Презентации по материаловедению "Неметаллические материалы" (СПО)

Абразивные материалы (фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах:
 шлифования, 
полирования, 
хонингования, 
суперфиниширования,
разрезания материалов
Широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов.

Абразивная способность и износостойкость абразивного материала зависят от его твердости, теплостойкости, хрупкости и дробимости зерна, а также от степени химического взаимодействия с обрабатываемым материалом.
Механическая стойкость — способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки, не разрушаясь при резке, шлифовке и полировке. Она характеризуется пределом прочности при сжатии, который определяют, раздавливая зерно абразивного материала, фиксируя нагрузку в момент его разрушения. Предел прочности абразивных материалов при повышении температуры снижается.
Химическая стойкость — способность абразивных материалов не изменять своих механических свойств, будучи во взаимодействии с растворами щелочей, кислот, а также в воде и органических растворителях.

по твердости
сверхтвёрдые,
твёрдые,
мягкие,
химическому составу
по величине шлифовального зерна
крупные или грубые,
средние,
тонкие,
особо тонкие

Зерном абразива называют отдельный кристалл, сростки кристаллов или их осколки при отношении их наибольшего размера к наименьшему не более 3:1.
Величина зерна измеряется  микрометрах. Абразивные материалы отличаются между собой размером (крупностью) зёрен, имеющих номера 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25,20, 16, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14, М10, М7 и М5 и подразделяются на четыре группы:
шлифзерно (от № 200 до 15),
шлифпорошки (от № 12 до 3),
микропорошки (от М63 до М14) и
тонкие микропорошки (от М10 до М5).

для абразивных кругов:- для чернового шлифования заготовок, отливок, поковок, штамповок применяют круги зернистостью 125 - 80;- для плоского шлифования торцом круга, заточки резцов, отрезки и правке абразивного инструмента - круги зернистостью 80 - 50;- для окончательного шлифования, заточки режущих инструментов -круги зернистостью 63-25;- для чистового шлифования, обработки фасонных поверхностей, заточки мелких инструментов, шлифовании хрупких материалов -круги зернистостью 32 - 16;- для отделочного шлифования, доводки твердых сплавов, доводки режущего инструмента, предварительного хонингования, заточки тонких лезвий - круги зернистостью 12-6;- для отделочного шлифования металлов, стекла, мрамора и т.п., резьбошлифовании, чистовом хонинговании - круги зернистостью 6-М50;- для суперфиниширования, окончательного хонингования, доводки измерительных поверхностей калибров, резьбошлифовании изделий с мелким шагом - круги зернистость М40 и меньше.

В зависимости от процентного содержания зерен основной фракции зернистость подразделяют на четыре индекса:В - с высоким содержанием 55-60%;П - с повышенным содержанием 45-55%;Н - с нормальным содержанием 40-45%;Д - с допустимым содержанием 37-41%.Исходя из практики шлифования для абразивных кругов рекомендуются:П - для кругов класса А А, А и Б; кругов диаметром до 300 мм;Н - для кругов диаметром свыше 300 мм, кругов класса А и Б,круговдля заточных операций и кругов для обработки неметаллическихматериалов;Д - для кругов на органической связке, кругов класса Б.

Связка служит для скрепления отдельных абразивных зерен в одно тело. От материала связки в большой степени зависит прочность удержания зерен в шлифовальном круге. В качестве связок применяют: неорганические вещества, органические вещества, синтетические вещества и металлы. Комбинация веществ образует металлоорганические, металлокерамические и другие виды связок.

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.


Природные
(естественные)
абразивы

Алмаз: Алмазоподобная кубическая аллотропическая форма элементарного углерода, добывается в коренных (кимберлитовые трубки) и россыпных месторождениях. Наиболее ценный по своим абразионным свойствам материал. Лучшим считается его чёрная разновидность — карбонадо (карбонат), добываемая в Бразилии и на острове Борнео. Второе место занимает борт — радиально-лучистая разновидность алмаза. На рынке под именем борта продаётся всякий непригодный для огранки алмаз. Из общего количества 20 % карбонадо, 20 % настоящий борт, остальное — алмазный порошок и осколки. Применяется при обработке твердого камня, а также для шлифовки и полировки самого алмаза.

Кварц: Кристаллическая двуокись кремния, один из наиболее дешевых и доступных абразивных материалов. В сухом виде вызывает силикоз. Использование только совместно с подачей воды. Кварц и кремень с раковистым изломом при раскалывании дают остроугольные частицы. Применяются в порошке для обработки мягких камней (мрамор), в пескоструйных аппаратах для обработки металла, для очистки камней в строительном деле и для изготовления шлифовальных шкурок. Из кремневых конкреций изготавливали шары для шаровых мельниц.

Корунд: Кристаллический оксид алюминия, то же и сапфир, добывается в россыпях и иногда в рудах. Добытая корундовая руда измельчается, обогащается и сортируется по величине зерна. Применяется в порошке и для изготовления из него искусственных кругов, брусков и шкурок.

Наждак — смесь корунда (альфа оксида алюминия) и магнетита (чёрного магнитного оксида железа Fe3O4). Наждак высшего качества добывается на Галейке Наксос, Греция и в Турции. В производстве точильных кругов наждак почти полностью вытеснен абразивами из искусственного корунда, хотя все ещё используется в небольших количествах для шлифования металлов.

Красный железняк: широко распространённый минерал железа Fe2O3. В особо чистых разновидностях применяется для полирования железа и стекла.

Полевой шпат: группа породообразующих минералов из класса силикатов. Большинство полевых шпатов — представители твёрдых растворов тройной системы изоморфного ряда К[АlSi3O8] — Na[АlSi3O8] — Са[Аl2Si2O8], конечные члены которой соответственно — альбит (Ab), ортоклаз (Or), анортит (An). В размолотом виде, наклеенный на полотно или бумагу, применяется в тех случаях, когда требуется мягкий шлифовальный материал

Синтетические
(искусственные)
абразивы

Искусственные абразивы обладают большей твердостью по сравнению с природными, а применение добавок позволяет получить широкий спектр материалов с необходимыми свойствами для различных видов абразивной обработки.

Синтетический алмаз (АС) имеет то же строение, что и природный. Синтез при высоком давлении, обработка твердых сплавов, камня, стекла, цветных Физико—механические свойства синтетических алмазов хороших сортов аналогичны свойствам природных алмазов. Синтетические алмазы выпускают пяти марок АСО, АСР, АСК, АСВ, АСС.

Оксид алюминия (электрокорунд) - кристаллический оксид алюминия (Al2O3). Сырьем для производства оксида алюминия являются бокситовые глины, содержащие не менее 60% Al2O3. Свое второе название электрокорунд оксид алюминия получил из-за технологического процесса плавления в электродуговых печах с использованием энергии электрической дуги при температуре более 2000 С. Обычные металлургические печи не способны выделить угольный кокс. Эффект плавления может быть усилен магнитным полем в специализированных индукционных печах. При охлаждении расплава в его верхней части происходит кристаллизация с образованием вещества с содержанием оксида алюминия более 97%. В процессе дальнейшей очистки, дробления и просеивания получается абразивное зерно для производства абразивных инструментов. В зависимости от степени твердости и чистоты оксида алюминия от 94 до 99% получаются разновидности корунда . Электрокорунд особенно подходит для обработки металла и древесины, он составляющей для производства отрезных и шлифовальных кругов и других абразивных инструментов.

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.

Циркониевый корунд получается в результате высокотемпературного (примерно 1900 С) расплавления смеси из окиси алюминия Al2O3и двуокиси циркония ZrO2в специальных наклоняющихся электродуговых печах, методом "на слив" с последующим интенсивным охлаждением расплава, что позволяет получить микрокристаллический материал с размерами первичных кристаллов до 50 мкм. с само затачивающимся эффектом, высокой плотностью и микротвердостью. Циркон корунд обладает высокой вязкостью и высоким коэффициентом шлифования, которые оптимально подходят для обработки нержавеющей стали. Циркон корунд применяется при изготовлении основы, из которой производят шлифовальную ленту, круги лепестковые торцевые, фибровые круги и другие абразивные инструменты.

Карбид кремния (SiC)  получаемый путем синтеза природного кварцевого песка и нефтепродуктов. В электропечи при температуре более 2000 С происходит кристаллизация смеси результатом которого является образование карбида кремния. Зерна карбида кремния, благодаря твердой и кристаллической структуре с высокой режущей способностью подходят для обработки лака, краски, шпаклевки, стекла, керамики, камня, чугуна, титана, резины и различных полимеров. Зерно карбид кремния применяется для изготовления основы из которой производитсяшлифовальная лента на бумажной или тканевой основе, водостойкая шлифовальная бумага.

Кубический нитрид бора боразон (В России кубический нитрид бора знают как эльбор): Синтез при высоком давлении, применяют при шлифовании деталей из различных сталей и сплавов. КНБ обладает твердостью и абразивной способностью, близкими к алмазу.