Abrazivní materiál: charakteristika, aplikace

Lidstvo o abrazivech ví o mnoho tisíciletí. Lidé používají kameny a písek do tvaru a brousit nože, kopí a šipek a rybářskými háčky. První byl drsný pískovec, v níž role aktivní složky hrál drobné zrna křemene. Až do objevení způsobů zpracování tohoto materiálu je abrazivní kovu vedl k možnosti rozvoje celého lidstva, protože lidé pak prostě žádný jiný způsob, jak nástroje pro práci i zbraní.

Co je to z fyzického hlediska?

Typicky jsou brusiva velmi tvrdé minerály, které se nacházejí v horní hraně Mohsovy stupnice tvrdosti - od křemene až po diamant. Dokonce i měkké materiály mohou tuto funkci provádět. Houby, soda a plody z ovoce mohou být s dobrým důvodem nazývány brusivy. Stojíme jim denně a jejich význam v každodenním životě je skvělý.

V jakých procesech je možné je použít?

Brusný materiál se často nazývá tak, že není kvůli jeho fyzikálním vlastnostem, ale kvůli vlastnostem použití. Existuje několik tříd takových procesů. Zejména v pískovacím stroji může být použito největší množství materiálů, které za normálních podmínek nemají výrazné abrazivní vlastnosti. Toto zařízení používá silný proud vzduchu nebo vody, ve kterém se malé částice některých látek pohybují velkou rychlostí. V některých případech se používá brusná síť, která hraje roli filtr-chopper.

Pískací stroje se používají pro leštění a konečnou úpravu dílů a hotových výrobků. To může trvat prakticky abrazivní materiál z pláště ořechů a semen zahradnické plodiny, skořápek měkkýšů a jiných organických látek do nejmenších kusů oceli, strusky, skla nebo jedlá soda.

Hlavní součásti

Křemenný písek je nejoblíbenější brusivo pro pískování mostů a jiných ocelových konstrukcí. Jedná se o velmi účinné čištění rzi, což výrazně prodlužuje životnost inženýrských staveb. Tento proces vyžaduje brusiva s vysokou hustotou. Čistění kovových konstrukcí zpravidla zahrnuje použití stlačeného vzduchu. Působí jako urychlovač částic a nevyvíjí žádný další korozivní účinek.

V některých případech však může být použita voda. Zejména při čištění betonových konstrukcí. Prakticky všechny stavby postavené v pobřežní zóně ji pravidelně potřebují. Skutečnost je, že na jejich povrchu se postupně vytváří silná vrstva soli a jiné agresivní sloučeniny. Sladká voda, která byla předtím přidána k příslušnému materiálu (abrazivní), je nejen odstraňuje z betonu, ale také vytváří "odsolení". Opět tato událost výrazně prodlužuje životnost budov.

Leštění hotových výrobků

Leštění je nejdůležitějším procesem, při kterém jsou brzy velmi žádané. Obvykle se používají speciální pasty nebo měkké disky, stejně jako směsi založené na syntetických pryskyřicích, které přinášejí hotové výrobky nebo některé detaily k dokonalosti. Dokonce i jednoduchá abrazivní houba je požadována. Oxid ceričitý, diamant, křemen, oxid železa a oxid chromu - sloučeniny, které se dnes používají nejčastěji.

Novakulit (hustá křemičitá hornina) je také dobrou surovinou pro výrobu leštících materiálů. Oxid ceričitý je nejběžnější minerál používaný pro leštění skla. Toto spojení není poškrábání, ale dává zvláštní hladkost a lesk. V posledních letech však karbid křemíku a umělé diamanty za tímto účelem platí častěji. Na jejich základě se vyrábí obzvláště nákladná a účinná brusná páska. Je velmi vhodný pro zpracování zejména "náladových" materiálů.

Použití magnetických polí

V posledních letech se postup brusného broušení stále častěji uplatňuje v průmyslu. K tomu, nepoužívat tlakovou vodu nebo stlačeného vzduchu: malé abrazivní částice plovoucí v silném magnetickém poli, která tvoří „mlýnským kamenem“. Tato metoda se používá v oblasti přesného strojírenství, jak to může být použit pro leštění a zdokonalovat podrobnosti, které by za normálních okolností byly příliš drahé pro zpracování a / nebo po delší dobu. Jako brusivo se nejčastěji používají sloučeniny hliníku s kovy, které mají tuto vlastnost.

Magnetoreologické metody leštění

Metodou reologického leštění se vůbec nepoužívá "fyzický" abrazivní nástroj. Materiály se mísí s kapalinami, v jejichž tloušťce se pohybují pod působením elektrických polí. Tato metoda je do značné míry podobná metodě popsané výše, je také používána pro zpracování určitých částí v strojích přesné strojírenství a podobných průmyslových odvětvích.

Obecně, v posledních letech při výrobě častěji začínají používat brusiva, předem smíchaná s kapalinami nebo syntetickými pryskyřicemi. Dobrým příkladem je namočená abrazivní pasta GOI oxid chrómu. Je známá již dlouhou dobu, ale jen v posledních letech byla věnována zvláštní pozornost. Důvod je jednoduchý - nízká cena této směsi a její vysoká účinnost při leštění. Kromě toho brusná pasta jemně působí na zpracovávaný materiál bez poškrábání nebo poškození.

Brusné kotouče pro USM ("Bulhary")

Používají se nejen k leštění. Brusiva mohou ještě řezat obzvláště silné materiály. K tomu použijte tenké brusné kotouče vyrobené na bázi oxidu hlinitého a fenolových pryskyřic. Ve vzácných případech se používá kovový brusný kotouč. Takové nástroje jsou nezbytné zejména při těžbě mramoru v lomech. Faktem je, že tento minerál je velmi hustý, je těžké vidět s obyčejnými pilami.

Jak již bylo řečeno, pro řezání jsou používány oxid hlinitý, karbid křemíku, umělé diamanty a karbid boru. Z nich lze vyrobit brusný kotouč, z něhož jsou speciálně vyvinuté pilky pro obzvláště silné materiály.

Hlavní nástroje používané v průmyslu

Tyto sloučeniny jsou proto nezbytné pro broušení, leštění, řezání materiálů. Moderní průmysl nejčastěji používá abrazivní nástroj umělého původu. Důvodem je poměrně nízká cena syntetiky. Složky přírodního původu jsou mnohem dražší. Mezi nimi je opakovaně kontakt uvedený oxid hlinitý a karbid křemíku, oxid zirkoničitý a takzvané Superabrasives (diamant nebo nitrid boru).

Výjimky jsou vzácné a představují hlavně korundu. Je velmi nákladné a jeho využití ve výrobě je spíše omezené. V ještě vzácnějších případech se používají přírodní diamanty, které nejsou vhodné k řezání kvůli extrémně malým rozměrům nebo strukturálním vadám.

Vývoj průmyslových brusiv

Historie průmyslových brusiv pro brusné kotouče začíná přírodními minerály - křemenem a křemíkem, stejně jako korundem. Bylo to druhé, mimochodem, poprvé, a bylo nazýváno "emery". Byla to první brusná tyč. Odmítnutí přírodních minerálů začalo v první polovině dvacátého století a bylo téměř dokončeno až do konce. A nebylo to jen o vysokých nákladech na přírodní materiály. Faktem je, že všichni mají přesně určité vlastnosti, které nelze stejně změnit. Syntetické brusiva, vytvořená za určitých podmínek, mohou být zcela odlišné a jsou vhodnější pro řešení některých atypických úkolů.

Například pomocí nových technologií může vzniknout spojení s tvarem částic připomínajících kus dřeva. Tento materiál je ideální pro nanášení leštících koleček na povrch. Kromě toho můžete vytvořit zcela nové materiály, které kombinují například oxid titanu a hliníkové sloučeniny. Tyto brusiva jsou ideální pro zpracování obzvláště tvrdých povrchů.

Kdy došlo k "abrazivnímu průlomu" v průmyslu?

Moderní výroba brusiva, včetně uvolňování brusných kotoučů a smirku kůže, je těžké popsat, protože hmotnost ochranných známek a patentů, které jsou v mnoha případech popisují stejný produkt. Klíčem k těmto konfliktům je jednoduchá - protože ty nejmenší rozdíly v chemickém složení se mohou registrovat novou image. Jaký je však základ pro syntetické brusiva a kdy se průmysl dostal šanci je používat masivně?

Pozoruhodnou událostí bylo objevení karbidu křemíku, minerálu, který se v přírodě nenacházel. Vytvoření syntetického oxidu hlinitého v 90. letech 20. století stimulovalo počátek výzkumu v této oblasti. Koncem dvacátých let minulého století byly hlavním průmyslovým brusivem syntetický oxid hlinitý, karbid křemíku, granát a korund.

Ale skutečný průlom došlo v roce 1938. Pak bylo možné získat chemicky čistý oxid hlinitý, který okamžitě našel nejširší uplatnění ve strojírenství. Brzy bylo zjištěno, že směs oxidu zirkoničitého a oxidu hlinitého je ideálně vhodná pro komplexní práci v oblasti řezání obzvláště tvrdých kovů. Jedná se o opravdu jedinečný brusný prášek: zachovává vysokou účinnost, ale je poměrně levný. Palma dnes drží syntetický oxid hliníku, který zachoval původní mikrokrystalickou strukturu bauxitových surovin. Zejména byla vytvořena unikátní Cubitron ™, stejně jako brusiva na bázi keramiky pod značkou SolGel ™.

O "nejlepších přátel dívky"

Přírodní diamant je nejstarší brusný kámen. To se stalo populární v roce 1930. Tom byl okamžitě dva důvody. Za prvé, před tímto rokem byly objemy těžby diamantu jednoduše zanedbatelné a fyzicky nemohly pokrýt rostoucí potřeby průmyslu. Za druhé, v souvislosti s akutním pocitem blížícího se války, mnoho zemí začalo naléhavě hledat způsoby, jak zpracovat karbid wolframu s pomocí strojů. Tato látka je stále používána při výrobě jader prořezávání zbroje subcaliber projectiles.

Problém spočíval v neskutečné tvrdosti tohoto materiálu, který jednoduše nebrzdil. Studie provedená v 60. letech společností General Electric vedla k vzniku syntetických diamantů. Nakonec výzkum v této oblasti, což vede k otevření kubického nitridu boru, CBN. Tato sloučenina, která má tvrdost diamantu, je široce používán při výrobě jiných brusiva, protože to může být prakticky frézování do tvrdé ušlechtilé oceli prachu.

Samozřejmě, všechny tyto abrazivní látky, kromě všech svých pozoruhodných vlastností, mají jednu obrovskou nevýhodu - náklady. Nedávnou výjimkou je abrazivní Abral, syntetizovaný evropským koncernem Pechiney. Tato společnost vyvinula jakousi "náhradu za diamanty", která v tvrdosti značně vyhraje.

Ale nejen samotné brusiva posunuly průmysl dopředu. Velmi důležité byly materiály použité jako základ pro jejich aplikaci. Zejména při vytvoření Bakelitu bylo možné vyrábět lehčí a zároveň odolnější brusné kotouče. Byly rovnoměrněji broušené a brusiva byla lépe distribuována ve svém vnitřním objemu. Toto poskytlo mnohem lepší kvalitu zpracování materiálu.

Brusný papír

Brusný papír jako základní použití umělých a přírodních tkanin, filmů a dokonce i obyčejného papíru vyztuženého tkanými vlákny. V některých případech se "nazhdachku" získá impregnací látky na bázi fenolových pryskyřic nebo vody (samozřejmě s přidáním brusiva). Také se může získat brusná houba. Takové nástroje jsou všeobecně známé téměř všem, setkáváme se s nimi neustále a denně.

Byly popsány mnohé oblasti použití těchto materiálů. Faktem však je, že u většiny z nich se průměrní lidé ve svém životě vůbec nezhromažďují. Takže mnoho vědí brousit, tyče nebo stejný brusný papír, někdo použil brusný pletiv. Velmi málo lidí však zná specifické typy látek, které používají například výrobci ložisek nebo vysoce kvalitní nože vyrobené z vysoce kvalitních ocelí. Ta druhá, mimochodem, doma, je téměř nemožné uvěznit. "Ostřiče" pro ně jsou velmi zvláštní.

K jakým úkolům dochází k tomuto nebo tomu abrazivnímu fungování?

Pro specifické potřeby jsou zapotřebí superabrasiva, o kterých jsme již dříve stručně zmínili. Jsou také prezentovány ve formě smirkových kůže, brusných kartáčů, kotoučů a kruhů. Při výrobě nožů ze standardních tříd používají výrobci oceli oxid hlinitý a karbid křemíku. Masová výroba však obvykle vyžaduje rozsáhlejší použití pískovacích strojů: nerezové oceli, výrobu kuličkových ložisek a hromadnou úpravu odrůd zejména z tvrdého dřeva. Ve většině případů však průmyslové zůstávají věrni "starému dobrému" oxidu hlinitému. Toto abrazivní prášek levné, ale velmi efektivní.

Na závěr

Brusiva přímo nebo nepřímo hrají roli při výrobě téměř všech věcí, které lidé denně čelí. Zejména je bez nich nemožné vytvářet budovy eloxovaný hliník, které jsou tak populární mezi fanoušky produktů "jablka". Nezapomeňte, že jednoduchý brusný kámen "Bulharů" nebo dokonce obyčejný brusný papír je plodem aktivit mnoha generací vědců a řemeslníků, kteří shromažďovali a systematizovali své znalosti po mnoho let.

Společnosti, které vyrábějí různé druhy brusiv, brusných kotoučů a brusného papíru, používají teoretické znalosti, které se vyskytují v mnoha souvisejících odvětvích. Jsou řízeny údaji získanými při studiu keramiky, které se prakticky používají v aplikované chemii, fyzice a metalurgii. Brusiva budou vždy užitečné, jsou klíčovým prvkem moderního výrobního cyklu mnoha podniků.