Rodzaje i zastosowania ścierniw

rodzaje i zastosowania ścierniw

 

Rodzaje i zastosowania ścierniw

Ścierniwem nazywamy drobiny/ziarna materiału ściernego, na bazie których produkuje się poszczególne narzędzia ścierne - np. papier ścierny lub tarcze. Każde ścierniwo posiada inne własności i tym samym zastosowania. Dzięki tego typu informacjom można dobrać właściwe materiały ścierne do szlifowania lub cięcia konkretnych materiałów.

 

Elektrokorund - Al2O3

Elektrokorund jest jednym z najpowszechniejszych i najtańszych rodzajów ścierniw. Jest to syntetycznie wytwarzana wersja minerału zwanego korundem - składającego się głównie z tlenku aluminium. Mimo, iż korund występuje jako naturalny minerał - jako materiał ścierny używa się jego syntetycznej wersji, której ziarna mają ostrzejsze krawędzie i bardziej kontrolowane właściwości. Naturalny korund stosuje się niekiedy do ostrzenia i polerowania narzędzi - występuje w handlu jako naturalny kamień wodny.

Elektrokorund wytwarzany jest z boksytu (przy udziale koksu oraz żelaza) w piecach łukowych - proces ten został wynaleziony przez Aldusa C. Higginsa w 1904 roku. W zależności od sposobu prowadzenia produkcji, użytych domieszek a także mechanizmów krystalizacji - produkuje się różne rodzaje elektrokorundu o innych właściwościach i zastosowaniach.

 - 95A - elektrokorund brązowy (tzw. BFA - Brown Fused Aluminia)

Jest to najczęściej spotykana odmiana elektrokorundu - rozpoznawalna przede wszystkim ze względu na swój ciemnobrązowy kolor (jasnobrązowy kolor, papier ścierny zawdzięcza najczęściej żywicy która skleja ziarna).

Zawiera ona 95% czystego elektrokorundu oraz inne domieszki - głównie tlenek tytanu (do 4%), który podnosi twardość ziaren oraz tlenek siarki i tlenek żelaza. Jest to ścierniwo uniwersalne i bardzo wytrzymałe - powszechnie stosowane do cięcia i szlifowania metali, drewna i większości tworzyw sztucznych.

Ze względu na możliwe domieszki (wspomnianymi wyżej tlenkami) unika się stosowania elektrokorundu brązowego do cięcia i szlifowania stali nierdzewnych i szlachetnych, aby uniknąć ich zanieczyszczenia i możliwej korozji lub odbarwień.

 

Elektrokodund brązowy

(C) Luoyang Chennuo Trade

 

Mikroskopowy obraz ziaren elektrokorundu brązowego

(C) Shengyu Abrasives Limited

 

- 99A - elektrokorund szlachetny / biały (tzw. WFA - White Fused Aluminia)

Jest to rodzaj elektrokorundu wytwarzany ze specjalnie oczyszczonego tlenku aluminium. Dzięki mocno ograniczonej ilości domieszek i zanieczyszczeń oraz innym sposobie krystalizacji jest bardziej wytrzymały oraz kruchy niż elektrokorund brązowy. Kruchość w tym przypadku nie jest wadą. Dzięki niej w trakcie szlifowania, ze ścierniwa odłamują się niewielkie kawałki o ostrych krawędziach (tzw. mikrowykruszanie) - przez co ziarna zawsze są ostre i szlifują ze stałą dokładnością. Ma to duże znaczenie przede wszystkim przy cięciu i szlifowaniu twardych stopów metali (np. stali szybkotnących). Większa ostrość narzędzia zapewnia niższe temperatury szlifowania i ograniczaja przegrzanie metalu.

Papiery ścierne oparte o biały elektrokorund stosowane są powszechnie przy szlifowaniu wykańczającym drewna oraz przy szlifowaniu farb i lakierów - gdyż ich ostrość pozwala na osiągnięcie znacznie estetyczniejszego efektu. Ściernice wykonane z tego materiału używane są powszechnie przy cięciu i szlifowaniu stali nierdzewnych i szlachetnych (czystość białego korundu zapobiega zanieszyszczeniu obrabianego metalu).

Ze względu na bardziej skomplikowany proces produkcji - elektrokorund szlachetny jest nieco droższy niż elektrokorund brązowy.

Elektrokorund szlachetny - (C) Haixu Abrasives

 

- CrA - elektrokorund chromowy (różowy)

Jest to elektrokorund szlachetny z domieszką tlenku chromu - który zwiększa twardość ziaren ściernych. Używany szczególnie przy szlifowaniu stali wysokostopowych.

Kolor elektrokorundu chromowego zależy od procentowej zawartości tlenku chromu - kolor jasnoróżowy wskazuje na mniejszą zawartość, zaś ciemnoróżowy-rubinowy na większą zawartość i tym samym lepsze parametry materiału ściernego.

 

Ściernica z elektrokorundu chromowego (C) Axminster

 

- ZrA - elektrokorund cyrkonowy

Elektrokorund cyrkonowy wytwarzany jest poprzez dodanie tlenku cyrkonu do procesu produkcyjnego elektrokorundu szlachetnego. Obecność  domieszek tego typu wpływa na sposób formowania się kryształów elektrokorundu, tym samym znacząco podnosząc jego odporność na wykruszanie się i żywotność. Własności te słabną wraz z mniejszymi rozmiarami ziaren ściernych - stąd najczęściej spotyka się materiały ścierne "cyrkonowe" o grubych granulacjach.

Elektrokorund cyrkonowy, podobnie jak szlachetny oraz chromowy posiada właściwości samoostrzące. Wspomniana wyżej odporność na wykruszanie sprawia, iż właściwości te objawiają się dopiero pod działaniem bardzo dużych sił powstających przy obróbce z dużą prędkością lub naciskiem. Dlatego też głównym przeznaczeniem tego ścierniwa jest zgrubne i intensywne szlifowanie metalu lub bardzo twardych odmian drewna (np. desek podłogowych)

Kosztem swoich właściwości, ziarna elektrokorundu cyrkonowego mają znacznie niższą twardość (ok. 1600 HK) niż inne typy korundu co ogranicza nieco zastosowanie ich do szlifowania lub cięcia metali do stopów o określonej twardości (przyjmuje się iż ścierniwo powinno mieć przynajmniej 20% większą twardość niż obrabiany materiał).

 

 

Pas ścierny z elektrokorundu cyrkonowego (materiały własne scieramy.pl)

 

Węglik krzemu (karborund) - SiC

 Węglik krzemu (nazywany zamiennie karborundem) jest materiałem ściernym, którego wytwarzanie syntetyczne zostało opracowane w 1891 roku przez Dr Edwarda G Achesona. Powstaje on poprzez przetapianie krzemu oraz koksu w piecach łukowych, w temperaturze ok. 2400 stopni Celcjusza.

Węglik krzemu jest materiałem bardziej kruchym niż elektrokorund - właściwość ta sprawia, iż jego ziarna również mają właściwości samoostrzące (poprzez mikrowykruszenia). W połączeniu ze znacznie większą twardością niż elektrokorundu, ściernice oparte o węglik krzemu używane są do cięcia i precyzyjnego szlifowania twardych stopów stali oraz tytanu. Węglik krzemu ma ok 10-krotnie większe przewodnictwo cieplne w porównaniu do korundu, dzięki temu ściernice wykonane z niego znacznie lepiej odprowadzają ciepło powstałe w trakcie cięcia lub szlifowania.

Do zastosowań ściernych wytwarza się dwa typy karborundu: 

- węglik krzemu (czarny)

Jest to odmiana najpopularniejsza, mniej szlachetna (ok. 95% czystego SiC)  - która może zawierać pewne ilości żelaza oraz innych zanieczyszczeń. Ziarna czarnego węglika krzemu mają strukturę sześciokątną lub romboidalną. Stosuje się go głównie do szlifowania metali nieżelaznych (np. miedzi i aluminium), a także materiałów nie będących metalami - farb i lakierów, tworzyw sztucznych, gumy, szkła, drewna.

- 99C - węglik krzemu szlachetny (zielony)

Jest to odmiana szlachetna, zawierająca ok 99% czystego węglika, którego ziarna mają strukturę sześciokątną. Szlachetny karborund jest nieco twardszy, jednak bardziej kruchy niż jego zwykła odmiana - przez co stosuje się go głównie do szlifowania odlewów żelaznych, tytanu a także stalowych i ceramicznych narzędzi.

 

Produkcja węglika krzemu w piecach łukowych (C) tygre.eu

 

Węglik krzemu (karborund) (C) artificialabrasives.com

 

A artykule wykorzystano informacje zawarte w książce "Machining with abrasives" pod redakcją Marka Jacksona.

do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl