Содержание

Материалы для лезвийных и абразивных инструментов

Реферат: Материалы для лезвийных и абразивных инструментов

Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Белорусский Государственный Аграрный Технический Университет

Факультет «Технический сервис в АПК»

Кафедра «технология металлов»

Реферат на теме:

«Материалы для лезвийных и абразивных инструментов»

Выполнил: студент 2-го курса

Руководитель: Акулович Л. М.

I. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАТЕРИАЛАМ ИНСТРУМЕНТОВ

2. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

3 ЛЕЗВИЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

I. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАТЕРИАЛАМ ИНСТРУМЕНТОВ

Процесс резания сопровождается большим давлением на режущий инструмент, трением и тепловыделением. Такие условия работы выдвигают ряд требований, которым должны удовлетворять материалы, предназначенные для изготовления режущего инструмента.

Инструментальные материалы должны иметь высокую твердость, превышающую твердость обрабатываемого материала. Высокая твердость материала режущей части инструмента может быть обеспечена физико-механическими свойствами материала (алмазы, карбиды кремния, карбиды вольфрама и др.) или его термической обработкой (закалка и отпуск).

В процессе резания срезаемый слой давит на переднюю поверхность инструмента, создавая в пределах площади контакта нормальное напряжение. При резании конструкционных материалов с установленными режимами резания нормальные контактные напряжения могут достигать значительных величин. Режущий инструмент должен выдерживать такие давления без хрупкого разрушения и пластического деформирования. Так как режущий инструмент может работать в условиях переменных значений сил, например из-за неравномерно снимаемого слоя металла заготовки, важно, чтобы инструментальный материал сочетал в себе высокую твердость с сопротивляемостью на сжатие и изгиб, обладал высоким пределом выносливости и ударной вязкостью. Таким образом, инструментальный материал должен отличаться высокой механической прочностью.

При резании со стороны заготовки на инструмент действует мощный тепловой поток, в результате чего на передней поверхности инструмента устанавливается высокая температура, достигающая 800 °С и более. При этом режущие элементы инструмента теряют свою твердость и изнашиваются из-за интенсивного разогревания. Поэтому важнейшим требованием, предъявляемым к инструментальному материалу, является его высокая теплостойкость — способность сохранять при нагреве твердость, необходимую для осуществления процесса резания. Наряду с этим инструментальный материал должен быть малочувствительным к циклическим температурным изменениям. Циклическое изменение тепловой нагрузки, что бывает при работе инструмента в условиях прерывистого резания, вызывает термомеханическую усталость инструментального материала и способствует образованию усталостных трещин.

Перемещение стружки по передней и задней поверхностям резания инструмента при высоких контактных напряжениях и температурах приводят к изнашиванию рабочих поверхностей. Таким образом, высокая износостойкость — важнейшее требование, предъявляемое к характеристике инструментального материала. Износостойкость — это способность инструментального материала сопротивляться при резании удалению его частиц с контактных поверхностей инструмента. Она зависит от твердости, прочности и теплостойкости инструментального материала.

Инструментальный материал должен обладать высокой теплопроводностью Чем она выше, тем меньше опасность возникновения шлифовочных ожогов и трещин. Высокая теплопроводность улучшает условия отвода теплоты из зоны резания, повышает износостойкость инструмента.

В промышленности используется большое количество инструмента, что требует соответствующего расхода инструментального материала. Инструментальный материал должен быть по возможности дешевым, не содержать дефицитных элементов, что не будет увеличивать стоимость инструмента и, соответственно, стоимость изготовления деталей

Все перечисленные требования, рассматриваемые вместе, характеризуют физико-механические свойства и экономические показатели инструментальных материалов. Но не все инструментальные материалы обладают одинаково высокими физико-механическими свойствами. Эти свойства меняются в зависимости от химического состава, структурного состояния, устойчивости этого структурного состояния при повышающихся температурах, от условий взаимодействия инструментального материала с обрабатываемым в процессе резания.

В соответствии с химическим составом и физико-механическими свойствами инструментальные материала делят на:

— углеродистые инструментальные стали;

— легированные инструментальные стали;

— высоколегированные инструментальные (быстрорежущие) стали и сплавы;

2. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Абразивы (от латинского abrasio- соскабливание) – зернистые или порошкообразные вещества. Они предназначены для оснащения рабочей части режущих инструментов.

Измельченный обогащенный абразивный материал, твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала и который способен в измельченном состоянии осуществлять обработку резанием, называют шлифовальным.

Естественными абразивами являются: корунд, наждак, гранат, кремень, полевой шпат, пемза и др.

В промышленности наиболее распространены искусственные абразивы: электрокорунд, карборунд и карбид бора.

Абразивный материал применяется главным образом в виде абразивного инструмента. Абразивные инструменты производят из порошков, получаемых размельчением природных минералов или изготовляемых в специальных условиях. Такие порошки отличаются различной зернистостью, т.е. размерами отдельных зерен.

Геометрические характеристики каждого зерна таковы, что на нем образуются все элементы режущего клина. Особое внимание обращают на однородность свойств зерен. Зерна, выполненные из кварцевого песка, наждака, корунда, могут иметь существенное рассеяние свойств, отчего снижается качество режущего инструмента. Из порошков изготовляют шлифовальные круги различной формы, бруски, абразивные головки, сегменты, предназначенные для производства специальных абразивных инструментов.

Основными достоинствами абразивных материалов являются их высокие твердость, износо- и теплостойкость. Эти материалы позволяют обрабатывать заготовки со скоростью резания до 120 м/с, а в отдельных случаях и более. Такие инструменты дают возможность проводить окончательную обработку заготовок, имеющих высокую твердость, полученную после термической обработки. Такие заготовки, как правило, не подлежат обработке лезвийным инструментом.

В промышленности имеются четкие рекомендации по применению каждого вида абразивов для обработки заготовок из различных материалов. Так, инструменты из черного карбида кремния используют для обработки заготовок из материалов с низкой прочностью на разрыв, а также из вязких материалов и сплавов; электрокорундовые круги служат для обработки заготовок из материалов с высокой прочностью на разрыв. В ряде случаев используют порошки в натуральном виде, их называют «свободный абразив». Они применяются для доводочных (притирочных) работ. Абразивные пасты, использующие оксид хрома и венскую известь, хороши для полировальных работ. Пасты наносят на движущиеся устройства (полировальники), совершающие вращательное или возвратно-поступательное движение.

3 ЛЕЗВИЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

заготовка деталь инструментальный абразивный

Лезвийный инструмент (токарные резцы, развертки, сверла, фрезы и т.п.) в зоне резания воздействуют высокотемпературное поле (300…800°С), высокое давление (более 500 МПа) и высокое истирающее воздействие стружки. Кроме того, на него оказывает влияние агрессивная физико-химическая среда (особенно при использовании СОТЖ). Чтобы противодействовать этим воздействиям инструмент должен изготавливаться из специальных материалов, обладающих особыми физико-механическими и технологическими свойствами: высокой твердостью, прочностью, пластичностью, температуростойкостью, высоким сопротивлением схватываемости с обрабатываемой поверхностью. Кроме того, инструментальный материал должен иметь высокую износостойкость, низкую склонность к трещинообразованию, хорошую свариваемость или способность к соединению пайкой, низкую стоимость и высокую технологичность.

Режущие инструменты изготавливают целиком или частично из инструментальных сталей, твердых сплавов (вольфрамовых, вольфрамотитановых, вольфрамотитанотанталовых и безвольфрамовых), минералокерамихи, оксидной керамики, сверхтвердых материалов, алмазов и композитов.

Инструментальные стали подразделяются на углеродистые общего назначения для изготовления ручного режущего инструмента; низколегированные, легированные хромом, ванадием, кремнием и марганцем (также для ручного инструмента); быстрорежущие для изготовления инструментов, работающих со скоростями резания 20… 50 м/мин. Последние широко применяются в промышленности и делятся на стали обычной производительности, работающие со скоростями резания до 20 м/мин, стали повышенной производительности для скоростей резания до 50 м/мин, порошковые стали, работающие со скоростями резания до 70 м/мин. Особенность обозначения сталей: цифра перед буквой Р показывает содержание углерода в десятых долях процента, цифра после буквы Р показывает процентное содержание вольфрама; для порошковых сталей окончание М обозначает мелкую структуру, ОМ — особо мелкую структуру.

Металлокерамические твердые сплавы состоят из тонко измельченных карбидов тугоплавких металлов (вольфрам, титан, тантал), соединенных цементирующим металлом — кобальтом. Сплавы имеют высокую температуростойкость (благодаря наличию карбидов тугоплавких металлов), твердость и износостойкость, допускают скорость резания 100… 150 м/мин.

Группы вольфрамовых твердых сплавов рекомендуется использовать при обработке чугуна, цветных сплавов и труднообрабатываемых материалов с небольшими скоростями резания.

Титановольфрамовые сплавы применяют для обработки всех видов сталей.

Вольфрамотитанотанталовые сплавы применяют на черновых операциях со снятием толстых стружек.

Безвольфрамовые твердые сплавы используют для получистового и чистового точения и фрезерования чугуна, углеродистых сталей и цветных сплавов.

Минералокерамика — инструментальный материал на основе оксида алюминия AI2О3, обладающий большими, чем у твердых сплавов, твердостью и температуростойкостьто, но меньшей ударной вязкостью. Поэтому инструмент из минералокерамики используют только для чистовой обточки и расточки деталей из высокопрочных чугунов, закаленных сталей и для резания неметаллических материалов со скоростями до 200 м/мин. Различают оксидную (белую), оксидно-карбидную, оксидно-нитридную керамику и керметы.

Сверхтвердые материалы включают в себя синтетические алмазы и материалы на основе кубического нитрида бора (композиты).

Алмаз как инструментальный материал бывает двух разновидностей: баллас (АБС), который применяют для обработки деталей из стеклопластика со скоростями резания 450 м/мин, и карбонадо (АСПК) — для обработки алюминиевых и медных сплавов

Композиты — синтетический материал, по твердости не уступающий алмазу, превосходящий его по температуростойкости и инертный к железу.

Материаловедение и технология металлов. Под ред. Г.П.Фетисова М.: Высшая школа, 2001

Материалы для лезвийных и абразивных инструментов

Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Белорусский Государственный Аграрный Технический Университет

Факультет «Технический сервис в АПК»

Кафедра «технология металлов»

Реферат на теме:

«Материалы для лезвийных и абразивных инструментов»

Выполнил: студент 2-го курса

Руководитель: Акулович Л. М.

I. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАТЕРИАЛАМ ИНСТРУМЕНТОВ

2. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

3 ЛЕЗВИЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

I. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАТЕРИАЛАМ ИНСТРУМЕНТОВ

— углеродистые инструментальные стали;

— легированные инструментальные стали;

— высоколегированные инструментальные (быстрорежущие) стали и сплавы;

Материалы для лезвийных и абразивных инструментов

Учреждения образования
«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет «Технический сервис в АПК»
Кафедра «Технология металлов»

РЕФЕРАТ
на тему «Материалы для лезвийных и абразивных инструментов»

Выполнил: студент группы № 12мо/ Смолов А.В. /
(подпись и дата) (ф.и.о.)

Проверил: профессор
/Л.М. Акулович/
(подпись и дата)

Содержание
Введение 3
1.Процесс резания металлов 4
2 Материалы для лезвийных инструментов 6
2.1.Виды и марки материалов для изготовления режущего лезвийногоинструмента, их состав и свойства …… 6
2.1.1.Инструментальные углеродистые стали . ………………………………..6
2.1.2.Быстрорежущие стали 7
2.1.3.Режущая минералокерамика 10
2.2.Области применения материалов различных марок. 11
3 Материалы для абразивных инструментов 11
3.1.Виды и марки абразивных материалов, их состав и свойства 11
3.1.1.Природные абразивы 13
3.1.2.Синтетические абразивы 14
3.2.Областиприменения абразивных материалов различных марок. 15
Выводы. 16
Список литературы. 17

Введение
В данной работе рассматривается процесс резания металла, в общем, а так же материалы, используемые при изготовлении инструментов. Обработка резанием является наиболее важным процессом в производстве и применяется при изготовлении почти любой продукции.
Условиями, которые сопровождают процесс резания, являются:трение, большое давление на режущий инструмент, тепловыделение.Материал, из которого изготавливается инструмент, должен соответствовать некоторым требованиям, связанным с условиями процесса резания. В реферате рассматриваются материалы для лезвийных и абразивных инструментов.
Все материалы для лезвийных инструментов можно условно разбить на следующие группы: 1) инструментальные стали; 2)быстрорежущие стали; 3) твердые сплавы; 4) минералокерамические материалы; 5) сверхтвердые материалы.
Абразивные материалы — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов.
Цели: изучить материалы, используемые для изготовления лезвийных и абразивных инструментов.
Задачи: рассмотреть особенности процесса резания; рассмотреть материалы для лезвийныхинструментов и их применение; рассмотреть материалы для абразивных инструментов и их применение.

1.Процесс резания металлов
Процесс резания металлов заключается в срезании с заготовки поверхностного слоя для получения детали нужной формы, требуемых размеров и качества обработанной поверхности. Срезаемый слой металла называется стружкой. Обработка резанием является наиболее важным процессом впроизводстве и применяется при изготовлении почти любой продукции. Даже в случае, если процессы резания не используются
в основном
Рис. 1 Схема процесса резания производстве, они используются косвенно при изготовлении технологической оснастки и при ремонте оборудования.
Основными видами обработки резанием являются точение, фрезерование, сверление, строгание, шлифование и др.Различные виды обработки или их сочетание выполняются на металлорежущих станках: токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, строгальных, протяжных, агрегатных и специальных и на автоматических линиях с помощью различных инструментов — резцов, сверл, фрез, протяжек, шлифовальных кругов и др.
Условиями, которые сопровождают процесс резания, являются:
* трение
* большое давление на режущийинструмент
* тепловыделение
Таким образом, материал, из которого изготавливается инструмент, должен соответствовать некоторым требованиям, связанным с условиями процесса резания.
В процессе резания, в пределах площади контакта слоя, который срезается, и передней части инструментавозникает нормальное напряжение. Режущий инструмент должен.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Абразивный инструмент. Виды и применение. Материал и особенности

Абразивный инструмент применяется для шлифования, обрезки и стачивания твердых материалов. Его используют при металлообработке, деревообработке, а также подгонке керамической плитки, камня, затвердевших искусственных смол и т.д.

Виды абразивного инструмента

Абразивный инструмент, который применяется наиболее широко, можно отнести:

Отрезные круги.
Шлифовальные круги.
Бруски.
Ленты.
Наждачную бумагу.
Пасту.
Свободные сухие зерна.
Стальную вату.

Отрезные круги применяются для обрезки изделий из керамики, камня, металла и прочих твердых материалов. Они могут быть изготовлены как из прессованного абразива с клеем, так и из стальных заготовок покрытых тончайшим напылением твердых минералов. Круги имеют небольшую толщину, обычно от 1 мм. Что касается диаметра, то он может быть от нескольких сантиметров, что необходимо для оснастки бормашинок. Самые крупные круги доходят до 3,5 м. Подавляющее большинство отрезных кругов представленных на рынке рассчитаны для болгарок на 125 и 230 мм.

Шлифовальные круги предназначены для установки на наждачные станки. Кроме формы правильных дисков их могут изготовлять конусообразными. Они гораздо толще, чем отрезные круги, поэтому захватывают большую площадь при шлифовании. Их применяют для снятия лишнего тела металла, камня и других материалов.

Бруски – это ручной шлифовальный абразивный инструмент. Их используют для заточки. Они выпускаются для грубой и суперфинишной обработки с широким ассортиментом выбора зерна. Несмотря на то, что бруски это ручной инструмент, нередко их стоимость превышает несколько сотен долларов. В большей мере это характерно для изделий из алмазной крошки. Это обусловлено тем, что в брусок добавляется значительное количество твердых минералов, гораздо больше, чем для оснастки электрооборудования.

Ленты и наждачная бумага тесно связанные между собой абразивы, представляющие собой бумагу или ткань с наклеенным слоем мелкой заостренной крошки. Такие изделия могут применяться для сухой или влажной шлифовки. В зависимости от размера зерна их можно использовать для грубого стачивания или практически зеркальной полировки.

Абразивные пасты применяются для протирки или зеркальной полировки. Они могут иметь в своем составе различные очень мелкие частицы высокой или умеренной твердости. В основе паст применяется масло или синтетические вязкие вещества, обеспечивающие плавное скольжение. Это предотвращает образование царапин и перегрев во время шлифовки.

Свободное зерно представляет собой абразивную пыль, которая также используется для полировки. Крупные зерна применяются для заправки пескоструя. Также с их помощью можно проводить гравировку, контролируя струю пескоструйного аппарата

Стальная вата — это абразивный инструмент, применяемый для шлифовки и полировки. Она подходит для дерева и металла. При сочетании со скипидаром она подходит для снятия старого слоя краски. Зачастую вата используется совместно со шлифовальными пастами.

Оборудование для работы с абразивным инструментом

Ручное и электрооборудование, применяемое для шлифования, обрезки или заточки, представлено большим ассортиментом:

Угловая шлифовальная машина.
Наждачный станок.
Бормашина.
Гриндер.
Виброшлифовальная машина.
Орбитальная шлифовальная машина.
Калибровально-шлифовальный станок.
Электродрель.
Шуруповерт.
Штукатурная терка.

Из чего изготовляется абразивный инструмент

Изначально в качестве абразива применялись обыкновенные природные камни, имеющие шероховатую структуру. Их использовали для затачивания ножей и прочего металлического инструмента. С развитием технологий столь примитивный абразив отошел в прошлое.

Применяемые сейчас материалы принято разделять по их происхождению на две категории:

Природные.
Синтетические.

Обе группы включают в себя широкий набор материалов, каждый из которых хорош при обработке определенных металлов, древесины или прочих поверхностей.

Природные абразивы

К данной группе относится довольно большой перечень материалов. Многие из них практически не применяются или используются только в одной сфере при работе со специфическими изделиями, нуждающимися в мягкой полировке.

Из природных материалов обычно применяют:

Алмаз.
Гранат.
Инфузорная земля.
Кварц.
Корунд.
Красный железняк.
Мел.
Пемза.
Полевой шпат.
Трепел.

Самым эффективным, но и дорогостоящим является алмазный абразивный инструмент. Он относится к природному и к искусственному материалу. Дело в том, что алмаз может добываться как шахтным способом, так и создаваться искусственно. Он изготовляется в специализированных лабораториях. Искусственный алмаз представляет собой особую кубическую форму углерода образованную в кимберлитовых трубках с графитом, в которых создается огромное давление. Для создания инструмента алмаз размалывается на мелкие крупинки. Получаемый порошок клеевыми составами наносится на инструмент. В результате выступающие грани минерала имеют способность стачивать абсолютно любую поверхность, будь то камень, стекло, металл или дерево. Ни один другой абразив не способен работать так чисто и быстро как алмазный.

Гранат, как и алмаз, относится к драгоценностям, но благодаря высокой твердости нередко используется и при создании абразивных инструментов. В производстве применяется только забракованный минерал, непригодный для применения в ювелирных целях.

Инфузорная земля – это осадочная горная порода, образованная в результате многолетнего прессования древних диатомовых водорослей. На 96% порода состоит из опала. Из инфузорной земли изготовляется порошок, тонким слоем покрывающий полировочный инструмент.

Кварц – это кристаллическая двуокись кремния, производство которого одно из самых дешевых. Его применяют на инструменте низшей ценовой группы. Кварцевый абразивный инструмент может использоваться только вместе с подачей воды. Сухая шлифовка, отрезка или полировка такими абразивами быстро выводит инструмент из рабочего состояния. Обычно кварцевые инструменты применяются при обработке мрамора. Кварцевый песок используется в пескоструе для очистки заготовок от ржавчины или въевшейся грязи. Этот минерал нередко применяется и на дешевых шлифовальных шкурках.

Корунд – это кристаллический оксид алюминия. Из него изготовляется мелкий порошок, применяемый для производства шкурок. Также при смешивании с клеем его прессуют для получения кругов и брусков.

Красный железняк – это один из самых распространенных минералов состоящих из железа. Его напыление используется на инструменте для полировки стекла и сталей.

Мел используется для легкой полировки. Обычно его добавляют в состав абразивных паст, или просто наносят мазками на деталь, после чего она затирается губками или тканью.

Пемза – это пористое вулканическое стекло. Лучше всего она подходит для работы с деревом, но может использоваться и на камне и даже стекле.

Полевой шпат – это силикат. Обычно он крошится и наклеивается на бумагу. В результате получается довольно мягкий гибкий абразив для аккуратного шлифования.

Трепел – это осадочная порода отличающаяся рыхлостью. Его используют в виде порошка, которым полируются камни и металлы.

Синтетические абразивы

Данные материалы обычно относятся к более дорогой ценовой категории, но все же стоят дешевле алмазных абразивов. Их довольно много, но чаще всего применяются:

Кубический нитрид бора.
Карбид бора.
Карбид кремния.

Кубический нитрид бора более известный как боразон. Используется для шлифовки твердых сталей и сплавов.

Карбид бора один из самых лучших искусственных абразивов, по твердости которого превосходит только алмаз. Получаемый из него абразивный инструмент используют для обработки сплавов, а также стекла и сталей.

Карбид кремния – это распространенный порошковый абразив, используемый для создания шкурок. Для него характерна высокая прочность. Причем чем мельче зерно, тем устойчивее карбид к истиранию.

Зернистость и твердость

Помимо материала, из которого изготовляются абразивный инструмент, его также принято классифицировать по твердости и величине зерна. Чем крупнее напыление твердых минералов или других веществ на оснастке, тем быстрее осуществляется съем поверхности при обрезке или шлифовании. Данный показатель называется зернистостью. По нему классифицируются практически все представленные на рынке инструменты. Самое крупное зерно используется для обрезки и грубого стачивания. Мелкозернистые инструменты используются для полировки.

Что касается классификации по твердости, то данный показатель редко указывается на упаковке. В связи с этим покупателям нужно ориентироваться по самому материалу абразива, и отталкиваться уже от его совместимости с поверхностью, с которой придется работать. Фактически, чем тверже инструмент, тем быстрее будет осуществляться съем. Также твердость увеличивает срок службы зерна.

Абразивный инструмент принято классифицировать по твердости используя шкалу Мооса. Для сравнения самый твердый минерал на Земле алмаз получил оценку твердости 10 баллов. Он может резать стекло. Ему уступает корунд, набравший 9 баллов. Кварц и гранат имеют 7 баллов. Абразивы с твердостью от 7 до 9 способны царапать стекло.

Показатель твердости абразивных инструментов всегда тесно связан с хрупкостью. Дело в том, что мелкое напыление представляет собой кристаллики. Хотя они имеют высокую твердость, но под нагрузкой могут разрушаться. Устойчивость зерна во многом зависит от угла давления, под которым на него воздействуют. Высокая твердость не всегда показатель того, что инструмент будет работать идеально и долго. Пожалуй, одним из самых ярких исключений из правил является алмаз. Такое напыление практически не изнашивается. При критической нагрузке оно просто срывается с инструмента, поскольку не выдерживает клей, с помощью которого крепится зерно.

Абразивные материалы: виды, типы, классификации, описание

Любые мероприятия, связанные со строительством, предполагают использование широкого числа инструментов, материалов. В частности, для проведения работ по обработке объектов, например, шлифовании, задействуются специальные абразивные материалы. Последние представляют собой элементы, которые широко используются для:

шлифования;
заточки;
полировки.

Вышеупомянутые мероприятия – не финальный список. Также абразивные материалы применяются и для других механических процессов, предназначенных для взаимодействия с поверхностями.

Примечательными особенностями абразивного процесса является воздействие на обрабатываемую поверхность множественными микрочастицами. В совокупности они шаг за шагом снимают слой, делают поверхность гладкой и наиболее подходящей для дальнейшего проведения строительных работ.

В этой статье мы расскажем, что представляют собой абразивные материалы, покажем виды и типы, а также классификации абразивных материалов.

Что является абразивным материалом?

Вышеупомянутыми элементами называются материалы, имеющие повышенную твердость по отношению к другим элементами. Их главная задача заключается в обеспечении правильной механической обработке требуемых поверхностей.

Абразивные материалы применяются для снятия лишнего слоя основания. Для этого и существуют такие механические процессы, как шлифовка, полировка, зачистка, заточка, резка.

Интересно: Абразивным материалом является любой элемент, чья твердость превосходит аналогичный показатель обрабатываемой поверхности. Но все же для промышленных задач используются определенные виды абразивных материалов.

Наиболее распространенными представителями последних являются следующие материалы:

изделия природной группы – различные породы кремния, алмазы, гранат;
наименования синтетического происхождения.

Все элементы, имеющие яркие абразивные черты, применяются для изготовления абразивного инструмента – шлифовального круга. Главное отличие последнего заключается в полном отсутствии сплошной кромки резы.

Функциональные задачи последней выполняет соединенная зернистая поверхность. Все абразивные вещества скрепляются между собой и основанием при помощи связующего элемента. При этом маркировочный номер конкретного инструмента показывает всю необходимую информацию, а именно:

материал, из которого изготовлено зерно, фракцию;
объем и внутренний состав связки;
структурные особенности тела инструмента.

Такие характеристики, как устойчивость к износу, стойкость к воздействию повышенного температурного режима зависит в первую очередь от твердости самого абразивного материала.

Важно: Наиболее эффективными средствами для обработки поверхности на высоких скоростях является абразив. Именно он превосходит любые инструментальные стали по твердости и благодаря ему можно работать в скоростном режиме без повреждения резы.

Абразивные материалы классификация силикатов

Такие элементы представлены химическими соединениями диоксида кремния и оксидов металла. Стоит отметить, что в природе эти вещества встречаются в двух видах: аморфном и кристаллическом.

Пемза и пумицит образовываются высокопористым вулканическим стеклом. Они наиболее часто применяются в качестве чистящих порошков и мыла. Гранаты – силикатная группа, имеющая усложненный химический состав, также широко применяется при осуществлении строительных работ.

Альмадин – материал, который часто используется при обработке древесного массива. Поэтому деревообрабатывающая промышленность – его сфера. Для работы альмадин измельчают, сортируют по фракции и наносят на бумагу. Последняя вместе с элементом применяется для чистовой обработки твердых пород древесины. Незначительное количество гранатов задействуют для шлифования каменных пород и стекла.

Синтетические виды абразивных материалов

Искусственных абразивных материалов (АМ) существует огромное множество. Все они созданы для выполнения определенной специфики задач. Например, электрокорунд нормальный имеет следующую сферу использования:

13А – изготовляются круги для обдирки. При этом связка органическая. Такие изделия применяются для шлифования стальных деталей;
14А – эта классификация задействуется для стандартной шлифовки. Зерна связываются как органическими, так и неорганическими веществами;
15А – такие компоненты примечательны использованием керамического связующего компонента и бакелита. Широко применяются для шлифования на больших скоростях.

Циркониевый электрокорунд 38А широко задействуется в совокупности с бакелитом. Последний обеспечивает прочное соединение. Поэтому такой инструмент можно эффективно использовать для шлифовки металлических заготовок на высоких скоростях.

Электрокорунд белый также отличается несколькими типами маркировки:

23А – применяется органический связующий компонент. Такой инструмент отлично справляется со сталью;
24A – такой тип материала изготовляется в виде брусков или же готовых кругов. Подходит для обработки деталей, прошедших закалку;
25А – инструменты, изготовленные из такого материала, отлично подходят для доводки стальных элементов при высокой скорости. Средства эффективно справляются с задачами по шлифовке труднообрабатываемых сталей.

Хромотитанистый электрокорунд 91-92А широко используется для шлифования и обдерки металлов толстыми слоями. Внутренние зерна связываются керамическим соединением или бакелитом.

Абразивный материал-глинозем

Большинство АМ, а в частности корунд, природный оксид и глинозем имеет общую формулу – AI203. В природе они встречаются в виде каменных пород, валунов. Материалы, имеющие грубые зерна, производят путем дробления крупных каменных пород и сортирования.

Также грубые зерна применяют для производства шлифовальных кругов специального назначения, для зачистки отливок и обработки чугуна. Тонкий порошок абразивных материалов служит шлифовачным средством оптических стекол.

Абразивные материалы: характеристики, основные свойства

Шлифовальный материал представляет собой комплексное средство, которое отличается широким перечнем технических свойств. В частности, стоит отметить следующие характеристики:

фракционный показатель – это свойство определяет объединение абразивных зерен в одну систему, размер которой не выходит за определенные значения;
зернистость – этот показатель определяет основной внутренний состав абразивного материала, примечательный для конкретного инструмента;
показатель однородности – характеристика, определяющая стойкость и режущие качества абразивного материала. Также этот показатель влияет на шероховатость поверхности;
твердость – одна из основных характеристик абразивного материала. Она показывает насколько крепко зерна закреплены между собой. Твердость зависит от таких свойств, как объем связки и непосредственно характеристики связующего элемента. Чем больше связка, тем выше твердость.

Плотность структуры обеспечивает разнообразие технических характеристик. Инструменты с открытой внутренней структурой отличаются эффективным отводом стружки и устойчивостью к повышенную температурного режима.

Стоит отметить, что такие элементы наиболее эффективно справляются с задачами по обработке вязких металлов или материалов, склонных к прожигу или к нарушению целостности структуры – образованию трещин и других деформаций.

Интересно: Менее прочное соединение зерен формирует примечательные особенности износа инструмента. При изнашивании абразивный материал начинает окрашиваться. При хрупком зерне и прочной связке первое начинает крошиться или стираться – на абразивном материале проявляются выработанные участки.

Абразивы: описание, связки

Хотите качественную обработку? Тогда выбирайте абразивный материал, в котором максимально эффективная связка. Свойства последней напрямую влияют на прочность, твердость и специфику использования. Режимы, в которых можно использовать абразивные материалы, также зависят от технических свойств связки.

Как и говорилось выше, существуют органические и неорганические связующие элементы. К числу первых относятся следующие:

вулканит;
бакелит;
поливинилформалевые соединения;
глифталевые и эпоксидные компоненты.

Вторые примечательны силикатными и магнезиальными элементами. Наиболее часто из последней группы используется алмаз, керамика.

Отличительные свойства керамических связующих компонентов заключаются в следующем:

устойчивость к возникновению огня;
стойкость к воздействию влаги;
полная химическая нейтральность – не взаимодействуют с химическими веществами любого происхождения.

Абразивный материал с керамической связкой отличается усиленным профилем, но сниженной устойчивостью к ударным нагрузкам.

Связки на бакелитовой основе отличаются повышенной упругостью, устойчивостью к любым механическим воздействиям, включая изгибы и удары. Из таких связок изготовляется широкое количество различных абразивных материалов.

Однако бакелитовые связки имеют и отрицательные стороны, представленные следующими нюансами:

восприимчивость к воздействию химических веществ на щелочной основе;
восприимчивость к воздействию высокого температурного режима;
имеет пониженную деформационную стойкость.

Магнезиальные и силикатные связующие элементы используются гораздо реже. Это обусловлено тем, что такие компоненты неустойчивы к охлаждению и отличаются хрупкостью. Но есть и весомое отличие – они почти не выделяют теплоту в процессе использования.

Вулканитовые связки отличаются многообразным составом. Они содержат в себе каучук и серу, проходят дополнительную термическую обработку. Такие элементы отличаются повышенной эластичностью, за счет которой ее можно использовать для фасонного и профильного шлифования.

Абразивные инструменты, в которых используется такая связка имеют плотную структуру. В этом их минус – они легко и быстро нагреваются. Из-за этого зерно проседает, поэтому такие инструменты лучше всего использовать для чистового шлифования.

Абразивы: карбидо-кремниевый тип связки, характеристики

Такой искусственный связующий компонент изготовляется в специальной печи. Процесс осуществляется за счет нагрева песка и кокса. В результате этого карбид восстанавливается и соединяется с углеродом. Последний процесс примечателен созданием карбида кремния, имеющего вид сросшихся кристаллов.

Последние называются карборундом. При этом стоит отметить, что карбид кремния отличается повышенной твердостью, но при этом он и хрупкий. Из-за последнего недостатка его не применяют для шлифования стали.

Однако карбид-кремния – незаменимое средство при обработке цементированных карбидов, чугуна, металла, в составе которого отсутствует железо. Также подходит для шлифовки керамики, кожи, резины.

В процессе использования не исключены отходы и куски, которые отлетают в разные стороны. Поэтому перед началом работ необходимо соблюдать все меры предосторожности и использовать средства индивидуальной защиты – шлемы, очки, перчатки. Так вы обезопасите себя от чрезвычайных происшествий.

2.1 Инструментальные материалы, применяемые для изготовления лезвийного инструмента. Требования предъявляемые к ним

Эффективность работы режущего инструмента во многом определяется свойствами инструментального материала. Впроцессе резания инструменты испытывают большие удельные нагрузки, подвергаются нагреву и износу поэтому инструментальные материалы должны обладать определенными физико-механическими и технологическими свойствами, из которых основными являются: твердость, прочность и пластичность, теплостойкость, теплопроводность, сопротивляемость схватыванию с обрабатываемым материалом, износостойкость, а также закаливаемость и прокаливаемость (для инструментальных сталей), устойчивость против перегрева и окисления, свариваемость или способность к соединению пайкой, склонность к образованию трещин при пайке, шлифуемость. От указанных свойств этих материалов зависят такие важные технологические показатели, как производительность обработки резанием, стойкость, надежность, инструмента и др.

Практически не существует таких материалов, которые бы обладали одновременно высокой твердостью; прочностью, тепловыми характеристиками и т. д.

Для обеспечения качественной и высокопроизводительной обработки инструментальные материалы должны отвечать основным следующим требованиям:

Иметь высокие механические характеристики (твердость, прочность, ударную вязкость и др.).

Твердость. Чтобы внедриться в поверхностные слои обрабатываемой заготовки, материал режущих лезвий рабочей части инструментов должен иметь высокую твердость, т.е. осуществление процесса резания возможно в том случае, если твердость режущего инструмента значительно выше твердости обрабатываемого материала. Чем выше твердость инструмента, тем выше по стойкость и скорость резания. Твердость инструментальных материалов может быть природная, т. е. свойственная этому материалу при его образовании, и может быть получена специальной обработкой.

С увеличением твердости повышается сопротивляемость инструмента механическому износу и более длительное время сохраняется острота режущей кромки. Однако не для всех инструментов и условий обработки целесообразно выбирать инструментальный материал с наивысшей твердостью, так как с ее увеличением повышаются хрупкость и склонность к образованию трещин при пайке и заточке, ухудшается шлифуемость. Поэтому при выборе инструментального материала необходимо учитывать не только твердость, но и другие то свойства.

Твердость инструментальных материалов определятся с помощью прибора Роквелла или прибора ПМТ-3. Оценку твердости на первом приборе производят по шкале С (нагрузка на алмазный конус—150 кгс) или по шкале А (нагрузка—60 кгс) и обозначают соответственно HRC или HRA. На приборе ПМТ-3 твердость оценивается по методу Виккерса как частное от деления нагрузки на боковую площадь отпечатка, измеряется в кгс/мм 2 и обозначается HV.

Прочность. В процессе резания на инструмент действуют силы, которые подвергают его сжатию; из-ибу, скручиванию и другим видам деформации. Способность инструмента сопротивляться деформации является очень важным свойством и характеризуется пределом прочности. Понятие прочности инструмента имеет двоякое значение: прочность режущих элементов, находящихся в зоне резания и подвергающихся воздействию сходящей стружки и образующегося тепла, и прочность не режущих элементов инструмента. В первом случае прочность характеризует такие режущие свойства инструмента, как сопротивление хрупкому и пластическому разрушению режущей части; во втором—жесткость, виброустойчивость и надежность инструмента — в целом.

2. Быть химически инертными к обрабатываемым материалам.

Адгезионная стойкость — это устойчивость против схватывания. Низкая адгезионная стойкость инструментального материала приводит к увеличению интенсивности износа инструмента, особенно при высоких температурах и давлениях в зоне резания.

3. Иметь высокую теплостойкость (сохранить твердость и износостойкость, а следовательно, и режущие свойства при высоких температурах), теплопроводность и быть малочувствительными к циклическим колебаниям температуры.

Теплостойкость. Механические свойства инструментального материала изменяются под воздействием температуры резания. С увеличением температуры выше предельного значения твердость и прочность материала уменьшаются и достигают таких значений, когда инструмент начинает быстро размягчаться, изнашиваются и теряет свою режущую способность.

Температура, до которой инструментальный материал сохраняет свою режущую способность, называется теплостойкостью‘.

1 В государственных стандартах на инструментальные и быстрорежущие стали применяют термин «красностойкость», который идентичен с термином «теплостойкость». В основе термина «красностойкость» лежит физическое свойство металлов в нагретом до 600 °С состоянии излучать темно-красный свет. По сути своей термин «красностойкость» означает теплостойкость инструментальных материалов.

Различные инструментальные материалы имеют теплостойкость в широких пределах — от 220 до 1600 °С.

Учитывая, что температура режущего лезвия в значительной мере зависит от скорости резания (повышается с увеличением последней), материалы, имеющие большую теплостойкость, даже при равной твердости могут работать с более высокими скоростями резания и обрабатывать более твердые материалы.

Теплопроводность—этой свойство, влияющее на температуру режущего лезвия в процессе обработки. Чем выше теплопроводность, тем лучше отводится тепло из зоны контакта инструмента с обрабатываемым материалом и тем меньше температура резания. Кроме того, материалы с большей теплопроводностью меньше склонны к образованию трещин при заточке и пайке.

Износостойкость. Взаимодействие инструмента с обрабатываемым материалом протекает в условиях подвижного контакта. При этом оба тела, образующих трущуюся пару, взаимно изнашивают друг друга. Изностойкость — это свойство инструментального материала сопротивляться механическому, тепловому и химическому воздействию обрабатываемого материала в процессе резания. Важнейшими факторами, влияющими на износостойкость, являются рассмотренные выше свойства—твердость, теплостойкость, теплопроводность, адгезионная стойкость.

1 — сталь 45 — быстрорежущие стали;2—сталь 45—твердые сплавы подгруппы ВТК;

3—чугун—твердые сплавы подгруппы ВК

Рис. 2.1 — Зависимость изменения коэффициента трения от скорости скольжения для различных пар материалов

Материал каждого из взаимодействующих тел обладает:

а) свойством истирать материал, с которым он взаимодействует;

б) износостойкостью, выражающей способность материала сопротивляться истирающему действию материала контртела.

Практический интерес при изучении процессов резания представляет износ лезвий инструментов. Изнашивание лезвий инструментов происходит на протяжении всего периода их подвижного контакта с обрабатываемым материалом. В результате этого процесса лезвия теряют некоторую часть своей массы и на них отчетливо видны следы износа в виде нарушений формы рабочих поверхностей.

Износостойкость не является каким-либо неизменным свойством инструментальных материалов и зависит от условий резания. Износостойкость — это количественное выражение работы сил трения, затраченной на превращение некоторой массы лезвия в продукт износа в конкретных условиях взаимодействия с определенным конструкционным металлом.

Быть достаточно технологичными и относительно дешевыми. Применяемые инструментальные материалы можно разделить на следующие основные группы:

углеродистые инструментальные стали;

легированные инструментальные стали;

сверхтвердые материалы и алмазы.

Первые две группы имеют пока наибольшее применение. Однако в ближайшие годы опережающими темпами развивают производство инструментов из сверхтвердых материалов и керамики. Химический состав и физико-механические свойства широко распространенных инструментальных материалов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Физико-механические свойства основных групп инструментальных материалов