Искусственные абразивные материалы кратко

Обновлено: 06.07.2024

АБРАЗИВЫ, мелкие, твердые, острые частицы, используемые в свободном или связанном виде для механической обработки (в т.ч. для придания формы, обдирки, шлифования, полирования) разнообразных материалов и изделий из них (от больших стальных плит до листов фанеры, оптических стекол и компьютерных микросхем). Абразивы бывают естественные или искусственные. Действие абразивов сводится к удалению части материала с обрабатываемой поверхности. Абразивы обычно имеют кристаллическую структуру и в процессе работы изнашиваются таким образом, что от них откалываются мельчайшие частички, на месте которых появляются новые острые кромки (благодаря хрупкости). По размеру зерен абразивы характеризуются шкалой от 4 (грубейший) до 1200 (тончайший).

Естественные абразивы.

Кремнезем.

Диоксид кремния SiO₂ используется в различных видах (кристаллический, стеклообразный) для придания изделиям формы и шлифования. Хотя разные виды кремнезема химически идентичны, они широко различаются по физическому состоянию, и поэтому каждый из них находит свое специфическое применение.

Диатомит, инфузорная земля, кизельгур и триполит состоят из кремнистых остатков окаменевших диатомовых водорослей. Они используются как мягкие абразивы в качестве компонентов полировальных порошков и паст, например пасты для чистки серебра.

Рухляк и трепел являются продуктами распада кремнистых известняков. Они также используются как компоненты чистящих и полировальных порошков и паст.

Дробленый кварц, кварцит, кремень, кремнистый сланец, песок и песчаник применяются в виде зерен как абразивы в обычной наждачной бумаге, а также для пескоструйной обработки и в чистящих пастах.

Недробленый песок с высоким содержанием кварца используется для пескоструйной обработки, а также для пилки и шлифовки мягкого камня, например мрамора.

Силикаты.

Эта группа абразивов состоит из химических соединений диоксида кремния с оксидами металлов; в природе силикаты встречаются в аморфном или кристаллическом состоянии. Пемза и пумицит, образованные высокопористым (воздушно-пузырьковым) вулканическим стеклом, используются главным образом как компоненты чистящих порошков и некоторых сортов мыла для рук.

Гранаты – наименование группы силикатов сложного химического состава. Альмандин, измельченный, сортированный по крупности и нанесенный на бумагу или ткань, широко используется в деревообрабатывающей промышленности, в частности, для чистовой обработки твердых сортов дерева. Небольшие количества гранатов в несвязанной форме применяются для шлифовки камня и стекла. В качестве абразивов почти всегда используются частицы гранатов природного происхождения, по форме близкие к крупному песку, поскольку при измельчении крупных камней они претерпевают конхоидальный излом с образованием формы частиц, малопригодной для длительной эксплуатации или чистовой отделки дерева.

Глинозем.

Корунд, природный оксид алюминия, или глинозем, имеет химическую формулу Al₂O₃ и встречается в виде валунов (выкатываемых на морской берег) и скальной породы. Более грубые зерна, получаемые при дроблении крупных камней и сортировке осколков по размерам, используются для изготовления специальных шлифовальных кругов, для зачистки отливок и других предметов, в частности изготовленных из ковкого чугуна. Более тонкий порошок, разделяемый на фракции близких по размерам частиц, широко используется для шлифовки оптических стекол. Месторождения корунда имеются в ЮАР, Зимбабве, Канаде и США.

Наждак – смесь корунда и магнетита, черного магнитного оксида железа Fe₃O₄. Наждак высшего качества добывается на о. Наксос, Греция, и в Турции. В производстве точильных кругов наждак почти полностью вытеснен абразивами из искусственного корунда, хотя все еще используется (особенно в виде абразивов, нанесенных на основу) в небольших количествах для шлифовки металлов. Наиболее широко наждак применяется как нескользкий элемент отделки лестничных ступеней, полов и тротуаров.

Углерод.

Около 1940 важное значение приобрело производство алмазных шлифовальных кругов с абразивом на связке. В качестве связки использовались керамика, смолы, порошки металлов. Диск с алмазной режущей кромкой представляет собой сплошной металлический диск с прорезанными по его периферии скошенными щелями; в щели вставляются относительно грубые алмазы, после чего щели зачеканиваются молотком или плотно закатываются. Диски с режущей кромкой дешевле шлифовальных кругов, однако быстрее изнашиваются. Относительно крупные алмазы, обычно на порошковой металлической связке, обычно используются как режущая кромка буров, применяемых для бурения скважин.

Искусственные абразивы.

Важные искусственные абразивы получают в электрических печах, т.к. для их синтеза требуется температура выше 2000° С.

Карбид кремния.

Первым искусственным абразивом, полученным в электрической печи, был карбид кремния SiC, открытый Э.Ачесоном (США) в 1891. При нагреве кремнистого песка и кокса в электрической печи кремний восстанавливается и соединяется с углеродом, образуя карбид кремния в виде массы сросшихся кристаллов (цветом от зеленого до черного) пластинчатой гексагональной структуры. Такие кристаллы называют карборундом (наименование, данное Ачесоном). Карбид кремния – один из самых твердых искусственных абразивов – относительно хрупок, и поэтому его обычно не применяют для шлифовки стали. Он широко используется для шлифовки цементированных карбидов, чугуна, металлов, не содержащих железа, и неметаллических материалов, например керамики, кожи и резины.

Плавленый глинозем.

Через несколько лет после открытия карбида кремния был найден способ получения искусственного плавленого глинозема. Из большей части применений он вытеснил природный корунд и наждак ввиду своей лучшей однородности и других характеристик. Из его многочисленных запатентованных названий, вероятно, более известны алунд, алоксит и лионит. Под этими названиями, снабженными дополнительными обозначениями качества (с помощью букв или цифр, например, алунд-38), выпускаются разновидности глинозема, различающиеся прочностью и ударной вязкостью. Эти различия обычно связаны с содержанием оксида титана, которое составляет от 0 до примерно 3,5%: чем больше оксида титана, тем прочнее абразив. Прочностью определяется область применения абразива. Чистый плавленый глинозем относительно хрупок. Наибольшее применение он находит для заточки инструмента, причем существенно, что шлифовальный круг из такого глинозема скорее разрушится сам, чем нагреется до такой степени, когда возможна порча инструмента.

Все разновидности плавленого глинозема производятся в больших электродуговых печах. В процессе производства смесь гидратов глинозема смешивается с небольшим количеством графита, чтобы снизить содержание кремния и железа в конечном продукте. Добавляется также железная стружка, чтобы связать восстановленный кремний. Образующийся ферросилиций оседает на дно печи, но небольшие его количества внедряются в абразив и позже удаляются магнитом. Конечный продукт – абразив – содержит 94–99% глинозема, а остаток составляют, в основном, оксид титана и кремнезем.

Разновидность глинозема алунд-32 приготавливают с помощью несколько иного процесса, в результате которого получается расплавленный продукт, который содержит небольшое количество пирита, выделяющегося на границах между кристаллитами глинозема. Пирит вымывается при кислотном выщелачивании, оставляя высокочистые кристаллы глинозема несколько закругленной шишковатой формы, которые применяются для тех же целей, что и белый глинозем, получаемый другими способами. Плавленый глинозем, содержащий большое количество оксида натрия, образует бета-глинозем. Однако он настолько хрупок, что обычно не используется как абразив. Зато бета-глинозем – хороший огнеупор.

Плавленый глинозем, особенно его коричневая форма, чрезвычайно прочен, а при износе его зерна скалываются таким образом, что на остатке первоначальной частицы появляются новые острые режущие ребра. При шлифовке на рабочей поверхности контакта может высвобождаться большое количество тепла. Когда выделяющаяся теплота может принести вред, например при заточке инструмента, пользователь должен выбирать более хрупкий абразивный материал или снижать скорость обработки.

Плавленый оксид циркония.

Плавленый оксид циркония дорог и тяжел, поэтому выгода его использования вызывает сомнения. Однако практика показывает, что изготовленные из него шлифовальные круги обеспечивают исключительно высокую скорость обработки металла и к тому же служат чрезвычайно долго.

Карбид бора.

Торговое название карбида бора B₄C – норбид. Он производится путем восстановления оксида бора B₂O₃ углеродом в электропечи. Из плотных брусков карбида бора, полученных горячим формованием, изготовляют превосходные волоки для волочения проволоки, пескоструйные форсунки, режущие кромки резцов и т.д. Однако карбид бора не образует острых режущих ребер при износе и, следовательно, не может использоваться как абразив, кроме как в виде порошка для полирования.

Нитрид бора.

Кубический нитрид бора BN – самое твердое из известных ныне веществ вслед за алмазом (примерно в два раза менее твердое, чем алмаз). Его изготавливают путем химического взаимодействия бора с азотом и спекания полученного продукта способом, аналогичным используемому при производстве синтетических алмазов. Кубический нитрид бора весьма эффективен при шлифовке стали.

Металлические абразивы.

Разнообразные минеральные абразивы.

В качестве абразивных материалов часто используют такие вещества, как оксиды олова, церия и железа (полировальные порошки руж и крокус). Речной песок применяют для шлифовки стеклянных листов и пескоструйной обработки. Полевой шпат, известь, мел, обожженная глина и т.д. используются как компоненты чистящих порошков. Почти все тонкодисперсные минералы так или иначе использовались либо используются для чистки или полировки. Однако их применение носит случайный характер, и обычно их не относят к абразивам.

Характеристики.

Твердость.

Процесс абразивной обработки можно сравнить с процессом обтесывания (зубилом, долотом, стамеской), поскольку материал удаляется с обрабатываемого изделия силовым воздействием острых выступов абразива. Поэтому твердость абразива – очень важный параметр. Германский минералог Ф.Моос установил первую шкалу относительной твердости различных минералов в 1820. По шкале Мооса твердость минералов оценивается значениями от 1 до 10 относительно 10 эталонов, в том числе талька (1), кварца (7) и алмаза (10). Шкала Мооса неравномерна, так что, например, изменение твердости при переходе от эталона 9 к эталону 10 больше, чем при переходе от эталона 1 к эталону 9.

При оценке искусственных абразивов возникла необходимость расширить шкалу Мооса. Р.Риджуэй добавил несколько чисел к верхнему краю шкалы и изменил положение некоторых верхних чисел Мооса. К.Вудделл измерил степень, с какой различные минералы сопротивляются царапанью алмазом в контролируемых условиях и ввел соразмерные числа выше числа Мооса 9 (корунд). Числа твердости по Кнупу определяются по размеру отпечатка, создаваемому при вдавливании в материал алмазной пирамиды под воздействием определенной нагрузки (см. табл.).

Таблица - Различные шкалы твердости

РАЗЛИЧНЫЕ ШКАЛЫ ТВЕРДОСТИ
Шкала твердости
Материал	Мооса	Риджуэя	Вудделла	Кнупа
Песок	—	7	—	475
Ортоклаз	6	6	—	560
Кварц	7	8	7	820
Плавленый оксид циркония	7,5	11	—	1160
Топаз	8	9	—	1250
Гранат	7–7,5	10	—	1360
Корунд	9	—	9	1635
Плавленый глинозем	9+	12	10–11	2000
Карбид титана	—	—	—	2300
Карбид кремния	9+	13	13,4–14	2450
Карбид бора	9+	14	19,7	2750
Нитрид кремния	—	—	—	3000
Кубический нитрид бора	9+	—	—	4700
Алмаз	10	15	40–42	8000–9000

Прочность.

Ударная вязкость, или сопротивление разрушению абразива при ударе, обычно определяется по уменьшению размера частицы при прокатывании в шаровой мельнице с контролируемым усилием или при ее ударе о твердую поверхность. Это испытание, однако, не стандартизовано. Близкий показатель получается при определении сопротивления абразива сжатию. Обнаружено, что, как правило, чем тверже абразив, тем выше у него сопротивление сжатию.

Прочность абразива важна при шлифовке несвязанными зернами, но для изготовления шлифовального круга более выгоден хрупкий абразив, поскольку шлифующее острие должно при затуплении скалываться, чтобы появились новые острые рабочие ребра зерна.

Абразивы на связке.

Хотя тысячи тонн сыпучих абразивов ежегодно применяются в таких операциях, как притирка, полирование, шлифование и струйная обработка, гораздо большее их количество используется в абразивных инструментах на связке, главным образом в шлифовальных кругах и наждачной бумаге. Значительное количество абразивов идет на изготовление приспособлений для шабровки, суперфиниша и хонингования, а также для нескользящего напольного кафеля и аналогичной продукции.

Специфические шлифовальные операции именуются по-разному. К первичной обработке относят обдирку для снятия заусенцев или закраин без тщательного соблюдения условий окончательной отделки или размерных допусков. При поверхностном шлифовании производится окончательная отделка поверхностей, обычно плоских, с высокой степенью соблюдения размерных допусков и выравнивания поверхности; обрабатываемая деталь на время шлифования обычно закрепляется в магнитном патроне, и шлифование производится либо краем абразивного круга, либо плоскими боковыми поверхностями абразивных сегментов, вращающимися параллельно поверхности детали. При цилиндрическом шлифовании и деталь, и абразив вращаются относительно параллельных осей. Операция, называемая бесцентровым шлифованием, обеспечивает цилиндрическую форму изделия посредством подачи детали, закрепленной на плоской поверхности между двумя шлифовальными кругами, установленными под небольшим углом друг к другу. Один круг шлифует деталь, тогда как второй вращает ее и заставляет перемещаться вдоль рабочей поверхности. При контурном шлифовании шлифовальный круг несет шаблон или контур, форма которого передается обрабатываемой детали. Форма контура поддерживается правкой круга алмазным инструментом. Другие распространенные операции – зубошлифование и резьбошлифование. Хонингование, например, цилиндров автомобильного двигателя, выполняется с помощью удлиненных абразивных брусков, которые закрепляются в хонинговальной головке, совершающей внутри цилиндра вращательное и возвратно-поступательное движения.

Исследования показали, что при шлифовании с материалами происходят химические превращения. Обнаружено, что если абразив и металл образуют плотный контакт, удаления металла не происходит; зерна абразива просто переталкивают металлические волокна с места на место, не удаляя их; если все же они отрываются от основного металла, то сразу же снова прочно привариваются к нему.

Основы проектирования и технологии изготовления абразивных и алмазных инструментов. М., 1975
Гаршин А.П. и др. Абразивные материалы. Л., 1983
Эфрос М.Г., Миронюк В.С. Современные абразивные инструменты. Л., 1987

Искусственные (синтетические) абразивные материалы производят из природных минералов, руд обогащенных и необогащенных, измельченных смесей (шихты) методом плавления в печах, охлаждения, дробления кусков расплава и рассева образовавшихся зерен по фракциям. Сырьем для производства искусственных абразивов служат руды и минералы, содержащие большое количество твердых веществ, таких как оксид алюминия (Al2O3) или кремний (Si).
Природным поставщиком оксида алюминия для производства абразивов являются бокситовые глины, содержащие не менее 60% Al2O3 (корунда). Температура плавления бокситов превышает 1400гр.С, процесс требует выделения количества энергии большего чем способен выделить угольный кокс в обычных металлургических печах, поэтому плавка производится в электродуговых печах с использованием энергии электрической дуги в верхних слоях расплава. Эффект плавления может быть усилен магнитным полем в специализированных индукционных печах. Т.к. получение искусственного корунда связано с использованием электрических печей, материал получил название "электрокорунд".
Поставщиком кремния для синтезированных материалов является природный кварцевый песок. Получение абразивов производится путем плавления кварцевого песка в электропечах и взаимодействия с углеродом за счет добавления в расплав нефтяного кокса, в итоге синтезируется материал - карбид кремния (SiC).
Искусственные абразивы обладают большей твердостью по сравнению с природными, а применение добавок позволяет получить широкий спектр материалов с необходимыми свойствами для различных видов абразивной обработки.

В следующей таблице включены основные виды искусственных абразивных материалов.

Наименование
и марки материала

Примеры зарубежного
обозначения материала

Электрокорунд нормальный
12A, 13A, 14A, 15A

Brown fused aluminium oxide
(corundum)
10A, 11A, A, ONA, TA

Электрокорунд белый
22A, 23A, 24A, 25A

White fused aluminium oxide
(corundum)
33A, 38A, WA, OBA, EK

Электрокорунд хром-титанистый
95A

Chromium-titanium corundum
(pink corundum)
66A, 88A

Циркониевый электрокорунд
38A

Zirconium corundum
(electroruby)
77A, ZC

Карбид кремния черный
52C, 53C, 54C, 55C

Black silicon carbide
21C, 37C, 55C, BC, SIC, SC21, 1C

Карбид кремния зеленый
62C, 63C, 64C, 65C

Black silicon carbide
22C, 39C, 66C, C, SICg, SCg, 4C

Электрокорунд нормальный получают в электродуговых печах восстановительной плавкой шихты, состоящей из бокситов, углеродистого материала и чугунной стружки. Минералогическая основа бокситов - корунд Al2O3 (не менее 60%) и гексаалюминат кальция CaO*6Al2O3. В процессе восстановительных реакций примеси Fe2O3, SiO2, TiO2 переходят в ферросплавы, кроме CaO.
Плотность - 3.85-3.95г/см3. Микротвердость - 18.9-19.6ГПа.
Электрокорунд нормальный - широко рапространенный материал, используемый для изготовления инструмента и шлифшкурки с различными типами связки. Используется и в свободном виде для струйной обработки. Наиболее эффективен при обработке углеродистых сталей, в операциях шлифования, резки и обдирки.

Хром-титанистый электрокорунд получают в электродуговых печах плавлением шихты, состоящей из глинозема или бокситов и легирующих компонентов - оксида хрома и оксида титана. Материал из глинозема содержит Cr2O3 не более 0.4%, TiO2 - не более 0.7% ; из бокситов : Cr2O3 - 0.1-0.5%, TiO2 - 1.7-3.5%. Легирование 2-мя компонентами улучшает абразивные свойства материала. Используется в шлифовальной шкурке и свободном виде, и в инструменте для интенсивных режимов обработки конструкционных и углеродистых сталей.

Циркониевый электрокорунд получают из шихты глинозема и оксида циркония в специальных наклоняющихся электродуговых печах, методом "на слив" с последующим интенсивным охлаждением расплава, что позволяет получить микрокристаллический материал с размерами первичных кристаллов до 50мкм.
Плотность - 4.05-4.15г/см3. Микротвердость - 22.6-23.5ГПа.
Циркониевый электрокорунд обладает высоким коэффициентом шлифования и является самым эффективным материалом в обдирочных операциях с высокими нагрузками и большим съемом металла,- производительность бакелитовых обдирочных кругов из циркониевого электрокорунда более чем в 10 раз превышает производительность кругов их электрокорунда нормального.

Карбид кремния SiC получают в электропечах при взаимодействии кремния и углерода. Сырьем для карбида кремния служат кварцевый песок Si - не менее 99% и нефтяной кокс с массовой долей золы - не более 1%.
Плотность - 3.21г/см3. Микротвердость - 33ГПа.
Как очень твердый материал используется при обработке стекла, керамики, железобетона, чугуна. Применяется при изготовлении инструмента с различными типами связки и в шлифшкурке. Структура материала ("незасаливаемая") позволяет обрабатывать мягкие материалы - цветные металлы, дерево, кирпич.

По своему химическому составу и физико-механическим свойствам карбид кремния зеленый незначительно отличается от карбида кремния черного.

Сферокорунд получают методом раздува расплава глинозема и образования полых корундовых сфер. Содержание Al2O3 в материале - не менее 99%.
Плотность - 3.90-3.95г/см3. Микротвердость - 19.6-20.9ГПа.
Сферокорунд используется для труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочная сталь, мягких и вязких материалов, как кожа или резина. Поддержание абразивных свойств материала происходит за счет разрушения сфер в процессе шлифования и обнажения новых режущих кромок при малом тепловыделении.

Искусственными абразивными материалами называют вещества, имеющие высокую твердость, что позволяет использовать их при обработке различных поверхностей – металлических, стеклянных, пластмассовых, деревянных и др. Их свойства делают их эффективным средством для шлифовки, полировки, заточки, резания изделий. Выделяют природные и синтетические абразивы. Натуральные абразивные материалы – те, которые встречаются в естественной среде. К ним в первую очередь относятся алмазы, являющиеся самым прочным минералом на нашей планете, а также кремень, корунд, пемза, кварц, наждак и др. Однако, сегодня в большом количестве изготавливаются синтетические абразивные вещества, которые доступнее своих природных аналогов.

Искусственные абразивы

Искусственные абразивные материалы принято делить на три основные группы, в соответствии с механизмом их изготовления: электрокорундовые, карбонитридные и спеченные. В целом, искусственные абразивы имеют ряд характерных общих свойств:

они имеют более однородную структуру, чем природные аналоги;
отличаются высокой твердостью, поэтому сегодня используются для массового производства шлифовального и полировочного инструмента;
могут быть использованы как для грубых, так и для финальных декоративных работ по шлифованию;
изготавливаются в печах под воздействием высоких температур;
стали применяться в конце ХІХ века ввиду растущих потребностей в качественных абразивах.

Электрокорундовые материалы

Электрокорундовые абразивы – это группа материалов, в основе которых лежит кристаллическая окись алюминия (Al₂O₃), получаемая посредством обработки глинозема в рудотермических электропечах. Используются породы с содержанием глинозема. Боксит содержит в своем составе около пятидесяти процентов чистого глинозема, который под влиянием высокой температуры отделяется от остальных элементов.

Электрокорунд делится на нормальный, белый и монокорунд в зависимости от процента содержания в нем окиси алюминия. В нормальном корунде содержится около 87-ми процентов Al₂O₃, в белом – до 97-ми процентов. Монокорунд – это наиболее прочный абразивный материал, в структуре которого Al₂O₃ занимает практически 100 процентов.

Сферокорунд – это электрокорунд, частицы которого имеют форму сферы. Получают его при раздувании сплава в печи при помощи сжатого воздуха. В результате мы получаем сферические частицы с высокой степенью зернистости. Производимые из сферокорунда абразивные приспособления нашли применение при обработке мягких элементов, к которым относятся резиновые, пластмассовые, кожаные, алюминиевые, медные изделия.

Электрокорунд отличается высокой термоустойчивостью и выдерживает нагревание до 2000 градусов по шкале Цельсия. Он характеризуется наличием высокопрочных острых режущих граней, что делает его незаменимым и самым популярным искусственным абразивным материалом.

Карбонитридные материалы

К числу карбонитрдиных абразивов относят карборунд, карбид бора и вольфрама и другие вещества, которые получены из графита, карбида, нитрида путем их синтезирования в печах под большим давлением.

Карборунд являет собой химическое соединение карбида кремния и углерода, получаемое путем расплавления в печи смеси коксового угля и кварцевого песка. Имеет вид бесцветных кристаллов, которые характеризуются высокой прочностью. Чистый карборунд содержит в себе до 95-ти процентов карбидо-кремниевой смеси с углеродом, а вот для зеленого карборунда этот показатель превышает 97 процентов.

Еще одним карбонитридным искусственным абразивным материалом является карбид бора и вольфрама, который представляет из себя соединение этих элементов с углеродом, что позволяет им иметь уровень прочности, сравнимый с прочностью алмаза. Карбид бора содержит в себе примеси бора, графита и другие элементы.

К числу карбонитридных абразивов также относят синтетические алмазы. Получают их путем синтезирования графита под большим давлением и при температуре свыше 1500 градусов по Цельсию. В результате к сегодняшнему моменту синтетические алмазы по прочности и твердости ничем не уступают натуральным аналогам, а стоимость их производства значительно ниже.

Отдельно следует сказать об эльборе. Этот современный абразив представляет собой кубический нитрид бора, который имеет вид теплоустойчивого порошка, из зерен которого в дальнейшем изготавливают эффективные полировальные инструменты.

Спеченные абразивные материалы

Их получают путем сплавления в печах различных искусственных абразивных материалов из числа тех, что уже были описаны выше. В результате получают высокопрочный шлифовальный порошок.

Применение искусственных абразивов

Благодаря своим свойствам, искусственным абразивным материалам сегодня находится применение в широком спектре полировальных и шлифовальных работ. Так, электрокорунд применяют при шлифовке твердосплавных металлических изделий на начальном этапе их обработки. Карборунд является основным структурным элементом, входящим в состав шлифовальных инструментов, используемых стоматологами. Инструменты с содержанием карборунда отвечают всем современным требованиям стоматологических клиник. Его абразивные зерна имеют нечеткую форму и острые грани, что обеспечивает высокий уровень режущих свойств.

Карбид бора и вольфрама нашли свое применение при обработке инструментов из твердых сплавов. С его помощью можно достичь идеальной остроты сверлящих приспособлений – боров, алмазных дисков и другого. Использование бора и вольфрама в массовом производстве ограничено дорогостоящего изготовления.

Что касается синтетических алмазов, их активно применяют для изготовления абразивного инструмента с различными типами связки. Класс этого материала и комплекс свойств делает его незаменимым при выполнении важнейших операций по механической обработке металла, стекла, керамических изделий и гранита. Порошок из синтетического алмаза используется при изготовлении паст для доводочных и притирочных работ.

При помощи искусственных абразивных материалов можно работать как с цветными мягкими металлами, так и твердыми сплавами (сталью). Широкая вариативность позволяет использовать их при начальной черновой обработке металлических поверхностей. Шлифовальные инструменты, изготовленные с их применением, будут эффективны при декоративной полировке изделий из металла, доведения их до идеального презентабельного вида.

При обработке поверхностей из металла, пластика, дерева, стекла используют не только натуральные, но и искусственные абразивы. Они широко востребованы в промышленности и не уступают по твердости и другим параметрам природным аналогам.

Особенности искусственных абразивных материалов

Синтетические абразивы делятся на три большие группы в зависимости от особенностей производства:

Электрокорундовые;
Карбонитридные;
Спеченные.

Характерными общими особенностями искусственных материалов являются:

Наличие однородной структуры;
Высокая твердость;
Возможность применения для чистовой и черновой отделки;
При их производстве используются высокие температуры.

Электрокорундовые абразивы

Для изготовления этой группы материалов используют кристаллическую окись алюминия. Ее получают из глинозема в электрических печах. Электрокорунд делится на несколько видов:

Белый (97%);
Нормальный (87%);
Монокорунд (100).

Отнесение к тому или иному виду зависит от процента окиси алюминия в составе.

Электрокорунд, частицы которого имеют сферическую форму называется сферокорундом. При производстве этого материала используют сжатый воздух. Это обеспечивает материалу высокую степень зернистости. Основные преимущества электрокорунда – устойчивость к высоким температурам, наличие граней с высокой режущей способностью.

Карбонитридные абразивы

К материалам этой группы относят карборунд, карбид бора, вольфрама. Их получают путем синтезирования под большим давлением, используя в производстве графит, карбид, нитрид.

Корборунд состоит из карбида кремния и углерода. Для получения материала в печах плавят кокс и кварцевый песок. Внешне выглядит как смесь бесцветных кристаллов. Имеет высокую прочность.

Для получения карбида бора и вольфрама к этим веществам добавляют углерод, обеспечивающий высокую прочность готового абразива. В составе могут также присутствовать примеси бора, графита, других элементов.

Синтетические алмазы получают при синтезе графита с использованием высоких температур и давления.

Еще один синтетический материал данной группы – эльбор. Он состоит из кубического нитрида бора.

Спеченные абразивы

Спеченные абразивы получают методом спекания перечисленных ранее искусственных абразивов. В результате получают песок с высокими абразивными свойствами, используемы для шлифовки.

Применение

Искусственные абразивы широко используют при шлифовке и полировке различных поверхностей. Электрокорунд востребован при работах с металлами из твердых сплавов при черновой обработке. Карборунгд применяют при производстве шлифовального стоматологического инструмента. Карбид бора и вольфрама применяют в обработке инструментов из твердых сплавов. В массовом производстве такие абразивы используют редко из-за высокой стоимости производства.

Абразивные материалы искусственного происхождения могут использоваться при работе с мягкими и твердыми поверхностями. Они применяются как в черновой, так и в чистовой обработке и широко востребованы в различных сферах промышленности.

Читайте также: