Brusilni material: lastnosti, uporaba

Človeštvo je že več tisočletij vedelo o abrazivih. Ljudje so uporabili pomoč kamnov in peska, da so oblikovali in ostro nože, kopje in puščice in ribiške kljuke. Prvi abraziv je bil peščenjak, v katerem je vloga aktivne snovi imela najmanjše kremenaste zrnce. Do odkritja metod obdelave kovin je ta abrazivni material pogojeval razvoj celotnega človeštva, saj ljudje preprosto nima drugih načinov za izdelavo orodij za delo in orožja.

Kaj je s fizičnega vidika?

Običajno so abrazivi zelo težki minerali, ki se nahajajo v zgornjem robu Mohsove trdote - od kremena do diamanta. Tudi ta mehka gradiva lahko izvajajo to funkcijo. Gobice, pecilni sok in sadne kosti se lahko z dobrim razlogom imenujejo abrazivi. Vsak dan se srečujemo z njimi, njihov pomen v vsakdanjem življenju pa je velik.

V katerih procesih se lahko uporabljajo?

Abrazivni material se pogosto imenuje tako ne zaradi svojih fizičnih lastnosti, ampak zaradi lastnosti uporabe. Obstaja več razredov takih procesov. Zlasti v napravi za peskanje lahko uporabimo največje število materialov, ki v običajnih pogojih nimajo izrazitih abrazivnih lastnosti. Ta oprema uporablja močan tok zraka ali vode, v kateri se majhni delci nekaterih snovi premikajo z veliko hitrostjo. V nekaterih primerih se uporablja abrazivna mreža, ki igra vlogo filtriranja.

Stroji za peskanje se uporabljajo za poliranje in končno dodelavo delov in končnih izdelkov. To lahko traja praktično abrazivnega materiala iz lupine oreškov in semen vrtninami, lupine mehkužcev in drugih organskih snovi na manjši kosi jekla, žlindre, stekla ali sodo bikarbono.

Glavne komponente

Kremenčev pesek je najbolj priljubljen abraziv za peskanje mostov in drugih jeklenih konstrukcij. To je zelo učinkovito čiščenje rje, kar bistveno poveča dolgoživost inženirskih konstrukcij. Ta postopek zahteva abraziv z visoko gostoto. Čiščenje kovinskih konstrukcij praviloma vključuje uporabo stisnjenega zraka. Deluje kot pospeševalnik delcev in ne povzroča dodatnega jedkega učinka.

V nekaterih primerih pa se lahko uporabi voda. Zlasti pri čiščenju betonskih konstrukcij. Skoraj vse strukture, zgrajene v obalnem pasu, redno potrebujejo. Dejstvo je, da na njihovi površini sčasoma nastane debela plast soli in drugih agresivnih spojin. Sveža voda, ki je bila predhodno dodana ustreznemu materialu (abrazivna), ne odstrani le iz betona, ampak proizvaja tudi "razsoljevanje". Tudi ta dogodek znatno poveča življenjsko dobo stavb.

Poliranje končnih izdelkov

Poliranje je najpomembnejši proces, pri katerem so brusilni materiali zelo zahtevni. Praviloma se posebne posebne paste ali mehke plošče, kot tudi spojine na osnovi sintetičnih smol, uporabljajo za pripravo končnih izdelkov ali nekaj podrobnosti do popolnosti. Zahteva se tudi preprosta abrazivna gobica. Cerijev oksid, diamant, kremen, železov oksid in kromov oksid - spojine, ki se danes uporabljajo najpogosteje.

Novakulit (gosta silikatna skala) je tudi dobra surovina za proizvodnjo polirnih materialov. Cerijev oksid je najpogostejši mineral za poliranje stekla. Ta povezava ga ne opraska, ampak daje posebno gladkost in sijaj. V zadnjih letih pa silicijev karbid in umetni diamanti za ta namen se pogosteje uporabljajo. Na njih je izdelan posebej drag in učinkovit brusni trak. Je zelo primeren za obdelavo posebej "muhastih" materialov.

Uporaba magnetnih polj

V zadnjih letih se je proces abrazivnega brušenja vedno bolj uveljavljal v industriji. Za to se ne uporablja voda pod pritiskom in ne stisnjenim zrakom: najmanjši delci abrazivnih plavin plavajo v močnem magnetnem polju, ki tvori brusno kolo. Ta metoda se uporablja pri preciznem inženirstvu, saj je z njeno pomočjo mogoče polirati ali osteriti dele, ki so pod normalnimi pogoji predragi in / ali dolgotrajni za obdelavo. Kot abraziv se najpogosteje uporabljajo aluminijeve spojine s tistimi kovinami, ki imajo to lastnost.

Magnetoreološke metode poliranja

Z metodo reološkega poliranja se "fizično" abrazivno orodje sploh ne uporablja. Materiali se pomešajo s tekočinami, katerih debelina se giblje pod vplivom električnih polj. Ta metoda je v veliki meri podobna opisani zgoraj, uporablja pa se tudi za obdelavo določenih delov v preciznem inženirstvu in podobnih industrijskih panogah.

Na splošno so v zadnjih letih v proizvodnji pogosteje začeli uporabljati brusilna sredstva, vnaprej pomešana s tekočinami ali sintetičnimi smolami. Dober primer je omočen abrazivni GOI pasti, ki temelji na kromov oksid. Znana je že dolgo, vendar je bila v zadnjih letih namenjena posebna pozornost. Razlog je preprost - nizka cena te spojine in njegova visoka učinkovitost pri poliranju. Poleg tega brusna pasta nežno deluje na material, ki se obdeluje brez praskanja ali poškodb.

Brusilna kolesa za USM ("Bolgari")

Uporabljajo se ne le za poliranje. Brusilna sredstva lahko še vedno rezanje posebej močnih materialov. Za to uporabite tanko brusno kolo, narejeno na osnovi aluminijevega oksida in fenolnih smol. V redkih primerih se uporablja kovinski abrazivni disk. Takšna orodja so nepogrešljiva zlasti pri rudarjenju marmorja v kamnolomih. Dejstvo je, da je ta mineral zelo gost, ga je težko videti pri običajnih žagah.

Kot smo že povedali, se za žaganje uporabljajo aluminijev oksid, silicijev karbid, umetni diamanti in borov karbid. Od tega lahko izdelamo abrazivni disk, od katerih so izdelane posebne žage za posebej močne materiale.

Glavna orodja, ki se uporabljajo za industrijo

Tako so te spojine potrebne za brušenje, poliranje, rezalne materiale. Sodobna industrija najpogosteje uporablja abrazivno orodje umetnega izvora. Razlog za to so razmeroma nizki stroški sintetike. Spojine naravnega izvora so veliko dražje. Ti vključujejo večkrat naveden aluminijev oksid, silicijev karbid, cirkonijev dioksid in tako imenovane superabrazive (diamantni ali boronski nitrid).

Izjeme so redke in jih večinoma predstavljajo korundi. Je zelo draga in njegova uporaba v proizvodnji je precej omejena. V še redkih primerih se uporabljajo naravni diamanti, ki niso primerni za rezanje zaradi izredno majhnih dimenzij ali strukturnih okvar.

Razvoj industrijskih abrazivov

Zgodovina industrijskih abrazivov za brusna kolesa se je začela z naravnimi minerali - kremenom in silicijom, pa tudi korundom. To je bilo mimogrede, prvič, in se je imenovalo "žarek". To je bila prva brusilna vrstica. Zavrnitev naravnih mineralov se je začela v prvi polovici dvajsetega stoletja in je bila skoraj končana do konca. In ne gre samo za visoke stroške naravnih materialov. Dejstvo je, da imajo vsi strogo določene lastnosti, ki jih nikakor ni mogoče spremeniti. Sintetični abrazivi, ustvarjeni pod določenimi pogoji, so lahko popolnoma drugačni in so primernejši za reševanje nekaterih netipičnih nalog.

Na primer, z novimi tehnologijami lahko ustvarite povezavo z obliko delcev, ki so podobni kosu lesa. Ta material je idealen za nanašanje polirnih koles na površino. Poleg tega lahko ustvarite povsem nove materiale, ki združujejo, na primer, titanov oksid z aluminijastimi spojinami. Ti abrazivi so idealni za obdelavo posebej trdih površin.

Kdaj je bil v industriji "abrazivni preboj"?

Zaradi množice blagovnih znamk in patentov je težko opisati sodobno proizvodnjo abrazivov, vključno s proizvodnjo brusnih plošč in plaščev, ki v mnogih primerih opisujejo isti izdelek. Rešitev takih trkov je preprosta - zaradi najmanjših razlik v kemični sestavi se lahko registrira nova blagovna znamka. Toda kakšna je osnova za sintetična brusilna sredstva in kdaj je industrija dobila priložnost, da jih masovno uporabi?

Zanimiv dogodek je bil odkritje silicijevega karbida, mineral v naravnem okolju. Ustvarjanje sintetičnega aluminijevega oksida v devetdesetih letih prejšnjega stoletja je spodbudilo začetek raziskav na tem področju. Do konca 1920-ih so bili glavni industrijski abrazivi sintetični aluminijev oksid, silicijev karbid, granat in korund.

Toda pravi prodor je prišel leta 1938. Takrat je bilo mogoče dobiti kemično čisti aluminijev oksid, ki je takoj poiskal najširšo uporabo v inženirstvu. Kmalu je bilo ugotovljeno, da je mešanica cirkonijevega dioksida in aluminijevega oksida idealna za kompleksno delo na področju rezanja posebej trdih vrst kovin. To je resnično edinstven abrazivni prašek: ohranja visoko učinkovitost, vendar je razmeroma poceni. Danes palmo še vedno poseduje sintetični aluminijev oksid, ki je ohranil originalno mikrokristalno strukturo surovin boksita. Zlasti so bili ustvarjeni edinstveni Cubitron ™ in abrazivi na osnovi keramike pod blagovno znamko SolGel ™.

O "najboljših prijateljev deklet"

Naravni diamant je najstarejši brusni kamen. Postala je priljubljena leta 1930. Tom je bil takoj dva razloga. Prvič, pred tem letom je bil obseg rudarjenja z diamanti preprosto zanemarljiv in fizično ni mogel pokriti naraščajočih potreb industrije. Drugič, v zvezi z akutnim občutkom bližnje vojne so mnoge države začele iskati načine za procesiranje volframov karbid s pomočjo strojev. Ta snov se še vedno uporablja pri izdelavi jeder za prebijanje orožja projektorji podkalibka.

Problem je bil v nerealni trdoti tega materiala, ki preprosto ni vzel abrazivnega zdravljenja. Študija, ki jo je v šestdesetih letih prejšnjega stoletja izvedel General Electric, je pripeljal do nastanka sintetičnih diamantov. Konec koncev raziskave na tem področju vodijo do odkritja kubičnega boronijevega nitrida, CBN. Ta spojina, ki ima trdoto diamantov, se pogosto uporablja pri proizvodnji drugih abrazivov, saj s svojo pomočjo lahko dobesedno grundaše trdne jeklene prah v prah.

Seveda, vse te abrazivne snovi, poleg vseh svojih izjemnih lastnosti, imajo eno veliko pomanjkljivost - stroški. Nedavna izjema je abraziv Abral, ki ga je sintetiziralo evropsko podjetje Pechiney. Ta družba je razvila nekakšno "nadomestek za diamante", ki z majhno donosnostjo v trdoti močno zmaga v ceni.

Ampak ne samo brusilniki sami premakne industrijo naprej. Materiali, ki so bili uporabljeni kot podlaga za njihovo uporabo, so bili zelo pomembni. Zlasti, ko je bil Bakelit ustvarjen, je postalo mogoče izdelati lažje in hkrati trajne brusne plošče. Bili so enakomernejši, brusi pa so bili bolje razporejeni v notranjem volumnu. To je zagotovilo veliko boljšo kakovost predelave materiala.

Štipaljka

V peskovniku kot osnovo uporabite umetne in naravne tkanine, filme in celo navaden papir, ojačani s tkanimi vlakni. V nekaterih primerih se "nazhdachku" pridobiva z impregniranjem tkanine, ki temelji na fenolnih smolah ali vodi (z dodatkom abrazivov, seveda). Lahko dobimo tudi abrazivno gobico. Takšna orodja so splošno znana skoraj vsem, s katerimi se srečujemo nenehno in vsakodnevno.

Opisali smo veliko področij uporabe teh materialov. Toda dejstvo je, da se z večino njih povprečni ljudje v življenju sploh ne srečujejo. Torej, mnogi vedo brusni kamen, palice ali isti brusni papir, je nekdo uporabil mrežo z abrazivom. Toda zelo malo ljudi pozna posebne vrste snovi, ki jih uporabljajo npr. Nosilci proizvajalcev ali visokokakovostni noži, izdelani iz superkovitih razredov jekla. Slednje, mimogrede, doma, je skoraj nemogoče zapreti. "Ščiti" za njih so zelo posebni.

Za katere naloge to ali tisto abrazivno deluje?

Za posebne potrebe so potrebni superabrazivi, o katerih smo že na kratko omenili. Predstavljeni so tudi v obliki kožnih smrčkov, abrazivnih ščetk, diskov in krogov. Tako proizvajalci jekla pri proizvodnji nožev iz standardnih razredov uporabljajo aluminijev oksid in silicijev karbid. Masovna proizvodnja pa običajno zahteva širšo uporabo strojev za peskanje: nerjavnega jekla, proizvodnje krogličnih ležajev in masne obdelave posebej trdnih vrst lesa. Vendar pa v večini primerov industrialisti ostajajo zvesti "dobremu" aluminijevemu oksidu. To abrazivni prah poceni, vendar zelo učinkoviti.

Na koncu

Brusilna sredstva neposredno ali posredno igrajo vlogo pri proizvodnji skoraj vseh stvari, s katerimi se ljudje vsak dan srečujejo. Zlasti brez njih ni mogoče ustvariti stavb iz eloksiran aluminij, ki so tako priljubljeni med ljubitelji izdelkov "jabolko". Ne pozabite, da je preprost brusni kamen "Bolgari" ali celo navadni brusni papir plod aktivnosti številnih generacij znanstvenikov in obrtnikov, ki so že več let zbirali in sistematizirali svoje znanje.

Podjetja, ki proizvajajo različne vrste brusov, brusov in brusilk, uporabljajo teoretično znanje, ki je prisotno v številnih sorodnih panogah. Vodijo jih podatki, pridobljeni med študijem keramike, ki se pogosto izvajajo v aplikativni kemiji, fiziki in metalurgiji. Brusilna sredstva bodo vedno koristna, so ključna značilnost sodobnega proizvodnega cikla mnogih podjetij.