Краткие сведения по технологии изготовления абразивных инструментов

Краткие сведения по технологии изготовления абразивных инструментов

Инструменты на керамической связке

Керамические связки изготавливаются из смеси глин, полевого шпата, пегматина, борного стекла, талька и других минеральных материалов. Все материалы, идущие на изготовление связок, измельчаются до заданной крупности и смешиваются в соответствии с рецептурой и технологией. Необходимые по рецепту количества абразивного зерна, связки, увлажнителя и (при необходимости) клеящей добавки смешиваются в течение определённого времени в специальных смесительных машинах. Масса после смесительной машины пропускается через разрыхлительные машины с нужными сетками для устранения комков, посторонних частиц и подаётся к формовочным агрегатам, созданным на базе гидравлических либо механических прессов. После дозировки, укладки и прессования заготовки кругов на металлических плитах поступают в сушильные камеры. Сушка при t 100 °С.После сушки заготовки перекладываются на огнеупорные плиты и подаются в туннельные печи, где производится окончательная термообработка при температуре 1220-1280 ° С. После обжига практически все круги подвергаётся механической обработке (наружный диаметр, отверстия и торцевые поверхности). Далее контроль на соответствие нормативно-технической документации.

Инструменты на бакелитовой связке

Бакелитовая связка это фенолформальдегидная смола в жидком (бакелит) и порошкообразном виде (пульвербакелит) с наполнителями (криолит, гипс, пирит, антимонит и др.). В ряде случаев жидкий бакелит заменяют на другие увлажнители, в частности, фурфурол. Абразивная масса готовиться на смесительных машинах, куда в соответствии с рецептурами, загружаются абразивное зерно, увлажнитель, пульвербакелит и наполнители. Смешанная масса протирается через сито протирочной машины. В ряде случаев для придания постоянных по времени свойств масса сушится в течение нескольких часов при комнатной температуре (операция «старение массы»), затем вновь пропускается через сито. Прессование производится на формовочных агрегатах на базе гидравлических прессов. Дозирование и укладка механизированы, либо производятся в автоматическом режиме. Прессование производится при удельных давлениях от 200 до 500 кгс/кв.см. При прессовании армированных стекло сеткой кругов, укладка массы производится послойно с перекладкой дисками из стекло сетки (марки СПАП — БЖ, М и др.). Количество дисков в кругах зависит от толщины и диаметра кругов и изменяется от 1-3 (в отрезных кругах) до 6-10 (в обдирочных кругах). При изготовлении обдирочных кругов для упрочнения используются металлические кольца от 1 до 3-х. Термообработка (бакелизация) заготовок кругов производится в камерных или туннельных печах, имеющих специальное название — бакелизаторы. Время обработки от 6 до 36 часов. Конечная температура 180 — 200 ° С. После термообработки и охлаждения изделия проверяются на соответствие нормативно-технической документации.

Инструменты на вулканитовой связке

Вулканитовые связки — это многокомпонентные композиции на основе синтетических каучуков. В состав входят: вулканизирующий агент-сера, органические ускорители и вулканизаторы (каптакс, тиурам и др.), наполнители (окислы металлов, соли, синтетические смолы и т.д.), мягчители. Связка и абразивная масса готовится на смесительном оборудовании: вальцах или смесительных машинах ( аналогичным, применяемым в резиновой промышленности). Изготовление связки представляет собой процесс смешивания каучука с другими компонентами до однородного состояния. формование кругов производится двумя способами :
1. Прокаткой массы на вальцах и штамповкой.
2. Прессованием кругов в пресс формах из сыпучей порошкообразной массы, изготовленной в смесительных машинах и разрыхлённой в специальных рыхлителях типа дезинтегратора.

Заготовки кругов подвергаются термообработке (вулканизации) в течение 6-16 ч. конечная температура 160-180° С в камерных или туннельных вулканизаторах. После вулканизации круги подвергаются механической обработке и проверке на соответствие нормативно-технической документации.

Инструменты на глифталевой связке

Глифталевая связка — это продукт взаимодействия глицерина с фталевым ангидридом (порошкообразной формы) и увлажнитель — жидкий бакелит. Технология изготовления инструмента аналогична технологии изготовления на бакелитовой связке.

Инструменты на основе вспененного поливинилформаля (поропластовые)

Процесс изготовления заключается в механическом вспенивании композиции, состоящей из водного раствора поливинилового спирта, абразивного зерна, формалина, а так же кислого катализатора, вспенивающих агентов и других добавок в мешалках особой конструкции. Вспененная масса разливается в формы. Термообработка осуществляется при температуре 50-80° С в течение 5-8 часов. Отвердевшие в результате термообработки изделия отмываются от непрореагированных продуктов реакции в специальных отжимных прессах с проточной водой, отжимают и сушат до постоянного веса. Затем изделия подвергают резке и механической обработке.

Шлифовальная шкурка

Шлифовальная шкурка на тканевой и бумажных основах изготавливается с использованием шлифовального зерна, порошков и микропорошков на поточных механизированных линиях. Неводостойкая шлифовальная шкурка изготавливается с применением в качестве клеящего вещества мездрового клея а водостойкая — с применением синтетических смол и лаков. Рулон бумаги или аппретированной ткани устанавливается на размоточное устройство. Основа проходит через маркировочную машину, где производится нанесение маркировки на неработающую сторону основы. Нанесение клеевого слоя на работающий слой основы производится на двухвалковой клее наносящей машине. Толщина наносимого клея регулируется изменением зазора между валками. Далее основа с клеящим веществом проходит в гравитационную или электростатическую машину, где производится нанесение шлиф материала. Нанесённое зерно вдавливается в слой клея стальным валиком. Плохо приклеившееся зерно удаляется с основы отбойниками. Основа с абразивным слоем подсушивается в гирляндном сушиле, после чего поступает на вторую клее наносящую машину, где производится нанесение закрепляющего слоя клея. Окончательная сушка шкурки производится во втором гирляндном сушиле при температуре 30-40° С (для неводостойкой шкурки) и 90-130 ° С (для водостойкой шкурки). Из сушильной камеры полотно шлифовальной шкурки поступает на намоточный станок и наматывается в рулоны стандартных размеров. Некоторые виды шлиф шкурки на тканевой основе подвергают операции изгиба. Контроль за соответствием шлиф шкурки нормативно-технической документации производится в процессе её производства.

Изделия из шлифшкурки

Шлифовальные бобины получают разрезкой шлифовальной шкурки на бобинорезательной установке.

Бесконечные шлифовальные ленты получают склейкой концов шлиф ленты полученной на бобинорезке. При этом склеиваемые концы предварительно шлифуют под углом 45°. Контролируется прочность клеевого шва.
Лепестковые круги : из шлифшкурки на штампах вырубают заготовки требуемого размера, которые закладываются (набираются) в формы для набора кругов (кондукторы). После чего центральная часть формы заполняется эпоксидной смолой с отвердителем и наполнителями. Заготовка лепесткового круга сушится в форме 4 часа при температуре 80-100°С в термошкафу. Затем круг вынимается, маркируется и упаковывается. Помимо скрепляющей центральной части из эпоксидной смолы зачастую по бокам круга устанавливаются после заливки смолой металлические скрепляющие фланцы.

Фибровые диски

Фибровые диски вырубаются из ленты, состоящей из фибровой основы с абразивным слоем, закреплённым на одной из её сторон при помощи клеящего вещества. Эта лента изготавливается по технологии аналогичной технологии изготовления шлиф шкурки. Отличие в том, что вторая сушка не является окончательной. После неё из ленты вырубаются фибровые диски, а затем уже производится окончательная сушка. Следует заметить, что толщина использования основы — фибры, связан с зернистостью шлиф материала следующим образом:

Производство абразивных материалов

На сегодняшний день абразивные материалы являются настолько востребованными, их используют практически во всех сферах деятельности начиная от строительной и заканчивая производственными. Абразивными материалами являются отрезные круги, всевозможный материал для ошкуривания и многое другое, и в этой статье речь пойдет о производстве абразивных материалов.

По сути абразивы представляют собой достаточно мелкие, твердые, острые крупицы, которые используются как отдельно в несвязанном виде, так и в связанном виде для обработки механическим образом. Конкретно абразивный материал используется для таких функций как придание формы, обдирка, шлифовка поверхности, а так же ее полировка разнообразных материалов и изделий из них. Также бывают как естественными, так и изготовленные искусственным образом.

Оборудование для производства абразивных материалов

Основной функцией абразива является снятие с обрабатываемой поверхности небольшой части материала. Как правило он структурирован из кристаллических крупиц и в процессе применения кристаллы материала изнашиваются. Посредством этого, от основного инструмента происходит скол кристалликов абразива, а на месте такого скола происходит образование новой кромки достаточно острого вида. По размеру крупиц и кристалликов такой материал определяется посредством специальной шкалы. Шкала может варьироваться от четырех до тысячи двууста и показывает грубость самого абразивного материала. Чем ниже параметр, тем более грубой структуры является материал.

Производство абразивных материалов в России поставлено на широкую ногу, они требуются повсеместно, поэтому многие предприятия оснащены специальным оборудованием и линиями для производства такого типа материалов. Основным оборудованием для производства абразивов является мельничное оборудование, или специальные дробилки, которые соответственно дробят материал для последующего использования для изготовления специального изделия. Таким помольным оборудованием являются всевозможные дробилки, мельницы шарового типа, грохоты, воздушные классификаторы и другое подобное оборудование.

Однако не все типы абразивов поддаются воздействию в подобном оборудовании. Например, предварительная обработка алмазного сырья производится посредством устройств, которые раскалывают алмазы, а такими устройствами являются специальные станки, выполненные по другим конструктивным параметрам. Обработка алмазного абразива во время изготовления инструментария однокристального типа, производится на специальных станках, предназначенных для граночных работ, в данном оборудовании установлен диск из высоколегированного чугуна, который шаржирован порошком из алмазной крошки. То есть алмаз режет алмаз.

Технология производства абразивных материалов

Поскольку абразивный материал, а точнее сама крошка должны быть каким-то образом скреплены между собой, для достижения однородной поверхности, то существует специальная линия, для производства абразивных материалов. Изготовление смеси на вулканитовой основе производится на смесительных и прокатных вальцах. Формирование самого абразивного инструмента на основе керамического и бакелитового типа производится на прессах механического и гидравлического принципа действия и на агрегатах для формовки. Данные агрегаты имеют все самые важные средства для дозировки и укладки смеси для формовки, а также для снятия готового круга или его части и его последующей выкладке на вагонетку. После снятия изделия его отправляют в специальную сушильную камеру, или так называемый бакелизатор, где заготовка так скажем «дозревает».

Абразивный материал на основе керамической связки после просушивания подвергается обжигу в туннельных печах длиной до ста метров или в печах щелевого типа. Другие абразивные материалы просушиваются и подвергаются термической обработке в печах камерного типа. Алмазные и эльборные абразивы и материалы из них, термически обрабатываются в бакелизаторах камерного либо щелевого типа или в печах. После того, как продукция прошла термическую обработку, ее дополнительно обрабатывают механическим образом, то есть шлифуют и подтачивают. После всех проведенных процедур производства абразивных материалов, изделие считается готовым.

Абразивный инструмент. Виды и применение. Материал и особенности

Абразивный инструмент применяется для шлифования, обрезки и стачивания твердых материалов. Его используют при металлообработке, деревообработке, а также подгонке керамической плитки, камня, затвердевших искусственных смол и т.д.

Виды абразивного инструмента

В перечень изделий, которые применяются наиболее широко, можно отнести:

• Отрезные круги.
• Шлифовальные круги.
• Бруски.
• Ленты.
• Наждачную бумагу.
• Пасту.
• Свободные сухие зерна.
• Стальную вату.

Отрезные круги применяются для обрезки изделий из керамики, камня, металла и прочих твердых материалов. Они могут быть изготовлены как из прессованного абразива с клеем, так и из стальных заготовок покрытых тончайшим напылением твердых минералов. Круги имеют небольшую толщину, обычно от 1 мм. Что касается диаметра, то он может быть от нескольких сантиметров, что необходимо для оснастки бормашинок. Самые крупные круги доходят до 3,5 м. Подавляющее большинство отрезных кругов представленных на рынке рассчитаны для болгарок на 125 и 230 мм.

Шлифовальные круги предназначены для установки на наждачные станки. Кроме формы правильных дисков их могут изготовлять конусообразными. Они гораздо толще, чем отрезные круги, поэтому захватывают большую площадь при шлифовании. Их применяют для снятия лишнего тела металла, камня и других материалов.

Бруски – это ручной шлифовальный абразивный инструмент. Их используют для заточки. Они выпускаются для грубой и суперфинишной обработки с широким ассортиментом выбора зерна. Несмотря на то, что бруски это ручной инструмент, нередко их стоимость превышает несколько сотен долларов. В большей мере это характерно для изделий из алмазной крошки. Это обусловлено тем, что в брусок добавляется значительное количество твердых минералов, гораздо больше, чем для оснастки электрооборудования.

Ленты и наждачная бумага тесно связанные между собой абразивы, представляющие собой бумагу или ткань с наклеенным слоем мелкой заостренной крошки. Такие изделия могут применяться для сухой или влажной шлифовки. В зависимости от размера зерна их можно использовать для грубого стачивания или практически зеркальной полировки.

Абразивные пасты применяются для протирки или зеркальной полировки. Они могут иметь в своем составе различные очень мелкие частицы высокой или умеренной твердости. В основе паст применяется масло или синтетические вязкие вещества, обеспечивающие плавное скольжение. Это предотвращает образование царапин и перегрев во время шлифовки.

Свободное зерно представляет собой абразивную пыль, которая также используется для полировки. Крупные зерна применяются для заправки пескоструя. Также с их помощью можно проводить гравировку, контролируя струю пескоструйного аппарата

Стальная вата — это абразивный инструмент, применяемый для шлифовки и полировки. Она подходит для дерева и металла. При сочетании со скипидаром она подходит для снятия старого слоя краски. Зачастую вата используется совместно со шлифовальными пастами.

Оборудование для работы с абразивным инструментом

Ручное и электрооборудование, применяемое для шлифования, обрезки или заточки, представлено большим ассортиментом:

• Угловая шлифовальная машина.
• Наждачный станок.
• Бормашина.
• Гриндер.
• Виброшлифовальная машина.
• Орбитальная шлифовальная машина.
• Калибровально-шлифовальный станок.
• Электродрель.
• Шуруповерт.
• Штукатурная терка.

Из чего изготовляется абразивный инструмент

Изначально в качестве абразива применялись обыкновенные природные камни, имеющие шероховатую структуру. Их использовали для затачивания ножей и прочего металлического инструмента. С развитием технологий столь примитивный абразив отошел в прошлое.

Применяемые сейчас материалы принято разделять по их происхождению на две категории:

1. Природные.
2. Синтетические.

Обе группы включают в себя широкий набор материалов, каждый из которых хорош при обработке определенных металлов, древесины или прочих поверхностей.

Природные абразивы

К данной группе относится довольно большой перечень материалов. Многие из них практически не применяются или используются только в одной сфере при работе со специфическими изделиями, нуждающимися в мягкой полировке.

Из природных материалов обычно применяют:

• Алмаз.
• Гранат.
• Инфузорная земля.
• Кварц.
• Корунд.
• Красный железняк.
• Мел.
• Пемза.
• Полевой шпат.
• Трепел.

Самым эффективным, но и дорогостоящим является алмазный абразивный инструмент. Он относится к природному и к искусственному материалу. Дело в том, что алмаз может добываться как шахтным способом, так и создаваться искусственно. Он изготовляется в специализированных лабораториях. Искусственный алмаз представляет собой особую кубическую форму углерода образованную в кимберлитовых трубках с графитом, в которых создается огромное давление. Для создания инструмента алмаз размалывается на мелкие крупинки. Получаемый порошок клеевыми составами наносится на инструмент. В результате выступающие грани минерала имеют способность стачивать абсолютно любую поверхность, будь то камень, стекло, металл или дерево. Ни один другой абразив не способен работать так чисто и быстро как алмазный.

Гранат, как и алмаз, относится к драгоценностям, но благодаря высокой твердости нередко используется и при создании абразивных инструментов. В производстве применяется только забракованный минерал, непригодный для применения в ювелирных целях.

Инфузорная земля – это осадочная горная порода, образованная в результате многолетнего прессования древних диатомовых водорослей. На 96% порода состоит из опала. Из инфузорной земли изготовляется порошок, тонким слоем покрывающий полировочный инструмент.

Кварц – это кристаллическая двуокись кремния, производство которого одно из самых дешевых. Его применяют на инструменте низшей ценовой группы. Кварцевый абразивный инструмент может использоваться только вместе с подачей воды. Сухая шлифовка, отрезка или полировка такими абразивами быстро выводит инструмент из рабочего состояния. Обычно кварцевые инструменты применяются при обработке мрамора. Кварцевый песок используется в пескоструе для очистки заготовок от ржавчины или въевшейся грязи. Этот минерал нередко применяется и на дешевых шлифовальных шкурках.

Корунд – это кристаллический оксид алюминия. Из него изготовляется мелкий порошок, применяемый для производства шкурок. Также при смешивании с клеем его прессуют для получения кругов и брусков.

Красный железняк – это один из самых распространенных минералов состоящих из железа. Его напыление используется на инструменте для полировки стекла и сталей.

Мел используется для легкой полировки. Обычно его добавляют в состав абразивных паст, или просто наносят мазками на деталь, после чего она затирается губками или тканью.

Пемза – это пористое вулканическое стекло. Лучше всего она подходит для работы с деревом, но может использоваться и на камне и даже стекле.

Полевой шпат – это силикат. Обычно он крошится и наклеивается на бумагу. В результате получается довольно мягкий гибкий абразив для аккуратного шлифования.

Трепел – это осадочная порода отличающаяся рыхлостью. Его используют в виде порошка, которым полируются камни и металлы.

Синтетические абразивы

Данные материалы обычно относятся к более дорогой ценовой категории, но все же стоят дешевле алмазных абразивов. Их довольно много, но чаще всего применяются:

• Кубический нитрид бора.
• Карбид бора.
• Карбид кремния.

Кубический нитрид бора более известный как боразон. Используется для шлифовки твердых сталей и сплавов.

Карбид бора один из самых лучших искусственных абразивов, по твердости которого превосходит только алмаз. Получаемый из него абразивный инструмент используют для обработки сплавов, а также стекла и сталей.

Карбид кремния – это распространенный порошковый абразив, используемый для создания шкурок. Для него характерна высокая прочность. Причем чем мельче зерно, тем устойчивее карбид к истиранию.

Зернистость и твердость

Помимо материала, из которого изготовляются абразивный инструмент, его также принято классифицировать по твердости и величине зерна. Чем крупнее напыление твердых минералов или других веществ на оснастке, тем быстрее осуществляется съем поверхности при обрезке или шлифовании. Данный показатель называется зернистостью. По нему классифицируются практически все представленные на рынке инструменты. Самое крупное зерно используется для обрезки и грубого стачивания. Мелкозернистые инструменты используются для полировки.

Что касается классификации по твердости, то данный показатель редко указывается на упаковке. В связи с этим покупателям нужно ориентироваться по самому материалу абразива, и отталкиваться уже от его совместимости с поверхностью, с которой придется работать. Фактически, чем тверже инструмент, тем быстрее будет осуществляться съем. Также твердость увеличивает срок службы зерна.

Абразивный инструмент принято классифицировать по твердости используя шкалу Мооса. Для сравнения самый твердый минерал на Земле алмаз получил оценку твердости 10 баллов. Он может резать стекло. Ему уступает корунд, набравший 9 баллов. Кварц и гранат имеют 7 баллов. Абразивы с твердостью от 7 до 9 способны царапать стекло.

Показатель твердости абразивных инструментов всегда тесно связан с хрупкостью. Дело в том, что мелкое напыление представляет собой кристаллики. Хотя они имеют высокую твердость, но под нагрузкой могут разрушаться. Устойчивость зерна во многом зависит от угла давления, под которым на него воздействуют. Высокая твердость не всегда показатель того, что инструмент будет работать идеально и долго. Пожалуй, одним из самых ярких исключений из правил является алмаз. Такое напыление практически не изнашивается. При критической нагрузке оно просто срывается с инструмента, поскольку не выдерживает клей, с помощью которого крепится зерно.

Абразивный инструмент: виды и особенности

Производство металлических изделий и конструкций — сложный процесс, предусматривающий несколько этапов. На заключительном изделия в обязательном порядке подвергаются обработке для придания им аккуратного вида. Чаще всего с этой целью используют абразивный инструмент. Это наиболее оптимальное решение для выполнения подобного рода задач. Ведь он обладает множеством возможностей для применения — его можно использовать для шлифовки, а также разрезания металлических и других изделий, на которые оказывается воздействие веществами повышенной твердости.

• Что такое абразивный инструмент
• Сфера использования абразивной обработки
• Виды инструмента для заточки
  • Жесткий абразивный инструмент
  • Инструмент на гибкой основе
• Круг абразивный шлифовальный
• Шкурка шлифовальная тканевая
• Брусок для заточки ножей и шлифования
• Виброгалтовка и абразивы для неё
• Процессы, относящиеся к абразивной обработке

Эти частицы могут отличаться между собой происхождением, зернистостью и ценой. Наилучших результатов обработки можно добиться, используя инструмент с микрокристаллами неправильной формы. Но в первую очередь внимание нужно обращать на степень зернистости и свойства крупиц, которые определяют качество работы.

Что такое абразивный инструмент

Под абразивным инструментом принято понимать всё разнообразие инструмента, предназначенного для механической обработки различных поверхностей.

Самыми известными разновидностями этого инструмента являются алмазные и шлифовальные круги, шкурки и бруски. Сюда же можно отнести и другие изделия, выполненные из различных связующих и абразивных материалов — например, пемзу, корунд, наждак и др.

При более тщательном изучении этих устройств для заточки можно обнаружить у него такое полезное свойство, как самозатачиваемость. К примеру, любой абразивный материал, который используется для изготовления абразивных устройств, содержит сразу несколько слоев острых зёрен. Но по мере затупления и скалывания одних частиц абразива их сразу же заменяют другие. Примечательно, что с увеличением трения верхнего слоя абразивных приспособлений ускоряется и процесс его самозатачивания.

Иногда наблюдаются нарушения этого процесса, когда изделие самозатачивается не полностью. В этом случае стоит задуматься о том, чтобы произвести правку устройства, для чего нужно просто удалить верхний слой абразива. После этого инструмент приобретает надлежащую форму для эффективного выполнения своей задачи.

Сфера использования абразивной обработки

Основными пользователями рассматриваемого инструмента выступают предприятия, специализирующиеся на изготовлении деталей или их элементов. Благодаря абразивной обработке металла готовые изделия приобретают не только более эстетичный вид, но и требуемые качественные характеристики. В первую очередь в подобных приспособлениях нуждаются производства, занятые выпуском мелких деталей для нужд машиностроения, так как для этой отрасли очень важно, чтобы выпускаемая продукция в точности соответствовала чертежам.

Относящийся к рассматриваемой категории инструмент может использоваться для обработки изделий в виде автоматизированной линии или же вручную. Последний вариант часто используется в небольших мастерских, а вот для более крупных предприятий, занятых в серийном и массовом производствах уместнее всего использовать для финишной обработки изделий автоматические агрегаты.

Виды инструмента для заточки

За последние годы этот инструмент получил распространение во многих сферах. Его активно применяют в машиностроении, строительстве зданий, ремонте и других отраслях. Логично предположить, что каждый из его видов подойдет для выполнения только своих собственных задач. Есть инструменты, которые позволяют убрать шероховатости, с помощью других можно выполнить начисто шлифовку стен или пола. Поэтому понятно, почему с каждым годом в продаже появляется всё больше разновидностей такого рода инструмента. Всё их разнообразие можно представить в виде двух больших групп — жесткие и на гибкой основе.

Жесткий абразивный инструмент

Первая группа представлена такими приспособлениями, как болгарки, станки и прочие виды ручного и стационарного электрооборудования.

Благодаря наличию множества режимов скорости вращения и высокой прочности этот инструмент позволяет быстро и эффективно выполнять шлифовку большого количества изделий за короткий срок. Его активно используют для шлифовки, выравнивания, заточки режущих кромок, а также разрезания твердого материала.

Дополнительно относящиеся к этой группе изделия можно разделить на несколько типов кругов:

• заточные;
• шлифовальные;
• зачистные;
• отрезные.

Каждое изделие обладает своими характеристиками и свойствами. Шлифовальные изделия используются для обработки изделий из камня, дерева и металла, когда нужно изменить их форму или устранить шероховатости. Особенно часто возникает необходимость использования этой продукции при производстве и ремонте домов и квартир.

Поскольку эти инструменты могут использоваться в самых разных направлениях хозяйственной деятельности, при их выборе необходимо ориентироваться на текущие задачи и на основании этого выбирать тип профиля круга, который может быть прямым, в виде чаши или тарельчатым. Основным критерием выбора следует рассматривать удобство формы.

Отрезные изделия позволяют выполнять разрезание изделий из керамики, кирпича, гипсокартона, дерева, камня и др. Эти изделия превосходят все остальные по таким рабочим параметрам, как точность, скорость и простота обработки, не требующая приложения больших усилий.

Заточные круги получили широкое распространение в качестве эффективного инструмента для затачивания поверхностей станков, пил, ножниц и ножей. Применение этого инструмента позволяет сэкономить немало времени на обслуживании другого инструмента в производстве и сельском хозяйстве.

Зачистные изделия используются для черновой обработки изделий из дерева, камня и стали, когда нужно придать им определенную форму или избавить от серьезных дефектов. Особенно востребованы эти изделия в цехах металлообработки, где используются для удаления сварочных порезов, капель, швов и прочих серьезных дефектов.

Инструмент на гибкой основе

Наряду с жёстким инструментом производители выпускают абразивы на гибкой основе. Наиболее востребованной их разновидностью является обычная шкурка, которая может иметь различную плотность. С ее помощью можно обеспечить высокоточную и более эффективную обработку изделий из камня, синтетики, металла и дерева. Наиболее распространен вариант, имеющий бумажную или тканевую основу.

Круг абразивный шлифовальный

Абразивные круги выполнены в виде очень тонких листков и имеют посадочные отверстия в центре с обрамлением в форме металлической втулки. Для создания таких дисков используют разные частицы, наполнители в сочетании со специальной связующей массой, в качестве которой может выступать вулканитовая или бакелитовая. В соответствии с технологией, все перечисленные компоненты после перемешивания отправляются в специальные формы, после чего подвергаются прессованию.

Абразивные круги бывают двух видов:

• шлифовальные;
• отрезные.

Первые предназначены для резки твердых неметаллических и металлических материалов, в том числе мрамора, кирпича, гипсокартона, сплавов цветных металлов и других. Шлифовальные круги чаще всего используют для шлифования и заточки деталей, выполненных из тех же самых материалов.

Оба вида абразивных кругов одинаково востребованы на производстве. Их используют для обработки на соответствующего типа станках — шлифовальных и отрезных.

Необходимый результат при использовании абразивных кругов получают путем воздействия острыми вершинами абразивных частиц, которые во время вращения круга врезаются в обрабатываемую поверхность. Как правило, эти частицы имеют размер от 100 до 2000 мкм. Следует заметить, что с увеличением размера и твердости зерен абразива повышается и производительность круга.

Шкурка шлифовальная тканевая

Тканевая шлифовальная шкурка также активно применяется на промышленных предприятиях. Широкое распространение она получила в таких сферах, как электронная и строительная, деревообрабатывающая и мебельная промышленность, а также авиация и металлургия.

Шлифовальная шкурка предназначена для выполнения чистовых, получистовых и отделочных операций. Помимо этого она незаменима при внутренней, безцентровой, плоской и наружной шлифовке деталей.

Шлифшкурка — это универсальный абразивный материал, который можно использовать для обработки любых материалов. Чаще всего же она применяется для шлифования мрамора, кожи, бронзы, стекла, конструкционных сталей, дерева, титановых сверхпрочных сплавов.

Обладая прекрасной эластичностью, шлифовальные шкурки прекрасно подходят для обработки криволинейных сложных поверхностей, а также для размерного и декоративного шлифования.

Брусок для заточки ножей и шлифования

Большой популярностью в качестве абразивного инструмента пользуются и бруски для заточки ножей и шлифования. Основное их назначение — заточка изделий, осуществляемая вручную. Тем, кто собирается использовать этот инструмент впервые, хочется дать совет — выбирайте максимально длинную модель, а вот на ширину внимание можно не обращать.

Производители выпускают бруски для заточки разных типов. Наиболее распространены бруски натуральные. В последнее время у них появилась альтернатива — синтетические бруски.

Виброгалтовка и абразивы для неё

Виброгалтовкой принято называть влажную обработку изделий с применением рассматриваемого инструмента, для выполнения которой используется специальное оборудование, которое в своем составе должно иметь подвод и устройство стока воды.

Важной характеристикой, которой должны обладать машины, предназначенные для проведения виброгалтовки, является наличие у них техпроцесса. Для выполнения виброгалтовки традиционно используются абразивы многоразового назначения. Как показывает практика, одного материала достаточно на несколько месяцев активной эксплуатации.

Процессы, относящиеся к абразивной обработке

Чаще всего к этому виду инструмента прибегают, когда возникает необходимость придать поверхностям деталей определённые свойства, чего невозможно сделать, используя другие металлообрабатывающие станки и инструменты. Для приведения изделий к необходимым параметрам они могут подвергаться следующим процессам абразивной обработки:

• Шлифование;
• Полирование;
• Притирка и доводка;
• Хонингование и др.

Шлифование — разновидность обработки, в процессе которой выполняется шлифовка поверхностей и затачивание ножей и режущих инструментов. Подобная работа осуществляется с помощью твердых типов инструмента — брусков, кругов или сегментов.

Полирование — процедура, в процессе которой поверхности приобретают идеальную гладкость. Подобный вид обработки осуществляется с помощью специальных кругов из фетра или сукна, имеющих на поверхности предварительно нанесенную абразивную пасту или смоченный жидкостью порошок.

Доводка — процесс абразивной обработки, позволяющий обеспечить изделиям более точные размеры, а также их максимально точную состыковку между собой. Этот рабочий процесс выполняется с помощью притира — инструмента, содержащего на поверхности мелкокристаллические абразивы, смоченные водой.

Абразивный инструмент широко востребован не только в промышленности, но и в бытовой сфере. Ведь часто возникают ситуации, когда необходимо придать изделиям необходимые эстетические свойства и рабочие характеристики.

Проще всего этого добиться с помощью такого рода инструмента, который сегодня производители выпускают в различных вариантах в зависимости от его назначения. Это предопределяет задачи, для решения которых он может использоваться. Именно это и должно быть основным критерием выбора такого инструмента. Но нужно учитывать и другие факторы, прежде всего, показатели твердости материала, для обработки которого приобретается изделие для заточки. Только в этом случае работа будет выполнена быстро и эффективно.

Азы абразивной обработки

Традиция использовать абразивы уходит корнями в далекое прошлое. Индейцы майя, еще в девятом веке до нашей эры, для того, чтобы украсить зубы драгоценными вставками, просверливали в них отверстия, вращая полую трубочку с нанесенным на нее мелко истолченным в воде кварцем. Это одно из первых документальных свидетельств применения абразивных технологий. Сегодня же область использования абразивов и вовсе необъятна: от каждодневной чистки зубов до высокого искусства балета, воздушные балерины – и те не могут обойтись без абразивов, пуанты необходимо шлифовать.

ABRASIO, от латинского – СОСКАБЛИВАЮ

Абразивы – это твердые мелкие частицы, используемые в свободном или связанном виде для механической обработки изделий. Принцип их действия заключается в удалении материала обрабатываемой поверхности острыми выступами абразива. При этом от абразивных частиц, имеющих, как правило, кристаллическую структуру, откалываются микроскопические крупицы, образуя новые рабочие кромки. Основные характеристики абразивных материалов – микротвердость, механическая прочность, хрупкость и размер зерна.

Материалом для изготовления абразивов могут быть как продукты природного происхождения, так и искусственно созданные. Искусственные применяются шире, отчасти из-за химического состава и физико-механических свойств. Из большого списка искусственных абразивов широкое распространение получили синтетический алмаз, карбиды бора и кремния, кубический нитрид бора (торговая марка – эльбор), электрокорундовые материалы.

Особое значение имеют сверхтвердые абразивные материалы, к которым относятся алмаз и кубический нитрид бора. Инструменты из алмаза эффективны при обработке хрупких и высокотвердых материалов, при чистовом шлифовании, заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов, хонинговании. Однако для алмазного инструмента есть ограничение: при обработке сталей происходит диффузионный износ шлифовального зерна, так как углерод из алмаза отбирается сталью. Поэтому стали обрабатываются инертным для них эльбором. В свою очередь, эльбор вступает в химическую реакцию с твердыми сплавами, – здесь необходимы алмазные абразивы.

ТРИ АБРАЗИВНЫХ КИТА

Абразивные инструменты принято делить на три вида: гибкие, жесткие и инструменты в виде свободных абразивов и паст.

Свободный (несвязанный) абразив и пасты вызывают меньше всего вопросов. Если вы в походе вышли к водоему, чтобы почистить песком закопченный котелок – вы воспользовались свободным абразивом. Пастами называются смеси абразивных материалов с неабразивными различной густоты, от твердых брикетов до абсолютно жидких. В качестве связки в пастах используются жиры и масла, главным образом, олеин, стеарин и вазелин. Характеристики паст следующие: используемый абразивный материал, зернистость, рецептура неабразивных материалов, концентрация, консистенция. И пасты, и свободный абразив используются для операций доводки.

ГИБКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

К ним относятся шлифовальные шкурки, ленты, лепестковые круги, сетчатые и фибровые диски, щетки из абразивонаполненных волокон.

Шлифовальная шкурка (или наждачная бумага), представляет собой измельченный абразивный материал, нанесенный на основу из бумаги, ткани или синтетического материала. В зависимости от клеящего элемента, они могут быть водостойкими или нет. Из шкурки можно вырезать ленты различной длины и ширины. При склейке концов получается «бесконечная лента». Также из шкурки вырезаются лепестковые круги, хорошо обрабатывающие детали со сложным профилем.

Сетчатые диски получаются путем нанесения абразивного материала на сетчатую основу и используются для полирования и зачистки поверхностей. Жесткие сетчатые диски, изготовленные на основе стекловолокна и лавсана, пригодны для разрезки небольших деталей из дорогостоящих материалов. Если бы герои «Золотого теленка» использовали этот инструмент для распиливания «золотых» гирь, они бы и устали поменьше, и безобразной драки на берегу могло бы не случиться.

Если нанести абразивный материал на фибровую основу (целлюлоза, пропитанная хлористым цинком), то получится фибровый диск для зачистки и полирования. Для подготовки поверхности к нанесению грунта и краски, например, для кузовных работ, такой диск незаменим.

И, наконец, существуют щетки различной формы с металлической или синтетической «щетиной». Щетки применяются для удаления заусенцев, очистки поверхности от окалины, ржавчины, лака и краски, обработки сварных швов, а также для отделки поверхности: матирование, сатинирование, шлифование. Рабочий материал щеток варьируется от стальной и латунной проволоки до пластмассы с карбидом кремния. По структуре проволока может быть плетеной, не плетеной и гофрированной.

ЖЕСТКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Инструменты фиксированной формы – это круги всех типов, кольца, сегменты, шлифовальные головки, бруски. Помимо абразивного материала определенной зернистости в состав этого вида инструмента входят органическая или керамическая связка и упрочняющие элементы.

Инструменты на основе органической связки имеют тепловые ограничения, что требует осторожного использования охлаждающих жидкостей, и подвержены воздействию щелочей. Но эластичность органики делает незаменимым такой инструмент для операций по снятию больших припусков, например, при обдирке.

Плюсы керамической связки – высокая огнеупорность, химическая и водостойкость. К их недостаткам относится хрупкость и, как следствие, непригодность для работ с высокой ударной нагрузкой. При этом керамическая связка хорошо «держит» форму, что важно при высокоточном шлифовании, имеет высокую износостойкость и выдерживает высокие температуры.

К жестким абразивным инструментам относятся также и многочисленные напильники, рашпили и надфили.

ШЛИФОВКА – ДЕЛО ТОНКОЕ

Шлифовальные операции делят на предварительное и чистовое шлифование.

Примером первого этапа может служить обдирка, то есть удаление больших припусков, которая производится крупнозернистыми обдирочными кругами на органической связке. Обдирка позволяет, например, зачищать дефекты отливок.

При чистовом шлифовании снимается основной припуск, придается форма и достигаются конечные размеры детали. Добиваются этого при помощи различных шлифовальных кругов, подобранных в соответствии с обрабатываемой поверхностью.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Хонингование – отделочная (чистовая) обработка внутренних цилиндрических поверхностей абразивными мелкозернистыми брусками, закрепленными в специальных «держателях» брусков – «хонах». Это финишная операция, дающая высокую точность обработки: величина припусков при хонинговании не превышает 0,1 – 0,2 мм. Бруски чаще всего изготовляются из электрокорунда и карбида кремния зеленого. Качество автомобильных цилиндров зависит именно от этой операции, потому что малейшая шероховатость немедленно скажется на здоровье «железного коня”.

Суперфиниширование также характеризуется очень малым съемом материала, позволяет полностью избавиться от волнистости поверхности, удалить дефектный слой металла, возникающий при предшествующих операциях. После суперфиниша образуется поверхностный слой без структурных изменений, что крайне важно для деталей, работающих в условиях трения. Бруски для суперфиниширования изготавливаются из тех же материалов, что и инструмент для хонингования. Детали из бронзы, латуни и других цветных металлов обрабатывают в два приема, меняя мягкие бруски на более твердые. Использование инструмента из эльбора на керамической связке придает процессу обработки стабильность.

Галтовка – процесс очистки поверхности небольших заготовок и деталей от заусенцев, окалины, формовочной земли, коррозии и для полирования. Этим способом можно обрабатывать одновременно большое количество деталей, причем они могут быть разных размеров и форм. Во вращающихся барабанах детали избавляются от всевозможных дефектов, перечисленных выше. Перфорированные барабаны, помещенные в водные растворы, используются для полирования. В качестве абразивов применяется бой шлифовальных кругов или специально сделанные из различных материалов галтовочные тела (конусы, призмы, цилиндры).

Более аккуратная обработка получается в вибрационных камерах с абразивные наполнителями. В отличие от барабанов, тонкостенные и хрупкие детали обрабатываются здесь без повреждений. Вибрационное шлифование обеспечивает обработку закрытых и внутренних поверхностей.

ПРОРЕЗКА, ОТРЕЗКА, ЗАТОЧКА

Прорезка и отрезка отрезными кругами экономична и дает нужный срез, часто не требующий дополнительной обработки. Отрезать кусок металла абразивным кругом, вращающимся на большой скорости, наиболее простой способ.

Заточка и доводка режущих инструментов предпочтительнее на кругах с бакелитовой связкой как более прочных, в две операции. Круги из эльбора делают наиболее качественную заточку, так как обладают высокой режущей способностью, равномерным износом и отсутствием прижогов.

ПОЛИРОВАНИЕ

Операцию можно разделить на два этапа – предварительное и зеркальное полирование. Один из способов полирования – использование войлочных и матерчатых кругов и головок в сочетании со шлифовальными пастами. Выбор зернистости пасты зависит от требуемого качества. Для достижения максимального блеска необходимо последовательно менять пасты различной зернистости, начиная с более грубой, в процессе работы не забывая менять и сами полирующие круги.

Детали сложной формы обрабатываются жидкостным полированием, когда жидкость под определенным давлением и углом распыляется по поверхности изделия. В зависимости от обрабатываемого материала здесь применяются зерно, порошки или микропорошки из электрокорунда, карбида кремния или гранулированного кварцевого песка. В результате получается матовая поверхность без следов обработки, прижогов и микротрещин, кроме того, процесс повышает износостойкость материала.

Однако главное – не перестараться и помнить государственной важности открытие Левши: «у англичан ружья кирпичом не чистят: пусть чтобы и у нас не чистили, а то, храни бог войны, они стрелять не годятся».

3. Материалы абразивных инструментов

3. Материалы абразивных инструментов

Абразивные материалы делятся на естественные и искусственные. К первым относятся кварц, наждак, корунд и алмаз, а ко вторым – электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, кубический нитрид бора и синтетические алмазы.

Кварц (П) – это материал, состоящий в основном из кристаллического кремнезема (98,5…99,5 % SiO2). Применяется для изготовления шлифовальных шкурок на бумажной и тканевой основе в виде шлифовальных зерен в свободном состоянии.

Наждак (Н) – мелкокристаллическая окись алюминия (25…60 % A l2 O 3) темно—серого и черного цветов с примесью окиси железа и силикатов. Предназначен для изготовления наждачного полотна и брусков.

Корунд (Е и ЕСБ) – минерал, состоящий в основном из кристаллической окиси алюминия (80.95 % A l2 O 3) и незначительного количества других минералов, в том числе химически связанных с A l2 O 3. Зерна корунда тверды и при разрушении образуют раковистый излом с острыми гранями. Естественный корунд имеет ограниченное применение и используется главным образом в виде порошков и паст для доводочных операций (полирования).

Алмаз (А) – минерал, представляющий собой чистый углерод. Он имеет наиболее высокую твердость из всех известных в природе веществ. Из кристаллов и их осколков изготовляют однолезвийные режущие инструменты и алмазно—металлические карандаши для правки шлифовальных кругов.

Электрокорунды бывают четырех видов:

1) нормальный электрокорунд 1А, выплавляемый из бокситов, его разновидности – 12А, 13А, 14А, 15А, 16А;

2) белый, выплавляемый из глинозема, его разновидности – 22А, 23А, 24А, 25А;

3) легированные электрокорунды, выплавляемые из глинозема с различными добавками: хромистый 3А с разновидностями 32А, 33А, 34А и титанистый 3А с разновидностью 37А;

4) монокорунд А4, выплавляемый из боксита с сернистым железом и восстановителем с последующим выделением монокристаллов корунда.

Электрокорунды состоят из окиси алюминия Al 2 O 3 и некоторого количества примесей.

Карбид кремния – химическое соединение кремния с углеродом (SiC). Обладает большей твердостью и хрупкостью. чем электрокорунды. В зависимости от процентного содержания карбида кремния этот материал бывает зеленого (6С) и черного (5С) цветов. Первый содержит не менее 97 % кремния. Второй вид (черный) выпускают следующие разновидности: 52С, 53С, 54С и 55С. Из зерен зеленого карбида кремния изготавливают различные абразивные инструменты (например, шлифовальные круги) для обработки твердых сплавов и неметаллических материалов, а из зерен черного карбида кремния – инструменты (шлифовальные круги) для обработки изделий из чугуна, цветных металлов и для заточки режущих инструментов (резцов, сверл и т. д.).

Кубический нитрид бора (КНБ) – соединение бора, кремния и углерода. КНБ обладает твердостью и абразивной способностью, близкими к алмазу.

Синтетический алмаз (АС) имеет то же строение, что и природный. Физико—механические свойства синтетических алмазов хороших сортов аналогичны свойствам природных алмазов. Синтетические алмазы выпускают пяти марок АСО, АСР, АСК, АСВ, АСС.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Материалы для изготовления режущих инструментов, опорный конспект

Опорный конспект содержит краткие сведения об инструментальных материалах

Просмотр содержимого документа
«Материалы для изготовления режущих инструментов, опорный конспект»

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Свойства инструментального материала:

— сохранение твердости при высокой температуре нагрева (красностойкость),

— износостойкость в условиях высоких давлений и температур,

— хорошие технологические свойства, т.е. легко обрабатываться в процессе изготовления инструмента и его переточек,

Для изготовления режущих элементов инструментов применяются инструментальные стали (углеродистые, легированные и быстрорежущие), твердые сплавы, минералокерамические материалы, алмазы и другие сверхтвердые и абразивные материалы.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ

Режущие инструменты, изготовленные из углеродистых инструментальных сталей У10А, У11А, У12А, У13А, обладают достаточной твердостью, прочностью и износостойкостью при комнатной температуре, однако теплостойкость их невелика. При температуре 200-250 0 С их твердость резко уменьшается.

С целью улучшения свойств углеродистых инструментальных сталей были разработаны низколегированные стали. Они обладают большей прокаливаемостью и закаливаемостью, меньшей чувствительностью к перегреву, чем углеродистые стали, и в то же время хорошо обрабатываются резанием и давлением. Низколегированные инструментальные стали подразделяются на стали неглубокой и глубокой прокаливаемости. Для изготовления режущих инструментов используются стали 11ХФ, 13Х, ХВ4, В2Ф неглубокой прокаливаемости и стали X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ глубокой прокаливаемости.

В настоящее время для изготовления металлорежущих инструментов применяются, быстрорежущие стали. В зависимости от назначения их можно разделить на две группы:

1) стали нормальной производительности;

2) стали повышенной производительности.

К сталям первой группы относятся Р18, Р12, Р9, Р6МЗ, Р6М5, к сталям второй группы – Р6М5ФЗ, Р12ФЗ, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5, Р9К5, Р9К10, Р9МЧК8, Р6М5К5 и др.

В обозначении марок буква Р указывает, что сталь относится к группе быстрорежущих. Цифра, следующая за ней, показывает среднее содержание вольфрама в процентах. Среднее содержание ванадия в стали в процентах обозначается цифрой, проставляемой за буквой Ф, кобальта -цифрой, следующей за буквой К.

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Они состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала, сцементированных небольшим количеством кобальта. Карбиды вольфрама, титана и тантала обладают высокой твердостью, износостойкостью. Инструменты, оснащенные твердым сплавом, хорошо сопротивляются истиранию сходящей стружкой и материалом заготовки и не теряют своих режущих свойств при температуре нагрева до 750-1100 °С.

Недостатком твердых сплавов, по сравнению с быстрорежущей сталью, является их повышенная хрупкость, которая возрастает с уменьшением содержания кобальта в сплаве. Скорости резания инструментами, оснащенными твердыми сплавами, в 3-4 раза превосходят скорости резания инструментами из быстрорежущей стали. Твердосплавные инструменты пригодны для обработки закаленных сталей и таких неметаллических материалов, как стекло, фарфор и т. п.

В зависимости от химического состава металлокерамические твердые сплавы, применяемые для производства режущего инструмента, разделяются на три основные группы.

Сплавы первой группы изготовляют на основе карбидов вольфрама и кобальта. Они носят название вольфрамокобальтовых. Это сплавы группы ВК. Ко второй группе относятся сплавы, получаемые на основе карбидов вольфрама и титана и связующего металла кобальта. Это двухкарбидные титано-вольфрамокобальтовые сплавы группы ТК. Третья группа сплавов состоит из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. Это трехкарбидные титано-танталовольфрамокобальтовые сплавы группы ТТК.

МИНЕРАЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Минералокерамические материалы для изготовления режущих инструментов стали применять с 50-х годов. В СССР был создан минералокерамический материал марки ЦМ-332, состоящий в основном из оксида алюминия А1₂ О₃ с небольшой добавкой (0,5–1,0%) оксида магния МgО. Оксид магния препятствует росту кристаллов во время спекания и является хорошим связующим средством.

Новым инструментальным материалом, созданным на основе нитрида кремния, является силинит-Р. Он используется при чистовом точении сталей, чугуна, алюминиевых сплавов.

АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Абразивные материалы подразделяются на естественные и искусственные. К естественным абразивным материалам относятся такие минералы, как кварц, наждак, корунд и др. Естественные абразивные материалы отличаются большой неоднородностью, наличием посторонних примесей. Поэтому по качеству абразивных свойств они не удовлетворяют растущим потребностям промышленности.

Наиболее распространенными искусственными абразивными материалами являются электрокорунды, карбиды кремния и бора, а также полировально-доводочные порошки – оксиды хрома и железа. Особую группу искусственных абразивных материалов составляют синтетические алмазы и кубический нитрид бора.

Электрокорунд выпускается следующих разновидностей: нормальный, белый, хромистый, титанистый, циркониевый, монокорунд и сферокорунд.

АЛМАЗЫ И ДРУГИЕ СВЕРХТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В настоящее время выпускается большое количество разнообразного инструмента с использованием алмазов: шлифовальные круги, инструменты для правки шлифовальных кругов из электрокорунда и карбида кремния, пасты и порошки для доводочных и притирочных операций. Значительные по размерам кристаллы алмазов применяют для изготовления алмазных резцов, фрез, сверл и других режущих инструментов. Область применения алмазного инструмента с каждым годом вес более расширяется.

Алмаз представляет собой одну из модификаций углерода кристаллического строения. Алмаз – самый твердый из всех известных в природе минералов. Высокая твердость алмаза объясняется своеобразием его кристаллического строения, прочностью связей атомов углерода в кристаллической решетке, расположенных на равных и очень малых расстояниях друг от друга.

Синтетические алмазы могут быть различных марок, которые отличаются между собой прочностью, хрупкостью, удельной поверхностью и формой зерен. В порядке возрастания прочности, снижения хрупкости и удельной поверхности марки шлифовальных порошков из синтетических алмазов располагаются так: АС2, АС4, АС6, АС15, АС32.

Микропорошки из природных алмазов имеют марки АМ и АН, а из синтетических АСМ и АСН.

Микропорошки марок АМ и АСМ нормальной абразивной способности предназначены для изготовления абразивного инструмента, которым обрабатывают твердые сплавы и другие твердые и хрупкие материалы, а также детали из стали, чугуна, цветных металлов при необходимости получения высокой чистоты поверхности.

Микропорошки марок АН и АСН, имеющие повышенную абразивную способность, рекомендуются для обработки сверхтвердых, хрупких, труднообрабатываемых материалов.

С целью повышения эффективности работы алмазного абразивного инструмента применяют алмазные зерна, покрытые тонкой металлической пленкой. В качестве покрытий используют металлы с хорошими адгезионными и капиллярными свойствами по отношению к алмазу – медь, никель, серебро, титан и их сплавы.

Эльбор имеет твердость, близкую к твердости алмаза, такую же прочность и большую теплостойкость и не теряет режущих свойств при нагреве до 1500-1600 °С.

Абразивные порошки эльбора выпускаются двух марок: ЛО и ЛП. Зерна ЛО имеют более развитую поверхность и меньшую прочность, чем зерна ЛП. Подобно зернам синтетических алмазов, абразивные порошки эльбора имеют три группы зернистости: шлифзерно (Л25-Л16), шлифпорошки (Л12-Л4) и микропорошки (ЛМ40- ЛМ1).

К числу новых видов инструментальных материалов относятся сверхтвердые поликристаллы на основе алмаза и кубического нитрида бора.

Материалы для изготовления абразивных инструментов

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.

• посмотреть текст работы

• скачать работу можно здесь

• полная информация о работе

• весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет)» (СГАУ)

Факультет заочного обучения

по курсу: «Режущий инструмент»

на тему: «Материалы для изготовления абразивных инструментов »

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

АБРАЗИмВНЫЕ МАТЕРИАмЛЫ (абразивы) (от лат. abrasio — соскабливание), вещества повышенной твердости, применяемые в массивном или измельченном состоянии для механической обработки (шлифования, резания, истирания, заточки, полированияи 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.

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).

Сравнительные данные о твердости по различным шкалам

Материалы для абразивных инструментов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Мая 2014 в 12:22, реферат

Краткое описание

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.