Abrazivni materijal: svojstva, primjena

Čovječanstvo je poznato o abrazivima već mnogo tisućljeća. Ljudi su koristili pomoć kamenja i pijeska kako bi oblikovali i izoštrili noževe, koplja, strelice i ribarske kuke. Prvo abrazivno sredstvo je pješčenjak, u kojem je uloga aktivne tvari odigrala najmanju kvarcnu žitaricu. Do otkrića metoda obrade metala, ovaj abrazivni materijal uvjetovao je mogućnost razvoja cijelog čovječanstva, budući da ljudi jednostavno nisu imali drugih načina za izradu alata za rad i oružje.

Što je to s fizičke točke gledišta?

Tipično, abrazivi su vrlo teški minerali, koji se nalaze na gornjem rubu Mohsove tvrdoće - od kvarca do dijamanta. Ali čak i meki materijali mogu obavljati ovu funkciju. Spužve, soda za pečenje i voćne kosti mogu se, s dobrim razlogom, nazvati abrazivima. Svakodnevno im se suočavamo, a njihovo značenje u svakodnevnom životu je sjajno.

U kojim procesima se mogu koristiti?

Abrazivni materijal često se zove ne zbog svojih fizičkih svojstava, već zbog karakteristika uporabe. Postoji nekoliko klasa takvih procesa. Konkretno, u stroju za pjeskarenje može se koristiti najveći broj materijala koji, u normalnim uvjetima, nemaju izražene abrazivne svojstva. Ova oprema koristi snažan tok zraka ili vode, u kojem se male čestice nekih supstanci kreću velikom brzinom. U nekim se slučajevima koristi abrazivna mreža, koja igra ulogu filter-helikoptera.

Strojevi za pjeskarenje koriste se za poliranje i završnu doradu dijelova i gotovih proizvoda. U ovom slučaju, gotovo se svaki abrazivni materijal može uzeti: od ljuske orašastih plodova i sjemena voćnih usjeva, ljusaka mekušaca i drugih organskih materijala na najmanji komadi čelika, šljake, stakla ili čak soda za pečenje.

Glavne komponente

Kvarcni pijesak najpopularniji je abraziv za pjeskarenje mostova i drugih čeličnih konstrukcija. Ovo je vrlo učinkovito čišćenje hrđe, što značajno povećava dugovječnost inženjerskih struktura. Ovaj postupak zahtijeva abrazivne materijale visoke gustoće. U pravilu, čišćenje metalnih konstrukcija uključuje upotrebu komprimiranog zraka. Djeluje kao akcelerator čestica i ne nosi nikakav dodatni korozivni učinak.

Međutim, u nekim slučajevima voda se može koristiti. Konkretno, kod čišćenja betonskih konstrukcija. Gotovo sve strukture izgrađene u obalnom pojasu, povremeno trebaju. Činjenica je da na njihovoj površini tijekom vremena nastaje gust sloj soli i drugih agresivnih spojeva. Slatka voda, koja je prethodno dodana odgovarajućem materijalu (abrazivnom), ne samo da ih uklanja od betona, već proizvodi i "odstranjivanje". Opet, ovaj događaj značajno povećava vijek trajanja zgrada.

Poliranje gotovih proizvoda

Poliranje je najvažniji proces u kojem su abrazivi u velikoj potražnji. U pravilu, posebne paste ili mekane diskove, kao i spojevi na osnovi sintetičkih smola, koriste se za dovršavanje gotovih proizvoda ili pojedinosti. Potrebna je i jednostavna abrazivna spužva. Cerijev oksid, dijamant, kvarc, željezni oksid i kromov oksidni spojevi, koji se najčešće koriste danas.

Novakulit (gusta silikatna stijena) također je dobar sirovina za proizvodnju materijala za poliranje. Cerijev oksid je najčešći mineral koji se koristi za poliranje stakla. Ova veza ne ogrebotina, ali daje poseban glatkoću i sjaj. Posljednjih godina, međutim, silicijev karbid i umjetni dijamanti za tu svrhu se primjenjuju češće. Na osnovi toga proizvodi se posebno skupe i učinkovite abrazivne vrpce. Vrlo je pogodna za obradu posebno "ćudljivih" materijala.

Korištenje magnetskih polja

U posljednjih nekoliko godina proces abrazivnog mljevenja sve se više prakticira u industriji. Zbog toga se ne koristi voda pod pritiskom, a ne komprimirani zrak: najmanji čestice abraziva plutaju u snažnom magnetskom polju, koje tvore brušenje. Ova metoda se koristi u preciznom inženjerstvu jer je s njom moguće polirati ili izoštriti one dijelove koji su u normalnim uvjetima preskupi i / ili dugi za obradu. Kao abrazivni, aluminijski spojevi se najčešće koriste s onim metalima koji posjeduju tu svojinu.

Magnetološke metode poliranja

Reološkim postupkom poliranja, uopće se ne koristi "fizički" abrazivni alat. Materijali se miješaju s tekućinama, čija debljina kreću pod djelovanjem električnih polja. Ova je metoda u velikoj mjeri slična gore opisanoj, također se koristi za obradu određenih dijelova u preciznoj inženjeriji i sličnim industrijama.

Općenito, u posljednjih nekoliko godina u proizvodnji češće počinju koristiti abrazivi, prethodno pomiješani s tekućinama ili sintetičkim smolama. Dobar primjer je na bazi umočene abrazivne GOI paste kromov oksid. Dugo je poznata, ali tek posljednjih godina posvećena je posebna pozornost. Razlog je jednostavan - niska cijena ovog spoja i njegova visoka učinkovitost u poliranju. Osim toga, abrazivna tijesta lagano djeluje na materijal koji se obrađuje bez grebanja ili oštećenja.

Abrasivni kotači za USM ("Bugari")

Koriste se ne samo za poliranje. Abrasivi mogu i dalje izrezati posebno jake materijale. Da biste to učinili, koristite tanki brusni kotač, izrađen na bazi aluminijskih oksida i fenolnih smola. U rijetkim slučajevima koristi se metalni abrazivni disk. Takvi alati neophodni su posebice kada se minira mramor u kamenolomu. Činjenica je da je taj mineral vrlo gust, teško ga je vidjeti kod običnih pila.

Kao što smo već rekli, za piljenje se koriste aluminijski oksid, silicij karbid, umjetni dijamanti i borni karbid. Od njih se može načiniti abrazivni disk, od kojeg se izrađuju posebne pile za posebno jake materijale.

Glavni alati koji se koriste u industriji

Stoga su ovi spojevi nužni za brušenje, poliranje i rezanje materijala. Moderna industrija najčešće koristi abrazivni alat umjetnog podrijetla. Razlog tome je relativno niska cijena sintetike. Spojevi prirodnog podrijetla su puno skuplji. To uključuje višekratno spomenuti aluminij oksid, kao i silicij karbid, cirkonijev dioksid i tzv. Superabrasives (dijamant ili bor nitrid).

Iznimke su rijetke i uglavnom predstavljaju korund. Vrlo je skupo, a njegova uporaba u proizvodnji je prilično ograničena. U još rijetkim slučajevima koriste se prirodni dijamanti koji nisu prikladni za rezanje zbog izuzetno male dimenzije ili strukturnih defekata.

Evolucija industrijskih abraziva

Povijest industrijskih abraziva za mljevenje počela je s prirodnim mineralima - kvarcem i silicijem, kao i korundom. Usput, to je drugo, prvi put i nazvano "šminkom". To je bio prvi abrazivni bar. Odbijanje prirodnih minerala počelo je u prvoj polovici dvadesetog stoljeća i gotovo je gotovo završeno do kraja. I to nije bilo samo visoka cijena prirodnih materijala. Činjenica je da svi imaju strogo određena svojstva koja se ionako ne mogu mijenjati. Sintetički abrazivi, stvoreni pod određenim uvjetima, mogu biti potpuno različiti i bolje su prikladni za rješavanje nekih atipičnih zadataka.

Na primjer, pomoću novih tehnologija može se stvoriti veza s oblikom čestica sličnih komadiću drva. Ovaj materijal idealan je za nanošenje kotača za poliranje na površinu. Osim toga, možete stvoriti posve nove materijale, kombinirajući, na primjer, titan oksid s aluminijskim spojevima. Ovi abrazivi su idealni za obradu posebno tvrdih površina.

Kada je u industriji došlo do "abrazivnog otkrića"?

Suvremena proizvodnja abraziva, uključujući proizvodnju brusnih pločica i grimiznih koža, teško je opisati zbog mase zaštitnih znakova i patenata koji u mnogim slučajevima opisuju isti proizvod. Rješenje takvih sudara je jednostavno - zbog najmanjih razlika u kemijskom sastavu, može se registrirati nova marka. No, koja je osnova za sintetičke abrazive i kada je industrija dobila priliku da ih masivno koristi?

Doista izvanredan događaj bio je otkriće silicijevog karbida, minerala koji nije pronađen u prirodi. Stvaranje sintetičkog aluminijevog oksida u 1890-ih samo je potaknulo početak istraživanja na ovom području. Do kasnih dvadesetih godina, sintetička glinica, silicij karbid, granat i korund bili su glavni industrijski abrazivi.

Ali pravi proboj dogodio se 1938. godine. Tada je moguće dobiti kemijski čisti aluminij oksid, koji je odmah pronašao najširu primjenu u inženjerstvu. Uskoro je otkriveno da je smjesa cirkonijevog dioksida i aluminijevog oksida idealno pogodna za složeni rad na području rezanja posebno tvrdih vrsta metala. Ovo je doista jedinstvena abrazivna prašina: zadržava visoku učinkovitost, ali je relativno jeftina. Danas palmino drvo sadrzi sintetički aluminij oksid, koji je sačuvao izvornu mikrokristalnu strukturu boksitnih sirovina. Konkretno, stvoreni su jedinstveni Cubitron ™, kao i abrazivi na bazi keramike pod markom SolGel ™.

O "najboljim prijateljima djevojaka"

Prirodni dijamant najstariji je abrazivni kamen. Postao je popularan 1930. godine. Tom je odmah bio dva razloga. Prvo, prije te godine, dijamanti su bili zanemarivi i fizički nisu mogli pokriti rastuće potrebe industrije. Drugo, u vezi s akutnim osjećajem predstojećeg rata, mnoge su zemlje počele hitno tražiti načine za obradu volfram karbida uz pomoć strojeva. Ova tvar se i dalje koristi u proizvodnji jezgara oklopnih piercinga projektila podskalibra.

Problem je bio u nestvarnoj tvrdoći ovog materijala, koji jednostavno nije uzimao abrazivno liječenje. Studija provedena 1960-ih General Electric dovela je do pojave sintetičkih dijamanata. Naposljetku, istraživanje na ovom području dovodi do otkrića kubičnog borovog nitrida, CBN. Ovaj spoj, koji ima tvrdoću dijamanta, široko se koristi u proizvodnji ostalih abraziva, jer pomoću svoje pomoći možete doslovno mljeti čvrste čelične celuloze u prašinu.

Naravno, sve ove abrazivne tvari, osim svih njihovih izvanrednih svojstava, imaju ogroman nedostatak troškova. Nedavna iznimka je abrazivna Abral, sintetizirana od strane europske zabrinutosti Pechiney. Ova tvrtka je razvila neku vrstu "nadomjestaka za dijamante", koja, s malo težištva u odnosu na tvrdoću, značajno osvaja cijenu.

Ali ne samo da su abrazivi sami pomaknuli industriju naprijed. Od velike važnosti su materijali koji se koriste kao osnova za njihovu primjenu. Konkretno, kada je stvoren bakelit, postalo je moguće proizvesti lakše i istodobno trajne brusne kotače. Bile su ravnomjernije raspoređene, a abrazivi su se bolje raspodijelili u unutarnjem volumenu. To je dalo bolju kvalitetu obrade materijala.

platno sa šmirglom

Zidni papir kao temelj služi umjetnim i prirodnim tkaninama, filmovima, pa čak i običnim papirom pojačanim tkanim vlaknima. U nekim slučajevima "nazhdachku" se dobiva impregniranjem tkanine na osnovi fenolnih smola ili vode (uz dodatak abraziva, naravno). Može se dobiti i abrazivna spužva. Takvi su alati poznati gotovo svima, susrećemo ih stalno i svakodnevno.

Opisali smo mnoga područja primjene ovih materijala. Ali činjenica je da se većina njih, prosječni ljudi u njihovom životu, uopće ne sudaraju. Dakle, mnogi znaju bruseva, barovi ili isti brusni papir, netko je koristio abrazivnu mrežu. Ali vrlo malo ljudi zna određene vrste tvari koje se koriste, na primjer, nosivim proizvođačima ili visokokvalitetnim noževima od vrhunskih čelika. Posljednje, usput, kod kuće, gotovo je nemoguće zatvoriti. "Šiljatelji" za njih su vrlo posebni.

Za koje zadatke radi ovo ili ono abrazivno djelo?

Za specifične potrebe potrebne su superabrasive, od kojih smo već ranije spomenuli. Oni su također predstavljeni u obliku grimiznih koža, abrazivnih četki, diskova i krugova. Stoga, kod proizvodnje noževa iz standardnih razreda, proizvođači čelika koriste aluminijski oksid i silicij karbid. Masovna proizvodnja, međutim, obično zahtijeva opsežnije korištenje strojeva za pjeskarenje: od nehrđajućeg čelika, proizvodnje kugličnih ležajeva i masovne obrade osobito drvnih sortimenata. Međutim, u većini slučajeva, industrijalci ostaju vjerni "starom dobrom" aluminijskom oksidu. ovo abrazivni prah jeftin, ali vrlo učinkovit.

U zaključku

Abrazivi izravno ili neizravno igraju ulogu u proizvodnji gotovo svih stvari s kojima se ljudi suočavaju svaki dan. Konkretno, bez njih je nemoguće stvoriti zgrade iz anodizirani aluminij, koji su toliko popularni među ljubiteljima "jabuka" proizvoda. Nemojte zaboraviti da je jednostavna za mljevenje kamena „Mlinci” ili čak običan šmirgl papir - plod mnogih generacija znanstvenika i obrtnika prikupiti i organizirati svoje znanje tijekom godina.

Tvrtke koje proizvode različite vrste abraziva, brusnih kotača i brusnog papira koriste teorijsko znanje koje je prisutno u mnogim srodnim industrijama. Vodimo ih podacima dobivenim tijekom proučavanja keramike, široko primijenjenih u primijenjenoj kemiji, fizici i metalurgiji. Abrasivi će uvijek biti korisni, oni su ključna značajka suvremenog proizvodnog ciklusa mnogih poduzeća.