Реферат материалы для абразивных инструментов

Обновлено: 02.07.2024

Введение …………………………………………………………………………2
1 Материалы для лезвийных инструментов …………………………………. 3
1.1 Виды и марки материалов для изготовления режущего лезвийного инструмента, их состав и свойства ……………………………………………4
1.2 Области применения материалов различных марок……………………4
2 Материалы для абразивных инструментов …………………………………..5
2.1 Виды и марки абразивных материалов, их состав и свойства …………5
2.2 Области применения абразивных материалов различных марок ……. 6
Список использованных источников …………………………………………..11

1. Материалы для лезвийных инструментов

Лезвийный инструмент (токарныерезцы, развертки, сверла, фрезы и т.п.) в зоне резания воздействуют высокотемпературное поле (300…800°С), высокое давление (более 500 МПа) и высокое истирающее воздействие стружки. Кроме того, на него оказывает влияние агрессивная физико-химическая среда (особенно при использовании СОТЖ). Чтобы противодействовать этим воздействиям инструмент должен изготавливаться из специальных материалов, обладающихособыми физико-механическими и технологическими свойствами: высокой твердостью, прочностью, пластичностью, температуростойкостью, высоким сопротивлением схватываемости с обрабатываемой поверхностью. Кроме того, инструментальный материал должен иметь высокую износостойкость, низкую склонность к трещинообразованию, хорошую свариваемость или способность к соединению пайкой, низкую стоимость и высокуютехнологичность.
Металлокерамические твердые сплавы состоят из тонко измельченных карбидов тугоплавких металлов (вольфрам, титан, тантал), соединенных цементирующим металлом — кобальтом. Сплавы имеют высокую температуростойкость (благодаря наличию карбидов тугоплавких металлов), твердость и износостойкость, допускают скорость резания 100… 150 м/мин.
Группы вольфрамовых твердых сплавов рекомендуетсяиспользовать при обработке чугуна, цветных сплавов и труднообрабатываемых материалов с небольшими скоростями резания.
Титановольфрамовые сплавы применяют для обработки всех видов сталей.
Вольфрамотитанотанталовые сплавы применяют на черновых операциях со снятием толстых стружек.
Безвольфрамовые твердые сплавы используют для получистового и чистового точения и фрезерования чугуна,углеродистых сталей и цветных сплавов.
Минералокерамика — инструментальный материал на основе оксида алюминия AI2О3, обладающий большими, чем у твердых сплавов, твердостью и температуростойкостьто, но меньшей ударной вязкостью. Поэтому инструмент из минералокерамики используют только для чистовой обточки и расточки деталей из высокопрочных чугунов, закаленных сталей и для резания неметаллическихматериалов со скоростями до 200 м/мин. Различают оксидную (белую), оксидно-карбидную, оксидно-нитридную керамику и керметы.
Сверхтвердые материалы включают в себя синтетические алмазы и материалы на основе кубического нитрида бора (композиты).
Алмаз как инструментальный материал бывает двух разновидностей: баллас (АБС), который.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

Материалы для лезвийных и абразивных инструменто

6 Стр. 110 Просмотры

Материалы для лезвийных и абразивных инструменто

. УСРС № 1 РЕФЕРАТ на тему.

17 Стр. 2 Просмотры

Материалы для лезвийных и абразивных инструменто

Абразивные инструмент

Основные характеристики абразивно-полировальных материалов. Особенность абразивных инструментов в связках с различными веществами. Анализ физико-механических свойств устройств, предназначенных для механической обработки поверхностей различных вещей.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	18.05.2015
Размер файла	338,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

Факультет заочного обучения

студент группы 9337

Пояснительная записка содержит 23 стр. 3 рис и 4 источника.

Цель работы: Ознакомление с материалами которые необходимы для изготовления различных абразивных инструментов ,и их характеристиками типами.

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТРИСТИКИ АБРАЗИВНО-ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СВЯЗКАХ С ДРУГИМИ МАТЕРИАЛАМИ

3. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

4. АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ В ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАНАХ

Естественные абразивные материалы -- кремень, наждак, пемза, корунд, гранат, алмаз и др.; искусственные -- электрокорунд, монокорунд, карбид кремния, боразон, эльбор, синтетический алмаз и др.

Абразивный инструмент в отличие от металлического лезвийного не имеет сплошной режущей кромки, а состоит из огромного числа разобщенных режущих элементов (абразивных зерен), скрепленных между собой связкой. Поэтому работоспособность абразивного инструмента характеризуется не только материалом и размером режущего абразивного зерна, но также составом и количеством связки, структурой (расположением абразивных зерен и пор в инструменте). Все эти параметры, маркируемые на каждом абразивном инструменте, составляют его характеристику (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Маркировка абразивного инструмента:

КАЗ -- марка завода-изготовителя, 14А-- вид шлифовального материала, 40 -- номер зернистости, П -- индекс зернистости, С2 -- степень твердости, 6 -- номер структуры, К5 -- вид связки, А -- класс точности инструмента, 2 -- класс неуравновешенности, ПП -- форма круга, 500 -- наружный диаметр круга (мм), 50 -- высота круга (мм), 305-- диаметр посадочного отверстия (мм), 35 м/с--допустимая окружная скорость.

Абразивные материалы превосходят инструментальные стали по твердости, поэтому они обеспечивают возможность обработки металлов с высокими скоро-стями резания.

Абразивная способность и износостойкость абразивного материала зависят от его твердости, теплостойкости, хрупкости и дробимости зерна, а также от степени химического взаимодействия с обрабатываемым материаломАбразивным может быть любой природный или искусственный материал, зерна которого обладают определенными свойствами: твердостью, прочностью и вязкостью; формой абразивного зерна; зернистостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью, т. е. способностью резания и шлифования других материалов. Главной особенностью абразивных материалов является их высокая твердость по сравнению с другими материалами и минералами. Именно на различии в твердости основаны все процессы шлифовки и резки материалов.

Твердость абразивных материалов определяют либо по шкале Мооса, либо методом вдавливания алмазной пирамиды в поверхность испытуемого материала.

Под абразивной способностью понимают возможность одного материала обрабатывать другой или группу различных материалов. Абразивная способность характеризуется массой снимаемого при шлифовании материала до затупления зерен, либо определяется количеством сошлифованного за определенное время материала. Для определения абразивной способности исследуемый материал помещают между двумя металлическими или стеклянными дисками, которые вращаются в противоположных направлениях. По количеству съема металла или стекол с поверхности дисков за определенный промежуток времени судят об абразивной способности исследуемого материала.

Если принять абразивную способность алмаза за единицу, абразивная способность карбида бора - 0,6, карбида кремния - 0,5. По абразивной способности абразивные материалы располагаются в следующем порядке: алмаз, кубический нитрид бора (боразон), карбид кремния, монокорунд, электрокорунд, наждак, кремень. Абразивная способность зависит от вида шлифуемых материалов, режима работы, вязкости и прочности зерен. Чем меньше в абразивном материале примесей, тем выше его абразивная способность. Под механической стойкостью понимают способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки и не разрушаться при резке, шлифовке и полировке. Механическая стойкость абразивных материалов характеризуется пределом прочности при сжатии, который определяют, раздавливая зерно абразивного материала и фиксируя нагрузку в момент его разрушения. При повышении температуры предел прочности абразивных материалов снижается, поэтому в процессе шлифования необходимо контролировать температуру.

Под химической стойкостью понимают способность абразивных материалов не изменять своих механических свойств в растворах щелочей, кислот, а также в воде и органических растворителях. Абразивные материалы часто используют в виде суспензий микропорошков определенной зернистости в различных растворах. В зависимости от номера зернистости применяют различные методы контроля. Для абразивных материалов с зернистостью от номера 200 до 5, как правило, используют ситовой, а для абразивных микропорошков с зернистостью от М40 до М5 -- микроскопический анализ. Абразивные материалы широко применяются при механической обработке. Абразивные материалы используются в виде зерен, скрепленных связкой в различные по форме и назначению абразивные инструменты, или нанесенными на гибкую основу (ткань, бумагу и др.) в виде шлифовальной шкурки, а также в несвязанном состоянии в виде порошков, паст и суспензий.

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТРИСТИКИ АБРАЗИВНО-ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Основными характеристиками абразивного материала являются форма абразивных зерен, их крупность, твердость и механическая прочность, абразивная способность, минеральный и гранулометрический составы.

Форма абразивных зерен определяется природой абразивного материала, характеризуется их длиной, высотой и шириной. Абразивные зерна можно свести к следующим видам: изометричные, пластинчатые, мечевидные. Для отделочных работ предпочтение отдается изометричной форме зерен.

Абразивные зерна характеризуются состоянием поверхности (гладкая, шероховатая), кромок и выступов (острые, закругленные, прямолинейные, зазубренные и др.). Зерно с острыми углами значительно легче проникает в обрабатываемый материал. Зерна - сростки, неплотные по структуре, выдерживают меньшие усилия резания и быстрее разрушаются.

Для определения твердости установлены шкалы, в которых определенные материалы расположены в порядке возрастающей твердости, где любое последующее тверже предыдущего и может его царапать (таблица).

Процесс резания сопровождается большим давлением на режущий инструмент, трением и тепловыделением. Такие условия работы выдвигают ряд требований, которым должны удовлетворять материалы, предназначенные для изготовления режущего инструмента. Инструментальные материалы должны иметь высокую твердость, превышающую твердость обрабатываемого материала. Высокая твердость материала режущей части инструмента может быть обеспечена физико-механическими свойствами материала (алмазы, карбиды кремния, карбиды вольфрама и др.) или его термической обработкой (закалка и отпуск).

Содержание

Введение ………………………………………………………………………………………………………………………2
1 Цель и задачи работы …………………………………………………………………………………………………3
2 Материалы для лезвийных инструментов …………………………………………………………………3
2.1 Виды и марки материалов для изготовления режущего лезвийного инструмента, их состав и свойства ……………………………………………………………………………………………………….4
2.2 Области применения материалов различных марок …………………………………………….4
3 Материалы для абразивных инструментов ………………………………………………………………..5
3.1 Виды и марки абразивных материалов, их состав и свойства ……………………………..6
3.2 Области применения абразивных материалов различных марок ……………………….8
Выводы …………………………………………………………………………………………………………………………….9
Список использованных источников ……………………………………………………………………………10

Вложенные файлы: 1 файл

Содержание реферата.docx

2 Материалы для лезвийных инструментов …………………………………………………………………3

2.1 Виды и марки материалов для изготовления режущего лезвийного инструмента, их состав и свойства ……………………………………………………………………………… ……………………….4

2.2 Области применения материалов различных марок …………………………………………….4

3 Материалы для абразивных инструментов ………………………………………………………………..5

3.1 Виды и марки абразивных материалов, их состав и свойства ……………………………..6

3.2 Области применения абразивных материалов различных марок ……………………….8

Список использованных источников …………………………………………………………………………… 10

Процесс резания сопровождается большим давлением на режущий инструмент, трением и тепловыделением. Такие условия работы выдвигают ряд требований, которым должны удовлетворять материалы, предназначенные для изготовления режущего инструмента. Инструментальные материалы должны иметь высокую твердость, превышающую твердость обрабатываемого материала. Высокая твердость материала режущей части инструмента может быть обеспечена физико- механическими свойствами материала (алмазы, карбиды кремния, карбиды вольфрама и др.) или его термической обработкой (закалка и отпуск).

1 Цель и задачи работы

1) Изучить материалы для лезвийных и абразивных инструментов.

2) Ознакомиться с видами и марками материалов для изготовления режущего инструмента, их составом и свойствами.

3) Определить области применения лезвийных и абразивных материалов различных марок..

2 Материалы для лезвийных инструментов

На лезвийный инструмент (токарные резцы, развертки, сверла, фрезы и т.п.) в зоне резания воздействуют высокотемпературное поле (300…800°С), высокое давление (более 500 МПа) и высокое истирающее воздействие стружки. Кроме того, на него оказывает влияние агрессивная физико-химическая среда (особенно при использовании СОТЖ). Чтобы противодействовать этим воздействиям инструмент должен изготавливаться из специальных материалов, обладающих особыми физико-механическими и технологическими свойствами: высокой твердостью, прочностью, пластичностью, температуростойкостью, высоким сопротивлением схватываемости с обрабатываемой поверхностью. Кроме того, инструментальный материал должен иметь высокую износостойкость, низкую склонность к трещинообразованию, хорошую свариваемость или способность к соединению пайкой, низкую стоимость и высокую технологичность.

Режущие инструменты изготавливают целиком или частично из инструментальных сталей, твердых сплавов (вольфрамовых, вольфрамотитановых, вольфрамотитанотанталовых и безвольфрамовых), минералокерамихи, оксидной керамики, сверхтвердых материалов, алмазов и композитов.

2.1 Виды и марки материалов для изготовления режущего лезвийного инструмента, их состав и свойства

Инструментальные стали подразделяются на углеродистые общего назначения (У9, У10, У10А, У12А) для изготовления ручного режущего инструмента; низколегированные, легированные хромом, ванадием, кремнием и марганцем (также для ручного инструмента); быстрорежущие для изготовления инструментов, работающих со скоростями резания 20… 50 м/мин. Последние широко применяются в промышленности и делятся на стали обычной производительности, работающие со скоростями резания до 20 м/мин (марок Р9, Р12, Р]8, Р6М5, Р9КЮ и др.), стали повышенной производительности для скоростей резания до 50 м/мин (марок Р6М5К5, 10Р6М5ФЗ, Р10К5Ф5 и др.) и порошковые стали, работающие со скоростями резания до 70 м/мин (марок Р6М5К5М, Р6М5К50М, ЮР6М5К5ФЗОМ).

Особенность обозначения сталей: цифра перед буквой Р показывает содержание углерода в десятых долях процента, цифра после буквы Р показывает процентное содержание вольфрама; для порошковых сталей окончание М обозначает мелкую структуру, ОМ — особо мелкую структуру.

Металлокерамические твердые сплавы состоят из тонко измельченных карбидов тугоплавких металлов (вольфрам, титан, тантал), соединенных цементирующим металлом — кобальтом. Сплавы имеют высокую температуростойкость (благодаря наличию карбидов тугоплавких металлов), твердость и износостойкость, допускают скорость резания 100… 150 м/мин.

Сверхтвердые материалы включают в себя синтетические алмазы и материалы на основе кубического нитрида бора (композиты).

Алмаз как инструментальный материал бывает двух разновидностей: баллас (АБС), который применяют для обработки деталей из стеклопластика со скоростями резания 450 м/мин, и карбонадо (АСПК) — для обработки алюминиевых и медных сплавов

Композиты — синтетический материал, по твердости не уступающий алмазу, превосходящий его по температуростойкости и инертный к железу. Выпускается следующих марок: композит 01 <эльбор-Р), композит 02 (бечбор), композит 05 и 5-И (шмит), композит 09 (ПТНБ-ИК), композит Ю (гексагонит-р).

2.2 Области применения материалов различных марок

Титановольфрамовые сплавы группы ТК (Т5К10, Т5К12, Т14К6, Т30К4) применяют для обработки всех видов сталей.

Вольфрамотитанотанталовые сплавы группы ТТК применяют на черновых операциях со снятием толстых стружек.

В группу безвольфрамовых твердых сплавов входят КНТ-16 и ТН-20. Их используют для получистового и чистового точения и фрезерования чугуна, углеродистых сталей и цветных сплавов.

Минералокерамика — инструментальный материал на основе оксида алюминия AI2O3, обладающий большими, чем у твердых сплавов, твердостью и температуростойкостьто, но меньшей ударной вязкостью. Поэтому инструмент из минералокерамики используют только для чистовой обточки и расточки деталей из высокопрочных чугунов, закаленных сталей и для резания неметаллических материалов со скоростями до 200 м/мин. Различают оксидную (белую), оксидно-карбидную, оксидно-нитридную керамику и керметы.

В группу вольфрамовых твердых сплавов входят В КЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК60М, ВК6М, ВК8, ВК10ОМ и др. Их рекомендуется использовать при обработке чугуна, цветных сплавов и труднообрабатываемых материалов с небольшими скоростями резания.

3 Материалы для абразивных инструментов

Абразивы (от латинского abrasio - соскабливание) – зернистые или порошкообразные вещества. Они предназначены для оснащения рабочей части режущих инструментов.

Измельченный обогащенный абразивный материал, твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала и который способен в измельченном состоянии осуществлять обработку резанием, называют шлифовальным.

Естественными абразивами являются: корунд, наждак, гранат, кремень, полевой шпат, пемза и др.

В промышленности наиболее распространены искусственные абразивы: электрокорунд, карборунд и карбид бора.

Абразивный материал применяется главным образом в виде абразивного инструмента. Абразивные инструменты производят из порошков, получаемых размельчением природных минералов или изготовляемых в специальных условиях. Такие порошки отличаются различной зернистостью, т.е. размерами отдельных зерен.

Геометрические характеристики каждого зерна таковы, что на нем образуются все элементы режущего клина. Особое внимание обращают на однородность свойств зерен. Зерна, выполненные из кварцевого песка, наждака, корунда, могут иметь существенное рассеяние свойств, отчего снижается качество режущего инструмента. Из порошков изготовляют шлифовальные круги различной формы, бруски, абразивные головки, сегменты, предназначенные для производства специальных абразивных инструментов.

Основными достоинствами абразивных материалов являются их высокие твердость, износо- и теплостойкость. Эти материалы позволяют обрабатывать заготовки со скоростью резания до 120 м/с, а в отдельных случаях и более. Такие инструменты дают возможность проводить окончательную обработку заготовок, имеющих высокую твердость, полученную после термической обработки. Такие заготовки, как правило, не подлежат обработке лезвийным инструментом.

В промышленности имеются четкие рекомендации по применению каждого вида абразивов для обработки заготовок из различных материалов. Так, инструменты из черного карбида кремния используют для обработки заготовок из материалов с низкой прочностью на разрыв, а также из вязких материалов и сплавов; электрокорундовые круги служат для обработки заготовок из материалов с высокой прочностью на разрыв. В ряде случаев используют порошки в натуральном виде, их называют "свободный абразив". Они применяются для доводочных (притирочных) работ. Абразивные пасты, использующие оксид хрома и венскую известь, хороши для полировальных работ. Пасты наносят на движущиеся устройства (полировальники), совершающие вращательное или возвратно- поступательное движение.

3.1 Виды и марки абразивных материалов, их состав и свойства

Абразивы подразделяются на природные (кварц, корунд) и искусственные, получаемые промышленным способом (карборунд, электрокорунд, техническая дробь).

Кварц – минерал (оксид кремния), широко распространенный в природе в виде песка, песчаников, кварцитов. Кварцевый песок – первый абразив, который благодаря доступности и небольшой стоимости длительное время использовался при распиловке камня штрипсовыми (полосовыми) и канатными пилами. Его применяли только в свободном состоянии, подавая с водой в пропилы под режущую часть пилы. В настоящее время этот древнейший абразив сохранил лишь частичное применение при распиловке камня неармированными канатными пилами. Изредка кварц (в виде кварцевого песка) используют также при изготовлении инструмента для тонкой шлифовки (лощения).

Корунд (оксид алюминия) – минерал, обладающий высокой твердостью и ударной вязкостью. В настоящее время корунд практически заменен искусственными абразивами.

Карборунд (карбид кремния) – химическое соединение кремния с углеродом, получаемое плавкой в электропечах при температуре около 2200 °С. Сырьем служат кварцевый песок и углеродистые вещества – нефтяной кокс и антрацит. Абразивная промышленность выпускает два вида карборунда: черный (КЧ), содержащий не менее 9.5 % кремния, и зеленый (КЗ) – не менее 97 %.

Зерна карборунда имеют кристаллы многогранников пластинчатой и игольчатой формы, длина которых в 2—3 раза больше их поперечного сечения.

Из карбида кремния получают шлифзерно, шлифпорошки и микропорошки, используемые при изготовлении различного инструмента для шлифовки, калибровки и профилировки камня. Раньше карборунд широко применялся также при распиловке камня как в свободном, так и в связанном состоянии (дисковые абразивные пилы). Абразив закреплялся на корпусе инструмента в бакелитовой или керамической связке. В настоящее время при распиловке камня он полностью вытеснен алмазными пилами и имеет единичное использование в свободном состоянии при распиловке прочных пород канатными пилами.

Электрокорунд – искусственный корунд на основе природного корунда в его кристаллической форме, получаемый путем восстановительной плавки пород, богатых глиноземом (чистый глинозем или бокситы), в электропечах при температуре около 2000 °С. Твердость его больше, чем у природного корунда.

Зерна электрокорунда имеют шероховатую поверхность и более простую конфигурацию, чем зерна карборунда.

В зависимости от содержания корунда электрокорунд изменяет цвет, структуру и свойства. Это обусловило его подразделение на нормальный (алунд), белый (корракс) и монокорунд.

Нормальный электрокорунд (содержание корунда 93—95 %) имеет коричневый цвет и характеризуется высокой механической прочностью зерен при их повышенной вязкости, что обеспечивает эффективную работу камнеобрабатывающего инструмента с переменными нагрузками. Используется он в производстве инструмента на керамических и органических связках для шлифовки, калибровки и профилировки камня (преимущественно марки 13А и 14А).

Белый электрокорунд (содержание корунда 98—99 %) более однороден по своему химическому составу и физическим свойствам по сравнению с нормальным электрокорундом и имеет одинаковую с ним область применения.

Монокорунд (содержание корунда до 99 %) обладает повышенной режущей способностью. Его выпускают в виде шлиф- зерна и шлифпорошка, используемых для тех же целей, что и другие разновидности электрокорунда.

Зерна монокорунда являются в большей части монокристаллами (а не их осколками). Они имеют большее, по сравнению с другими видами электрокорунда, число граней и меньше дефектов (раковин, пустот и т. п.).

Техническая дробь– металлический абразив, широко используемый при распиловке прочных изверженных пород гладкими штрипсовыми пилами, а также для их грубой шлифовки (обдирки), т. е. в свободном состоянии. Дробь характеризуется невысокой стоимостью и простотой классификации и рекуперации. Изготавливается она из чугуна и стали в соответствии с ГОСТ 11964—81 Е. В зависимости от вида металла и формы различают следующие марки дроби: ДЧЛ – дробь чугунная литая, ДЧК – чугунная колотая, ДСЛ – стальная литая, ДСК – стальная колотая, ДСС – стальная рубленая из проволоки (сечка), ДСЛБ – стальная литая буровая.

3.2 Области применения абразивных материалов различных марок

Электрокорунд нормальный 13А

Применяется при изготовлении абразивного инструмента , шлифовальной шкурки, при производстве абразивных паст, для свободного шлифования поверхностей вязких металлов и легированных сталей обладающих высоким механическим сопротивлением, при механической обработке стекла и дерева, в порошковой металлургии.

Цель исследования реферата состоит в изучении абразивных материалов и их характеристик.
Задачами курсовой работы заключаются в изучении таких пунктов как: 1. Абразивные материалы 2. Виды абразивов и их производство 3. Свойства абразивов 4. Структура абразивных инструментов 5. Применение абразивных материалов 6. Промышленная безопасность 7. Охрана окружающей среды

Содержание

Введение…………………………………………………………………. 3
1. Абразивные материалы……………………………………………………4
2. Виды абразивов и их производство………………………………………6
3. Свойства абразивов……………………………………………………….14
4. Структура абразивных инструментов…………………………………. 16
5. Применение абразивных материалов……………………………………18
6. Промышленная безопасность…………………………………………….24
7. Охрана окружающей среды………………………………………………30
Заключение………………………………………………………………..35
Список использованных источников…………………………………. 36

Прикрепленные файлы: 1 файл

Реферат.doc

Абразивные материалы……………………………………………………4
Виды абразивов и их производство………………………………………6
Свойства абразивов……………………………………………………… .14
Структура абразивных инструментов…………………………………. 16
Применение абразивных материалов……………………………………18
Промышленная безопасность……………………………………………. 24
Охрана окружающей среды………………………………………………30

Список использованных источников…………………………………. 36

Абразивные и алмазные инструменты широко применяются в машиностроении и приборостроении для шлифования, притирки, полирования деталей, а также для шлифования, заточки и доводки режущих и других инструментов с целью достижения высокой производительности, точности и низкой шероховатости обработки. Потребность в шлифовальных, заточных и доводочных инструментах очень велика.

Абразивным инструментом называется тело определенной геометрической формы, состоящее (или содержащее рабочий слой) из абразивных зерен, скрепленных между собой связкой. К абразивным инструментам относятся шлифовальные круги, шлифовальные головки, бруски, сегменты, абразивные ленты. Из всех перечисленных абразивных инструментов наибольшее распространение имеют шлифовальные круги.

Объектом исследования работы являются абразивные материалы.

Цель исследования реферата состоит в изучении абразивных материалов и их характеристик.

Задачами курсовой работы заключаются в изучении таких пунктов как:

Абразивные материалы
Виды абразивов и их производство
Свойства абразивов
Структура абразивных инструментов
Применение абразивных материалов
Промышленная безопасность
Охрана окружающей среды

Основными источниками литературы были следующие авторы: Бластинг, Иноземцев, Г.Г, Моисеенко, Л.Е. Павлов, С.И. Диденко и другие авторы.

Работа состоит из введения, семи вопросов, заключения, списка литературы. Работа составляет 37 листов печатного текста. Содержит 1 таблицу.

Абразивные материалы (от фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, полирования, хонингования, суперфиниширования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов.

Абразивные свойства камня используются человечеством с незапамятных времен. Позднее, добывание и обработка абразивных минералов стали предметом горных промыслов. Ни одна из отраслей промышленности не обходится без шлифования. В изготовлении шлифовального инструмента столетиями использовались, используются и сейчас такие известные виды природных абразивов как гранат, кремень, корунд или наждак.

Корунд является самым распространенным абразивным материалом, широко используемым в обработке металлов (происходит от англ. - corundum, заимствованным из тамильского языка - kuruntam, произошедшим в свою очередь из санскрита - curuvinda - рубин). Корунд - очень твердый кристаллический материал с большим содержанием оксида алюминия, белого цвета с розовыми или красными прожилками, означающими включения сапфира или рубина. Шлифовальные (наждачные) круги из корунда получают с помощью обтесывания (материал хорошо скалывается) и обтачивания еще более твердым абразивом, например из кремния. Природный корунд сослужил добрую службу промышленности до и несколько после внедрения искусственных материалов высокого качества, появившихся благодаря развитию электрометаллургии.

Абразивный материал, в современном представлении - это сыпучий материал, полученный путем дробления и рассева природных кристаллических минералов или искусственных (синтетических) материалов, подразделяющийся по способу применения на три основные группы:

свободные абразивы (free abrasives)
абразивы в связке (bonded abrasives)
абразивные покрытия (coated abrasives)

Абразив(ы) и абразивный материал(ы) именуются так же: шлифовальные материалы, шлифовальное зерно, абразивное зерно, шлифзерно и т.п.

Свободные абразивы - абразивы, используемые в свободном виде, например, для пескоструйной обработки поверхностей, ручной обработки путем нанесения на салфетку или на обрабатываемую поверхность, а так же используемые в составе абразивных паст, гелей.

Абразивы в связке - формованные изделия из смесей абразивного, связующего материалов и наполнителей, с последующим отверждением или спеканием. Различают следующие виды связок: керамическая или стекловидная, смолянистая, вулканитовая и др.

Абразивные покрытия - абразивные зерна, нанесенные на поверхность полотняной основы, например, бумажной, тканевой, фибровой и др., и закрепленные на ее поверхности с помощью клеев и смол.

Абразивные материалы делятся по твердости (сверхтвёрдые, твёрдые, мягкие), и химическому составу, и по величине шлифовального зерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах или мешах. Пригодность абразивных материалов зависит от физических и кристаллографических свойств, особенно важное значение имеет их способность при истирании разламываться на остроугольные частицы. У алмаза это свойство максимальное. Выбор абразивного материала зависит от физических свойств обрабатываемого и обрабатывающего материала, а также от стадии обработки (грубая обдирка, шлифовка и полировка), причём твёрдость абразивного материала должна быть выше твёрдости обрабатываемого (за исключением алмаза, который обрабатывается алмазом). Твёрдость минерала сравнивается со шкалой твёрдости Мооса: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 — флюорит, 5 — апатит, 6 — полевой шпат, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз. В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причём новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные.

Наиболее часто применяемые природные абразивы:

Корунд получают из природных корундовых и наждачных руд. Прежде, посредством обточки из корундовых камней формировали точильные и шлифовальные круги. С появлением искусственных материалов, природный корунд используется, в основном, в свободном виде. Шлифзерно добывают методом дробления и обогащения руд от примесей. Корундовые руды содержат Al2O3 не менее 40%, Fe2O3 - не более 3%. В состав руд помимо оксида железа входят различные оксиды и гидроксиды : андалузит, пианит, диаспор, кварц, слюды. Наждаки это мелкозернистые горные породы с содержанием Al2O3 - 10-30%, ассоциируемые с большим количеством магнетита, гематита и шпинели. Плотность природных корундовых абразивов - 3.90-4.12г/см3. Микротвердость - 17.7-23.5ГПа.

В природе гранат встречается в большом разнообразии, может быть бесцветным или наоборот - ярко окрашенным в цвета от красно-малинового до зеленого и черного. В исходных рудах содержание граната составляет 9-20%; обогащенный концентрат содержит до 90% граната. Плотность - 3.53-4.32г/см3. Микротвердость - 13.7-16.7ГПа. Гранат используется в шлифовальной шкурке и в качестве свободных абразивов для обработки стекла, камня, керамики. Именно этот материал используется для полирования кинескопов цветных телевизоров.

Алмаз: алмазоподобная кубическая аллотропическая форма элементарного углерода, добывается в коренных (кимберлитовые трубки) и россыпных месторождениях. Наиболее ценный по своим абразионным свойствам материал. Лучшим считается его чёрная разновидность — карбонадо (карбонат), добываемая в Бразилии и на острове Борнео. Второе место занимает борт — радиально-лучистая разновидность алмаза. На рынке под именем борта продаётся всякий непригодный для огранки алмаз. Из общего количества 20% карбонадо, 20% настоящий борт, остальное — алмазный порошок и осколки. Применяется при обработке твердого камня, а также для шлифовки и полировки самого алмаза.

Гранат: Природный минерал, состоит из: R 2+ ₃ R 3+ ₂ [SiO₄]₃, где R 2+ — Mg, Fe, Mn, Ca; R 3+ — Al, Fe, Cr.

Инфузорная земля: осадочная горная порода, состоящая преимущественно из останков диатомовых водорослей. Химически кизельгур на 96 % состоит из водного кремнезёма (опала). Применяется в виде тонкого порошка для полировки камня и металла.

Кварц: Кристаллическая двуокись кремния, один из наиболее дешевых и доступных абразивных материалов. В сухом виде вызывает силикоз. Использование только совместно с подачей воды. Кварц и кремень с раковистым изломом при раскалывании дают остроугольные частицы. Применяются в порошке для обработки мягких камней (мрамор), в пескоструйных аппаратах для обработки металла, для очистки камней в строительном деле и для изготовления шлифовальных шкурок. Из кремневых конкреций изготавливали шары для шаровых мельниц.

Корунд: Кристаллический оксид алюминия, то же и сапфир, добывается в россыпях и иногда в рудах. Добытая корундовая руда измельчается, обогащается и сортируется по величине зерна. Применяется в порошке и для изготовления из него искусственных кругов, брусков и шкурок.

Красный железняк: широко распространённый минерал железа Fe₂O₃. В особо чистых разновидностях применяется для полирования железа и стекла.

Мел: Карбонат кальция, для тонких видов абразивной обработки (притирка, полирование).

Наждак: Природный минерал, состоит из: корунда и магнетита — черного магнитного оксида железа Fe₃O₄

Пемза: пузыристое вулканическое стекло. Для шлифовки пригодна пемза с тонкими пластинками стекла, образующими перегородки между ячейками. Самая лучшая пемза — с острова Липари, близ Сицилии. Применяется для шлифовки дерева, мягких камней и металлов.

Полевой шпат: группа породообразующих минералов из класса силикатов. Большинство полевых шпатов — представители твёрдых растворов тройной системы изоморфного ряда К[АlSi₃O₈] — Na[АlSi₃O₈] — Са[Аl₂Si₂O₈], конечные члены которой соответственно — альбит (Ab), ортоклаз (Or), анортит (An). В размолотом виде, наклеенный на полотно или бумагу, применяется в тех случаях, когда требуется мягкий шлифовальный материал.

Трепел: рыхлая или слабо сцементированная, тонкопористая опаловая осадочная порода. Применяется в виде тонкого порошка для полировки камня и металла.

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 кристаллов, таких как оксид алюминия (Al2O3) и кварц (SiO2).

Природным поставщиком оксида алюминия для производства абразивов являются бокситовые глины, содержащие не менее 60% Al2O3 (корунда). Температура плавления бокситов превышает 1400гр.С. Процесс требует энергии больше, чем способен выделить угольный кокс в обычных металлургических печах, поэтому плавка производится в электродуговых печах с использованием энергии электрической дуги. Эффект плавления может быть усилен магнитным полем в специализированных индукционных печах.

Т.к. получение искусственного корунда связано с использованием электрической энергии, 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 результате чего синтезируется материал - карбид кремния (SiC), синоним - карборунд.

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.

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 распространенный 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.

АБРАЗИмВНЫЕ МАТЕРИАмЛЫ (абразивы) (от лат. abrasio -- соскабливание), вещества повышенной твердости, применяемые в массивном или измельченном состоянии для механической обработки (шлифования, резания, истирания, заточки, полирования и т. д.) других материалов. Естественные абразивные материалы -- кремень, наждак, пемза, корунд, гранат, алмаз и др.; искусственные -- электрокорунд, монокорунд, карбид кремния, боразон, эльбор, синтетический алмаз и др.

Абразивным может быть любой природный или искусственный материал, зерна которого обладают определенными свойствами: твердостью, прочностью и вязкостью; формой абразивного зерна; зернистостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью, т. е. способностью резания и шлифования других материалов. Главной особенностью абразивных материалов является их высокая твердость по сравнению с другими материалами и минералами. Именно на различии в твердости основаны все процессы шлифовки и резки материалов.

Под механической стойкостью понимают способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки и не разрушаться при резке, шлифовке и полировке. Механическая стойкость абразивных материалов характеризуется пределом прочности при сжатии, который определяют, раздавливая зерно абразивного материала и фиксируя нагрузку в момент его разрушения. При повышении температуры предел прочности абразивных материалов снижается, поэтому в процессе шлифования необходимо контролировать температуру.

Размер зерен абразивных материалов оказывает существенное влияние на глубину залегания механически нарушенного слоя на поверхности материала при резке, шлифовке и полировке. Абразивное зерно -- кристаллический осколок (кристаллит), реже монокристалл или агрегат, состоящий из множества мелких кристаллов (поликристалл). Режущая кромка зерна -- ребро, образованное любой парой пересекающихся кристаллографических плоскостей. Зерно может иметь приблизительно равные размеры по высоте, ширине и толщине (изометрическая форма) или обладать мечевидной и пластинчатой формой, что определяется родом абразивного материала и степенью измельчения исходного зерна. Рациональна изометрическая или близкая к ней форма зерна, т. к. каждое зерно является резцом. Наименее выгодная форма -- игольчатая. По размеру и однородности зерен абразивные материалы должны быть однородными. Зернистость абразивных материалов определяется классификацией зерен по линейным размерам методом ситового анализа, осаждением в жидкости или др. Зернистость абразивного материала регламентируется стандартом. Номер зернистости устанавливается в соответствии с линейными размерами зерна основной фракции. Чем однороднее по форме и размеру зерен абразивный материал, тем выше его эксплуатационные качества. Абразивные материалы отличаются между собой размером (крупностью) зерен и подразделяются на четыре группы: шлифзерно, шлифпорошки, микропорошки и тонкие микропорошки. Каждый номер зернистости абразивных материалов этих групп характеризуется пятью фракциями: предельной, крупной, основной, комплексной, и мелкой.

В зависимости от номера зернистости применяют различные методы контроля. Для абразивных материалов с зернистостью от номера 200 до 5, как правило, используют ситовой, а для абразивных микропорошков с зернистостью от М40 до М5 -- микроскопический анализ.

Абразивные материалы широко применяются при механической обработке. Абразивные материалы используются в виде зерен, скрепленных связкой в различные по форме и назначению абразивные инструменты, или нанесенными на гибкую основу (ткань, бумагу и др.) в виде шлифовальной шкурки, а также в несвязанном состоянии в виде порошков, паст и суспензий.

Основные характеристики твердых составляющих абразивно-полировальных материалов

Читайте также: