Что такое абразивы?

Абразивы, вещества и орудия, применяемые для шлифования, заточки, полировка, истирания и других сходных с ними процессов механической обработки поверхностей.

Наиболее существенным признаком всякого абразивного процесса, отличающим его от других способов обработки поверхностей, можно считать одновременное участие в работе многочисленных, беспорядочно расположенных, очень мелких частиц абразивного материала, свободных (порошки) или связанных в какое-либо изделие (камень, круг, сегмент, оселок, шкурку и пр.), совокупно действующих на обрабатываемую поверхность своими острыми режущими краями, непрерывно соскабливающими с предмета массу тончайших стружек.

Этот агрегатный характер абразива отличает их работу от работы резца и других «массивных» режущих инструментов, имеющих отточенную, установленную под определенным углом режущую часть и дающих одиночную более или менее толстую стружку. Важным преимуществом работы является возможность снять с поверхности предмета слой любой толщины (до нескольких микрон).

Применение абразивов

Абразивы чрезвычайно быстра нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, главным образом в машиностроении. Потребление их особенно возросло в связи с переходом на массовое производство стандартных сменных деталей, требующих большой точности. Основными потребителями являются авто-, авиа-, станко- и паровозостроение, строительстве.

Процессы «доводки» и «притирки», широко распространенные в современной технике, осуществляются путем использования тончайших абразивных порошков, которые сглаживают все неровности с обрабатываемой поверхности. Немалую роль играют абразивы при заточке различных инструментов.

Исключительно важное значение имеет обработка оптических стекол, зеркал и прочих видов стекла. Деревообрабатывающая и кожевенная промышленности широко применяют абразивную шкурку для сглаживания неровностей и придания дереву и коже гладкой поверхности. Бумажная промышленность использует абразивы в производстве древесной массы; орудием, расщепляющим древесину, служит здесь дефибрерный камень. Жернова, истирающие хлебные зерна в муку, также представляют собой один из видов абразивных изделий.

Классификация абразивных материалов

Абразивы характеризуются очень большим количеством весьма разнообразных признаков. Они отличаются друг от друга по исходному сырью, структуре, свойствам, способу изготовления, промышленному назначению, форме, условиям применения и пр., что чрезвычайно затрудняет их классификацию.

В группу дисперсных абразивных материалов входят вещества в виде кристаллов, зерен и порошков, частично служащих полуфабрикатами для приготовления абразивных изделий, частично используемых непосредственно в абразивных процессах. В табл. 1 дана величина зерен крупных и средних номеров абразивов, предусмотренная рядом действующих норм.

Табл. 1. Величина зерна различных крупных и средних номеров абразивов.

Особо тонкие порошки называются минутниками. Название они получили по времени (в мин.), необходимому для отделения каждого номера в столбе спокойной воды после предварительного взмучивания суспензии.

Минутники изготовляются из естественного и искусственного корунда, карборунда, алмаза, а также из наждака и кремнеземных абразивов. Наибольшее количество минутников вырабатывается из естественного корунда Семиз-Бугу. В последнее время организуется производство минутников из искусственных абразивов. Частично минутники изготовляются из отходов, получаемых при дроблении и рассеве корунда

Свойства абразивных материалов

Важнейшим свойством абразивных материалов является твердость, которая как правило должна быть выше твердости обрабатываемого предмета, иначе абразивный эффект в большей степени будет сказываться на самом абразиве, чем на объекте обработки. Исключение представляет особо тонкое полирование, когда нередко применяют вещества, более мягкие по сравнению с обрабатываемым предметом. Твердость, как известно, зависит, с одной стороны, от внутренней энергии кристаллической решетки, с другой, — от величины валентности вещества.

Самым твердым, а следовательно и дающим наибольший абразивный эффект, будет вещество, обладающее максимальной валентностью при минимальных радиусах ионов и наибольшей плотности расположения атомов.

На практике принято выделять в особую группу абразивные материалы высокой твердости, куда относятся вещества с твердостью по шкале Моса не менее 7—8.

Хрупкость является вторым характерным свойством абразивного материала; частицы его, находясь в работе, должны разрушаться раньше появления остаточных деформаций, иначе будет иметь место снижение абразивного эффекта, но хрупкость является положительным свойством только до известного предела.

При чрезмерной хрупкости абразивное зерно разрушается слишком быстро, не будучи еще отработано, что также ведет к понижению эффективности абразивного процесса. Так как наиболее острые ребра имеют частицы с неровным раковистым изломом, то несовершенная спайность кристаллов, обусловливающая такой излом, является третьим важным свойством абразивных материалов.

Под спайностью понимают способность кристалла раскалываться от удара по определенным плоскостям. Чем меньше эта способность, тем абразивный материал более стоек в работе и тем острее ребра его частиц после разрушения.

Перечисленные свойства абразивных материалов являются основными, однако эффективность абразивного процесса зависит не только от них. Размер частиц, их форма, наличие в них посторонних включений, скорость абразивного процесса, его начальный и конечный моменты, вязкость и хрупкость обрабатываемого предмета и ряд других условий определяют конечные результаты работы абразивного материала.

В связи с этим современная наука подходит к изучению абразивной способности как аддитивной (совокупной), слагающейся из целого ряда одновременно действующих факторов (твердость, вязкость, форма частиц, время работы и т. д.).

Технические требования

Промышленность предъявляет к абразивным материалам определенные качественные требования. Пригодность абразивного сырья определяется, с одной стороны, %-ным содержанием в нем собственно абразивного материала (например кристаллической окиси алюминия в корундовой руде), с другой - его структурой, от которой зависит обогатимость и дробимость, т. е. возможность получения из данного сырья дисперсного абразивного материала определенной чистоты и зернистости. Измельченный абразивный материал должен отвечать определенным нормам чистоты и гранулометрического состава, под которым понимается степень однородности частиц.

Присутствие в данном номере зернистости более крупных зерен ведет к порче поверхности обрабатываемого предмета, наличие более мелких понижает абразивный эффект.