Абразивные материалы для металлообработки
При помощи инструмента из абразивных материалов производятся следующие операции: шлифование, доводка, полирование и резание. Для резки металлопроката обычно используют абразивный материал на полимерном носителе, что позволяет добиться высокой гибкости применения такого инструмента.
Абразивные материалы принято подразделять на: природные и искусственные. Первые имеют более доступную цену, но обладают невысокими качествами, в основном, из-за примесей и неоднородности кристаллов. Примерами таких материалов могут служить: кварц, корунд, кремень, известь, мрамор и др. Исключением является природный алмаз, используемый в виде пудры или мелкой крошки, он всем хорош, но очень дорог, а сырьевая база ограниченна. На сегодняшний день, широкое распространение имеют фактически, только два природных абразива: кварц (так как дешев и доступен, отличается неплохой однородностью среди природных материалов) и наждак. Последний представляет из себя природный корунд вулканического происхождения, с чистотой порядка 60%. Примеси – окислы переходных металлов группы железа, придают наждаку цвет от желтого до темно-коричневого, и снижают его физико-механические качества. Несмотря на высокую твердость окиси алюминия (корунда), твердость наждака невысока. Для устранения данного недостатка промышленность выпускает электрокорунд – очищенный и прокаленный в электропечах природный корунд (исходным сырьем может служить даже глинозем). Данный сорт корунда отличается чистым белым или бежевым цветом и имеет высокие физико-механические свойства. На сегодняшний день, это основной материал для изготовления шлифовальных кругов и отрезных дисков. Выпускается трех марок: марка “Э”, белый электрокорунд “ЭБ” и монокорунд. Марка “Э” имеет розово-красный или серо-коричневый цвет и имеет наименьшую твердость среди электрокорундов, зато более износоустойчив. Красный монокорунд обладает средними качествами по режущим свойствам и ударной прочности. Наиболее тверд и имеет самую острую кромку электрокорунд белый, в нем меньше всего примесей, а кристаллы имеют наиболее дальний порядок, что повышает внутренние напряжения в данном абразивном материале, снижая его ударную вязкость.
В виду дефицита природных алмазов, промышленность выпускает взрывным методом (кстати, очень выгодный способ утилизации просроченных боеприпасов), синтетические алмазы. Синтетические алмазы представляют собой серый мелкодисперсный порошок, но по твердости не уступают природным алмазам. Синтетические алмазы широко используются для изготовления заточных кругов (заточка режущего инструмента из прочных сталей) и так называемых “алмазов” для правки шлифовальных кругов.
Кроме того, широкое распространение получили и другие синтетические абразивные материалы: карбид бора, карбид вольфрама, карбид кремния и борсиликарбид. Карбид вольфрама используется для изготовления наиболее твердых из монолитных заточных кругов. Остальные используются как для обдирочных, так и для чистовых шлифовальных кругов, так как имеют не на много ниже твердость при заметно более низкой стоимости. Карбид кремния бывает черного и зеленого цвета, в зависимости от условий получения. Зеленый карбид кремния обладает более высокой твердостью, что позволяет изготавливать из него заточной инструмент. Черный карбид кремния имеет более высокую вязкость и, как следствие, более износоустойчив.
На практике, при изготовлении металлообрабатывающего инструмента, используют смеси абразивов, с доминированием того или иного компонента, в зависимости от назначения инструмента.