Абразивы

Абразивами принято называть вещества, которые в силу своей повышенной твердости (по сравнению с обрабатываемой поверхностью) обрабатывают поверхность, удаляя частицы материала. Все абразивные материалы – пасты, порошки, мягкие абразивы в виде порошка, закреплённого на гибком носителе (так называемые наждачные бумаги) и твердые абразивы в виде брусков, кругов и дисков содержат в своей основе абразивные порошки. А гибкие абразивные материалы ввиде наждачной бумаги находят широчайшее применение в технике и в быту.

Наждачная бумага – это гибкая основа с порошком из наждака. Но термин “наждачная бумага” приобрёл расширительный смысл, и теперь так принято называть гибкие абразивы независимо от материала порошка и основы.

Абразивы бывают естественного и искусственного происхождения. Естественные – это мел, пемза, песчаник, кварц, кремень, наждак, корунд, алмаз (в порядке возрастания твёрдости). Алмаз принимается за образец максимальной твёрдости, оцениваемой в 10 баллов. К искусственным абразивам относят не только синтетические материалы повышеннойтвердости типа синтетических алмазов, но и такие химические соединения, как карбиды многих металлов, карборунд, окись хрома и проч.

Алмаз– кристаллическая модификация углерода. В качестве абразивов используется баллас – округлые мелкие кристаллы, борт – непригодные для огранки мелкие кристаллы, и карбонадо – плотные сростки неправильной формы. Твёрдость алмаза составляет10 баллов по условной (минералогической) шкале твердости.

Боразон, эльбор, кубический нитрид бора – это кристаллическая модификация нитрида бора, по структуре подобная алмазу. В природе это соединение не встречается, по твердости алмазу не уступает, выдерживает температуру до 2000º. Боразон не так хрупок, как алмаз, поэтому широко используется в инструментах, работающих с ударами.

Карборунд – карбид кремния. Кристаллы карборунда бесцветные и имеют алмазный блеск, но технический продукт, но техническийпродукт, используемый в качестве абразива, имеет зелёный или чёрный цвет. Чрезвычайно тугоплавкий и химически стойкий материал, поэтому широко используется в качестве конструкционного материала для специальной химической аппаратуры. По твёрдости уступает только алмазу и боразону.

Корунд – кристаллическая модификация окислов алюминия с примесями других металлов. Известен как в виде природных драгоценных камней – рубина, сапфира, лейкосапфир, так и синтетического материала – алунд. Разновидности корунда используют при производстве электротехнической и огнеупорной керамики, в лазерах, в опорах точных приборов и часов, в виде нитевидных кристаллов для армирования металлов и т.д. Твердость корунда около 9 баллов, в наждаке содержится от 60 до 70 процентов корунда.

Наждак – горная порода, содержащая сростки корунда с другими минералами (магнетитом, слюдой, сульфидами металлов). Легко измельчается и широко используется для изготовления самой дешевой наждачной бумаги.

Кварц – окись кремния, саамы распространенный на планете минерал. В природе встречается разного цвета – фиолетовый аметист, дымчатый раухтопаз, золотистый цитрин, черный морион, бесцветный горный хрусталь. Твердость кварца около 7 баллов, но кроме абразивов кварцевые пески широко используются в керамической и стекольной промышленности, в оптическом приборостроении и ювелирном деле. Именно на основе кварца изготавливают так называемую “стеклянную” шкурку.

Кремень – минерал с твердостью около 7 баллов, но недостаточно прочный, состоит из кварца и халцедона, цвета от светло-бурого до черного.

Песчаник – природный материал, из которого делают точильные бруски.

Гранат – целая группа природных минералов и искусственных синтетических материалов с твердостью от 6 до 7,5 баллов, используемых, как и алмаз, не только в технических целях.

Пемза – тонкопористый и поэтому очень легкий (не тонет в воде) природный материал вулканического происхождения. Легко измельчается при сравнительно высокой твердости около 6 баллов.

Это далеко не полный перечень абразивов, используемых в настоящее время в технике.

Наждачная бумага, получившая свое имя от наждака, представляет собой мелкий порошок абразива, наклеенный на гибкую подложку. В качестве такой подложки используют плотную бумагу, прочную ткань или специальную сетку. А в зависимости от вида подложки и связующего материала наждачная бумага может быть водостойкой и пригодной для мокрого шлифования.

Зернистость – размер частиц абразива – выражается в метрической и дюймовой системах.

В метрической системе за номер порошка принимают размер ячейки сита в десятках микрон, на котором задерживается порошок. Если порошок проходит через сито с ячейками со стороной 500 мкм и задерживается на сите с ячейками в 400 мкм, то зернистость считается равной 400 мкм, хотя на самом деле это частицы с размерами в диапазоне от 400 до 500 мкм.

В дюймовой системе размеры отверстий в сите характеризуются числом “меш” (mesh) – это число отверстий на один линейный дюйм. Поэтому точного перевода размера зерен в микронах в дюймовую систему нет. Крупность зерна порошка абразива в метрической системе характеризуется его номером.

Номера от 200 до 16 называются шлиф - зерно, от 12 до 3 – шлифпорошок, от М63 до М14 – микропорошок, от М10 до М5 – тонкий микропорошок. При этом буква “М” в обозначении номера означает, что крупность зерен указывается в микронах (мкм), а отсутствие буквы – что крупность указывается в десятках микрон.

Еще одно из отличий этих обозначений состоит в том, что номер с буквой “М” означает максимальный размер частиц порошка абразива, а для номеров без буквы – наоборот, наименьший размер зерна, в то время как максимальный соответствует предыдущему номеру.

В таблице 2.9. приведены обозначения крупности зерен абразивов согласно ГОСТу 3647.

Из данных приведенной таблицы наглядно видна разница обозначений крупности абразивных зерен с буквой “М” и без нее. Например, размерам зерна от 40 до 50 мкм соответствует шлифпорошок номер 4 и микропорошок М50. Этот разнобой в обозначениях вызван тем, что зернистый материал, обозначаемый обеими цифрами, используется для изготовления наждачной бумаги, а с буквенными обозначениями – в составе полировочных паст.

В литературе очень часто в рекомендациях по применению наждачных бумаг до сих пор упоминаются так называемые“нулевки” – бумаги с обозначениями “0”,”00”,”000”. К сожалению, эти обозначения не соответствуют современным и применялись очень давно – еще до 1941 года. Встречаются и другие устаревшие обозначения наждачных бумаг, поэтому в таблице 2.10 дан перевод обозначений этих устаревших систем в современные обозначения.

Таблица 2.9. Обозначения крупности абразивных порошков.

Таблица 2.10. Перевод различных обозначений наждачных бумаг.