Абразива представляет собой материал, часто минерал , который используется для формы или закончить заготовку через растирание [1] , который приводит к части заготовки, надетый вдали от трения . Хотя отделка материала часто означает полировку для получения гладкой, отражающей поверхности, процесс также может включать придание шероховатости, например, сатинированной, матовой или бисерной отделки. Короче говоря, керамика, которая используется для резки, шлифования и полировки других более мягких материалов, известна как абразивы.
Абразивы очень распространены и очень широко используются в самых разных промышленных, бытовых и технологических областях. Это вызывает большие различия в физическом и химическом составе абразивов, а также в форме абразива. Некоторые распространенные применения абразивов включают шлифование , полирование, полировку , хонингование , резку , сверление , заточку , притирку и шлифование (см. Абразивная обработка ). (Для простоты термин «минерал» в этой статье будет использоваться в широком смысле для обозначения как минералов, так и минеральных веществ, созданных человеком или нет.)
Файлы не являются абразивными материалами; они удаляют материал не царапанием или трением, а режущим действием острых зубцов, врезанных в поверхность напильника, очень похоже на пилу. Однако алмазные напильники представляют собой форму абразива с покрытием (поскольку они представляют собой металлические стержни, покрытые алмазным порошком).
Механика истирания [ править ]
Абразивы обычно зависят от разницы в твердости абразива и обрабатываемого материала, причем абразив является более твердым из двух веществ. Однако в этом нет необходимости, поскольку любые два твердых материала, которые постоянно трутся друг о друга, будут изнашивать друг друга; Примеры включают более мягкую подошву обуви, изнашивающую деревянные или каменные ступени за десятилетия или столетия, или ледники, истирающие каменные долины.
Как правило, материалы, используемые в качестве абразивов, представляют собой либо твердые минералы (с оценкой 7 или выше по шкале твердости минералов Мооса ), либо синтетические камни, некоторые из которых могут быть химически и физически идентичны природным минералам, но не могут называться минералами, как они это делали. не возникают естественно. (Хотя шкала Мооса полезна для сравнительных целей, она имеет ограниченное значение для инженеров-материаловедов, поскольку она является произвольной, порядковой и неправильной шкалой.) Например, алмаз , обычный абразив, встречается как в природе, так и в промышленных масштабах , как и корунд, который встречается в природе. естественно, но который в настоящее время чаще изготавливается из бокситов . [2] Однако даже более мягкие минералы, такие какКарбонат кальция используется в качестве абразивов, таких как «полирующие агенты» в зубной пасте.
Эти минералы либо раздроблены, либо уже имеют достаточно малый размер (от макроскопических зерен размером около 2 мм до микроскопических зерен диаметром около 0,001 мм), что позволяет использовать их в качестве абразива. Эти зерна, обычно называемые зерном, имеют неровные края, часто заканчивающиеся точками, которые уменьшают площадь соприкосновения и увеличивают локальное контактное давление . Абразив и обрабатываемый материал вступают в контакт при относительном движении друг к другу. Сила, приложенная через зерна, заставляет фрагменты обработанного материала отламываться, одновременно сглаживая абразивное зерно и / или заставляя зерно отделиться от остального абразива.
Некоторые факторы, влияющие на скорость истирания вещества, включают:
- Разница в твердости между двумя веществами: более твердый абразив будет резать быстрее и глубже.
- Размер зерна (размер зерна): более крупные зерна режут быстрее, поскольку они также режут глубже
- Адгезия между зернами, между зернами и основой, между зернами и матрицей: определяет, как быстро зерна теряются из-за абразива и как скоро свежие зерна, если они есть, обнажаются
- Контактное усилие: большее усилие приведет к более быстрому истиранию
- Нагрузка: изношенный абразивный материал и отколовшийся обрабатываемый материал имеют тенденцию заполнять промежутки между абразивными зернами, что снижает эффективность резания и увеличивает трение.
- Использование смазки / охлаждающей жидкости / жидкости для металлообработки: может отводить стружку (предотвращая нагрузку), переносить тепло (которое может повлиять на физические свойства заготовки или абразива), уменьшать трение (с подложкой или матрицей), приостанавливать изношенный рабочий материал и Абразивы, обеспечивающие более тонкую отделку, создают нагрузку на заготовку.
Материал, позволяющий смуту впитывать
Абразивные минералы [ править ]
Абразивы можно разделить на натуральные и синтетические. При обсуждении заточки камней природные камни долгое время считались лучшими, но благодаря достижениям в технологии материалов это различие становится менее заметным. Многие синтетические абразивы фактически идентичны природным минералам, отличаясь только тем, что синтетический минерал был произведен, а не добыт. Примеси в природном минерале могут сделать его менее эффективным.
Некоторые природные абразивы:
- Кальцит (карбонат кальция)
- Наждак (нечистый корунд)
- Алмазная пыль (широко используются синтетические алмазы)
- Новакулит
- Пемза
- Оксид железа (III)
- Песок
- Корунд
- Гранат
- Песчаник
- Гнилой камень (Триполи)
- Порошковый полевой шпат
- Ставролит
Некоторые абразивные минералы (такие как оксид циркония ) встречаются в природе, но их достаточно редко, или их достаточно сложно или дорого получить, так что синтетический камень используется в промышленности. К этим и другим искусственным абразивам относятся:
- Боразон (кубический нитрид бора или CBN)
- Керамика
- Керамический оксид алюминия
- Керамический оксид железа
- Корунд (оксид алюминия или оксид алюминия )
- Сухой лед
- Стеклянный порошок
- Сталь абразивная
- Карбид кремния (карборунд)
- Оксид циркония
- Карбид бора
- Шлаки
Промышленные абразивы [ править ]
Абразивы имеют разные формы. Природные абразивы часто продаются в виде обработанных камней, обычно в форме прямоугольного блока. Как природные, так и синтетические абразивы обычно доступны в широком разнообразии форм, часто в виде связанного или покрытого абразивами, включая блоки, ленты, диски, круги, листы, стержни и рыхлые зерна.
Связанные абразивы [ править ]
Абразивный состоит из абразивного материала , содержащегося в матрице , хотя очень тонкий оксид алюминия абразивный материал может содержать спеченный материал. Эта матрица называется связующим и часто представляет собой глину , смолу , стекло или резину . Эта смесь связующего и абразива обычно имеет форму блоков, палочек или кругов. Наиболее распространенный абразив - оксид алюминия. Также распространены карбид кремния, карбид вольфрама и гранат . Искусственные точильные камни часто представляют собой связующий абразив и легко доступны в виде двухстороннего блока, каждая сторона которого имеет разную степень зерен.
Шлифовальные круги - это цилиндры, которые вращаются с высокой скоростью. Когда-то раньше работали ножной педалью или ручным кривошипом, появление электродвигателей сделало необходимым конструкцию колеса, которая выдерживала бы большее радиальное напряжение, чтобы колесо не разлеталось при вращении. Аналогичные проблемы возникают с отрезными кругами , которые часто конструктивно усилены пропитанными волокнами. Высокая относительная скорость абразива и заготовки часто требует использования какой-либо смазки. Традиционно, они были названы хладагенты , как они были использованы для предотвращения фрикционного тепла накопления , который может повредить детали (например, разрушая характерлезвия). Некоторые исследования показывают, что свойство теплопередачи смазки менее важно при работе с металлами, поскольку металл будет быстро проводить тепло от рабочей поверхности. Более важным является их влияние на уменьшение растягивающих напряжений при одновременном увеличении некоторых сжимающих напряжений и уменьшении «термических и механических напряжений во время формирования стружки». [3]
Различные формы также используются в качестве головок вращающихся инструментов, используемых в точных работах, таких как масштабное моделирование .
Связанные абразивные материалы необходимо отшлифовать и обработать после использования. Правка - это очистка от отходов (стружка и рыхлый абразив) с поверхности и обнажение свежего песка. В зависимости от абразива и того, как он использовался, правка может включать в себя абразив, который просто помещают под проточную воду и чистят жесткой щеткой для мягкого камня, или абразив шлифуется по другому абразиву, например оксиду алюминия, используемому для правки шлифовального круга. .
Правка - это восстановление первоначальной формы поверхности абразива. Колеса и камни имеют тенденцию изнашиваться неравномерно, в результате чего режущая поверхность перестает быть плоской (считается, что она «выпуклая», если это плоский камень), или больше не имеет одинаковый диаметр на режущей поверхности. Это приведет к неравномерному истиранию и другим трудностям.
Абразивные материалы с покрытием [ править ]
Абразив с покрытием представляет собой абразив, закрепленный на материале основы, таком как бумага , ткань , резина, смола, полиэстер или даже металл , многие из которых являются гибкими. Наждачная бумага - очень распространенный абразив с покрытием. Абразивные материалы с покрытием чаще всего представляют собой те же минералы, что и абразивные материалы на связке. Связующий агент (часто какой-то клей или смола) наносится на основу, чтобы обеспечить плоскую поверхность, к которой затем приклеивается зерно. Тканая основа может также содержать наполнитель (опять же, часто смолу) для обеспечения дополнительной упругости.
Абразивы с покрытием могут иметь форму для использования в ротационных и орбитальных шлифовальных машинах, для обертывания шлифовальных блоков, в качестве ручных подушек, в виде замкнутых контуров для использования на ленточно-шлифовальных станках, в качестве ударных поверхностей на спичечных коробках , алмазных пластинах и алмазной стали. Алмазные инструменты , хотя и предназначены для резки, часто бывают абразивными по своей природе.
Другие абразивные материалы и их применение [ править ]
Песок, стеклянные шарики, металлические гранулы, медный шлак и сухой лед могут быть использованы для процесса, называемого пескоструйной очисткой (или подобного, например, использование стеклянных шариков, которое является «дробеструйной очисткой »). Сухой лед сублимируется, не оставляя следов абразива.
Смесь для резки, используемая для автомобильной краски, является примером абразива, суспендированного в жидкости, пасте или воске, как и некоторые жидкости для полировки столового серебра и оптических носителей . Жидкость, паста или воск действуют как связующий агент, удерживающий абразив на ткани, которая используется в качестве основы для перемещения абразива по обрабатываемой детали. В частности, на автомобилях воск может служить как защитным агентом, предотвращая попадание краски на металл на воздух, так и действовать как оптический наполнитель, делающий царапины менее заметными. Зубная паста содержит карбонат кальция или диоксид кремния в качестве «полирующего агента» для удаления налета и других материалов с зубов, поскольку твердость карбоната кальция меньше, чем у зубной эмали. но больше, чем загрязняющий агент.
Очень тонкий порошок румян обычно использовался для шлифования стекла, его несколько заменила современная керамика, и он до сих пор используется в ювелирном деле для получения блестящей отделки.
Чистящие средства также могут содержать абразивные вещества в виде пасты или крема. Они выбраны из соображений безопасности на некоторых линолеумах , плиточных , металлических или каменных поверхностях. Однако многие ламинатные поверхности и печи с керамической крышкой легко повреждаются этими абразивными составами. Даже керамическая / керамическая посуда или кухонная посуда может повредить эти поверхности, особенно дно посуды, которое часто не покрывается глазурью частично или полностью и действует как еще один связанный абразив. [4]
Металлические кастрюли и печи часто моют абразивными чистящими средствами, обычно в виде вышеупомянутых кремов или пасты или металлической мочалки и нетканых мочалок, которые удерживают мелкие абразивные частицы.
Кожа человека также подвергается истиранию в виде отшелушивания. Абразивы для этого могут быть намного мягче и экзотичнее, чем для других целей, и могут включать такие вещи, как миндаль и овсянка . [5] Дермабразия и микродермабразия в настоящее время являются довольно обычными косметическими процедурами с использованием минеральных абразивов.
Поцарапанные компакт-диски и DVD иногда можно отремонтировать путем полировки очень тонким составом, при этом множество мелких царапин будет оптически более прозрачным, чем одна большая царапина. Однако это требует определенных навыков и в конечном итоге приведет к полной эрозии защитного покрытия диска (особенно, если исходная царапина глубокая), и в это время поверхность данных будет разрушена, если истирание продолжится.
Выбор абразива [ править ]
Форма, размер и характер заготовки, а также желаемая отделка будут влиять на выбор используемого абразива. Абразивный шлифовальный круг на связке может использоваться для коммерческой заточки ножа (производя полое шлифование ), но затем можно заточить тот же нож естественным точильным камнем или даже гибким абразивным материалом с покрытием (например, наждачной бумагой), приклеенным к мягкому, нескользящая поверхность, облегчающая выпуклое шлифование. Точно так же латунное зеркало можно разрезать абразивом на связке, выровнять его поверхность с помощью абразива с покрытием для достижения основной формы, а затем последовательно нанести более мелкие сорта абразива, что завершится восковой пастой, пропитанной румянцем, чтобы оставить своего рода " «беззернистая отделка», называемая в данном случае «зеркальной отделкой».
Кроме того, различные формы клея могут затруднить шлифование определенных участков детали. Опасность для здоровья может возникнуть из-за любой образующейся пыли (которая может быть уменьшена за счет использования смазки), которая может привести к силикозу (когда абразив или заготовка является силикатом ), а также из-за выбора любой смазки. Помимо воды, наиболее распространенными смазочными материалами являются масла. Они могут представлять опасность при вдыхании, контакте и, поскольку трение обязательно приводит к нагреванию, опасность воспламеняющихся материалов. [6]
Слишком твердый или слишком крупный абразив может удалить слишком много материала или оставить нежелательные царапины. Помимо неприглядного вида царапины могут иметь и другие, более серьезные последствия. Чрезмерное истирание или наличие царапин могут:
- уменьшить или уничтожить полезность (как в случае царапин оптических линз и компакт-дисков или тупых ножей );
- улавливать грязь, воду или другой материал;
- увеличить площадь поверхности (позволяя повысить химическую реактивность, такую как повышенная ржавчина, на которую также влияет вещество, застрявшее в царапинах);
- разрушают или проникают в покрытие (например, краску, химическое или износостойкое покрытие);
- слишком быстро изнашивать предмет (например, лезвие или драгоценный камень);
- увеличить трение (как в подшипниках с драгоценными камнями, так и в поршнях ).
Более мелкий или более мягкий абразив будет иметь тенденцию оставлять гораздо более мелкие царапины, которые могут быть даже невидимы невооруженным глазом («беззернистая отделка»); более мягкий абразив может даже не сильно истирать определенный объект. Более мягкий или мелкий абразив будет резать дольше, так как он, как правило, режется менее глубоко, чем более грубый и твердый материал. Кроме того, более мягкий абразив может быстрее стать менее эффективным, поскольку абразив сам истирается. Это позволяет использовать мелкие абразивные материалы для полировки металла и линз, где серия все более мелких царапин имеет тенденцию приобретать гораздо более блестящий или отражающий вид или большую прозрачность . Для покрытия ремешка для режущих бритв можно использовать очень мелкие абразивные материалы.тем не менее, зачистка предназначена не для шлифования материала, а для выравнивания заусенцев на кромке. Заключительный этап заточки японских мечей называется полировкой и может быть формой суперфиниширования .
Для изменения режущих свойств абразива могут быть внесены различные химические или структурные модификации. [7]
Другими очень важными факторами являются цена и доступность. Алмаз, долгое время считавшийся самым твердым веществом из существующих, на самом деле мягче фуллерита и даже более твердых агрегированных алмазных наностержней , оба из которых были синтезированы в лабораториях, но коммерческий процесс еще не разработан. Сам по себе алмаз стоит дорого из-за редкости в природе и стоимости его синтеза. Боксит - очень распространенная руда, которая, наряду с достаточно высокой твердостью корунда, способствует статусу корунда как распространенного недорогого абразива.
При выполнении желаемой задачи необходимо подумать об использовании абразива соответствующей твердости. С одной стороны, использование чрезмерно твердого абразива тратит деньги на его износ, когда будет достаточно более дешевого и менее твердого абразива. С другой стороны, если абразивное вещество слишком мягкое, истирание не происходит своевременно, что приводит к потере абразива, а также к увеличению затрат, связанных с потерей времени.
Другие случаи истирания [ править ]
Помимо вышеупомянутых применений формования и отделки, абразивные материалы также могут использоваться для подготовки поверхностей к нанесению какой-либо краски из клея. Чрезмерно гладкая поверхность может препятствовать прилипанию краски и клея настолько сильно, насколько это позволяет неровная поверхность. Наборы для ремонта надувных шин (которые, в частности, на велосипедах, на самом деле являются заплатами для камеры, а не для шины) требуют использования абразива, чтобы самовулканизирующийся цемент прилипал прочно.
Люди, которые случайно используют ножи по стеклянным или металлическим разделочным доскам , истирают лезвия своих ножей. Давление на острие лезвия может легко создать микроскопические (или даже макроскопические) порезы в доске. Эта резка - готовый источник абразивного материала, а также канал, полный этого абразива, по которому скользит кромка. По этой причине и без учета пользы для здоровья деревянные доски гораздо более желательны. Похожая ситуация возникает и со стеклорезами . Стеклорезы имеют дисковые лезвия, которые предназначены для катания, а не скольжения. Они никогда не должны восстанавливать уже выполненный разрез.
Нежелательное истирание может быть результатом присутствия углерода в двигателях внутреннего сгорания . В то время как более мелкие частицы легко транспортируются системой смазки, более крупные частицы углерода могут истирать компоненты с жесткими допусками . Углерод возникает из-за чрезмерного нагрева моторного масла или неполного сгорания . Эта сажа может содержать фуллерены, которые известны своей чрезвычайной твердостью, а также небольшим размером и ограниченным количеством, что ограничивает их действие.
См. Также [ править ]
- Истирание (механическое)
- Абразивоструйная очистка
- Эрозия
- Сталь абразивная
- Трибология
- Носить
Ссылки [ править ]
- ^ ПАЛАННА. ИНЖЕНЕРНАЯ ХИМИЯ . Тата Макгроу-Хилл Образование. ISBN 9781259081521.
- ^ "Абразивные инженерные глоссарии" . Архивировано 2 апреля 2007 года . Проверено 6 апреля 2007 .
- ^ Шлифовальные напряжения , Институт шлифовальных кругов, 1964 г.
- ^ «Уход за поверхностью ламината» . Архивировано из оригинала на 2007-02-24 . Проверено 7 апреля 2007 .
- ^ Nutrimetics, Медово-миндальный скраб
- ^ «Ответы по охране труда: жидкости для металлообработки» . Проверено 6 апреля 2007 .
- ^ «Структура FEPA» . Архивировано из оригинала 5 марта 2007 года . Проверено 5 апреля 2007 .
Внешние ссылки [ править ]
 | Поищите абразивные материалы в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Абразивы в Curlie
- . Новая энциклопедия Кольера . 1921 г.
- Metal and Composite Finishing Inc., Техническая информация по абразивным материалам
| vтеДеревообработка | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Обзоры |
| ||||||||
| Профессии |
| ||||||||
| Вудс |
| ||||||||
| Инструменты |
| ||||||||
| Геометрия |
| ||||||||
| Лечение |
| ||||||||
| Организации |
| ||||||||
| Преобразование |
| ||||||||
| Методы |
| ||||||||
| |||||||||
Категория
ВикиПроект
Commons
