Такое качество будет приемлемо только для грубой проточки, но скорость работы при этом станет ниже, чем при использовании только крупных зерен. Кроме этого малое количество крупных кристаллов сопровождается высоким давлением на их грани, поэтому они могут обламываться и быстрее стираться. Так как сортируемые кристаллы никогда не бывают идеальными, допускается, чтобы соотношение по вылету их самой большой и короткой грани составляло 1:3.

Как оценивается абразив

Для оценки качества абразивного материала применяются следующие параметры:

• Твердость.
• Хрупкость.
• Абразивная способность.
• Механическая и химическая стойкость.

Одним из приоритетных параметров является твердость. Это физическое понятие, которое отображает результат действия при вдавливании в абразив другого материала. Задача первого вжаться в поверхность, сохранив при этом свою остроту. Он всегда должен быть более твердым, чем изделие, которое им обрабатывается. Твердость измеряется по шкале Мооса. Каждому материала в результате испытания присваивается величина от 1 до 10. Максимальную твердость 10 имеет алмаз. После него по эффективности среди известных доступных абразивов идет корунд, имеющий 9-й класс. Топаз имеет 8-ю, кварц 7-ю твердость.

Однако твердость не является главным приоритетом при выборе. Дело в том, что она сильно связана с хрупкостью. Зачастую, чем тверже абразив, тем он более хрупкий. Как следствие его грани очень быстро обламываются, поэтому фактической эффективности при работе не достигается. Важен баланс между твердостью и хрупкостью.

Также материалы отличаются между собой абразивной способностью. Это значение показывает – какой слой поверхности можно снять за единицу времени. Дело в том, что абразивы имеют разную остроту граней, образованных при сломе. Естественно, чем она выше, тем эффективней вгрызание в поверхность.

Механическая стойкость отображает предел, при котором проявляется хрупкость. Зная это значение можно прикладывать усилие при обработке на таком уровне, чтобы кристаллы сохраняли целостность. Нужно отметить зависимость механической стойкости к температуре. Чем больше греется абразив, тем быстрее он изнашивается.

Химическая стойкость отображает устойчивость зерна к кислотам, воде, щелочи. Одни материалы могут использоваться только для обработки сухих поверхностей. Другие способны работать в любых условиях. В приоритете стоит стойкость к воде и растворенным в ней частицам, так как она часто используется для охлаждения абразива.

Инструменты абразивной обработки

Абразивы используются для изготовления различных инструментов, которые применяются для резки, шлифовки, полировки.

Наиболее распространенными являются:

• Отрезные круги.
• Шлифовальные круги.
• Бруски.
• Ленты.
• Наждачная бумага.
• Полировальные пасты.
• Свободное зерно.

Отрезные круги представляют собой тонкие диски разного диаметра, состоящие из спрессованных смазанных клеем абразивных кристаллов. Они устанавливаются на болгарки, различные станки, торцовочные пилы. С их помощью ведется резка металла, керамики, камня и прочих твердых материалов. Также отрезные диски могут представлять собой стальной круг с вклеенным напылением из алмаза. Эффективность резки кругами обеспечивается за счет высокой скорости вращения, задаваемой двигателем инструмента или станка. Они производятся с разной зернистостью под работу с металлом, камнем, бетоном.

Шлифовальные круги представлены в продаже множеством размеров и форм. В классическом виде они представляют собой подобие отрезного диска, но большего сечения. Они используются для заточки или снятия поверхности твердых материалов. С их помощью ведется обработка металла, дерева, пластика, стекла и т.д. За счет толщины сечения на шлифовальные круги можно прикладывать боковое давление без риска слома.

Бруски имеют аналогичную структуру, что и шлифовальные круги, но отличаются другой формой. Они предназначены для ручного использования. Чаще всего применяются для заточки ножей и режущего инструмента. Выпускаются в широком диапазоне зернистости.

Ленты представляют собой тканевые полоски, на лицевой поверхности которых закрепляется клеем мелкий абразив. Используются для установки на ленточный гриндер. В основном применяются для зачистки изделий с круглым или другим сложным профилем. Хорошо подходят для вывода спусков и заточки режущего инструмента.

Наждачная бумага изготавливается подобно ленте. Однако вместо тканевой подложки в ней применяется картон. Из бумаги делают круги для установки на электроинструмент, а также прямоугольные шкурки для ручного применения. Она отличается самой доступной стоимостью.

Полировальные пасты, представляют собой кремообразное связующее вещество с включением мелких абразивных частиц. За счет последнего обеспечивается съем материала. Основной наполнитель выполняет функцию охладителя, обеспечивает смазку.

Абразивы в виде свободного зерна представляют собой твердые кристаллики фиксированной зернистости. Они используются при пескоструйной, ультразвуковой и гидроабразивной обработке.

Похожие темы:

• Уголь. Виды и отличия. Процесс образования и добыча. Особенности
• Обсидиан. Виды и применение. Свойства и особенности
• Стальная вата. Виды и применение. Плюсы и минусы. Материал
• Абразивная паста. Виды и применение. Состав и особенности