Абразивные материалы. При абразивной обработке применяются инструменты на жесткой основе (круги, сегменты, бруски), на гибкой основе (эластичные круги

При абразивной обработке применяются инструменты на жесткой основе (круги, сегменты, бруски), на гибкой основе (эластичные круги, шкурки, ленты), а также пасты и абразивные зерна. Абразивные круги изготавливают из пористого композиционного материала, состоящего из абразивных зерен, связки и пор. Абразивные материалы могут быть природными (кварцевый песок, корунд, наждак, алмаз и др.) и искусственными (электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз, КНБ).

Из искусственных абразивных материалов наиболее широкое применение получили: электрокорунд (Al2O3), карбид кремния (SiC), карбид бора (B4C), синтетический алмаз и кубический нитрид бора (BN).

Электрокорунд представляет собой кристаллическую окись алюминия Al₂O₃ , являющуюся очищенным продуктом плавки глинозема (бокситов). Различают несколько видов электрокорунда: нормальный, белый, хромистый, титанистый и монокорунд, каждый из которых имеет свою предпочтительную область применения.

Наибольшее применение получил электрокорунд нормальный, имеющий следующие разновидности: 16А, 15А, 14А, 13А, 12А. Наибольшую эффективность шлифовальные круги с электрокорундовыми зернами имеют при черновом, получистовом и чистовом шлифовании сталей и чугунов, а также при заточке инструмента из быстрорежущих сталей.

Электрокорунд белый (25А, 24А, 23А, 22А) превосходит по режущим свойствам электрокорунд нормальный, так как в нем содержится меньше примесей. Круги с зернами из электрокорунда белого применяют для более ответственных операций шлифования сталей повышенной прочности и вязкости (незакаленных и закаленных), ковкого чугуна, заточки инструмента из быстрорежущей стали.

Электрокорунд хромистый (34А, 33А, 32А) получают при плавке в электропечах глинозема с добавками хромистой руды. Зерна имеют розовую окраску, обусловленную химическим составом (97 % Al₂O₃, до 2 % CrO).

При плавке в электропечах глинозема с добавлением соединений титана получают электрокорунд титанистый 37А, который после дробления и сепарации зерен различного размера имеет следующий состав: 97 % Al₂О₃ и до 2 % Ti.

Шлифовальные круги с зернами хромистого и титанистого электрокорунда используют для напряженных операций шлифования углеродистых и конструкционных сталей, а также высокоточных и доводочных операций.

Монокорунд (97–98 % Al₂О₃) 45А, 44А, 43А отличается высокой прочностью и повышенными режущими свойствами, поэтому круги с монокорундовыми зернами используют главным образом для шлифования заготовок из очень прочных сталей, ковких чугунов, быстрорежущих сталей.

Карбид кремния (карборунд) является химическим соединением кремния и углерода SiC, получаемого спеканием в электропечах кварцевого песка с углеродом в виде кокса, и выпускается двух видов: карбид кремния черный (КЧ) 55С, 54С, 53С, 52С и карбид кремния зеленый (КЗ) 64С, 63С, 62С. В зернах КЗ содержится до 98–99 % SiC, в зернах КЧ95 –
98 % SiC.

Более качественные круги с зерном КЗ применяют для заточки твердосплавного инструмента, круги с зернами КЧ – для шлифования заготовок из низкопрочных чугунов, бронз, а также мягких материалов типа мягкой латуни, алюминия, меди.

Карбид бора B₄C является очень твердым материалом, лишь вдвое уступающим по твердости натуральному алмазу, однако имеет чрезвычайно низкую прочность, поэтому используется для приготовления притирочных порошков и паст. Используют для доводки твердосплавного инструмента с получением радиуса округления r в пределах 6–10 мкм.

Для изготовления алмазных и эльборовых кругов используют синтетические алмазные и эльборовые зерна различной зернистости и прочности.

В настоящее время при производстве алмазных шлифовальных кругов используют следующие марки зерен: АС2 (АСО) – алмаз синтетический обычной прочности, предназначенный для изготовления алмазных кругов на органической связке, а также паст и порошков; АС4 (АСР) – алмаз синтетический повышенной прочности, предназначенный для изготовления алмазных кругов на керамической и металлической связках; АС6 (АСВ) – алмаз синтетический высокой прочности, предназначенный для изготовления алмазных кругов на металлической связке, работающих при больших удельных нагрузках, характерных для черновых операций шлифования; АС15 (АСК) – алмаз синтетический кристаллический с прочностью, близкой к прочности природных алмазов.

Выпускаются также поликристаллические алмазные зерна марок АР и алмазные микропорошки марок АСМ, АМ, АСН, АН, которые применяют для изготовления притирочных и доводочных паст и порошков.

Для изготовления эльборовых шлифовальных кругов выпускается две марки зерен на основе КНБ: ЛО – КНБ обычной прочности, с обычным содержанием основной фракции; ЛП – КНБ повышенной прочности, с повышенным содержанием основной фракции.

Наиболее широкое применение для изготовления шлифовальных кругов нашли электрокорундовые зерна (до 80 %); производство кругов на основе зерен КЧ и КЗ занимает второе место (до 15–20 %). Алмазные и эльборовые шлифовальные круги используют только для особо ответственных операций шлифования, так как такие круги имеют высокую стоимость. Например, алмазные и эльборовые круги достаточно широко применяют при производстве режущих инструментов для операций чистовой заточки и доводки. В частности, чистовую заточку твердосплавных инструментов производят алмазными кругами на органической (напайные твердосплавные инструменты) и металлической (многогранные твердосплавные пластины) связках, а чистовую заточку и доводку быстрорежущего инструмента – эльборовыми кругами.

Абразивные зерна классифицируют (ГОСТ 3647-80): на шлифзерна (2000–160 мкм), шлифпорошки (125–40 мкм), микрошлифпорошки
(63–14 мкм) и тонкие микрошлифпорошки (10–3 мкм). Зернистость шлифзерна и шлифпорошка обозначают в микрометрах числом, равным 0,1 размера стороны сита, на котором задерживаются зерна основной фракции, а зернистость микрошлифпорошков обозначают буквой М, за которой следует число, равное верхнему пределу размеров зерен основной фракции, в микрометрах.

При выборе размера зерна следуют следующему правилу: для чистовых операций предпочтение отдают шлифовальным кругам с мелкими зернами, что способствует повышению чистоты обработанной поверхности, для черновых операций выбирают шлифовальные круги с крупным зерном, что способствует повышению интенсивности съема металла.