=Абразивные материалы

Абразивные материалы обладают высокой твердостью, вследствие чего они могут разрушать, обрабатывать и сошлифовывать поверхности других тел.

Шлифование было известно человечеству еще на заре культуры. Однако широкое применение шлифования связано с эпохой развития машинной техники, особенно в XX веке, веке высоких скоростей.

Развитие массового производства потребовало высокой точности и тщательности обработки деталей, применения все более твердых мате­риалов. Все это привело к тому, что в настоящее время шлифование получило широкое применение в промышленности, занимая важное место среди других методов механической обработки материалов.

Развитие техники шлифования одновременно связано с применением все более производительных абразивных материалов.

Естественные абразивные материалы: песчаник (твердость 7 по шкале Мооса), наждак (твердость около 8) и, наконец, естественный корунд (твердость 9) с начала XX века вытесняются искусственными абразив­ными материалами, к числу которых относятся:

Электрокорунд — общие сведения об абразивных материалах.

Электрокорунд — корунд, получаемый плавкой в электрических печах, являющийся основным абразивным материалом, превосходящим естественный корунд по твердости (см. табл. 1). Вместе с тем элек­трокорунд позволяет получать механически более прочное зерно всех желаемых размеров, так как кристаллы естественного корунда в резуль­тате выветривания разбиты сеткой трещин на мелкие осколки.

Карбид кремния — соединение, обладающее более высокой твер­достью, чем электрокорунд, но имеющее меньшее применение ввиду особенностей его механических свойств (повышенная хрупкость) и более высокой стоимости.

Карбид бора — самый твердый  из всех известных абразивных материалов (кроме алмаза). Этот абразивный материал имеет сравнительно небольшое применение вследствие высокой хрупкости и стоимости.

Производство абразивных материалов связано с применением высоких температур, так как твердые соединения плавятся при очень высокой температуре: корунд около 2000°, карбид кремния, выше 2500°, карбид бора около 2300°, карбид вольфрама 3140°, карбид тантала 4150°.

Хотя технологические приемы изготовления различных абразивных материалов весьма различны, но их всех объединяет то, что в отличие от большинства продуктов электротермического производства к ним предъявляется требование не только определенного химического состава, но и определенных физических свойств.

Основным требованием, предъявляемым к абразивному материалу, является требование высокой твердости, так как именно это свойство дает способность одному телу обрабатывать (шлифовать) поверхность другого, менее твердого.

Твердость является свойством, присущим данному химическому со­единению (или элементу) и его кристаллическому строению. Неправильно, однако, думать, что это свойство остается постоянным для тел опреде­ленного состава и кристаллического строения. Оно оказывается завися­щим от степени совершенства строения кристалла, наличия примесей, растворенных в кристалле, проявляющихся обычно в его окраске, и пр.

Работоспособность абразивного материала зависит, однако, не только от его твердости, но также и от прочности — способности вос­принимать без разрушения удары и усилия, испытываемые абразивом при шлифовании. Очевидно, что твердость абразивного материала должна сочетаться с определенной его прочностью и хрупкостью. Действи­тельно, весьма твердый абразивный материал малой механической прочности, а тем более хрупкий, может разрушаться до использования своей режущей способности.

Изложенное дает представление о том, что работоспособность абра­зивного материала (абразивная способность) в очень большой мере зависит от степени совершенства его кристаллического строения (нали­чия внутренних дефектов: трещин, пустых мест в решетке и пр.), а также размера и формы кристаллов.

Абразивный материал применяется в виде зерна величиной до 1,5— 2,0 мм (наибольшее применение имеют зерна величиной 0,15—0,75 мм). Очевидно, величина кристаллов должна быть не меньше указанных размеров, чтобы зерно представляло собой либо монокристалл, либо его часть. Это требование иллюстрируется данными сравнительного испытания механических свойств образцов корунда моно — и поликри­сталлического строения, приведенными в таблице.

Очевидно также, что кристаллы должны быть по возможности пра­вильной изометрической формы, чтобы при дроблении не давать легко разрушающихся „мечевидных* и „пластинчатых" зерен.

Абразивные материалы — предъявляемые требования.

Наконец, к абразивному материалу предъявляются требования высокой чистоты. Это требование обусловлено рядом следующих причин.

1.  Примеси образуют между собой  и,  что особенно неприятно, с основной „абразивной" составляющей (например, с глиноземом в случае корунда) соединения в виде минералов, не обладающих, как правило,  высокими абразивными свойствами и тем самым понижающих абразивную способность материала.

2.  Примеси, как правило, оказывают отрицательное влияние на кристаллизацию (размер и форму кристаллов).