ГЛАВА 11. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИНСТРУМЕНТ

НА ИХ ОСНОВЕ

Абразивные материалы. Абразивными называются мелкозернистые или порошковые неметаллические вещества (химические соединения элементов), обладающие очень высокой твердостью и имеющие острые режущие грани. Абразивные материалы разделяют на природные (наждак, кварцевый песок, кремень, корунд), которые находят ограниченное применение следствие неоднородности свойств, и искусственные (синтетический алмаз, электрокорунд, карбид бора, карбид кремния и др.), широко используемые в промышленности. Их используют для получения шлифовальных кругов, сегментов, головок, брусков; гибких шлифовальных и полировальных лент и шкурок, а также в виде полировальных паст. Абразивные зерна используют для гидроабразивной абразивно-жидкостной, абразивно-импульсной (ультразвуковой) и абразивно-химической обработки твердых сплавов.

Абразивные материалы характеризуются абразивной (режущей) способностью, высокой красностойкостью (1800-2000°С), зернистостью, твердостью и износостойкостью. Абразивная способность характеризуется массой снимаемого при шлифовании материала до затупления зерен. По абразивной способности абразивные материалы располагаются в следующем порядке: алмаз, нитрид бора, карбид кремния, монокорунд, электрокорунд, наждак, кремень. Зернистость характеризует размер и однородность зерен.

Абразивные материалы подразделяют на четыре группы: шлифзерно, шлифпорошки, микропорошки и тонкие микропорошки. Материалы каждой группы различаются по номерам зернистости. Зернистость абразивных шлифзерна и шлифпорошков определяют в сотых долях миллиметра, а микропорошков - в микрометрах. По крупности абразивные материалы указанных групп разделяют на 28 номеров: шлифзерно 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16; шлифпорошки 12,10, 8, 6, 5, 4, 3; микропорошки М63, М50, М40, М20, М14; тонкие микропорошки М10, М7, М5.

Абразивный инструмент.Твердость абразивных инструментов принято обозначать буквами М – мягкий, СМ – среднемягкий, С – средний, СТ – среднетвердый, ВТ – весьма твердый, ЧТ – чрезвычайно твердый. Процесс изготовления абразивных инструментов слагается из следующих операций: размола; измельчения абразивных материалов; сортировки по номерам в зернистости; смешивания со связкой и увлажнением; формования для получения определенной формы и размеров изделий; сушки и тепловой обработки.

Связка – цементирующее вещество, которое скрепляет друг с другом абразивные зерна. Связки бывают керамическими, бакелитовыми, вулканитовыми и др. Путем тонкого измельчения и смешивания глины, полевого шпата, кварца и других веществ в определенных пропорциях приготовляют керамическую связку.

Искусственная смола – бакелит является основой бакелитовой связки.

Вулканитовая связка – искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит.

Для зачистки и отделки поверхностей изделий пользуются шлифовальными шкурками. Это бумага или ткань с наклеенными на нее зернами абразивов.

Доводку или притирку и полирование выполняют абразивными и алмазными пастами. Доводку (притирку) осуществляют изготовленным из более мягкого материала, чем обрабатываемая заготовка, притиром с нанесенным на него абразивным порошком или пастой. Притиркой достигается высокая точность обработки и уменьшение шероховатости поверхности. Полирование осуществляют быстродвижущейся абразивной лентой, насыщенной мягкими абразивами или мягким полировальным кругом (из войлока, фетра, бязи) с нанесенной на него полировальной пастой. Полирование не повышает точность обработки, а улучшает лишь качество поверхности (шероховатость).

Пасты состоят из жидких, полужидких или твердых смесей абразивных материалов с добавками химически активных веществ. Все абразивно-доводочные пасты в зависимости от применяемого материала делят на две группы: твердые (алмаз, карбид бора, наждак) и мягкие (окись хрома, окись железа, кварц). Кроме абразивных материалов в состав паст для связки входят: химически активные олеиновая и стеариновая кислоты, парафин, а также скипидар, канифоль и другие вещества.

Алмазы широко применяют для изготовления высокопроизводительных алмазных инструментов, порошков и паст. Алмазные пасты являются наиболее эффективными средствами для выполнения доводочных и притирочных работ. Пасты из синтетических или природных алмазов используют для окончательной доводки деталей и изделий.

Абразивный инструмент принято маркировать обозначениями, характеризующими абразивный материал, связку, зернистость, твердость. По этим данным выбирают инструмент для той или иной технологической операции. Марка проставляется краской на абразивном инструменте. Например, маркировка на шлифовальном круге ПП450Х50Х127ЗАЭ50С1Б означает: ПП – круг плоский прямоугольного профиля; 450 – наружный диаметр круга; 50 - высота круга; 127 – диаметр отверстия круга (все размеры в миллиметрах); ЗАЗ – Златоустовский абразивный завод; Э – электрокорунд; 50 – зернистость; С1 – средняя твердость 1; Б – бакелитовая связка.

Форма поперечных сечений шлифовальных кругов и их размеры регламентированы ГОСТ 2424-75, которым предусматривается 22 профиля и несколько сотен типоразмеров. Для изготовления абразивных кругов используют естественные минералы – алмаз, кварц, корунд, наждак, кремень, гранат – и искусственные – электрокорунд нормальный (Э), электрокорунд белый (ЭБ), монокорунд (М), карбид кремния зеленый (КЗ) и черный (КЧ), карбид бора, борсиликокарбид, электрокорунд хромистый (ЭХ), электрокорунд титанистый (ЭТ). По твердости абразивные инструменты подразделяют на семь групп и 16 степеней твердости. При этом под твердостью абразивного инструмента понимают способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил. Структура абразивного инструмента характеризуется соотношением между объемным содержанием абразивных зерен, связки и пор в единице объема инструмента. Алмазные круги используют для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов. Круг состоит из корпуса, изготовленного из алюминия, пластмассы или стали, и алмазоносного слоя толщиной 1,5-3 мм.

Библиографический список

1 Гуляев, А.П. Металловедение [Текст]: учебник для вузов / А.П. Гуляев. - 6-е изд., перераб. и доп.- М.: Металлургия, 1986. – 544 с.: ил.

2 Лахтин, Ю.М. Материаловедение [Текст]: учебник для вузов / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - М.: Машиностроение, 1990. – 528с.: ил. Библиогр.: с. 520.

3 Материаловедение и технология металлов [Текст]: учебник для вузов/ Ю.П. Солнцев, В.А. Веселов, В.А. Деменцевич [и др.]; под общ. ред. Ю.П. Солнцева. – М.: Металлургия, 1980.-493 с.: ил.

4 Материаловедение [Текст]: учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов [и др.]; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1986.-384 с.: ил.

5 Материаловедение и технология металлов [Текст]: учебник для студ. машиностроит. спец. вузов / Г. П. Фетисов [и др.]; отв. ред. Г. П. Фетисов – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2000.- 638 с.: ил.

6 Материаловедение и технология металлов [Текст]: учебник для студ. машиностроит. спец. вузов / Г. П. Фетисов [и др.]; отв. ред. Г. П. Фетисов. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2005.- 862 с.: ил. Библиогр.: с. 849-854.

7 Композиционные материалы [Текст]: Справочник/ В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин [и др.]; под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.Т. Тарнопольского. - М.: Машиностроение, 1990.-512 с.: ил.

8 Новиков, И.И. Теория термической обработки металлов [Текст] / И.И. Новиков. – М.: Металлургия, 1980. –280 с.: ил.

9 Ван Флек, Л. Теоретическое и прикладное материаловедение [Текст] / Л. Ван Фрейк; пер. с англ. – М.: Атомиздат., 1975. –472 с.

10 Козлов, Ю.С. Материаловедение [Текст]: учебник для начального профессионального образования / Ю.С. Козлов. – М.: Высшая школа, 1983.-80 с.

11 Конструкционные материалы [Текст]: Справочник/ Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, Н.А. Буше [и др.]; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.: ил.

12 Колачев, Б. А. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов [Текст]: учебник для вузов / Б.А. Колачев, Р.М.Габидулин, Ю.В.Пигузов. – М.: Металлургия, 1980.-280 с.

13 Башнин, Ю.А. Технология термической обработки стали [Текст]: учебник для вузов /Ю.А. Башнин, Б.К. Ушаков, А.Г. Секей. – М.: Металлургия, 1986. - 424 с.: ил.

14 Журавлев, В.Н. Машиностроительные стали [Текст]: Справочник / В.Н. Журавлев, В.И. Николаева. - М.: Машиностроение, 1992. - 480 с.: ил.

15 Гомель, В.И. Методические указания к самостоятельному изучению раздела «Железо и сплавы на его основе» курса «Материаловедение и технология конструкционных материалов» для студентов спец. 150200 и 170700 дневной и заочной форм обучения [Текст] / составители В.И. Гомель, О.В. Жданова. – Шахты: ДГАС, 1995. – 35 с.

Конспект лекций рассмотрен и рекомендован к изданию на заседании кафедры "ПМ и КМ".

Протокол №4 от 28.01.02 г.