Materiały ścierne, jako podstawowe materiały w procesie szlifowania, odgrywają kluczową rolę w wydajności i jakości obróbki. Wybór odpowiedniego materiału ściernego w zależności od właściwości materiału, potrzeb obróbki i warunków pracy może skutecznie poprawić wydajność obróbki, zmniejszyć zużycie energii i przedłużyć żywotność narzędzia. Typowe materiały ścierne obejmują tlenek glinu, węglik krzemu, tlenek cyrkonu i supertwarde materiały ścierne (takie jak diament, CBN), które mają swoje własne cechy pod względem twardości, wytrzymałości, odporności na zużycie itp. i są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu i materiałach na przedmioty obrabiane.
W tym artykule przeanalizujemy wybór materiałów ściernych przy obróbce różnych materiałów.
Spis treści:
Klasyfikacja i symbole materiałów ściernych
Naturalne, powszechne materiały ścierne: częściej stosowane w starożytności. Ze względu na niską twardość, niejednorodną strukturę i dużą zawartość zanieczyszczeń, a tym samym słabą wydajność szlifowania, obecnie są rzadko stosowane.
Sztuczne, powszechne materiały ścierne: Główne materiały stosowane we współczesnym przemyśle. Dzielą się głównie na dwa rodzaje: tlenek aluminium i węglik krzemu.
Materiały ścierne supertwarde: Charakteryzują się bardzo wysoką twardością i odpornością na zużycie, nadają się do precyzyjnego szlifowania i cięcia materiałów o wysokiej twardości i trudnych w obróbce. Dzielą się głównie na dwie kategorie: diament i azotek boru (CBN).
(Czytaj więcej: Szlifowanie – wprowadzenie do materiałów ściernych)
※ Niniejszy artykuł koncentruje się na omówieniu zastosowań w obrębie tlenku aluminium i węglika krzemu.
Struktura ścierniw na bazie tlenku aluminium
Ścierniwa na bazie tlenku aluminium (takie jak ścierniwa A i WA) mają specyficzne linie podziału, które sprawiają, że ścierniwo jest bardziej podatne na pękanie w tym kierunku, ale pęknięcie zwykle nie jest całkowite, a powierzchnia pęknięcia ma charakterystyczny wygląd muszli. Gdy ostrze tnące staje się tępe, opór szlifowania przykładany do ścierniwa wzrasta, co prowadzi do dalszego pękania ścierniwa i powstawania nowych ostrzy tnących. Jednocześnie część spoiwa i odłamki pękniętego ścierniwa są usuwane, tworząc nowe pory na wióry w tym miejscu.
Ponieważ ścierniwo w ściernicy może stale generować ostre ostrza tnące podczas procesu pękania, ściernica może stale utrzymywać swoją zdolność szlifowania. Ta cecha sprawia, że ścierniwa na bazie tlenku aluminium są bardzo odpowiednie do wysokowydajnego szlifowania, szczególnie w sytuacjach, w których wymagane jest samoistne ostrzenie, aby utrzymać stabilną wydajność szlifowania.
Struktura ścierniw z węglika krzemu
W węgliku krzemu (np. C i GC) mechanizm pękania jego ostrza tnącego jest podobny do mechanizmu ścierniwa z tlenku aluminium. Pęknięcie również następuje z powodu zwiększonego oporu podczas procesu szlifowania, generując nowe ostrze tnące. Jednak charakterystyka pękania węglika krzemu jest inna: pęka całkowicie podczas pękania, a powierzchnia pęknięcia nie jest w kształcie muszli, ale tworzy ostrze tnące, które jest ostrzejsze.
Ta cecha całkowitego pękania pozwala węglikowi krzemu szybko wytworzyć niezwykle ostre ostrze szlifierskie, które jest szczególnie odpowiednie dla materiałów o niskiej wytrzymałości na rozciąganie.
Ranking materiałów ściernych według wytrzymałości
Materiały ścierne ujawniają nowe ostrza szlifierskie podczas kruszenia, ale stopień trudności ich kruszenia zależy od ich wytrzymałości. Kolejność wytrzymałości od wysokiej do niskiej jest następująca: materiał ścierny A > materiał ścierny WA > materiał ścierny C > materiał ścierny GC. Jednak pod względem łatwości powstawania nowych ostrzy szlifierskich kolejność jest dokładnie odwrotna, kolejno: materiał ścierny GC jest najłatwiejszy, a następnie materiał ścierny C, materiał ścierny WA, a na końcu materiał ścierny A.
W celu uzyskania lepszej wydajności szlifowania możemy wybrać odpowiedni materiał ścierny na podstawie wytrzymałości materiału przedmiotu obrabianego.
- Materiały ścierne GC (najmniej wytrzymałe): nadają się do obróbki materiałów twardych i kruchych, takich jak szkło, ceramika i stopy twarde, umożliwiając szybkie formowanie ostrych ostrzy tnących w celu uzyskania wysokiej wydajności szlifowania.
- Materiały ścierne C: Nadają się do obróbki materiałów nieco bardziej wytrzymałych, ale nadal twardych, takich jak niektóre materiały metalowe i niemetalowe.
- Materiały ścierne WA: Nadają się do obróbki materiałów o dużej wytrzymałości i średniej twardości, takich jak zwykła stal stopowa lub stal narzędziowa.
- Materiały ścierne A (o najwyższej wytrzymałości): Nadają się do obróbki materiałów o wysokiej wytrzymałości, takich jak stal węglowa, stal nierdzewna itp., ponieważ są trudniejsze do złamania i mogą utrzymać stabilną żywotność cięcia.
Różnice między ścierniwami A i C w szlifowaniu różnych metali
Jako przykład weźmy szlifowanie stali miękkiej i żeliwa za pomocą materiałów ściernych A i C:
Zalety materiału ściernego A dla stali miękkiej:
- Stal miękka ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie, a użycie materiału ściernego A o wysokiej wytrzymałości może uniknąć sytuacji, w której ostrze tnące traci skuteczność z powodu kruchego pęknięcia.
- Ostrze tnące materiału ściernego A jest bardziej odporne na zużycie i niełatwo pęka, dzięki czemu może stabilniej wnikać w przedmiot obrabiany i w pełni wykorzystywać swoje właściwości ścierne.
Zalety materiału ściernego C dla żeliwa:
- Żeliwo ma niską wytrzymałość na rozciąganie i jest stosunkowo kruche, a materiał ścierny C (o wysokiej kruchości) łatwo tworzy ostre nowe ostrza tnące.
- Ostrze tnące materiału ściernego C może w pełni wniknąć w materiał przedmiotu obrabianego podczas szlifowania, szybko pęka i tworzy nowe ostrze tnące, poprawiając wydajność szlifowania.
Dlatego możemy wyciągnąć następujące wnioski:
W przypadku materiałów o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (takich jak stal miękka) odpowiednie jest stosowanie materiału ściernego A:
- Podczas stosowania materiału ściernego C, ze względu na jego kruchość, ostrze tnące łatwo pęka i nie może stabilnie wnikać w przedmiot obrabiany, co skutkuje niską wydajnością szlifowania.
- Zastosowanie materiału ściernego A może wykorzystać jego wysoką wytrzymałość, ostrze tnące stabilnie wnika w przedmiot obrabiany i w pełni wykorzystuje swoje właściwości ścierne.
W przypadku materiałów o niskiej wytrzymałości na rozciąganie (takich jak żeliwo) odpowiednie jest stosowanie materiału ściernego C:
- Stosując materiał ścierny C, ostrze tnące może szybko odnawiać się i pozostawać ostre, co poprawia wydajność szlifowania.
- Materiał ścierny A jest trudny do złamania, przez co trudno jest szybko wytworzyć nowe ostrze tnące, a jego wydajność jest niższa niż w przypadku materiału ściernego C.
Jeśli jednak napotkamy materiały o właściwościach pośrednich, takie jak stal walcowana, niezależnie od tego, czy użyjemy materiałów ściernych A, czy C, nie uzyskamy dobrego efektu cięcia. W przypadku materiałów z tego zakresu, niezależnie od użytego materiału ściernego, nie uzyskamy najlepszego rozwiązania, dlatego zaleca się stosowanie tanich materiałów ściernych A, które są bardziej ekonomiczne i korzystne.
W jakich przypadkach stosuje się ścierniwo WA, które ma niższą wytrzymałość niż ścierniwo A?
- Silna zdolność do tworzenia nowych ostrzy tnących: W porównaniu z materiałem ściernym A, materiał ścierny WA łatwiej tworzy nowe ostrza tnące, dzięki czemu jego zdolność cięcia jest lepsza.
- Nadaje się do dużych powierzchni styku: Gdy powierzchnia styku między przedmiotem obrabianym a ściernicą jest duża, materiał ścierny WA może skutecznie uniknąć zmniejszenia wydajności szlifowania spowodowanego zwiększoną powierzchnią styku. Na przykład, podczas szlifowania wewnętrznej powierzchni przedmiotów obrabianych o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie, takich jak stal, za pomocą ściernicy o średnicy mniejszej niż 6 mm, stosuje się materiał ścierny A. Jeśli średnica ściernicy wzrasta, a powierzchnia styku wzrasta, należy użyć materiału ściernego WA.
- Redukcja ciepła szlifowania: Płynne tworzenie się nowych ostrzy tnących może zmniejszyć ilość ciepła generowanego podczas procesu szlifowania, co jest szczególnie odpowiednie w przypadku zastosowań, w których należy unikać nadmiernego wytwarzania ciepła.
W jakich przypadkach stosuje się ścierniwo GC?
- Nadaje się do materiałów twardych i kruchych: Kryteria wyboru przedmiotu obrabianego są takie same jak w przypadku materiałów ściernych C.
- Nadaje się do dużych powierzchni styku i sytuacji wrażliwych na ciepło: Ponieważ materiały ścierne GC są bardziej kruche, mogą szybciej pękać po stępieniu, generując nowe ostrza tnące, skutecznie zmniejszając ilość ciepła generowanego podczas szlifowania, a tym samym zmniejszając ryzyko pęknięć.
Materiały ścierne GC mają zasadniczo takie same zastosowania jak materiały ścierne C, ale mają dodatkową właściwość, która zmniejsza wytwarzanie ciepła podczas szlifowania. Jest to bardzo dobry wybór w przypadku materiałów twardych i kruchych, które nie są odporne na ciepło. Może uniknąć ryzyka pękania materiału. Z drugiej strony, materiały ścierne C są odpowiednie dla materiałów, które są bardziej odporne na ciepło.
Jak wybrać materiał ścierny?
1. Materiały ścierne z tlenku aluminium (A, WA)
- Materiały obrabiane o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (takie jak stal miękka, stal nierdzewna).
- Materiały ścierne WA, ze względu na swoje właściwości, są szczególnie odpowiednie do obróbki dużych powierzchni i w sytuacjach, gdy materiał nie jest odporny na ciepło.
2. Materiały ścierne z węglika krzemu (C, GC)
- Materiały obrabiane o niskiej wytrzymałości na rozciąganie (takie jak żeliwo, materiały twarde i kruche).
- Materiały twarde i kruche (takie jak ceramika, szkło).
- W przypadku dużych powierzchni styku i konieczności pracy w niskiej temperaturze, użycie materiałów ściernych GC jest bardziej efektywne.
3. Tlenek cyrkonu, ścierniwa na bazie tlenku aluminium i ścierniwa z węglika krzemu
- Mają one wysoką odporność na wysokie temperatury, odporność na zużycie, dobre właściwości ścierne i wysoką wytrzymałość, dzięki czemu nadają się do dużych obciążeń.
- Oferują one wyższy współczynnik szlifowania niż ścierniwa z tlenku glinu i mogą być stosowane do szlifowania stali, żeliwa, stali nierdzewnej, tytanu, stopów niklu, stopów aluminium, stopów tytanu, wolframu itp.
- Szczególnie nadają się do szlifowania austenitycznej stali nierdzewnej i innych materiałów o wysokiej wytrzymałości.
Uzupełnienie: Austenityczna stal nierdzewna: ma niską wytrzymałość, ale ogólnie dobre właściwości obróbkowe. Ma dobrą plastyczność i wytrzymałość, a także stabilne właściwości mechaniczne w środowiskach o wysokiej i niskiej temperaturze. Jednocześnie ma doskonałą odporność na kwasy, dzięki czemu jest szeroko stosowana w urządzeniach przemysłowych, energetyce oraz medycynie i zdrowiu.
4. Supertwarde materiały ścierne (diament, sześcienny azotek boru/CBN)
- Diamentowe materiały ścierne: Nadają się do stopów supertwardych, ceramiki i innych twardych i kruchych materiałów, ale podczas szlifowania stali łatwo się nagrzewają i zużywają, szczególnie nie nadają się do szlifowania pierwiastków z grupy żelaza.
- Materiały ścierne CBN: Nadają się do metali zawierających twarde cząstki, takich jak stal szybkotnąca, stale trudnoobrabialne, mają bardzo wysoką wydajność szlifowania, a ich wydajność szlifowania może przekraczać 1000.
Ostatecznie możemy wybrać odpowiedni materiał ścierny w zależności od właściwości następujących materiałów:
- Materiały miękkie i ciągliwe (takie jak stal miękka, stal nierdzewna): Wybierz materiały ścierne A lub WA.
- Materiały twarde i kruche (takie jak żeliwo, ceramika): Wybierz materiały ścierne C lub GC.
- Specjalne materiały trudnoobrabialne (takie jak stal szybkotnąca, stopy supertwarde): Wybierz materiały ścierne diamentowe lub CBN.
- Prace z dużą powierzchnią styku i niewysoką temperaturą: Priorytetowo wybieraj materiały ścierne WA lub GC.
- Wysokie wymagania dotyczące współczynnika szlifowania: Materiały ścierne z tlenku cyrkonu i materiały ścierne CBN są bardziej wydajnym wyborem.
Wnioski
Różne materiały ścierne mają różne zalety w zależności od ich właściwości i zakresu zastosowania. Ścierniwa na bazie tlenku glinu (A, WA) ze względu na swoją wytrzymałość i stabilność nadają się do obróbki materiałów o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie, takich jak stal miękka i stal nierdzewna; ścierniwa z węglika krzemu (C, GC) ze względu na swoją kruchość nadają się do obróbki materiałów twardych i kruchych, takich jak żeliwo i ceramika, szczególnie w przypadku dużych powierzchni styku. Ścierniwa z tlenku cyrkonu ze względu na swoją wytrzymałość doskonale sprawdzają się w szlifowaniu przy dużym obciążeniu, szczególnie nadają się do austenitycznej stali nierdzewnej o wysokiej wytrzymałości. Ścierniwa supertwarde (diament, CBN) ze względu na swoją ekstremalną twardość są idealnym wyborem do obróbki stopów supertwardych, ceramiki i materiałów trudnoobrabialnych. Wybór odpowiedniego materiału ściernego może nie tylko poprawić wydajność szlifowania, ale także obniżyć koszty obróbki i zaspokoić różnorodne potrzeby w zakresie obróbki.
Działania
- Jak wybrać ściernicę diamentową>>>Jak wybrać ściernicę diamentową i CBN?
- Podstawowa wiedza o materiałach ściernych, którą musisz znać >>>wprowadzenie do materiałów ściernych
- Kluczowa rola w wydajności ściernicy>>wprowadzenie do spoiw
- Różne oblicza ziarna ściernego>>działanie ścierne ziarna ściernego
- Jak wybrać odpowiedni stopień wiązania>>Co to jest stopień wiązania? Jak wybrać
- Wykonanie >>>ściernice diamentowe i z boru azotku , materiały ścierne do polerowania, urządzenia do polerowania i narzędzia do polerowania.
- Przegląd
W zakresie szlifowania oferujemy indywidualne dostosowanie. Możemy modyfikować proporcje zgodnie z Twoimi potrzebami, aby osiągnąć najwyższą wydajność.
Jeśli po przeczytaniu tekstu nadal nie wiesz, jak wybrać najbardziej odpowiedni produkt,
Zapraszamy do kontaktu, nasi specjaliści odpowiedzą na Twoje pytania.
Jeśli potrzebujesz wyceny, skontaktuj się z nami.
Godziny obsługi klienta: poniedziałek – piątek 09:00-18:00
Numer kontaktowy：07 223 1058
Jeśli masz jakieś pytania, zapraszamy do wysłania wiadomości prywatnej na Facebooku!
Nasza strona na FB：https://www.facebook.com/honwaygroup
Być może zainteresują cię inne artykuły…
