Абразивы — виды, свойства, применение¶

Абразив (от лат. abrasio — «истирание») — твёрдый материал, используемый для механической обработки поверхностей путём резания, шлифования, полирования или придания шероховатости. Абразивы применяются в виде порошков, зёрен, связанных между собой шлифовальных инструментов (кругов, брусков, лент) или в свободном состоянии (в составе шлифовальных паст и суспензий). По твёрдости абразивные материалы превосходят обрабатываемые поверхности, что и обеспечивает съём материала.

¶Классификация

Абразивы подразделяются по происхождению, назначению и форме выпуска.

¶По происхождению

• Естественные — природные минералы: кварцевый песок, корунд, алмаз, гранат, пемза, шлифовальный сланец, кремень.
• Искусственные (синтетические) — получаемые промышленным способом: электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз, нитрид бора.

Искусственные абразивы вытеснили природные в большинстве промышленных применений благодаря более стабильным свойствам и возможности управления формой зерна.

¶По твёрдости

¶Основные виды

¶Электрокорунд

Электрокорунд — оксид алюминия (Al₂O₃), получаемый плавкой бокситов в электрической дуговой печи. Наиболее распространённый промышленный абразив. Обычный (белый) электрокорунд применяется для обработки чугуна, стали и чугунных отливок; хромистый и титанистый — для высокопрочных и нержавеющих сталей.

¶Карбид кремния

Карбид кремния (SiC) — синтетический материал чёрного или зелёного цвета, уступающий по прочности электрокорунду, но более твёрдый. Используется для обработки хрупких материалов (чугун, мрамор, стекло, керамика), цветных металлов и твёрдых сплавов. Зелёный карбид кремния применяется для заточки твёрдых сплавов и тонкого шлифования.

¶Карбид бора

Карбид бора (B₄C) — один из самых твёрдых материалов после алмаза. Применяется для обработки твёрдых сплавов, ювелирных изделий, а также в качестве абразива в бронебойных снарядах и защитных бронежилетах.

¶Синтетический алмаз

Синтетические алмазы производятся из графита под высоким давлением и температурой. Применяются для прецизионного шлифования твёрдых сплавов, стекла, керамики и камня. По абразивным свойствам превосходят все остальные материалы.

¶Нитрид бора

Кубический нитрид бора (CBN) — по твёрдости уступает только алмазу, но в отличие от него химически инертен к железу. Используется для обработки закалённых и высокопрочных сталей, где алмаз не применим из-за химической реакции с углеродом.

¶Формы выпуска

Абразивы поставляются в различных формах:

• Абразивный порошок — зерна определённой фракции для шлифовальных паст, суспензий и пескоструйных аппаратов.
• Абразивный круг — связанные зёрна в форме диска, для станочной и ручной обработки.
• Шлифовальная лента — абразивное зерно на гибкой основе, для обработки плоских и профильных поверхностей.
• Абразивный брусок — для ручной заточки инструмента.
• Наждачная бумага — абразив на бумажной или тканевой основе.

¶Характеристики

Основные параметры абразивных материалов:

• Твёрдость — сопротивление разрушению кристаллической решётки.
• Зернистость — размер абразивных зёрен, определяемый по стандартным шкалам (например, ГОСТ 3647-80). Чем меньше номер, тем крупнее зерно.
• Стойкость — способность сохранять режущие свойства в течение времени работы.
• Форма зерна — ломаная (острая) форма обеспечивает лучший съём материала, округлая — более чистую поверхность.

¶Применение

Абразивы используются практически во всех отраслях промышленности:

• Машиностроение — шлифовка и доводка деталей, заточка режущего инструмента.
• Строительство — шлифовка бетона, обработка камня, пескоструйная очистка поверхностей.
• Ювелирное дело — обработка и полировка драгоценных камней.
• Металлургия — обдирка и шлифовка заготовок, снятие окалины.
• Стекольная промышленность — шлифовка и полировка стекла.
• Медицина — хирургические бормашины с абразивными наконечниками.

¶Экология и безопасность

Работа с абразивными материалами сопряжена с образованием пыли, что требует применения средств индивидуальной защиты и систем пылеудаления. При длительном вдыхании абразивной пыли (особенно кремнезёмсодержащей) возможно развитие профессионального заболевания — силикоза. Многие искусственные абразивы (карбид кремния, электрокорунд) химически инертны, однако их пыль раздражает дыхательные пути и кожу.

Источники:

• ГОСТ 3647-80. Абразивы. Классификация, размеры зёрен и допуски.
• Попов В. С. Абразивный инструмент и абразивная обработка: справочник.
• Гусев В. А. Абразивные инструменты.
• Тихонов А. Д. Абразивы и шлифование.