Материал для дистанционного обучения студентов СПО

Тема урока: Абразивные материалы

Абразивы — это материалы, отличающиеся твердостью, превосходящей прочие типы материалов (даже металлы). Это твердые мелкие частицы, применяемые в свободном либо связанном виде (например, в виде какой-либо формы, зафиксированные на поверхности и пр.).

Абразивы предназначены для механической обработки различных материалов, снимания с них тончайшего слоя острыми выступами своих частиц. По сути, абразивными свойствами располагает любая твердая структура по отношению к менее твердой. Однако в промышленных масштабах используются лишь конкретные виды абразивных материалов.

Из абразивов изготавливаются специальные абразивные инструменты.

У них, в отличие от лезвийных (металлических), нет сплошной кромки реза. Данную функцию выполняет цельная зернистая структура, резцом в ней является каждое из зерен. Эти абразивные частицы скреплены друг с другом связующим веществом или же объединены в какое-то изделие (это может быть круг, камень, шлифовальная шкурка, щетка), совокупно воздействуют на рабочую поверхность своими режущими краями, снимая ими тончайшую стружку (данный слой может составлять всего несколько микрон).

Виды абразивных материалов

Абразивные материалы отличаются по разным параметрам. Так, они классифицируются по твердости (бывают мягкие, твердые, сверхтвердые), своему химическому составу, размеру зерна (могут быть крупные, средние, тонкие, особо тонкие).

По своему происхождению выделяют абразивы трех типов.

1. Природного (или естественного) происхождения. Это песок, гранат, цирконий и пр.

2. Искусственного (или синтетического, производственного) происхождения. Данные материалы изготавливаются специально для абразивной обработки. Наиболее распространенными являются искусственный алмаз, карбид кремния, бора, электрокорунд, кубический нитрит бора.

3. Абразивы из побочных продуктов производства: с/х остатки, шлаки от выплавки металлов (например, никельшлак), от работы электростанционных котельных. Данные материалы доступны, имеют разнообразные размерычастиц, низкую стоимость.

Свойства абразивных материалов

Абразивы имеют ряд важных характеристик, или свойств. Так, важным их параметром является твердость. Ее определяют сопротивлением материала, поверхность которого подвергается шлифованию. Так, самым твердым абразивным материалом по шкале Мооса (она названа в честь немецкого ученого-минеролога) в является алмаз (10 баллов), карбид бора имеет соответственно 9,5 балла, корунд, карбид кремния и электрокорунд — 9, кварц — 8, гипс — 2, тальк — 1 балл.

Другие свойства абразивов — это прочность, хрупкость, зернистость (это размер и форма шлифовального зерна). Так, форма зерен может быть изометрической (у них высота, ширина, толщина примерно одинаковы), мечевидной, пластинчатой — этот показатель зависит от природы абразивного материала и степени измельчения изначального зерна.

Абразивная способность данных веществ (то есть их эксплуатационные качества) определяется массой удаляемого при шлифовании слоя материала.

Абразивы имеют свойство самозатачиваемости: они сохраняют работоспособность благодаря образованию новых выступов, режущих кромок у зерен в ходе обработки.

Естественные абразивные материалы

Алмаз является наиболее твердым из природных материалов, состоящим из чистого углерода. В природе он встречается, как правило, в виде россыпи кристаллов. Алмазы бывают ювелирные и технические (именно они применяются в качестве абразивов).

Гранат — это минерал, состоящий из алюмосиликатов извести, магнезии и других примесей. Он может быть окрашен в разные цвета, за исключением синего. Используется в измельченном виде: частицы наносятся на шкурки для шлифования.

Корунд состоит из кристаллической окиси алюминия (Al₂O₃) с примесями, отличается окраской от синеватой до коричневой. При этом твердость материала снижается с повышением содержания в нем окиси железа. Корунд применяется для изготовления шлифовальных кругов, мелкозернистых порошков и микропорошков.

Наждак — горная порода, состоящая из смеси зерен корунда с магнезитом и другими минералами. Наждак также имеет различную окраску в зависимости от содержания окиси железа из других примесей. Наждак применяется для изготовления жерновов и шлифовальных порошков.

Кварц представляет собой оксид кремния (SiO₂) кристаллической формы. Разновидностью кварца является кремень: он состоит их кремнезема, в природе встречается в виде массивных горных пород. Его используют главным образом для изготовления кругов, предназначенных для заточки и правки инструмента, а также для изготовления шлифовальной шкурки и ведущих, кругов при бесцентровом шлифовании.

Пемза — это пористая структура вулканического происхождения, состоит из кремнезема (SiO₂) и глинозема (Аl₂O₃). Пемза применяется для изготовления зачищающих брусков, особых шкурок и в виде порошков различной крупности.

Песчаник – горная порода, состоящая из связанных между собой зерен кварца. Песчаник используется для изготовления кругов неответственного назначения (ручная заточка топоров и другого инструмента).

Искусственные абразивы

В первые искусственный абразив карборунд синтезировал в 1891 г. ученый-изобретатель Эдвард Ачесон (США). Сегодня же абразивов производственного происхождения очень много, они применяются шире, чем природные. Рассмотрим особенности самых распространенных из них.

Электрокорунд получают посредством восстановительной плавки из боксита в электропечах. Цвет абразива варьируется от серого до красно-бурого. Из материала производят жесткий абразивный инструмент.

Карбид кремния получается с помощью восстановления кремниевой кислоты углеродом. Материал обладает повышенной хрупкостью, применяется в порошковом виде либо как инструмент для обработки стекла, фарфора и прочих хрупких структур.

Карбид бора — (B₄C) является наиболее твердым из искусственных абразивных материалов. Применяется в виде пасты вместо алмазной пыли при шлифовке очень твердых материалов, например фильер волочильных станов.

Применение абразивов

Люди издревле использовали абразивы. Например, индейцы майя в IX в. до н. э. украшали зубы драгоценными камнями, отверстия в них они просверливали трубочками, на которые был нанесен истолченный кварц.

Сегодня же сфера применения абразивных материалов очень широка. Например, они незаменимы в металло- и деревообработке, строительстве. Применяются абразивы и в быту. Так, в каждом доме есть наждачная бумага, пемза, пилки для ногтей (они также покрыты очень мелкими полирующими частица).

ЗАДАНИЕ:

I. Запишите в тетрадь тему урока.

II. Внимательно изучите теоретический материал.

III. Составьте в тетрадь конспект по плану:

1. Определение «абразивы».

2. Запишите классификацию абразивных материалов по твердости, размеру зерна, происхождению.

3. перечислите свойства абразивов.

4. Заполните таблицу «Характеристика основных видов абразивов».

Характеристика основных видов абразивов Таблица № 1

IV. Выполните тест:

1. В каком из перечней указаны естественные абразивные материалы?

а) карбид бора, электрокорунд, карбид кремния;

б) корунд, наждак, алмаз.

2. Основное назначение связки абразивных материалов:

а) повышение прочности инструмента;

б) повышение твердости инструмента;

в) соединение и цементация абразивного материала для образования инструмента.

3. Твердость абразивного инструмента характеризуется:

а) сопротивлением связки вырыванию абразивных зерен внешним силам

б) соотношением в нем зерен, связки и пор;

в) размером зернистости абразивного материала.

4. Дополните утверждение:

Зернистость абразивных материалов определяется _1_, оказывает влияние на ___2___обрабатываемой поверхности

а) 1 - размерами абразивных зерен , 2- шероховатость;

б) 1 - формой абразивных зерен , 2- точность;

в) 1 - видом абразивных зерен , 2- твердость.

5. Мелкозернистые или порошковые неметаллические материалы, обладающие очень высокой твёрдостью, называются …

а) стеклом.

б) пластмассой.

в) абразивом.